碳、硅及無(wú)機(jī)非金屬材料經(jīng)典習(xí)題1．化學(xué)與社會(huì)、生活、科技有著密切的聯(lián)系，下列說(shuō)法正確的是(

)A．燒制陶瓷和石油的分餾均不涉及化學(xué)變化B．明礬常用于水的凈化和消毒殺菌C．利用高純硅制造的太陽(yáng)能電池板可將光能直接轉(zhuǎn)化為電能D．航空母艦上用于艦載機(jī)降落攔阻索的特種鋼纜，屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料答案C解析A項(xiàng)，燒制陶瓷時(shí)黏土中的成分在高溫下發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化，而石油的分餾是利用物質(zhì)的沸點(diǎn)高低進(jìn)行分離的一種實(shí)驗(yàn)操作，不涉及化學(xué)變化，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，明礬中的Al3＋發(fā)生水解生成Al(OH)3膠體，能夠吸附水中的顆粒狀雜質(zhì)，達(dá)到凈化水的目的，但沒有消毒殺菌作用，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，利用高純硅制造的太陽(yáng)能電池可將太陽(yáng)的光能轉(zhuǎn)化為電能，故C正確；D項(xiàng)，航空母艦上用于艦載機(jī)降落攔阻索的特種鋼纜需要有特別強(qiáng)的韌性和強(qiáng)度，耐高溫、抗腐蝕，是一種新型金屬材料，故D錯(cuò)誤。2．“神舟”飛船上的太陽(yáng)能帆板采用了大量先進(jìn)的復(fù)合材料，以便在盡可能提高發(fā)電效能的同時(shí)，減輕其自身質(zhì)量，其身價(jià)達(dá)到了上千萬(wàn)元。下列說(shuō)法不符合事實(shí)的是(

)A．復(fù)合材料的使用可以使太陽(yáng)能帆板承受超高溫B．復(fù)合材料的使用可以使“神舟”飛船質(zhì)量變輕C．復(fù)合材料的使用可以使太陽(yáng)能帆板承受超高強(qiáng)度的改變D．復(fù)合材料的使用可以使太陽(yáng)能帆板承受溫差造成的熱脹冷縮的難題答案C3．碳是構(gòu)成地球生命的一種重要非金屬元素，碳單質(zhì)很早就被人類認(rèn)識(shí)和利用，碳的一系列化合物——有機(jī)物，更是生命的根本。下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是(

)A．含碳的化合物數(shù)量眾多、分布極廣B．向空氣中大量排放二氧化碳?xì)怏w會(huì)形成酸雨，破壞建筑物C．碳單質(zhì)有多種不同的存在形式，如金剛石、12C、14C、C60等D．煤、石油屬于不可再生資源，天然氣、乙醇屬于可再生資源答案A解析碳是構(gòu)成有機(jī)物的基礎(chǔ)元素，有機(jī)物的種類繁多，即含碳的化合物數(shù)量眾多，分布極廣，A項(xiàng)正確；酸雨是SO2、NO、NO2等大量排放形成的，B項(xiàng)錯(cuò)誤；12C、14C是碳的兩種核素，不是單質(zhì)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；煤、石油、天然氣屬于不可再生資源，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4．硅及其化合物的應(yīng)用范圍很廣。下列說(shuō)法正確的是(

)A．硅是人類將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料B．粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應(yīng)C．反應(yīng)Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑中，Si為氧化劑D．硅能與氫氟酸反應(yīng)，則硅可以與鹽酸反應(yīng)答案A解析由粗硅制備單晶硅的過(guò)程一般為SiSiCl4Si＋HCl，都是氧化還原反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；硅不能與鹽酸反應(yīng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。5．碳和碳的化合物間的部分轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是(

)A．由碳酸轉(zhuǎn)化成X一定要在加熱條件下進(jìn)行B．由碳轉(zhuǎn)化為X一定發(fā)生的是化合反應(yīng)C．物質(zhì)X一定是二氧化碳D．若使一氧化碳轉(zhuǎn)化成X，只能通過(guò)一氧化碳在空氣(或氧氣)中燃燒獲得答案C解析由轉(zhuǎn)化關(guān)系圖可知，碳酸分解生成二氧化碳，二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸，故X是二氧化碳，碳能與氧化銅反應(yīng)生成銅和二氧化碳，C與少量氧氣反應(yīng)生成CO，CO與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，碳酸鈣分解生成二氧化碳和CaO，CaO與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣。6．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．二氧化硅為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其晶體中硅原子和硅氧單鍵個(gè)數(shù)之比為1∶2答案D解析A項(xiàng)，在氮化硅中N元素為－3價(jià)，Si元素為＋4價(jià)，則化學(xué)式為Si3N4，正確；D項(xiàng)，在SiO2晶體中，一個(gè)硅原子與周圍4個(gè)氧原子形成4個(gè)硅氧單鍵，錯(cuò)誤。7．下列說(shuō)法正確的是(

