届高三化学一轮复习碳硅综合训练有答案和详细解析.docx
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届高三化学一轮复习碳硅综合训练有答案和详细解析
2021届高三化学一轮复习——碳硅综合训练(有答案和详细解析)
一、选择题
1.气凝胶是一种世界上最轻的固体,也被称为“固态烟”,非常坚固耐用,它可以承受相当于自身重量几千倍的压力,最高能承受1400℃的高温,绝热性能十分优越,其主要成分是二氧化硅等。
下列说法正确的是( )
A.该材料具有良好的导电性
B.二氧化硅可用于制作光导纤维
C.二氧化硅耐所有的酸或碱
D.水泥的主要成分是二氧化硅
答案 B
解析 气凝胶的主要成分是二氧化硅,二氧化硅不导电,A项不正确;二氧化硅可溶于强碱和氢氟酸,C项不正确;水泥的主要成分是硅酸盐,D项不正确。
2.新材料的新秀——石墨烯、氧化石墨烯已成为物理、化学、材料科学研究的国际热点课题。
其结构模型如图所示。
下列有关说法正确的是( )
A.石墨烯是一种新型化合物
B.氧化石墨烯即石墨烯的氧化物
C.二者和石墨都是碳的同素异形体
D.氧化石墨烯具有一定的亲水性
答案 D
解析 石墨烯是碳的单质,A错误;氧化石墨烯因为还含有氢元素,故不是石墨烯的氧化物,也不是碳的同素异形体,B、C错误;由于氧化石墨烯结构中含有羟基和羧基等亲水基团,所以具有一定的亲水性,D正确。
3.下列除杂方法正确的是( )
A.SiO2中含Al2O3杂质,可以加入足量NaOH溶液然后过滤除去
B.CO2中含有CO杂质,可以通入盛有CuO的玻璃管且加热
C.CO2中含有HCl杂质,可以通过盛有Na2CO3溶液的洗气瓶
D.Na2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质,可以通入足量的CO2,然后过滤
答案 B
解析 A项,SiO2、Al2O3均与NaOH溶液反应;C项,应通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶;D项,Na2CO3与CO2反应生成NaHCO3。
4.锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)与碳、硅两元素同位于第ⅣA族,其原子序数按锗、锡、铅的顺序依次增大,则下列推断一定不正确的是( )
A.铅可形成PbO、PbO2两种氧化物
B.锗与盐酸不反应,锡、铅能与盐酸反应
C.锗、锡、铅的+4价氢氧化物的碱性:
Ge(OH)4<Sn(OH)4<Pb(OH)4
D.锗、锡、铅的金属性依次减弱
答案 D
解析 Pb在第ⅣA族,有+2、+4两种化合价因而可形成PbO、PbO2两种氧化物,A正确;锡、铅均排在金属活动性顺序中氢的前面,因而可与盐酸反应,B正确;同一主族从上到下元素的金属性依次增强,因而Ge(OH)4、Sn(OH)4、Pb(OH)4的碱性依次增强,C正确、D错误。
5.中国的瓷器驰名世界,传统陶瓷是以黏土[主要成分为Al2Si2O5(OH)4]等天然硅酸盐为主要原料烧成的制品。
下列有关说法不正确的是( )
A.黏土也是制备玻璃的原料之一
B.黏土的主要成分可以表示为Al2O3·2SiO2·2H2O
C.陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料
D.传统陶瓷材料的成分与新型陶瓷材料的成分不同
答案 A
解析 制备玻璃的主要原料是石英、石灰石与纯碱,不包括黏土,A项错误。
6.化学家Seidel指出Si与NaOH溶液的反应,首先是Si与OH-反应生成SiO
,然后SiO
迅速水解生成H4SiO4。
下列有关说法正确的是( )
A.原硅酸钠(Na4SiO4)能迅速水解,且水解后呈碱性,故Na4SiO4为弱电解质
B.石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均属于硅酸盐产品
C.2HCl+Na2SiO3===H2SiO3↓+2NaCl说明Cl的非金属性强于Si
D.半导体工业所说的“从沙滩到用户”是指将二氧化硅制成晶体硅
答案 D
解析 原硅酸钠(Na4SiO4)是强电解质,A项错误;石英玻璃的主要成分是SiO2,不属于硅酸盐产品,B项错误;HCl不是Cl的最高价氧化物对应的水化物,无法通过盐酸与硅酸钠的反应比较Cl、Si的非金属性强弱,C项错误。
