第四章非金屬及其化合物第11講碳、硅及無機非金屬材料（精練）完卷時間：50分鐘可能用到的相對原子質(zhì)量：H1O16Mg24Al27Si28Fe56一、選擇題（每小題只有一個正確選項，共12*5分）1．（2021·廣東汕頭市·高三二模）芯片被譽為“現(xiàn)代工業(yè)糧食”，是新一代信息產(chǎn)業(yè)的基石。制備芯片材料高純硅的裝置如下圖所示(加熱及夾持裝置省略)，利用SiHCl3與過量H2在1100～1200℃反應(yīng)(SiHCl3沸點為31.8℃，遇水會強烈水解)，下列說法不正確的是A．裝置B中的試劑是濃硫酸B．實驗開始時先打開裝置A中的K1C．裝置C采用常溫冷卻水，目的是使SiHCl3與H2充分混合D．石英管中發(fā)生反應(yīng)SiHCl3+H2SKIPIF1<0Si+3HCl【答案】C【解析】裝置A中Zn與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生H2，由于SiHCl3遇水強烈水解，故需要對氫氣進行干燥，故裝置B中盛放濃硫酸，裝置C采用熱水浴加熱，使SiHCl3氣化，與H2形成混合氣體，進入石英管中反應(yīng)，高溫條件下，SiHCl3被H2還原為Si。A．由分析知，裝置B中盛放濃硫酸，起到干燥氫氣的作用，A正確；B．實驗開始時先打開K1，利用生成的H2將裝置中的空氣排盡，防止加熱石英管時因H2不純而爆炸，B正確；C．由于SiHCl3為液體，實驗需得到SiHCl3氣體，故裝置C應(yīng)采用熱水浴，使SiHCl3氣化，C錯誤；D．SiHCl3被H2還原為Si，根據(jù)元素守恒推知另一產(chǎn)物為HCl，故該反應(yīng)為：SiHCl3+H2SKIPIF1<0Si+3HCl，D正確；故答案選C。2．（2021·湖北高三零模）水泥是人類最偉大的發(fā)明之一，主要成分為硅酸三鈣(3CaO?SiO2)。將其與適量的水反應(yīng)，形成相互交聯(lián)的結(jié)構(gòu)，反應(yīng)式如下2(3CaO?SiO2)+6H2O=3CaO?2SiO2?3H2O+3Ca(OH)2?H＜0。但是，需要避免交聯(lián)過程熱膨脹及產(chǎn)生的水蒸氣在建筑結(jié)構(gòu)中造成空隙。我國三峽大壩的建設(shè)者在全世界首創(chuàng)了以冰代水的澆灌方法，有效解決了這一問題，保證了大壩建筑質(zhì)量。下列說法錯誤的是A．水泥由黏土和石灰石等研磨、煅燒制得B．水泥生產(chǎn)過程中加入石膏，可以調(diào)節(jié)水泥的硬化速率C．水的作用是提供結(jié)晶水以穩(wěn)定交聯(lián)結(jié)構(gòu)D．以冰代水的優(yōu)點是減少了熱膨脹及水蒸氣的產(chǎn)生【答案】C【解析】A．水泥由石灰石和粘土等混合，經(jīng)高溫煅燒制得，A說法正確；B．水泥生產(chǎn)過程中加入石膏的目的是為了調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)硬化速度，調(diào)整水泥的凝結(jié)時間，B說法正確；C．水與硅酸三鈣(3CaO?SiO2)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成的產(chǎn)物形成相互交聯(lián)的結(jié)構(gòu)，C說法錯誤；D．硅酸三鈣(3CaO?SiO2)與水反應(yīng)放熱，以冰代水減少了熱膨脹及水蒸氣產(chǎn)生的氣泡，保證建筑質(zhì)量，D說法正確；答案為C。3．（2021·湖南株洲市·高三一模）下列敘述不正確的是A．硅是應(yīng)用最廣泛的半導(dǎo)體材料 B．硅在自然界中主要以單質(zhì)形式存在C．二氧化硅可用于生產(chǎn)玻璃 D．高純度的硅可用于制造計算機芯片【答案】B【解析】A．晶體硅導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間，是應(yīng)用最廣泛的良好的半導(dǎo)體材料，故A正確；B．硅是親氧元素，在自然界中都是以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在，不存在硅單質(zhì)，故B錯誤；C．