碳、硅及其重要化合物建議用時(shí)：40分鐘滿分：100分一、選擇題(每題6分，共72分)1某短周期非金屬元素的原子核外最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的一半，該元素()A在自然界中只以化合態(tài)的形式存在B單質(zhì)常用作半導(dǎo)體材料和光導(dǎo)纖維C最高價(jià)氧化物不與酸反應(yīng)D氣態(tài)氫化物比甲烷穩(wěn)定答案A解析由已知信息可知該非金屬元素為硅。硅強(qiáng)烈親氧，在自然界以氧化物或復(fù)雜硅酸鹽形式存在，不存在單質(zhì)硅，A正確；硅單質(zhì)能用作半導(dǎo)體材料而不能用作光導(dǎo)纖維，制造光導(dǎo)纖維是用二氧化硅，B錯(cuò)誤；SiO2能與氫氟酸反應(yīng)：SiO24HF=SiF42H2O，C錯(cuò)誤；非金屬性：CSi，故SiH4的穩(wěn)定性弱于甲烷，D錯(cuò)誤。2半導(dǎo)體工業(yè)中，有一句行話：“從沙灘到用戶”，即由SiO2制取Si。制取過(guò)程中不涉及的化學(xué)反應(yīng)是()A2CSiO2Si2COBSiO22NaOH=Na2SiO3H2OCSi2Cl2SiCl4DSiCl42H2Si4HCl答案B解析工業(yè)制取純硅的工藝流程為：SiO2粗硅SiCl4純硅，該工藝流程中不涉及SiO2與NaOH溶液的反應(yīng)。3硅是構(gòu)成無(wú)機(jī)非金屬材料的一種主要元素，下列有關(guān)硅的化合物的敘述錯(cuò)誤的是()A氮化硅陶瓷是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料，其化學(xué)式為Si3N4B碳化硅(SiC)的硬度大，熔點(diǎn)高，可用于制作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和軸承C光導(dǎo)纖維是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料，其主要成分為SiO2D硅酸鹽Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示為Na2O2FeO3SiO2答案D解析正確的表示應(yīng)該為Na2OFe2O33SiO2，故D錯(cuò)誤。4近幾年我國(guó)載人飛船多次升空，顯示出我國(guó)航天技術(shù)已進(jìn)入世界一流，飛船應(yīng)用了許多尖端的合成材料。據(jù)報(bào)道我國(guó)科學(xué)家近年來(lái)研制出一種新型“連續(xù)纖維增韌”航空材料，其主要成分是由碳化硅陶瓷和碳纖維復(fù)合而成的。下列相關(guān)敘述不正確的是()A它耐高溫抗氧化B它比鋼鐵輕，強(qiáng)度大，但質(zhì)地較脆C它沒(méi)有固定熔點(diǎn)D它是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料答案B解析航空材料具有質(zhì)輕、強(qiáng)度高、耐高溫、抗氧化等性能，又由題中信息可知，該材料具有一定的韌性，故B錯(cuò)，A正確；復(fù)合材料屬于混合物，沒(méi)有固定的熔點(diǎn)，碳化硅高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和碳纖維復(fù)合而成的材料屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料，C、D正確。5(2018甘肅天水一中模擬)下列說(shuō)法正確的是()A單質(zhì)氧化物酸或堿鹽，碳或硅單質(zhì)可以按上述關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)化B若a、b、c分別為Si、SiO2、H2SiO3，則可以通過(guò)一步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化：bcaC太陽(yáng)能電池板中的硅在元素周期表中處于金屬元素與非金屬元素的交界位置D單質(zhì)硅常用于制造光導(dǎo)纖維答案C解析A項(xiàng)，SiO2不與H2O反應(yīng)；B項(xiàng)，bc，ca均不能通過(guò)一步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化；D項(xiàng)，用于制造光導(dǎo)纖維的是SiO2，而非單質(zhì)硅。6和田玉是一種具有鏈狀結(jié)構(gòu)的含水鈣鎂硅酸鹽，某種和田玉的化學(xué)成分為Ca2Mg3Fe2(Si4O11)2(OH)2，下列有關(guān)敘述正確的是()A其化學(xué)式改寫為氧化物的形式為2CaO3MgOFe2O38SiO2H2OB它能夠抵抗任何酸堿的腐蝕C其中鐵元素的化合價(jià)為3D其中鐵元素的化合價(jià)為2答案D解析假設(shè)和田玉中鐵元素的化合價(jià)為x，根據(jù)化合物中各元素的化合價(jià)代數(shù)和為零，可得：(2)2(2)3(x)2(4)8(2)22(1)20，即x2，所以其化學(xué)式改寫為氧化物的形式為2CaO3MgO2FeO8SiO2H2O；硅酸鹽一般耐酸堿的腐蝕，但不是所有的酸堿都不能腐蝕它，如氫氟酸可以和其中的硅元素反應(yīng)生成SiF4氣體，濃硝酸可以將其中所含的Fe2氧化成Fe3。