2024届高三新高考化学大一轮专题练习：碳族元素及其化合物

2024届高三新高考化学大一轮专题练习：碳族元素及其化合物

一、单选题

1．（2023春·陕西西安·高一西安市第八十五中学校考阶段练习）在实验室中，下列试剂的保存方法正确的是

①浓硝酸保存在棕色广口瓶内

②Na保存在CCl4中(Na与CCl4不反应、不互溶，且CCl4的密度大于Na)

③HF溶液保存在塑料瓶中

④AgNO3固体保存在棕色试剂瓶内

⑤白磷保存在冷水中

A．①③④ B．②③⑤ C．①②③④ D．③④⑤

2．（2022秋·陕西西安·高二统考期末）无论是传统的或是新型的无机非金属材料，硅元素都占有非常重要的地位。由于硅在太阳能发电中的重要作用，有些科学家称硅是“二十一世纪的能源”。下列关于硅说法正确的是

A．自然界中硅单质的含量居各元素的第二位

B．高纯度的硅是制半导体的重要材料

C．水泥、玻璃、陶瓷、光导纤维都是传统的硅酸盐工业产品

D．石英砂属于天然的硅酸盐产品

3．（2023春·陕西宝鸡·高一统考期中）下列关于硅及其化合物的说法，错误的是

A．二氧化硅是半导体材料，硬度大，可用于制造光导纤维

B．利用焦炭制备粗硅的化学方程式为：SiO2+2CSi+2CO↑

C．不能用带玻璃瓶塞的试剂瓶盛放NaOH溶液

D．硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作实验室和袋装食品的干燥剂

4．（2023春·陕西宝鸡·高一统考期中）化学与生产、生活、科技息息相关，下列叙述错误的是

A．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成

B．华为首款5G手机搭载了 “麒麟980”手机芯片的主要成分是二氧化硅

C．小苏打是面包发酵粉的主要成分之一

D．水玻璃可用作制备木材防火剂的原料

5．（2023春·辽宁沈阳·高一校联考期中）材料化学在航空航天中应用广泛，近期我国在航天领域取得了举世瞩目的成就，下列说法正确的是

A．“神舟十五号”载人飞船使用了高性能耐烧蚀树脂，其主要成分是硅酸盐

B．“玉兔二号”月球车上的太阳能电池板的主要原料是硅单质

C．“天宫二号”使用的碳纤维，是一种新型有机高分子材料

D．C919大型客机采用了第三代铝锂合金，利用了合金熔点比其任一组成金属高的特点

6．（2023春·福建南平·高一福建省南平市高级中学校考期中）化学与生活、生产密切相关，下列有关物质性质或应用不正确的是

A．SiO2纳米管性质稳定、耐高温，可作高温下催化剂的载体

B．天然磁石的主要成分Fe2O3具有磁性，古时人们用其打磨仿制司南

C．我国新一代运载火箭长征八号使用的碳化硅陶瓷是新型无机非金属材料

D．小米全自动扫拖一体机“T7PrO”搭载的骁龙八核芯片的主要成分是硅

7．（2023春·河南新乡·高一延津县第一高级中学校考期中）疫情过后，今年五一假期，人文考古游持续成为热点。很多珍贵文物都记载着中华文明的灿烂成就，具有深邃的文化寓意和极高的学术价值。下列国宝级文物主要由硅酸盐材料制成的是

