届高三一轮复习人教版 化学碳硅及其化合物 单元测试11.docx
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届高三一轮复习人教版 化学碳硅及其化合物 单元测试11.docx
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届高三一轮复习人教版化学碳硅及其化合物单元测试11
碳、硅及其化合物
[基础题]
1.下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是( )
①水玻璃是一种矿物胶,既不易燃烧也不易腐蚀 ②水泥、玻璃、沙子都是硅酸盐制品 ③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 ④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料
A.①② B.②③
C.①④D.③④
2.下列物质:
①氢氟酸;②浓H2SO4;③烧碱溶液;④Na2CO3固体;⑤氧化钙;⑥浓HNO3。
其中在一定条件下能与SiO2反应的有( )
A.①②⑥ B.②③⑥
C.①③④⑤D.全部
3.硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。
下列说法正确的是( )
A.陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐
B.水玻璃是纯净物,可用于生产黏合剂和防火剂
C.某硅酸盐的化学式为KAlSi3O8,可用K2O·Al2O3·6SiO2表示
D.高纯硅可用于制造光导纤维,高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池
4.硅烷(SiH4)在空气中易自燃或爆炸,可作橡胶等产品的偶联剂,硅烷的制备方法为Mg2Si+4HCl===2MgCl2+SiH4↑。
下列说法不正确的是( )
A.制备硅烷的反应属于复分解反应
B.硅烷自燃反应中的氧化剂是SiH4
C.硅烷自燃产生SiO2和H2O
D.制备硅烷时应隔绝氧气
5.某合金材料含铁和硅,研磨后取等量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀NaOH溶液中,放出等量的H2,则该材料中铁和硅的关系正确的是( )
A.物质的量之比为1∶1B.物质的量之比为1∶2
C.质量之比为4∶1D.质量之比为2∶1
6.从石英砂制取高纯硅的主要化学反应如下:
①SiO2+2C
Si(粗)+2CO↑
②Si(粗)+2Cl2
SiCl4
③SiCl4+2H2
Si(纯)+4HCl
关于上述反应的叙述不正确的是( )
A.①、③是置换反应,②是化合反应
B.高温下,焦炭与氢气的还原性均强于硅
C.任一反应中,每消耗或生成28g硅,均转移4mol电子
D.高温下在炉子里将石英砂、焦炭、氯气、氢气按比例混合就能得到高纯硅
7.从石墨中分离出来的石墨烯是最薄、最坚硬、几乎透明的物质,可制成电阻率最小的纳米材料,其结构如图所示。
下列关于石墨烯的说法不正确的是( )
A.具有良好的导电性和透光性
B.石墨烯属于新型有机化合物,熔沸点较高
C.石墨烯、金刚石互为同素异形体
D.在氧气中燃烧可能生成CO2、CO或二者的混合物
8.下列说法正确的是( )
A.氨常用作制冷剂,是因为其沸点极低,很容易液化
B.光导纤维具有很强的导电能力,所以大量用于制造通信光缆
C.SiCl4在战争中可用作烟雾弹,是因为它与水反应时生成白色烟雾
D.用洁净的铂丝蘸取某溶液,在酒精灯火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃观察到火焰颜色为紫色,说明原溶液中不含Na+
9.硅是构成无机非金属材料的一种主要元素,下列有关硅的化合物的叙述错误的是( )
A.氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料,其化学式为Si3N4
B.碳化硅(SiC)的硬度大,熔点高,可用于制作高温结构陶瓷和轴承
C.光导纤维是一种新型无机非金属材料,其主要成分为SiO2
D.二氧化硅为立体网状结构,其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2
10.如图是二氧化硅及其化合物的流程,下列说法正确的是( )
A.SiO2属于两性氧化物
B.盛放Na2CO3溶液的试剂瓶能用玻璃塞
C.硅胶吸水后可重复再生
D.图中所示转化反应都是氧化还原反应
11.将适量纯硅粉与纯钠按一定比例混合溶于足量水中,恰好完全反应,转移电子数为1.806×1023。