生產(chǎn)玻璃的主要原料為石英、純堿和石灰石，高溫下，二氧化硅能與碳酸鈉、碳酸鈣反應(yīng)，可用于制造玻璃，故C正確；D．硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間是良好的半導(dǎo)體材料，晶體硅可以用于制造計算機芯片，故D正確；故選B。4．（2020·安徽蕪湖市·高三月考）下列關(guān)于SiO2和CO2的敘述不正確的是A．都是共價化合物B．都是酸性氧化物，都能與強堿溶液反應(yīng)C．都能溶于水且與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸D．SiO2可用于制光導(dǎo)纖維，干冰可用于人工降雨【答案】C【解析】A.SiO2和CO2都是共價化合物，A正確；B.都是酸性氧化物，都能與強堿溶液反應(yīng)產(chǎn)生鹽和水，B正確；C.SiO2不能溶于水且不能與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸，C錯誤；D.光在SiO2中可以全反射，因此SiO2可用于制光導(dǎo)纖維，固態(tài)CO2容易升華，升華時吸收大量的熱，因此干冰可用于人工降雨，D正確；答案選C。5．（2020·河南安陽市·高三二模）中國是瓷器的故鄉(xiāng)，有“瓷都”之稱的江西景德鎮(zhèn)出產(chǎn)的青花瓷是瓷器的代表，藍紫色的硅酸銅鋇（BaCuSi2O6）是瓷器加工中常用的顏料。下列說法正確的是A．瓷器屬于新型無機硅酸鹽產(chǎn)品B．硅酸銅鋇還可表示為BaO·CuO·2SiO2C．石灰石、黏土是生產(chǎn)瓷器的主要原料D．瓷器具有較高的強度與硬度【答案】B【解析】A．陶瓷為傳統(tǒng)無機非金屬材料，故A錯誤；B．硅酸鹽用氧化物形式表示時，書寫順序為：活潑金屬氧化物、不活潑金屬氧化物、二氧化硅、水，所以硅酸銅鋇(BaCuSi2O6)用氧化物形式表示為：BaO?CuO?2SiO2，故B正確；C．生產(chǎn)陶瓷用到的主要原料為黏土，故C錯誤；D．瓷器易碎，強度不大，但具有較高的硬度，故D錯誤；故選：B。6．（2021·浙江湖州市·高三二模）沸石是一種含水架狀結(jié)構(gòu)的多孔性鋁硅酸鹽晶體，其基本結(jié)構(gòu)單元是硅氧四面體和鋁氧四面體。沸石的化學(xué)組成為：Ma[(AlO2)x

·(SiO2)y

]·z(H2O)，其中M為金屬陽離子。下列推測不正確的是A．沸石的架狀結(jié)構(gòu)中存有的空氣，可作為氣泡的凝結(jié)核，能使反應(yīng)液平穩(wěn)沸騰B．若金屬陽離子帶n個單位正電荷，則x=a·nC．增大x/y(鋁硅比)的值，可以增強沸石的耐酸、耐堿和耐高溫的性能D．沸石具有篩分分子的作用，可用于分離、提純氣體或液體混合物【答案】C【解析】A．沸石是一種含水架狀結(jié)構(gòu)的多孔性鋁硅酸鹽晶體，架狀結(jié)構(gòu)中存有的空氣，可作為氣泡的凝結(jié)核，能使反應(yīng)液平穩(wěn)沸騰，故A正確；B．若金屬陽離子帶n個單位正電荷，根據(jù)電荷守恒得x=a·n，故B正確；C．增大x/y(鋁硅比)的值，可以改變分子篩的空間結(jié)構(gòu)，從而改變分子篩的穩(wěn)定性，故C錯誤；D．調(diào)節(jié)硅鋁比可以調(diào)節(jié)分子篩的孔徑，根據(jù)分子篩孔徑大小可以篩分不同大小的分子，可用于分離、提純氣體或液體混合物，故D正確；故答案為：C。7．（2021·四川自貢市·高三一模）中國景德鎮(zhèn)瓷器精美絕倫，瓷器表面的兔毫釉主要成分為SiO2，還含有少量Al2O3和Fe2O3。下列說法錯誤的是A．SiO2屬于酸性氧化物B．景德鎮(zhèn)瓷器不宜保存酸性或堿性太強物質(zhì)C．兔毫釉極易被空氣氧化，瓷器不能在空氣中久置D．Al2O3中氧的質(zhì)量分數(shù)高于Fe2O3【答案】C【解析】A．SiO2能與堿反應(yīng)只生成鹽和水，屬于酸性氧化物，故A正確；B．SiO2能與堿反應(yīng)生成鹽和水，Al2O3能與酸和堿反應(yīng)，F(xiàn)e2O3能與酸反應(yīng)，所以景德鎮(zhèn)瓷器不宜保存酸性或堿性太強物質(zhì)，故B正確；C．