7.关于硅酸胶体的制备,课本上有:
“在试管中加入3~5mLNa2SiO3溶液(饱和Na2SiO3溶液按1∶2或1∶3的体积比用水稀释),滴入1~2滴酚酞溶液,再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸,边加边振荡,至溶液红色变浅并接近消失时停止”的描述,下列说法中正确的是( )
A.发生的反应方程式为:
Na2SiO3+2HCl===H2SiO3+2NaCl
B.可用过滤的方法除去胶体中的杂质
C.所得的硅酸胶体带有负电荷
D.用激光笔照射该液体时,会产生一条明亮的光路
答案 D
解析 发生反应的方程式为:
Na2SiO3+2HCl===H2SiO3(胶体)+2NaCl,A错误;胶体可以透过滤纸,不能用过滤的方法除去胶体中的杂质,B错误;胶体不带电,C错误;用激光笔照射该液体时,会产生一条明亮的光路,即丁达尔效应,D正确。
8.将过量的CO2分别通入:
①CaCl2溶液;②Na2SiO3溶液;③Ca(OH)2溶液;④饱和Na2CO3溶液。
最终溶液中有白色沉淀析出的是( )
A.①②③④B.②④
C.③④D.②③④
答案 B
解析 CO2溶于水:
CO2+H2OH2CO3,H2CO3的酸性比盐酸弱,而比硅酸强。
根据酸与盐反应的规律,CO2通入CaCl2溶液中无明显现象(一般弱酸不能制强酸);过量的CO2通入Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成;CO2通入Ca(OH)2溶液至过量:
Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O、CaCO3+H2O+CO2===Ca(HCO3)2,最终生成Ca(HCO3)2而无沉淀产生;过量的CO2通入饱和Na2CO3溶液中:
Na2CO3+H2O+CO2===2NaHCO3↓,生成的NaHCO3的溶解度比Na2CO3的溶解度小,从而有晶体析出。
9.(2018·桐乡模拟)将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中,生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2体积(V)的关系正确的是( )
答案 D
解析 CO2与KOH和Ca(OH)2都会反应,但存在着竞争,如果先与KOH反应,则反应后生成的K2CO3立即会与Ca(OH)2反应生成CaCO3,因此,可以看成CO2先与Ca(OH)2反应,所以通CO2后立即有CaCO3生成。
第二步还要判断CO2是先跟KOH反应还是先与生成的CaCO3反应,同样可以采用假设法判断,即如果先与CaCO3反应,则生成的Ca(HCO3)2又会与KOH反应,因此是先与KOH反应,此过程生成沉淀的物质的量不变,当KOH反应完全,再与CaCO3反应,直至沉淀完全溶解,故选D。
10.将CO2气体缓缓地通入到含KOH、Ba(OH)2和KAlO2的混合溶液中直至过量,生成沉淀的物质的量与所通CO2的体积关系如图所示。
下列关于整个反应进程中的各种描述不正确的是( )
A.O~a段反应的化学方程式是:
Ba(OH)2+CO2===BaCO3↓+H2O
B.b~c段反应的离子方程式是:
2AlO
+CO2+3H2O===2Al(OH)3↓+CO
C.a~b段与c~d段所发生的反应相同
D.d~e段沉淀的减少是由于碳酸钡固体的消失所致
答案 C
解析 通入CO2,立刻就有沉淀BaCO3产生,首先发生反应Ba(OH)2+CO2===BaCO3↓+H2O,将Ba(OH)2消耗完毕,接下来消耗KOH,发生反应2KOH+CO2===K2CO3+H2O,因而此段沉淀的量保持不变,然后沉淀量增大,发生反应2AlO
+CO2+3H2O===2Al(OH)3↓+CO
,沉淀量达最大后,再发生CO
+CO2+H2O===2HCO
,最后发生反应BaCO3+CO2+H2O===Ba(HCO3)2,沉淀部分溶解。
由上述分析可知,O~a段发生反应:
Ba(OH)2+CO2===BaCO3↓+H2O,故A正确;由上述分析可知,b~c段反应的离子方程式是:
2AlO