硅与钠的质量比为X,在标准状况下收集到的气体为VL。
下列推断正确的是( )
A
B
C
D
X
14∶23
1∶2
2∶1
14∶23
V
6.72
4.48
4.48
3.36
12.在常温下Y既能与X反应,又能与Z反应且都是非氧化还原反应的是(可以在水溶液中)( )
选项
X
Y
Z
A
SiO2
HF
Si
B
C
CO2
Na2CO3
C
Ca(HCO3)2
Na2CO3
HNO3
D
NaOH
CO
Na2O2
13.工业上,用二氧化硅与焦炭在高温下反应制Si:
SiO2+2C
Si+2CO↑,副反应为Si+C
SiC(金刚砂)。
请回答下列问题:
(1)工业上,冶炼粗硅时焦炭的作用是________。
(填序号)
①氧化剂 ②还原剂 ③燃料 ④催化剂
若粗硅中含有较多的碳化硅,主要原因是__________________________________________________________
_____________________________________________________。
(2)碳化硅俗名金刚砂,它具有优良的耐磨、耐腐蚀特性,应用广泛。
若用二氧化硅与焦炭制备金刚砂,产品中混有杂质硅和二氧化硅,主要原因是_______________________________________
____________________________________________________。
(3)某碳化硅样品中混有Si、SiO2。
将20.0g该样品加入到过量的氢氧化钠溶液中,充分反应,收集到2240mL氢气(标准状况),过滤得到11.4gSiC固体,滤液稀释至500mL。
写出有关反应的离子方程式:
______________________________________________;
稀释后溶液中硅酸钠的物质的量浓度为________。
[能力题]
14.硅是带来人类文明的重要元素之一,在传统材料发展到信息材料的过程中创造了一个又一个奇迹。
(1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。
工业上可以采用化学气相沉积法,在H2的作用下,使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面,该反应的化学方程式为_____________________________________________________。
(2)一种用工业硅(含少量铁、铜的单质及化合物)和氮气(含少量氧气)合成氮化硅的工艺主要流程如下:
已知硅的熔点是1420℃,高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。
①N2净化时,铜屑的作用是:
__________________________;
硅胶的作用是_________________________________________。
②在氮化炉中反应为3Si(s)+2N2(g)===Si3N4(s)
ΔH=-727.5kJ/mol,开始时须严格控制氮气的流速以控制温度的原因是__________________________________________。
③X可能是________(选填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”)。
(3)工业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅:
①整个制备过程必须严格控制无水无氧。
SiHCl3遇水剧烈反应,该反应的化学方程式为
______________________________________________________
____________________________________________________。
②假设每一轮次制备1mol纯硅,且生产过程中硅元素没有损失,反应Ⅰ中HCl的利用率为90%,反应Ⅱ中H2的利用率为93.75%。
则在第二轮次的生产中,补充投入HCl和H2的物质的量之比是________。
碳、硅及其化合物解析
[基础题]
1.下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是( )
①水玻璃是一种矿物胶,既不易燃烧也不易腐蚀 ②水泥、玻璃、沙子都是硅酸盐制品 ③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 ④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料