SiO2、Al2O3和Fe2O3的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，不易被空氣氧化，故C錯誤；D．Al2O3中氧的質(zhì)量分數(shù)為SKIPIF1<0Fe2O3中氧的質(zhì)量分數(shù)為SKIPIF1<0故D正確；故答案為C。8．（2020·湖北黃石市·黃石二中高三三模）X、Y、Z、W為原子序數(shù)遞增的四種短周期元素，其中Z為金屬元素，W的單質(zhì)為常見的半導(dǎo)體材料，X、W為同一主族元素。X、Z、W分別與Y形成的最高價化合物為甲、乙、丙。結(jié)合如圖轉(zhuǎn)化關(guān)系，下列判斷正確的是（）A．X的氫化物沸點低于Y的氫化物沸點B．W的單質(zhì)可以用作計算機芯片，太陽能電池，丙是瑪瑙的主要成分C．甲、丙、丁均為酸性化合物D．工業(yè)上用X的單質(zhì)和乙來制取Z單質(zhì)【答案】B【解析】X、Y、Z、W為原子序數(shù)依次增大的四種短周期元素，其中Z為金屬元素，可在甲中燃燒生成X的單質(zhì)，應(yīng)為鎂與二氧化碳的反應(yīng)，則Z為Mg，甲為CO2，乙為MgO，由此關(guān)系可知X為C元素，W的單質(zhì)為常見的半導(dǎo)體材料，X、W為同一主族元素，則W為Si，Y為O元素，丁為CO，丙為SiO2。A.X的氫化物為烴，Y的氫化物為水，烴的種類很多，其沸點不一定低于水，故A錯誤；B.W為Si，是良好的半導(dǎo)體材料，可以用作計算機芯片、太陽能電池，丙為二氧化硅，是瑪瑙的主要成分，故B正確；C.丁為CO，不能與堿反應(yīng)生成鹽和水，所以不是酸性氧化物，故C錯誤；D.工業(yè)用電解質(zhì)熔融的氯化鎂的方法冶煉鎂，故D錯誤；故選B。9．（2020·廣東茂名市·高三模擬）玻璃的出現(xiàn)與使用已有四千多年的歷史。下列說法正確的是（）A．玻璃花紋可以用氫氟酸進行雕刻B．有機玻璃的主要成分為硅酸鈉C．純堿和硅單質(zhì)是制取普通玻璃的主要原料D．玻璃外觀規(guī)則，屬于晶體，有固定的熔點【答案】A【解析】A．玻璃的主要成分是SiO2，氫氟酸能與SiO2反應(yīng)，可以雕刻玻璃，故A正確；B．有機玻璃的主要成分為聚丙烯酸甲酯，是一種有機高分子材料，硅酸鈉是無機物，故B錯誤；C．制取普通玻璃的主要原料是無機礦物，如純堿、石英砂、石灰石等，不含硅單質(zhì)，故C錯誤；D．玻璃是混合物，不是晶體，混合物沒有固定的熔點，故D錯誤；答案選A。10．（2020·山東濰坊市·高三二模）世界第一條大面積碲化鎘薄膜“發(fā)電玻璃”生產(chǎn)線最近在成都投產(chǎn)，該材料是在玻璃表面鍍一層碲化鎘薄膜，光電轉(zhuǎn)化率高。下列說法錯誤的是A．普通玻璃含有二氧化硅B．該發(fā)電玻璃能將光能不完全轉(zhuǎn)化為電能C．碲化鎘是一種有機化合物D．應(yīng)用該光電轉(zhuǎn)化技術(shù)可減少溫室氣體排放【答案】C【解析】A.玻璃成分為硅酸鈉、硅酸鈣、二氧化硅，故A正確，但不符合題意；B.該發(fā)電玻璃能將光能轉(zhuǎn)化為電能，但是不能完全轉(zhuǎn)化，存在能量損耗，故B正確，但不符合題意；C.碲化鎘不含碳元素，是一種無機化合物，不是有機化合物，故C錯誤，但符合題意；D.應(yīng)用該光電轉(zhuǎn)化技術(shù)可減少化石燃料的使用，減少二氧化碳的排放，故D正確，但不符合題意；故選：C。11．（2020·廣東中山市·中山紀念中學(xué)高三二模）有以下六種飽和溶液①CaCl2；②Ca(OH)2；③Na2SiO3；④Na2CO3；⑤NaAlO2；⑥NH3和NaCl，分別持續(xù)通入CO2，最終不會得到沉淀或析出晶體的是A．①② B．③⑤ C．①⑥ D．④⑥【答案】A【解析】①碳酸比鹽酸弱，CO2與CaCl2溶液不會反應(yīng)，無沉淀生成，故①正確；②酸性氧化物能與堿反應(yīng)，過量的CO2與Ca（OH）2反應(yīng)：Ca（OH）2+2CO2═Ca（HCO3）2，無沉淀生成，故②正確；③碳酸比硅酸強，過量的CO2與Na2SiO3溶液反應(yīng)：2CO2+Na2SiO3+2H2O═2NaHCO3+H2SiO3↓，產(chǎn)生硅酸沉淀，故③錯誤；④過量的CO2通入飽和Na2CO3溶液中發(fā)生反應(yīng)：Na2CO3+H2O+CO2═2NaHCO3↓，因為碳酸氫鈉溶解度比碳酸鈉小，所以有NaHCO3晶體析出，故④錯誤；⑤NaAlO2溶液通入過量的二氧化碳，由于碳酸酸性比氫氧化鋁強，所以生成氫氧化鋁白色沉淀和碳酸氫鈉，2H2O+NaAlO2+CO2=Al（OH）3↓+NaHCO3，故⑤錯誤；⑥通入CO2與NH3和NaCl反應(yīng)生成氯化銨和碳酸氫鈉，碳酸氫鈉的溶解度較小，則最終析出碳酸氫鈉晶體，故⑥錯誤；故選A。