+CO2+3H2O===2Al(OH)3↓+CO
,故B正确;由上述分析可知,a~b段发生反应2KOH+CO2===K2CO3+H2O,c~d段所发生CO
+CO2+H2O===2HCO
,两阶段反应不相同,故C错误;d~e段发生反应BaCO3+CO2+H2O===Ba(HCO3)2,导致沉淀的减少,故D正确。
11.用四种溶液进行实验,下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系正确的是( )
选项
操作及现象
溶液
A
通入CO2,溶液变浑浊,继续通入CO2至过量,浑浊消失
饱和Na2CO3溶液
B
通入CO2,溶液变浑浊,继续通入CO2至过量,浑浊消失
Na2SiO3溶液
C
通入CO2,溶液变浑浊,继续通入CO2至过量,浑浊不消失,再加入品红溶液,红色褪去
Ca(ClO)2溶液
D
通入CO2,溶液变浑浊,继续通入CO2至过量,浑浊消失,再加入足量NaOH溶液,又变浑浊
Ca(OH)2溶液
答案 D
解析 A项,向饱和Na2CO3溶液中通入CO2,会发生反应生成碳酸氢钠,碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠,所以会析出碳酸氢钠晶体,继续通入CO2气体,浑浊不消失,错误;B项,向Na2SiO3溶液中通入CO2,会产生硅酸,硅酸是不溶于水的白色沉淀,继续通入CO2至过量,浑浊不会消失,错误;C项,向Ca(ClO)2溶液中通入CO2,会生成碳酸钙和次氯酸,碳酸钙与过量CO2反应会转化为碳酸氢钙,沉淀消失,次氯酸具有强氧化性,可使品红溶液褪色,错误;D项,氢氧化钙中通入CO2会生成碳酸钙沉淀,继续通入CO2气体,碳酸钙转化为碳酸氢钙,加入NaOH后,碳酸氢钙和氢氧化钠反应会生成碳酸钙,正确。
12、二氧化硅(SiO2)又称硅石,是制备硅及其化合物的重要原料(各种转化见下图)。
下列说法正确的是( )
A.SiO2既能与HF反应,又能与NaOH反应,属于两性氧化物
B.SiO2和Si都是光导纤维材料
C.在硅胶中加入CoCl2可显示硅胶吸水是否失效
D.图中所示转化反应都是非氧化还原反应
答案 C
解析 二氧化硅是酸性氧化物,二氧化硅能与HF反应是二氧化硅的特性,A错误;SiO2是光导纤维材料,Si为半导体材料,B错误;CoCl2在吸水和失水状态下显示不同的颜色,C正确;制取Si的过程中涉及了氧化还原反应,D错误。
13.由二氧化硅制高纯硅的流程如下,下列判断中错误的是( )
A.①②③均属于氧化还原反应
B.H2和HCl均可循环利用
C.SiO2是一种坚硬难熔的固体
D.SiHCl3的摩尔质量为135.5g
答案 D
解析 反应①为SiO2+2C
Si+2CO↑,反应②Si(粗)+3HCl
SiHCl3+H2,反应③SiHCl3+H2
Si(纯)+3HCl,三个方程式中均有元素的化合价发生变化,均属于氧化还原反应,故A正确;生产高纯硅的流程示意图可知,H2和HCl既是反应物,又是生成物,所以可重复利用的物质是H2和HCl,故B正确;SiO2是原子晶体,硬度大、熔点高,故C正确;SiHCl3的摩尔质量为135.5g·mol-1,故D错误。
二、非选择题
14.A、B、C、D、E五种物质中均含有同一种非金属元素,它们能发生如图所示的转化关系,该元素(用R表示)的单质能与NaOH溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气。
请回答下列问题:
(1)写出各物质的化学式:
A________,B________,C________,D________,E________。
(2)写出反应①的化学方程式:
______________________,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为______。
(3)写出反应④的离子方程式:
_____________________________。
(4)写出反应⑤的离子方程式:
_______________________________。
(5)H2CO3的酸性强于E,请用离子方程式予以证明:
______________________。
答案
(1)SiO2 CaSiO3 Na2SiO3 Si H2SiO3
