高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物第1讲碳硅及其重要化合物训练含解析

碳、硅及其重要化合物

1．(2021·湖北沙市中学检测)改革开放40多年以来，我国的“科学技术”取得了令人瞩目的成就。下列有关材料的说法不正确的是(　　)

A．5G芯片“巴龙5000”的主要材料是SiO2

B．“玉兔二号”的太阳能电池帆板的材料是高纯硅

C．光导纤维传导光的能力很强，是非常好的通信材料

D．碳化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用于制造柴油机

A　[5G芯片“巴龙5000”的主要材料是Si，A项错误；太阳能电池帆板的主要材料是高纯硅，B项正确；光导纤维的主要成分是SiO2，传导光的能力很强，是非常好的通信材料，C项正确；碳化硅陶瓷耐高温且不易传热，可作耐高温材料，用于制造柴油机等，D项正确。]

2．(2021·四川雅安高三调研)科技的进步为二氧化碳资源化利用提供了广阔的前景。下列说法错误的是(　　)

A．CO2是自然界碳循环中的重要物质

B．CO2加氢转化为乙烯，CO2被还原

C．CO2电催化时，在阳极转化为燃料

D．CO2与环氧丙烷可合成可降解塑料

C　[CO2电催化时，在阴极发生还原反应转化为燃料，C项错误。]

3．(2021·安徽阜阳检测)高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场 “革命”。它可以按下列方法制备：

SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)

下列说法正确的是(　　)

A．步骤①的化学方程式为SiO2＋CSi＋CO2↑

B．灼烧熔融的Na2CO3固体，可用石英坩埚

C．二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应

D．反应①③中硅元素均被还原

D　[步骤①中焦炭过量，反应生成Si和CO，A项错误；石英坩埚中含有SiO2，高温熔融Na2CO3固体时反应生成Na2SiO3，B项错误；硅、二氧化硅都能与氢氟酸反应生成SiF4气体，C项错误；反应①、③中Si均由＋4价降低到0价，硅元素均被还原，D项正确。]

4．(2021·湖南五市十校联考)下图是部分矿物资源的利用及产品流程，有关说法错误的是(　　)

A．粗铜电解精炼时，粗铜作阳极

B．生产铝、铜、高纯硅及玻璃过程中都涉及氧化还原反应

C．黄铜矿冶铜时，副产物SO2可用于生产硫酸，FeO可用作冶铁的原料

D．粗硅制高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次分馏的方法

B　[生产玻璃使用的原料是SiO2、纯碱和石灰石，高温下发生复杂反应，生成Na2SiO3、CaSiO3和CO2，不涉及氧化还原反应，B项错误。]

5．(2021·湖南衡阳检测)灼热的焦炭与水蒸气反应所得产物为H2、CO和少量CO2，为了检验产物中的H2和CO(设气体均被充分吸收)，设计如下实验装置，下列有关说法错误的是(　　)

A．为了实验安全，应先点燃①处酒精灯，后点燃④处酒精灯

B．②③⑤中依次盛装氢氧化钠溶液、浓硫酸和澄清石灰水

C．④中黑色固体变红色，即可证明产物中一定含有H2和CO中的一种或两种

D．若用碱石灰替换无水硫酸铜，也可以达到检验H2和CO的目的

D　[由图可知，①中C与水蒸气反应生成H2、CO和少量CO2，实验目的为检验产物中的H2和CO，则②中NaOH溶液可除去CO2，③中浓硫酸干燥气体，④中H2和CO均还原CuO，若无水硫酸铜变蓝，则检验出含有氢气，⑤中澄清石灰水变浑浊可检验出含有CO，最后处理尾气。]

6．(2021·云南玉溪检测)晶体硅是一种重要的非金属材料，制备高纯硅的主要步骤如下：

①高温下用炭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＋3HClSiHCl3＋H2；

③SiHCl3与过量H2在1 000～1 100℃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与过量的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________(填写字母代号)。

a．碘水　　　　　　　 B．氯水

c．NaOH溶液     D．KSCN溶液

e．Na2SO3溶液

解析　(1)第①步高温下利用炭还原SiO2制得粗硅，化学方程式为2C＋SiO22CO↑＋Si。

(2)SiHCl3、SiCl4和HCl的沸点分别为33.0℃、57.6℃和－84.7℃，其沸点相差较大，故提纯SiHCl3可采用分馏法。

(3)①Zn粒与稀硫酸反应制取的H2中含有水蒸气，装置B中盛有浓硫酸，用于干燥H2。

装置C中烧瓶需要加热，其目的是促使SiHCl3气化，得到SiHCl3蒸气。

②D中SiHCl3与H2在1 000～1 100℃下发生反应生成Si和HCl，反应一段时间后，D中观察到有固体生成。该反应在1 000～1 100℃下进行，温度太高，普通玻璃管易熔化。

③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检验实验装置的气密性，控制好反应温度及排尽装置内的空气，防止生成的Si被O2氧化。

④产品硅中若含有铁单质，用稀盐酸溶解后生成FeCl2，可利用氯水和KSCN溶液检验是否含有FeCl2。

答案　(1)2C＋SiO22CO↑＋Si　(2)分馏法

(3)①浓硫酸　使滴入烧瓶的SiHCl3气化　②有固体物质生成　在反应温度下，普通玻璃会软化　SiHCl3＋H2Si＋3HCl　③排尽装置内的空气　④bd