A．A B．B C．C D．D

8．（2023春·陕西西安·高一长安一中校考期中）2022年，我国具有独立知识产权的“龙芯”20岁了。下列关于硅及其化合物的叙述不正确的是

①二氧化硅的晶体结构与金刚石相似，都是空间四面体网状结构

②既能与HF反应，又能与NaOH反应，属于两性氧化物

③晶体硅是良好的半导体材料，能制成计算机芯片、太阳能电池板，光导纤维

④Na2SiO3溶液俗称“水玻璃”，可做木柴防火剂，也可用来制备硅胶

⑤SiO2分子是由两个氧原子和一个硅原子组成的

⑥SiO2和CO2性质相似，可溶于水生成硅酸

⑦常温下，硅的化学性质稳定，所以自然界中的硅大部分以游离态存在

A．②③⑤⑥⑦ B．①⑤⑥⑦

C．③④⑤⑥ D．①③④

9．（2023春·广东广州·高一广东番禺中学校考期中）下列有关硅及硅酸盐材料的说法正确的是

A．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中

B．高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维

C．普通玻璃、陶器瓷器、水泥等均属于硅酸盐材料

D．玻璃塞试剂瓶稳定性好，可以保存所有的酸，但不能保存氢氧化钠固体

10．（2023春·贵州遵义·高一校联考期中）关于非金属元素单质及其化合物的性质，下列说法中正确的是

A．单质硫在过量中点燃直接生成

B．与过量的铁在加热条件下生成

C．工业上用浓氨水检验氯气管道是否泄漏

D．可以与溶液和溶液反应，所以是两性氧化物

11．（2023·辽宁大连·统考二模）大力推广锂电池新能源汽车对实现“碳达峰”和“碳中和”具有重要意义。与都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为，还有少量、等杂质)来制备，工艺流程如下：

下列叙述错误的是

A．酸浸后，得到滤渣的主要成分是

B．在滤液②中主要的金属阳离子有、

C．制备时需要加入水，同时加热，促使水解反应趋于完全

D．在制备的过程中会生成(为价)，则中含有的过氧键的数目为

12．（2023春·贵州贵阳·高一校联考阶段练习）材料是人类赖以生存和发展的物质基础，下列说法中不正确的是

A．碳化硅俗称金刚砂，硬度大，可用作砂纸和砂轮的磨料

B．玻璃的生产原料为纯碱、石灰、石英砂

C．碳纳米管具有优良的电学性能，可用于生产电池

D．压电陶瓷是传统的硅酸盐材料

13．（2023春·湖南长沙·高二长沙市实验中学校考期中）化学与社会、生活密切相关。对下列现象或事实的解释正确的是

A．A B．B C．C D．D

14．（2023春·北京海淀·高二清华附中校考期中）由二氧化硅制高纯硅的流程如图，下列判断中不正确的是

A．三氯甲硅烷()是反应②的还原产物 B．氢气和氯化氢均可循环利用

C．①②③三个反应均为氧化还原反应 D．高纯硅可以制备芯片和太阳能电池板

二、非选择题

15．（2022秋·天津南开·高三南开中学校考阶段练习）工业上用焦炭还原石英砂制得含有少量杂质的粗硅，将粗硅通过化学方法进一步提纯，可以得到高纯硅．回答下列问题．

(1)石英砂制粗硅的化学方程式为_________________________________________。

(2)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用______________形象化描述。

在基态原子中，核外存在_____________对自旋相反的电子。

(3)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示。

①在石墨烯晶体中，每个六元环占有_____________个C原子。

②写出金刚石的硬度大于晶体硅的原因：_____________________________。

(4)的晶体类型是_____________晶体，一种晶体的结构中由顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链如图所示。其中原子的杂化轨道类型是_________________。

(5)还原气态可制得纯硅，时每生成纯硅需吸收热量，写出该反应的热化学方程式：_____________________________________。

16．（2022春·青海西宁·高一校考阶段练习）某元素的同位素，已知 M=30，且 M−Z=16，则：

(1)X 元素为_______

(2)X 的气态氢化物电子式_______

(3)X 氧化物与强碱 NaOH 溶液反应的化学方程式_______。

(4)X 氧化物与酸反应的化学方程式_______。

17．（2022秋·湖南·高二统考学业考试）非金属元素在生产生活中扮演着重要角色。请根据题意填空；

(1)氨是一种极易溶于水的气体，其水溶液能使酚酞溶液变_______(填“红”或“蓝”)；

(2)SO2有一定的还原性，在葡萄酒的酿制过程中，添加适量的SO2，除可杀菌外，还可防止葡萄酒中的一些成分被_______(填“氧化”或“还原”)，起到保质作用；