12．（2020·浙江高三模擬）青石棉（cricidolite）是世界衛(wèi)生組織確認的一種致癌物質(zhì)，是《鹿特丹公約》中受限制的46種化學(xué)品之一，青石棉的化學(xué)式為：Na2Fe5Si8O22（OH）2，青石棉用稀硝酸溶液處理時，還原產(chǎn)物只有NO，下列說法中正確的是A．青石棉是一種易燃品，且易溶于水B．青石棉的化學(xué)組成用氧化物的形式可表示為：Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2OC．1molNa2Fe5Si8O22（OH）2與足量的硝酸作用，至少需消耗8.5L2mol/LHNO3溶液D．1molNa2Fe5Si8O22（OH）2與足量氫氟酸作用，至少需消耗7L2mol/LHF溶液【答案】B【解析】A．青石棉屬于硅酸鹽，不易燃，也不溶于水，A錯誤；B．青石棉中鐵元素的化合價由+2價和+3價兩種，根據(jù)原子守恒和化合價不變的思想，化學(xué)組成用氧化物的形式可表示為：Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，B正確；C．8.5L2mol·L-1HNO3溶液中硝酸的物質(zhì)的量為17mol，青石棉用稀硝酸溶液處理時，亞鐵離子被氧化為鐵離子，硝酸被還原為一氧化氮，產(chǎn)物為NaNO3、Fe（NO3）3、NO、H2O、SiO2，1mol該物質(zhì)能和18molHNO3反應(yīng)，C錯誤；D．7L2mol·L-1HF溶液中HF的物質(zhì)的量為14mol，1mol青石棉能與34mol氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅，D錯誤。答案選B。二、主觀題（共3小題，共40分）13.（14分）研究CO2在海洋中的轉(zhuǎn)移和歸縮，是當(dāng)今海洋科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域。(1)溶于海水的CO2主要以4種無機碳形式存在，其中HCOeq\o\al(－,3)占95%。寫出CO2溶于水產(chǎn)生HCOeq\o\al(－,3)的方程式：___________、______________。(2)在海洋碳循環(huán)中，通過如圖所示的途徑固碳。①寫出鈣化作用的離子方程式：____________________________。②同位素示蹤法證實光合作用釋放出的O2只來自H2O。用18O標記物質(zhì)的光合作用的化學(xué)方程式如下，將其補充完整：________＋________(CH2O)x＋x18O2＋xH2O(3)海水中溶解無機碳占海水總碳的95%以上，其準確測量是研究海洋碳循環(huán)的基礎(chǔ)。測量溶解無機碳，可采用如下方法：①氣提、吸收CO2。用N2從酸化后的海水中吹出CO2并用堿液吸收(裝置示意圖如下)。將虛線框中的裝置補充完整并標出所用試劑。②滴定。將吸收液吸收的無機碳轉(zhuǎn)化為NaHCO3，再用xmol·L－1HCl溶液滴定，消耗ymLHCl溶液。海水中溶解無機碳的濃度＝________mol·L－1?！敬鸢浮浚靠?分）(1)CO2＋H2OH2CO3、H2CO3H＋＋HCOeq\o\al(－,3)(2)①2HCOeq\o\al(－,3)＋Ca2＋=CaCO3↓＋CO2↑＋H2O②xCO22xHeq\o\al(18,2)O(3)①②eq\f(x·y,z)【解析】(1)CO2溶于水產(chǎn)生HCOeq\o\al(－,3)的方程式為CO2＋H2OH2CO3、H2CO3H＋＋HCOeq\o\al(－,3)。(2)①根據(jù)題圖找出鈣化作用的反應(yīng)物和生成物，可知發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=CaCO3↓＋CO2↑＋H2O。