(2)SiO2+2C
Si+2CO↑ 1∶2
(3)Si+2OH-+H2O===SiO
+2H2↑
(4)SiO
+Ca2+===CaSiO3↓
(5)SiO
+CO2+H2O===H2SiO3↓+CO
解析 解答本题的“突破口
(1)”是非金属元素R的单质能与NaOH溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气,说明是硅及其化合物之间的转化。
“突破口
(2)”是反应条件“高温”,A在高温条件下,能与焦炭、CaCO3发生反应,则A为SiO2。
从而推知B为CaSiO3,D为Si,E为H2SiO3。
15.晶体硅是一种重要的非金属材料,制备纯硅的主要步骤如下:
①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅
②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3:
Si+3HCl
SiHCl3+H2
③SiHCl3与过量H2在1000~1100℃反应制得纯硅
已知SiHCl3能与H2O强烈反应,在空气中易自燃。
请回答下列问题:
(1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为____________________________________。
(2)粗硅与HCl反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点-84.7℃),提纯SiHCl3采用的方法为___________________________________。
(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去):
①装置B中的试剂是________。
装置C中的烧瓶需要加热,其目的是__________________________________________。
②反应一段时间后,装置D中观察到的现象是___________________________,装置D不能采用普通玻璃管的原因是_______________________________,装置D中发生反应的化学方程式为_____________________________。
③为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装置的气密性,控制好反应温度以及________________________________________________________________________。
④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后需再加入的试剂是________(填字母)。
a.碘水 b.氯水 c.NaOH溶液 d.KSCN溶液e.Na2SO3溶液
答案
(1)SiO2+2C
Si+2CO↑
(2)分馏(或蒸馏)
(3)①浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化 ②有固体物质生成 在反应温度下,普通玻璃会软化 SiHCl3+H2
Si+3HCl ③排尽装置中的空气 ④bd或c
解析
(1)根据题给信息,粗硅可以用碳还原二氧化硅的办法来制得,故反应方程式为SiO2+2C
Si+2CO↑。
(2)因HCl易溶于水,而SiHCl3与H2O强烈反应,故提纯SiHCl3的方法只能在无水的条件下利用它们的沸点不同,采用分馏的方法进行。
(3)①因SiHCl3与水强烈反应,故A中产生的H2必须干燥,故B中的液体一定为浓H2SO4,且C中烧瓶需加热,其目的是使SiHCl3汽化,加快与H2的反应。
②根据题给信息石英管中产生的物质应为硅,故D中现象应有固体产生,由题给信息,制纯硅的反应条件为1000~1100℃,此温度下普通玻璃容易软化。
③因高温下H2与O2容易反应而爆炸,故还应排尽装置中的空气。
④铁与盐酸反应产生Fe2+,其检验方法常常采用先将Fe2+氧化为Fe3+然后再加入KSCN溶液看是否变血红色来检验。
15、
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