(3)玻璃中的成分SiO2能与NaOH溶液反应：，实验室中盛放NaOH溶液应选用带_______(填“玻璃塞”或“橡胶塞”)的试剂瓶。

18．（2022秋·山西太原·高一太原市进山中学校校考期末）A、B、C是中学化学中常见的三种物质，它们之间的相互转化关系如下(部分反应条件及产物略去)：

(1)若A是一种金属C是淡黄色固体，则B的化学式为______；A→C反应的化学方程式为______；写出C的一种用途______(用化学方程式表示)。

(2)若A是一种非金属，其常见单质为黑色固体，C是最主要的温室气体，则C的分子式为______，电子式为______。B→C反应的化学方程式为______。A和C是否能反应？______(填“能”或“不能”)，若能，写出反应的化学方程式：______(若不能，此空不填)。

参考答案：

1．D

【详解】①浓硝酸见光易分解，但是液态需保存在细口瓶中，则需保存在棕色细口瓶内避光保存，①不合题意；②Na的密度大于煤油小于CCl4，故金属钠不保存在CCl4中，而应该保存在煤油中，②不合题意；③HF能与玻璃中的SiO2反应而腐蚀玻璃，故HF溶液不能保存在玻璃瓶中，而应该保存在塑料瓶中，③符合题意；④已知AgNO3见光易分解，故AgNO3固体保存在棕色试剂瓶内避光保存，④符合题意；⑤白磷易自燃，不能与空气接触，故白磷保存在冷水中，⑤符合题意；

综上分析可知，③④⑤符合题意，故答案为D。

2．B

【详解】A．Si元素在自然界中以化合态存在，硅元素的含量在地壳中排第二位，A项错误；

B．硅在元素周期表中处于金属和非金属之间，导致硅单质的性质介于二者之间，所以硅是制半导体的重要材料，B项正确；

C．光导纤维由SiO2制成，不属于硅酸盐工业产品，C项错误；

D．石英砂的主要成分为SiO2，不属于硅酸盐产品，D项错误。

答案选B。

3．A

【详解】A．二氧化硅可用于制造光导纤维，但二氧化硅不是半导体材料，A错误；

B．利用焦炭制备粗硅的化学方程式为：SiO2+2CSi+2CO↑，B正确；

C．玻璃中二氧化硅反应生成具有粘合作用的硅酸钠，会把塞和瓶子粘合在一起，无法打开，所以不能用带玻璃瓶塞的试剂瓶盛放NaOH溶液，C正确；

D．硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作实验室和袋装食品的干燥剂，D正确；

故答案选A。

4．B

【详解】A．兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成，A正确；

B．芯片的主要成分是硅，B错误；

C．小苏打是面包发酵粉的主要成分之一，C正确；

D．硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，用水玻璃浸泡过的木材不易着火，所以水玻璃可用作制备木材防火剂的原料，D正确；