A.①② B.②③
C.①④D.③④
解析:
水玻璃是Na2SiO3的水溶液,可用作防火剂和防腐剂,①正确;沙子不是硅酸盐制品,②不正确;光导纤维的主要成分是SiO2,③不正确。
答案:
C
2.下列物质:
①氢氟酸;②浓H2SO4;③烧碱溶液;④Na2CO3固体;⑤氧化钙;⑥浓HNO3。
其中在一定条件下能与SiO2反应的有( )
A.①②⑥ B.②③⑥
C.①③④⑤D.全部
解析:
SiO2不溶于除HF之外的任何酸,因此SiO2与浓H2SO4、浓HNO3不反应。
答案:
C
3.硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。
下列说法正确的是( )
A.陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐
B.水玻璃是纯净物,可用于生产黏合剂和防火剂
C.某硅酸盐的化学式为KAlSi3O8,可用K2O·Al2O3·6SiO2表示
D.高纯硅可用于制造光导纤维,高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池
解析:
水晶的主要成分是SiO2,其不属于硅酸盐,A项错误;水玻璃是Na2SiO3的水溶液,属于混合物,B项错误;用于制造光导纤维的是二氧化硅,用于制造太阳能电池的是高纯硅,D项错误。
答案:
C
4.硅烷(SiH4)在空气中易自燃或爆炸,可作橡胶等产品的偶联剂,硅烷的制备方法为Mg2Si+4HCl===2MgCl2+SiH4↑。
下列说法不正确的是( )
A.制备硅烷的反应属于复分解反应
B.硅烷自燃反应中的氧化剂是SiH4
C.硅烷自燃产生SiO2和H2O
D.制备硅烷时应隔绝氧气
解析:
硅烷自燃反应中的氧化剂是O2,B错误。
答案:
B
5.某合金材料含铁和硅,研磨后取等量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀NaOH溶液中,放出等量的H2,则该材料中铁和硅的关系正确的是( )
A.物质的量之比为1∶1
B.物质的量之比为1∶2
C.质量之比为4∶1
D.质量之比为2∶1
解析:
合金材料(含铁和硅)分别投入足量稀盐酸、足量的稀NaOH溶液中,发生的反应为Fe+2HCl===FeCl2+H2↑、Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑。
由题意可知,等量的合金材料样品分别与足量稀盐酸、足量NaOH溶液反应,放出等量的H2,则有n(Fe)=2n(Si),即n(Fe)∶n(Si)=2∶1,从而可知m(Fe)∶m(Si)=(2×56)∶(1×28)=4∶1。
答案:
C
6.从石英砂制取高纯硅的主要化学反应如下:
①SiO2+2C
Si(粗)+2CO↑
②Si(粗)+2Cl2
SiCl4
③SiCl4+2H2
Si(纯)+4HCl
关于上述反应的叙述不正确的是( )
A.①、③是置换反应,②是化合反应
B.高温下,焦炭与氢气的还原性均强于硅
C.任一反应中,每消耗或生成28g硅,均转移4mol电子
D.高温下在炉子里将石英砂、焦炭、氯气、氢气按比例混合就能得到高纯硅
解析:
在氧化还原反应中,还原剂的还原性比还原产物的还原性强,B正确;根据元素化合价的变化,每消耗或生成28g(1mol)硅,均转移4mol电子,C正确;题中的三个反应是在三个不同反应器中发生,D错误。
答案:
D
7.从石墨中分离出来的石墨烯是最薄、最坚硬、几乎透明的物质,可制成电阻率最小的纳米材料,其结构如图所示。
下列关于石墨烯的说法不正确的是( )
A.具有良好的导电性和透光性
B.石墨烯属于新型有机化合物,熔沸点较高
C.石墨烯、金刚石互为同素异形体
D.在氧气中燃烧可能生成CO2、CO或二者的混合物
解析:
石墨烯可制成电阻率最小的纳米材料,说明石墨烯具有良好的导电性,由于最薄且透明,故也具有良好的透光性,A正确;石墨烯属于碳的单质,不是新型有机化合物,B错误;石墨烯、金刚石是同种元素形成的不同单质,互为同素异形体,C正确;石墨烯属于碳的单质,碳能在氧气中燃烧,完全燃烧时生成CO2,不完全燃烧时生成CO,D正确。
答案:
B
8.下列说法正确的是( )
A.氨常用作制冷剂,是因为其沸点极低,很容易液化
B.光导纤维具有很强的导电能力,所以大量用于制造通信光缆
C.SiCl4在战争中可用作烟雾弹,是因为它与水反应时生成白色烟雾
D.用洁净的铂丝蘸取某溶液,在酒精灯火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃观察到火焰颜色为紫色,说明原溶液中不含Na+
解析:
氨常用作制冷剂,是因为液氨汽化时要吸收大量的热,使周围温度急剧下降,A项错误;光导纤维用于制造通信光缆,是利用光的全反射原理,光导纤维不能导电,B项错误;SiCl4用作烟雾弹,是因为SiCl4与水反应生成的H2SiO3和HCl在空气中形成白色烟雾,C项正确;进行焰色反应时,透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色,只能说明原溶液中含有K+,但不能确定其中是否含有Na+,D项错误。
答案:
C
9.硅是构成无机非金属材料的一种主要元素,下列有关硅的化合物的叙述错误的是( )
A.氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料,其化学式为Si3N4
B.碳化硅(SiC)的硬度大,熔点高,可用于制作高温结构陶瓷和轴承
C.光导纤维是一种新型无机非金属材料,其主要成分为SiO2
D.二氧化硅为立体网状结构,其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2
解析:
A项,在氮化硅中N元素为-3价,Si元素为+4价,则化学式为Si3N4,正确;D项,在SiO2晶体中,一个硅原子与周围4个氧原子形成4个硅氧单键,错误。
答案:
D
10.如图是二氧化硅及其化合物的流程,下列说法正确的是( )
A.SiO2属于两性氧化物
B.盛放Na2CO3溶液的试剂瓶能用玻璃塞
C.硅胶吸水后可重复再生
D.图中所示转化反应都是氧化还原反应
解析:
SiO2是酸性氧化物,它能与氢氟酸反应是其特殊性质,A错;在图示转化关系中只有第一行的变化是氧化还原反应,其余均为非氧化还原反应。
答案:
C
11.将适量纯硅粉与纯钠按一定比例混合溶于足量水中,恰好完全反应,转移电子数为1.806×1023。
硅与钠的质量比为X,在标准状况下收集到的气体为VL。
下列推断正确的是( )
A
B
C
D
X
14∶23
1∶2
2∶1
14∶23
V
6.72
4.48
4.48
3.36
解析:
依题意,发生的反应为2Na+2H2O===2NaOH+H2↑、Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑,恰好完全反应,则n(Si)∶n(Na)=1∶2,m(Si)∶m(Na)=28∶46=14∶23。
根据转移电子数相等,上述反应中,只有氢离子得电子,V(H2)=
×22.4L·mol-1=3.36L。
答案:
D
12.在常温下Y既能与X反应,又能与Z反应且都是非氧化还原反应的是(可以在水溶液中)( )
选项
X
Y
Z
A
SiO2
HF
Si
B
C
CO2
Na2CO3
C
Ca(HCO3)2
Na2CO3
HNO3
D
NaOH
CO
Na2O2
解析:
A项,氢氟酸与硅的反应是氧化还原反应;B项,CO2与C的反应是氧化还原反应;C项,碳酸氢钙溶液与碳酸钠溶液反应可生成碳酸钙,碳酸钠溶液与硝酸反应可生成二氧化碳,都是非氧化还原反应;D项,CO与氢氧化钠、过氧化钠均不反应。
答案:
C
13.工业上,用二氧化硅与焦炭在高温下反应制Si:
SiO2+2C
Si+2CO↑,副反应为Si+C
SiC(金刚砂)。
请回答下列问题:
(1)工业上,冶炼粗硅时焦炭的作用是________。
(填序号)
①氧化剂 ②还原剂 ③燃料 ④催化剂
若粗硅中含有较多的碳化硅,主要原因是__________________________________________________________
_____________________________________________________。
(2)碳化硅俗名金刚砂,它具有优良的耐磨、耐腐蚀特性,应用广泛。
若用二氧化硅与焦炭制备金刚砂,产品中混有杂质硅和二氧化硅,主要原因是_______________________________________
____________________________________________________。
(3)某碳化硅样品中混有Si、SiO2。
将20.0g该样品加入到过量的氢氧化钠溶液中,充分反应,收集到2240mL氢气(标准状况),过滤得到11.4gSiC固体,滤液稀释至500mL。
写出有关反应的离子方程式:
______________________________________________;
稀释后溶液中硅酸钠的物质的量浓度为________。
解析:
(1)在粗硅冶炼中,焦炭作还原剂和燃料,焦炭燃烧提供能量。
若焦炭投料较多,部分碳与硅反应生成碳化硅。
(2)如果制备碳化硅,投入焦炭量较少,二氧化硅、硅会残留在产品中。
(3)n(H2)=
