（通用版）高考化学一轮复习检测09 碳族元素（含答案解析）

高考化学复习检测:09

碳族元素

1.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、玻璃都属于硅酸盐产品

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

2.下列离子方程式中书写正确的是(  　　)

A．水玻璃中通入过量的二氧化碳：Na2SiO3＋CO2＋H2O===2Na＋＋CO＋H2SiO3

B．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO2===Ca2＋＋2HCO

C．二氧化硅与氢氟酸反应：SiO2＋4H＋＋4F－===SiF4↑＋2H2O

D．二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O

3.我国《可再生能源法》倡导碳资源的高效转化及循环利用(如图所示)。下列做法与上述理念相违背的是(　　)

A．大力发展煤的气化及液化技术

B．加快石油等化石燃料的开采和使用

C．以CO2为原料生产可降解塑料

D．将秸秆进行加工转化为乙醇燃料

4.下图表示物质通过一步反应的转化关系，下列说法正确的是(　　)

A．X可能是Si单质

B．X可能是含S元素的化合物

C．酸性氧化物可能为CO2

D．还原性盐可能为FeCl3

5.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

6.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．可以用焦炭还原二氧化硅生产硅：2C＋SiO2Si＋2CO↑

B．SiO2是非金属氧化物，它不与任何酸反应

C．在粗硅的制取中发生反应2C＋SiO22CO↑＋Si，硅被还原，所以碳的还原性强于硅的还原性

D．高纯硅可用于制造太阳能电池，高纯二氧化硅可用于制造计算机芯片

7.下列说法中不正确的是(　　)

A．光导纤维的主要成分是二氧化硅

B．二氧化硅是硅酸的酸酐，但不可以用它和水直接反应来制取硅酸

C．硅的化学性质不活泼，但在常温下也可和某些物质反应

D．盛放硅酸钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞的主要原因是硅酸钠溶液水解呈碱性

8.如图是利用二氧化硅制备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溶液的试剂瓶用玻璃塞

C．硅胶吸水后可重复再生

D．图中所示的转化都是氧化还原反应

9.分别向Na2SiO3溶液中加入下列物质，能生成不溶于NaOH溶液的白色沉淀的是(　　)

A．K         B．稀盐酸         C．CaCl2溶液          D．KNO3溶液

10.下列说法正确的是(　　)

A．SiO2和CO2都是酸性氧化物

B．为防止月饼等富脂食品氧化变质，可在包装袋中放入硅胶

C．NaHCO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可通入少量CO2后过滤

D．SiO2中含Al2O3杂质，可加入足量NaOH溶液然后过滤除去

11.金刚砂(SiC)可由SiO2和碳在一定条件下反应制得，反应方程式为SiO2＋3CSiC＋2CO↑，下列有关制造金刚砂的说法正确的是 (　　)

A．该反应中的氧化剂是SiO2，还原剂为C

B．该反应中的氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2

C．该反应中每生成1 mol SiC转移电子12 mol

D．该反应中的还原产物是SiC、氧化产物是CO，其物质的量之比为1∶2

12.下列叙述中不正确的是(　　)

A．单质硅是重要的半导体材料

B．二氧化硅是制造光导纤维的材料

C．硅酸钠可以作木材防火剂

D．自然界里存在大量的单质硅和二氧化硅

13.下列有关说法错误的是(　　)

A．氢氟酸不能盛放在玻璃试剂瓶中

B．玻璃、水晶、陶瓷的主要成分均是硅酸盐

C．灼烧NaOH固体时不能使用瓷坩埚，因为瓷坩埚中的SiO2能与NaOH反应

D．二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反应生成硅酸

14.下列离子方程式的书写正确的是(　　)

A．水玻璃中通入过量二氧化碳：Na2SiO3＋CO2＋H2O===2Na＋＋CO＋H2SiO3

B．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO2===Ca2＋＋2HCO

C．硅与氢氟酸的反应：Si＋4H＋＋4F－===SiF4↑＋2H2↑

D．二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O

15.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

16.化学与社会、生产、生活密切相关。下列说法中不正确的是(　　)