故答案选B。

5．B

【详解】A．高性能耐烧蚀树脂属于有机高分子材料，不属于传统的硅酸盐材料，故A错误；

B．晶体硅为良好的半导体材料，是制造太阳能电池的主要原料，故B正确；

C．碳纤维的主要成分是碳单质，属于新型无机非金属材料，故C错误；

D．铝锂合金属于合金，应用于飞机是利用了其硬度大、密度小、韧性强等特点，且合金熔点比其任一组成金属低，故D错误。

故选B。

6．B

【详解】A．SiO2是共价晶体，SiO2纳米管性质稳定、耐高温，可作高温下催化剂的载体，故A正确；

B．天然磁石的主要成分Fe3O4，具有磁性，古时人们用其打磨仿制司南，故B错误；

C．碳化硅陶瓷是新型无机非金属材料，故C正确；

D．芯片的主要成分是单质硅，故D正确；

选B。

7．D

【详解】A．铸客大铜鼎属于铜合金，A错误；

B．蒜头纹银仓中主要成分为金属银，其中不含硅酸盐，B错误；

C．兽首玛瑙杯主要成分为二氧化硅，不属于硅酸盐，C错误；

D．广彩瓷咖啡是由黏土等硅酸盐产品烧制而成，其主要成分为硅酸盐，D正确；

故选D。

8．A

【详解】①二氧化硅的晶体与金刚石均是共价晶体，空间结构相似，都是立体网状结构，故①正确；

②SiO2能与HF反应，不能与其它酸反应，能与NaOH反应生成盐和水，属于酸性氧化物，故②错误；

③晶体硅是良好的半导体材料，能制成计算机芯片、太阳能电池板，不能制成光导纤维，故③错误；

④Na2SiO3溶液俗称“水玻璃”，可做木柴防火剂，通入二氧化碳反应生成硅酸，可用来制备硅胶，故④正确；

⑤SiO2是共价晶体，不存在分子，SiO2晶体中O与Si的原子个数比为2：1，故⑤错误；

⑥SiO2和CO2性质相似，但不溶于水，不能和水反应生成硅酸，故⑥错误；

⑦常温下，硅的化学性质稳定，自然界中的硅大部分以化合态存在，故⑦错误；

故选：A。

9．C

【详解】A．硅酸钠属于盐，不属于碱，但其具有粘合性，所以硅酸钠不可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中，A错误；

B．高纯度的硅单质广泛用于制作半导体材料，光导纤维的主要成分是SiO2，B错误；

C．普通玻璃、陶器瓷器、水泥等传统无机非金属材料，均属于硅酸盐材料，C正确；

D．玻璃塞试剂瓶稳定性好，但由于玻璃中SiO2能与HF反应，故不可以保存氢氟酸，D错误；

故答案为：C。

10．C

【详解】A．单质硫与氧气反应只能生成，与氧气的用量无关，A项错误；

B．氯气与铁在加热条件下反应，只能生成，B项错误；

C．氨气与氯气混合时发生反应3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2，有白烟产生，工业上用浓氨水检验氯气管道是否泄漏，C项正确；

D．是酸性氧化物，与溶液反应是其特殊性，D项错误；

故选C。

11．D

【分析】利用钛铁矿(主要成分为，还有少量、等杂质)来制备与，由制备流程可知，加盐酸过滤后的滤渣为，滤液①中含Mg2+、Fe2+、，水解后过滤，沉淀为，经过一系列反应得到；水解后的滤液②中含Mg2+、Fe2+，双氧水可氧化亚铁离子，在磷酸条件下过滤分离出FePO4，高温煅烧Li2CO3、H2C2O4、FePO4得到，以此解答。

【详解】A．由分析可知，不和盐酸反应，酸浸后，得到滤渣的主要成分是，故A正确；

B．由分析可知，水解后的滤液②中含Mg2+、Fe2+，故B正确；

C．水解反应是吸热反应，制备时需要加入水，同时加热，促使水解反应趋于完全，故C正确；

D．中Ti元素化合价为+4，Li为+1价，则O的化合价为-2和-1价，根据正负化合价代数和为0，其中含有7个-2价的O原子和8个-1价的O原子，结构中含有4个过氧键，则中含有的过氧键的数目为，故D错误；

故选D。

12．D

【详解】A．碳化硅俗称金刚砂，熔点高、硬度大，可用作砂纸和砂轮的磨料，故A正确；

B．玻璃的生产原料为纯碱、石灰、石英砂，经过玻璃窑高温熔融反应制备玻璃，故B正确；

C．碳纳米管具有优良的电学性能，能够导电，可用于生产电池，故C正确；

D．压电陶瓷是新型的无机非金属材料，故D错误。

综上所述，答案为D。

13．C

【详解】A．氢氟酸可用于蚀刻玻璃，是因为产物中SiF4呈气态，有利于反应的正向进行，在此反应中，SiO2没有表现出碱性，不是碱性氧化物，A不正确；

B．明矾可用作净水剂，是因为Al3+水解生成氢氧化铝胶体具有吸附水中悬浮颗粒物的能力，B不正确；

C．铝箔在酒精灯火焰上加热时，铝表面生成氧化铝，氧化铝的熔点高于铝，所以铝熔化但不滴落，C正确；

D．HF的热稳定性比HCl强，是因为F的非金属性比Cl强，与H形成的共价键能大，D不正确；

故选C。

14．A

【分析】由题给流程可知，反应①为高温条件下二氧化硅与焦炭反应生成硅和一氧化碳，反应②为粗硅中的硅与氯化氢高温条件下反应生成三氯硅烷和氢气，反应③为三氯硅烷与氢气高温条件下反应生成氯化氢和硅，三个反应都有元素发生化合价变化，均为氧化还原反应。