=0.1mol,由Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑知,样品中硅单质的物质的量为0.05mol,质量为0.05mol×28g·mol-1=1.4g,所以样品中二氧化硅的质量为20.0g-1.4g-11.4g=7.2g,物质的量为7.2g÷60g·mol-1=0.12mol,生成的硅酸钠的物质的量为0.05mol+0.12mol=0.17mol,溶液体积为0.5L,故硅酸钠溶液的物质的量浓度为0.34mol·L-1。
答案:
(1)②③ 焦炭投料较多
(2)焦炭投料较少
(3)Si+2OH-+H2O===SiO
+2H2↑、SiO2+2OH-===SiO
+H2O 0.34mol·L-1
[能力题]
14.硅是带来人类文明的重要元素之一,在传统材料发展到信息材料的过程中创造了一个又一个奇迹。
(1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。
工业上可以采用化学气相沉积法,在H2的作用下,使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面,该反应的化学方程式为_____________________________________________________。
(2)一种用工业硅(含少量铁、铜的单质及化合物)和氮气(含少量氧气)合成氮化硅的工艺主要流程如下:
已知硅的熔点是1420℃,高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。
①N2净化时,铜屑的作用是:
__________________________;
硅胶的作用是_________________________________________。
②在氮化炉中反应为3Si(s)+2N2(g)===Si3N4(s)
ΔH=-727.5kJ/mol,开始时须严格控制氮气的流速以控制温度的原因是__________________________________________。
③X可能是________(选填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”)。
(3)工业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅:
①整个制备过程必须严格控制无水无氧。
SiHCl3遇水剧烈反应,该反应的化学方程式为
______________________________________________________
____________________________________________________。
②假设每一轮次制备1mol纯硅,且生产过程中硅元素没有损失,反应Ⅰ中HCl的利用率为90%,反应Ⅱ中H2的利用率为93.75%。
则在第二轮次的生产中,补充投入HCl和H2的物质的量之比是________。
解析:
(1)工业上采用化学气相沉淀法制备Si3N4的反应中,反应物是H2、SiCl4和N2,根据质量守恒,除了Si3N4外,含有HCl气体生成,从而写出该反应的化学方程式。
(2)①氮气中含有少量氧气及水蒸气,高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀产品Si3N4,因此需要将氮气净化,用Cu除去氧气,硅胶除去水蒸气。
②氮化炉温度为1200~1400℃,硅的熔点为1420℃,该反应是放热反应,严格控制氮气流速,以控制温度为1200~1400℃,防止硅熔化成团,阻碍硅与氮气充分接触。
③Si3N4与氢氟酸反应,而硝酸不反应,且稀硝酸可将硅块中的Fe、Cu杂质溶解而除去。
(3)①SiHCl3与H2O反应生成H2SiO3、盐酸和H2。
②制取1mol纯硅第一轮次:
反应Ⅰ Si + 3HCl
SiHCl3+H2,
1mol3mol/90%1mol1mol
反应Ⅱ SiHCl3 +H2
Si + 3HCl,
1mol1mol/93.75%1mol3mol
第二轮次生成中,需补充HCl物质的量为3mol/90%-3mol,需补充H2物质的量为1mol/93.75%-1mol,则n(HCl)∶n(H2)=(3mol/90%-3mol)∶(1mol/93.75%-1mol)=5∶1。
答案:
(1)3SiCl4+2N2+6H2===Si3N4+12HCl
(2)①除去原料气中的氧气 除去水蒸气 ②这是放热反应,防止局部过热导致硅熔化熔合成团,阻碍与N2的充分接触 ③硝酸
(3)①SiHCl3+3H2O===H2SiO3+3HCl+H2↑
②5∶1
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