②根據(jù)題圖中光合作用及元素守恒可配平，注意18O的標記。(3)①酸化海水不能用揮發(fā)性的酸，因為要用NaOH溶液吸收CO2，故選用H2SO4溶液酸化。②NaHCO3～HCl，海水中溶解無機碳的濃度為eq\f(xmol·L－1×y×10－3L,z×10－3L)＝eq\f(x·y,z)mol·L－1。14．（12分）硅是帶來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)展過程中創(chuàng)造了一個又一個奇跡。(1)新型陶瓷Si3N4的熔點高、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，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，嚴格控制氮氣的流速以控制溫度的原因是___________________________；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”)?！敬鸢浮浚靠?分）(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)，防止局部過熱，導(dǎo)致硅熔化成團，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€體系中空氣排盡)③硝酸【解析】(1)根據(jù)原子個數(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，而氮氣和氫氣中含有水蒸氣和氧氣，所以銅屑的作用是除去氧氣，硅膠的作用是除去水蒸氣。②因為該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，如果溫度過高，局部過熱，會導(dǎo)致硅熔化成團，阻礙與N2的接觸；通入氫氣能將體系中的氧氣轉(zhuǎn)化為水蒸氣，而易被除去。③由于工業(yè)用硅中含有銅的氧化物，在反應(yīng)中氧化銅能被還原生成銅，因此要除去銅應(yīng)該選擇硝酸，鹽酸和硫酸不能溶解銅，氫氟酸能腐蝕氮化硅。15．（2020·浙江省杭州第二中學(xué)高三模擬）（14分）化合物A由三種短周期元素組成，某興趣小組進行了如下實驗：

已知：氣體甲為純凈物且只含兩種元素，在標況下體積為672mL；固體甲為常用的耐火材料，溶液乙為建筑行業(yè)中常用的粘合劑。請回答下列問題：（1）A的組成元素為_____（用元素符號表示），A的化學(xué)式為_____；（2）寫出A溶于鹽酸的化學(xué)方程式______________________________。（3）寫出氣體甲與NaOH（aq）反應(yīng)的離子方程式___________________。（4）往溶液乙中通入少量CO2氣體發(fā)生的化學(xué)方程式___________________。（5）高溫下A與足量氯氣能發(fā)生劇烈爆炸，生成三種常見化合物，試寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式_____?！敬鸢浮浚ǔ龢俗⑼?，每空2分）（1）Mg、Si、H（3分）MgSi2H4（3分）（2）MgSi2H4+2HCl=Si2H6↑+MgCl2（3）Si2H6+4OH-+2H2O=2SKIPIF1<0+7H2↑（4）Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓（5）MgSi2H4+7Cl2MgCl2+2SiCl4+4HCl【解析】2.52gA中加入20mL3mol/L的鹽酸發(fā)生反應(yīng)生成氣體甲為純凈物且只含兩種元素，在標況下體積為672mL，物質(zhì)的量SKIPIF1<0，氣體甲和120mL1mol/L的氫氧化鈉溶液恰好完全反應(yīng)生成氣體單質(zhì)乙和溶液乙，溶液乙為建筑行業(yè)中常用的粘合劑，溶液乙為硅酸鈉溶液，說明A中含硅元素、氫元素，溶液甲只含一種溶質(zhì)，加入過量氫氧化鈉溶液生成氫氧化物白色沉淀，加熱得到白色固體甲為常用的耐火材料，固體甲應(yīng)為氧化鎂，白色沉淀為Mg(OH)2，則判斷甲溶液中含Mg元素，為MgCl2溶液，計算得到鎂的物質(zhì)的量SKIPIF1<0