【详解】A．由分析可知，反应②为粗硅中的硅与氯化氢高温条件下反应生成三氯硅烷和氢气，反应中硅元素的化合价升高被氧化，三氯硅烷是反应的氧化产物，故A错误；

B．由分析可知，氯化氢是反应②的反应物，反应③的生成物，而氢气是反应②的生成物，反应③的反应物，所以氢气和氯化氢均可循环利用，故B正确；

C．由分析可知，①②③三个反应都有元素发生化合价变化，均为氧化还原反应，故C正确；

D．高纯硅是良好的半导体材料，可以制备芯片和太阳能电池板，故D正确；

故选A。

15．(1)

(2)     电子云     2

(3)     2     金刚石与晶体硅都属于共价晶体，半径，键长，键长越短，键能越大，硬度越大

(4)     原子    

(5)

【详解】（1）焦炭还原石英砂制得含有少量杂质的粗硅，化学方程式为；故答案为。

（2）处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用电子云表示；电子式为1s22s22p2，1s和2s电子自旋相反；故答案为电子云；2。

（3）①在石墨烯晶体中，每个碳原子被3个环共有，所以每个六元环占有2个碳原子，故答案为2。

②金刚石与晶体硅都属于共价晶体，半径，键长，键长越短，键能越大，硬度越大，所以金刚石的硬度大于晶体硅；故答案为金刚石与晶体硅都属于共价晶体，半径，键长，键长越短，键能越大，硬度越大。

（4）的晶体原子晶体；一个原子与4个O原子相连，原子的杂化轨道类型是；故答案为原子；。

（5）还原气态可制得纯硅，时每生成纯硅需吸收热量，热化学方程式为；故答案为。

16．(1)Si

(2)

(3)SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O

(4)SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O

【详解】（1）某元素的同位素，已知 M=30，且 M−Z=16，则Z=14，因此X 元素为Si；故答案为：Si。

（2）X 的气态氢化物为硅烷，其电子式；故答案为：。

（3）X 氧化物与强碱 NaOH 溶液反应生成硅酸钠和水，其反应的化学方程式SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O；故答案为：SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O。

（4）X 氧化物与酸反应即二氧化硅和氢氟酸反应生成四氟化硅和水，其反应的化学方程式SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O；故答案为：SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O。

17．(1)红

(2)氧化

(3)橡胶塞

【详解】（1）氨是一种极易溶于水的气体，其水溶液呈碱性，能使酚酞溶液变红；

（2）SO2有一定的还原性，可防止葡萄酒中的一些成分被氧化，起到保质作用；

（3）玻璃中的成分SiO2能与NaOH溶液反应：，硅酸钠具有粘性，为防止瓶与塞粘在一起，实验室中盛放NaOH溶液应选用带橡胶塞的试剂瓶。

18．(1)     Na2O     2Na+O2Na2O2     2+2H2O=4NaOH+O2↑、2+2CO2=2Na2CO3+O2↑

(2)     CO2          2CO+O22CO2     能     C＋CO22CO

【分析】(1)A是一种金属，C是淡黄色固体，则A为Na，B为Na2O ，C为Na2O2；(2)A是一种非金属，其单质为黑色固体，C是最主要的温室气体，则A为C，B为CO，C为CO2。

【详解】（1）由分析可知B为Na2O；Na在氧气中燃烧生成，则A→C反应的化学方程式为2Na+O2Na2O2；C为，可以在呼吸面具和潜水艇里作为供氧剂，化学方程式为2+2H2O=4NaOH+O2↑、2+2CO2=2Na2CO3+O2↑；

（2）由分析可知C的分子式为CO2，其电子式为；CO在O2中燃烧生成CO2，则B→C反应的化学方程式为2CO+O22CO2；C能和CO2发生归中反应生成CO，所以 A和C反应的化学方程式为: C＋CO22CO。