7用四種溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對(duì)應(yīng)關(guān)系錯(cuò)誤的是()答案B解析由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3，因而會(huì)析出NaHCO3晶體，A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，CO2Na2SiO3H2O=Na2CO3H2SiO3，CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3，H2SiO3與CO2不反應(yīng)，渾濁不會(huì)消失；C項(xiàng)，CO2Ca(ClO)2H2O=CaCO32HClO，溶液變渾濁后加入品紅溶液，被HClO氧化褪色；D項(xiàng)，首先CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O，繼續(xù)通CO2，生成可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH，則：2NaOHCa(HCO3)2=CaCO3Na2CO32H2O，溶液又變渾濁。8標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將3.36 L CO2氣體通入200 mL 1.00 molL1 NaOH溶液中，充分反應(yīng)后溶液中c(CO)與c(HCO)的比值為(不考慮CO、HCO的水解)()A11 B12 C21 D13答案B解析n(CO2)0.150 mol，n(NaOH)0.200 L1.00 molL10.200 mol，即12，反應(yīng)產(chǎn)物為Na2CO3、NaHCO3，設(shè)其物質(zhì)的量分別為x、y，則解得所以。9對(duì)于反應(yīng)3CSiO2SiC2CO，下列說(shuō)法正確的是()ASiC是氧化產(chǎn)物B還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為12C若生成4.48 L CO，則轉(zhuǎn)移0.4 mol電子D該反應(yīng)中C既是氧化劑又是還原劑答案D解析SiC中碳元素化合價(jià)是4價(jià)，SiC是還原產(chǎn)物，A項(xiàng)錯(cuò)誤；該反應(yīng)中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為21，B項(xiàng)錯(cuò)誤；沒(méi)有說(shuō)明是否為標(biāo)準(zhǔn)狀況，C項(xiàng)錯(cuò)誤；碳元素化合價(jià)既有升高又有降低，所以C既是氧化劑又是還原劑，D項(xiàng)正確。10甲氣體可發(fā)生如下變化：甲氣體乙氣體丙氣體乙氣體丁固體。則甲、乙、丙、丁分別為()ACO2、CO、O2、CaO BO2、CO、CO2、CaCO3CO2、CO2、CO、CaCO3 DCO、CO2、O2、Ca(OH)2答案C解析以丙氣體為突破口，丙通過(guò)灼熱的CuO后，生成的乙氣體可與澄清石灰水反應(yīng)生成固體，說(shuō)明乙是CO2，則丙是CO，甲是O2，丁是CaCO3。11(2018大連一中模擬)將足量的CO2不斷通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量與所通入CO2的體積關(guān)系如圖所示。下列關(guān)于整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中的敘述不正確的是()AOa段反應(yīng)的化學(xué)方程式是Ba(OH)2CO2=BaCO3H2OBab段與cd段所發(fā)生的反應(yīng)相同Cde段沉淀減少是由于BaCO3固體的消失Dbc段反應(yīng)的離子方程式是2AlO3H2OCO2=2Al(OH)3CO答案B解析CO2優(yōu)先與Ba(OH)2反應(yīng)(圖像中Oa段)，然后與KOH反應(yīng)(圖像中ab段)，接著與KAlO2反應(yīng)(圖像中bc段)，再與K2CO3反應(yīng)(圖像中cd段)，最后與BaCO3反應(yīng)(圖像中de段)。12蛇紋石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3組成?，F(xiàn)取一份蛇紋石試樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，首先將其溶于過(guò)量的鹽酸，過(guò)濾后，在所得的沉淀X和溶液Y中分別加入NaOH溶液至過(guò)量。下列敘述不正確的是()A沉淀X的成分是SiO2B將蛇紋石試樣直接溶于過(guò)量的NaOH溶液后過(guò)濾，可得到紅色顏料Fe2O3C在溶液Y中加入過(guò)量的NaOH溶液，過(guò)濾得到的沉淀的主要成分是Fe(OH)3和Mg(OH)2D溶液Y中的陽(yáng)離子主要是Mg2、Al3、Fe3、H答案B解析向蛇紋石試樣中加入過(guò)量的鹽酸，其中的MgO、Al2O3、Fe2O3溶解形成含Mg2、Al3、Fe3和H的溶液Y，而SiO2不溶解形成沉淀X，溶液Y中加入過(guò)量NaOH溶液，將得到Fe(OH)3和Mg(OH)2沉淀，A、C、D正確；將蛇紋石試樣直接溶于過(guò)量的NaOH溶液，其中的Al2O3和SiO2溶解形成AlO和SiO，而MgO和Fe2O3不溶解形成沉淀，B錯(cuò)誤。