)A．水泥、玻璃、青花瓷、水晶、瑪瑙都屬于硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品B．二氧化碳通入水玻璃中可以得到原硅酸C．因?yàn)楦邷貢r(shí)二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳，所以硅酸酸性比碳酸強(qiáng)D．2MgO·SiO2中的酸根陰離子為SiO答案B解析硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品是用含硅物質(zhì)為原料，經(jīng)高溫加熱制成的產(chǎn)品。A項(xiàng)，水晶、瑪瑙不是硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品；C項(xiàng)，只能得出高溫下硅酸鈉比碳酸鈉穩(wěn)定的結(jié)論；D項(xiàng)，酸根陰離子應(yīng)為SiO。8．硅作為一種新型能源被廣泛開發(fā)利用，下列關(guān)于其有利因素的說(shuō)法中，不正確的是(

)A．硅燃燒的產(chǎn)物對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染，容易得到有效控制B．由Si(s)＋O2(g)===SiO2(s)ΔH＝－858.6kJ·mol－1可知，硅燃燒放出的熱量多C．自然界中硅的儲(chǔ)量豐富，可以從自然界直接獲得單質(zhì)硅D．硅便于運(yùn)輸、貯存，從安全角度考慮，硅是最佳的燃料之一答案C解析自然界中的硅均以化合態(tài)存在，故不能從自然界中直接獲得單質(zhì)硅。9．下列有關(guān)硅及其化合物的說(shuō)法中正確的是(

)A．硅酸鈉屬于鹽，不屬于堿，所以硅酸鈉可以保存在磨口玻璃塞試劑瓶中B．反應(yīng)①Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，反應(yīng)②Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，兩反應(yīng)是相互矛盾的，不可能都發(fā)生C．普通玻璃、石英玻璃、水泥等均屬于硅酸鹽材料D．祖母綠的主要成分為Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示為3BeO·Al2O3·6SiO2答案D解析硅酸鈉溶液呈堿性，故不能保存在磨口玻璃塞試劑瓶中，A項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)②是在高溫下進(jìn)行的，CO2為氣體，逸出可使平衡正向移動(dòng)，促使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，B項(xiàng)錯(cuò)誤；石英玻璃不屬于硅酸鹽材料，C項(xiàng)錯(cuò)誤。10．科學(xué)家最近用金屬鈉還原CCl4和SiCl4制得一種一維SiC納米棒，相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為8Na＋CCl4＋SiCl4===SiC＋8NaCl。下列說(shuō)法不正確的是(

)A．SiC和SiO2中Si元素的化合價(jià)相同B．上述反應(yīng)中SiC既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物C．SiO2制備單質(zhì)Si、單質(zhì)Si制備SiCl4均涉及氧化還原反應(yīng)D．一維SiC納米棒比表面積大，對(duì)微小粒子有較強(qiáng)的吸附能力答案B解析SiC和SiO2中Si元素的化合價(jià)均為＋4，A項(xiàng)正確；SiC是還原產(chǎn)物，NaCl是氧化產(chǎn)物，B項(xiàng)錯(cuò)誤；SiO2制備單質(zhì)Si需加入還原劑，單質(zhì)Si制備SiCl4需加入氧化劑，C項(xiàng)正確；一維粒子上下表面均能與其他物質(zhì)接觸，比表面積大，對(duì)微小粒子有較強(qiáng)的吸附能力，D項(xiàng)正確。11．灼熱的焦炭與水蒸氣反應(yīng)所得產(chǎn)物為H2、CO和少量CO2，為了檢驗(yàn)產(chǎn)物中的H2和CO(設(shè)氣體均被充分吸收)，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)裝置，下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A．為了實(shí)驗(yàn)安全，應(yīng)先點(diǎn)燃①處酒精燈，后點(diǎn)燃④處酒精燈B．②③⑤中依次盛裝氫氧化鈉溶液、濃硫酸和澄清石灰水C．④中黑色固體變紅色，即可證明產(chǎn)物中一定含有H2和CO中的一種或兩種D．若用堿石灰替換無(wú)水硫酸銅，也可以達(dá)到檢驗(yàn)H2和CO的目的答案D解析由圖可知，①中C與水蒸氣反應(yīng)生成H2、CO和少量CO2，實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑闄z驗(yàn)產(chǎn)物中的H2和CO，則②中NaOH溶液可除去CO2，③中濃硫酸干燥氣體，④中H2和CO均還原CuO，若無(wú)水硫酸銅變藍(lán)，則檢驗(yàn)出含有氫氣，⑤中澄清石灰水變渾濁可檢驗(yàn)出含有CO，最后處理尾氣。12．如圖是利用二氧化硅制備硅及其化合物的流程，下列說(shuō)法正確的是(