二、非選擇題(共28分)13(16分)晶體硅是一種重要的非金屬材料。物質(zhì)沸點(diǎn)/SiHCl333.0SiCl457.6HCl84模擬制備純硅的主要步驟如下：高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅；粗硅與干燥HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3：Si3HClSiHCl3H2；SiHCl3與過(guò)量H2在10001100 反應(yīng)制得純硅。可能用到的信息如下：已知SiHCl3能與H2O強(qiáng)烈反應(yīng)，在空氣中易自燃；步驟中粗硅與HCl反應(yīng)時(shí)會(huì)生成少量SiCl4。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)粗硅與HCl反應(yīng)完全后，依據(jù)上表所示沸點(diǎn)差異提純SiHCl3，該提純方法為_。(2)用SiHCl3與過(guò)量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如下(熱源及夾持裝置略去)：依次連接的合理順序?yàn)開 (填寫字母序號(hào))；裝置D中g(shù)管的作用是_；裝置B中的試劑是_；裝置C中的燒瓶加熱的目的是_。裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。操作時(shí)應(yīng)先打開裝置_(填“C”或“D”)中分液漏斗的旋塞，理由是_。(3)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì)：將產(chǎn)品用稀鹽酸溶解，取上層清液后。答案(1)蒸餾(2)DBCAE平衡壓強(qiáng)(其他合理答案均可)濃硫酸使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化SiHCl3H2Si3HClDSiHCl3容易在空氣中自燃，實(shí)驗(yàn)中要注意先通一段時(shí)間H2排盡裝置中的空氣(3)先滴加氯水，再滴加硫氰化鉀溶液，溶液顯紅色(或加入氫氧化鈉溶液，出現(xiàn)白色沉淀后變灰綠色最后變紅褐色，合理答案均可)解析(1)根據(jù)沸點(diǎn)差異可知提純SiHCl3的方法為蒸餾。(2)根據(jù)SiHCl3能與H2O強(qiáng)烈反應(yīng)，故制得的H2要先干燥，再與SiHCl3反應(yīng)，儀器的連接順序?yàn)镈BCAE；裝置D中g(shù)管的作用是平衡壓強(qiáng)，使分液漏斗中液體能順利滴下；裝置B中的試劑為濃硫酸，用于干燥氫氣；裝置C中的燒瓶加熱的目的是使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化。裝置A中SiHCl3、H2發(fā)生置換反應(yīng)，制得純硅。因?yàn)镾iHCl3容易在空氣中自燃，故操作時(shí)應(yīng)先打開裝置D中分液漏斗的旋塞，使生成的H2排盡裝置中的空氣。(3)用鹽酸溶解后，可以檢驗(yàn)上層清液中是否含有Fe2來(lái)證明產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì)。14(2018鄭州模擬)(12分)未來(lái)的交通工具將采用新一代無(wú)機(jī)非金屬材料制成的無(wú)水冷發(fā)動(dòng)機(jī)。這類材料中研究較多的是化合物G。(1)化合物G的相對(duì)分子質(zhì)量為140，G中硅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%，另有元素Y。G可以由化合物E(含兩種元素)與NH3反應(yīng)而生成，同時(shí)產(chǎn)生HCl氣體。請(qǐng)推斷：化合物G的化學(xué)式為_。1 mol NH3和0.75 mol E恰好完全反應(yīng)生成G和HCl，則化合物E的分子式為_。(2)粉末狀G能夠與空氣中的氧氣和水作用，所得產(chǎn)物中都有一種酸性氧化物，它是工業(yè)上生產(chǎn)玻璃的主要原料。與氧氣反應(yīng)所得的產(chǎn)物還有一種單質(zhì)，與水反應(yīng)生成的另一種產(chǎn)物是該種單質(zhì)元素的氫化物。請(qǐng)寫出化合物G與水反應(yīng)的化學(xué)方程式_。(3)為了使化合物G能成為新一代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)材料，現(xiàn)采用常壓下在G中添加氧化鋁，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)制成一種高強(qiáng)度、超硬度、耐磨損、抗腐蝕的陶瓷材料，它的商品叫“賽倫”，化學(xué)通式可表示為Si6xAlxOxY8x。在接近于1700 時(shí)x的極限值約為4.0，在1400 時(shí)x為