)A．SiO2屬于兩性氧化物B．盛放Na2CO3溶液的試劑瓶用玻璃塞C．硅膠吸水后可重復(fù)再生D．圖中所示的轉(zhuǎn)化都是氧化還原反應(yīng)答案C解析SiO2是酸性氧化物，A錯(cuò)誤；Na2CO3溶液呈堿性，試劑瓶不能用玻璃塞，B錯(cuò)誤；題圖中有的轉(zhuǎn)化不是氧化還原反應(yīng)，例如SiO2與NaOH溶液的反應(yīng)，D錯(cuò)誤。13．硅是帶來(lái)人類文明的重要元素之一，從傳統(tǒng)材料到信息材料的發(fā)展過(guò)程中創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)奇跡。(1)新型陶瓷Si3N4的熔點(diǎn)高、硬度大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。工業(yè)上可以采用化學(xué)氣相沉積法，在H2的保護(hù)下，使SiCl4與N2反應(yīng)生成Si3N4沉積在石墨表面，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。(2)一種工業(yè)用硅(含少量鉀、鈉、鐵、銅的氧化物)，已知硅的熔點(diǎn)是1420℃，高溫下氧氣及水蒸氣能明顯腐蝕氮化硅。一種合成氮化硅的主要工藝流程如下：①凈化N2和H2時(shí)，銅屑的作用是______________，硅膠的作用是________________。②在氮化爐中發(fā)生反應(yīng)3SiO2(s)＋2N2(g)===Si3N4(s)＋3O2(g)ΔH＝－727.5kJ·mol－1，開始時(shí)，嚴(yán)格控制氮?dú)獾牧魉僖钥刂茰囟鹊脑蚴莀_________________；體系中要通入適量的氫氣是為了___________________________________________________________。③X可能是__________________(填“鹽酸”“硝酸”“硫酸”或“氫氟酸”)。(3)工業(yè)上可以通過(guò)如圖所示的流程制取純硅：①整個(gè)制備過(guò)程必須嚴(yán)格控制無(wú)水無(wú)氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________________________________________________。②假設(shè)每一輪次制備1mol純硅，且生產(chǎn)過(guò)程中硅元素沒有損失，反應(yīng)Ⅰ中HCl的利用率為90%，反應(yīng)Ⅱ中H2的利用率為93.75%。則在第二輪次的生產(chǎn)中，補(bǔ)充投入HCl和H2的物質(zhì)的量之比是______________。答案(1)3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl(2)①除去原料氣中的氧氣除去生成的水蒸氣②該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，防止局部過(guò)熱，導(dǎo)致硅熔化成團(tuán)，阻礙與N2的接觸將體系中的氧氣轉(zhuǎn)化為水蒸氣，而易被除去(或?qū)⒄麄€(gè)體系中空氣排盡)③硝酸(3)①SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑②5∶1解析(1)根據(jù)原子個(gè)數(shù)守恒可寫出化學(xué)方程式3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl。(2)①由于氧氣和水蒸氣都能腐蝕氮化硅，而氮?dú)夂蜌錃庵泻兴魵夂脱鯕?，所以銅屑的作用是除去氧氣，硅膠的作用是除去水蒸氣。②因?yàn)樵摲磻?yīng)是放熱反應(yīng)，如果溫度過(guò)高，局部過(guò)熱，會(huì)導(dǎo)致硅熔化成團(tuán)，阻礙與N2的接觸