A．煤炭经气化、液化和干馏等过程，可以转化为清洁能源

B．利用二氧化碳来制造全降解塑料，可以缓解温室效应

C．高纯硅可用于制造太阳能电池、计算机芯片和光导纤维

D．在医疗上，可用碳酸氢钠治疗胃酸过多症

17.下列有关说法中正确的是(　　)

A．碳酸、硅酸均是二元弱酸，均能使紫色石蕊变红色

B．硅胶就是硅酸形成的液溶胶

C．SiO2能溶解在NaOH溶液中但不能溶解在氨水中

D．硅、二氧化硅、硅酸对热均很稳定

18.下列说法中不正确的是(　　)

A．因SiO2不溶于水，故H2SiO3不是SiO2对应的酸

B．CO2通入水玻璃可以得到硅酸沉淀

C．SiO2熔点高、硬度大

D．氢氟酸能够雕刻玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸

19.下列关于无机非金属材料的说法中不正确的是(　　)

A．传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料

B．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的许多缺点

C．高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点

D．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐

20.SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是(　　)

A．图中所有反应都不属于氧化还原反应

B．硅酸盐的化学性质稳定，常用于制造光导纤维

C．可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙

D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高

21.石墨在材料领域有重要应用。某初级石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等杂质。设计的提纯与综合利用工艺如下：

(注：SiCl4的沸点为57.6 ℃，金属氯化物的沸点均高于150 ℃)

(1)向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是__________________。

(2)高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物。气体Ⅰ中的碳氧化物主要为________。由气体Ⅱ中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为_____________________________________。

(3)步骤①为：搅拌、________。所得溶液Ⅳ中的阴离子有________________。

(4)100 kg初级石墨最多可获得Ⅴ的质量为________kg。

22.工业上，用二氧化硅与焦炭在高温下反应制Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑，副反应为Si＋CSiC(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20.0 g该样品加入到过量的氢氧化钠溶液中，充分反应，收集到2 240 mL氢气(标准状况)，过滤得到11.4 g SiC固体，滤液稀释至500 mL。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________。

23.氮化硅(Si3N4)是一种优良的高温结构陶瓷，在工业生产和科技领域中有重要用途。工业上有多种方法来制备氮化硅，下面是几种常见的方法：

(1)方法一——直接氮化法：在1300～1400 ℃时，高纯粉状硅与纯氮气化合，其反应方程式为3Si＋2N21300～1400 ℃,Si3N4。

(2)方法二——可以用NH3和SiH4(硅烷)在一定条件下反应，并在600 ℃的加热基板上生成氮化硅膜，其化学方程式为________________________________________________________。

(3)方法三——化学气相沉积法：在高温条件下利用四氯化硅气体、纯氮气、氢气反应生成氮化硅和氯化氢，与方法一相比，用此法制得的氮化硅纯度较高，其原因是_______________________。

(4)方法四——Si(NH2)4热分解法：先用四氯化硅与氨气反应生成Si(NH2)4和一种气体：________(填化学式)；然后使Si(NH2)4受热分解，分解后的另一种产物的化学式为________。

工业上制取高纯硅和四氯化硅的生产流程如下：

已知：X、高纯硅、原料B的主要成分都可与Z反应，Y与X在光照或点燃条件下可反应，Z的焰色呈黄色。

(5)写出焦炭与原料B中的主要成分反应的化学方程式：

________________________________________________________。

24.晶体硅是一种重要的非金属材料。

模拟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＋3HClSiHCl3＋H2；

③SiHCl3与过量H2在1 000～1 100 ℃反应制得纯硅。

可能用到的信息如下：

已知SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃；步骤②中粗硅与HCl反应时会生成少量SiCl4。

请回答下列问题：

(1)粗硅与HCl反应完全后，依据上表所示沸点差异提纯SiHCl3，

该提纯方法为_____________________________________________。

(2)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依次连接的合理顺序为________(填写字母序号)；装置D中g管的作用是________________；

装置B中的试剂是________________；装置C中的烧瓶加热的目的是________________。

②装置A中发生反应的化学方程式为____________________________

__________________________________________________________。

③操作时应先打开装置________(填“C”或“D”)中分液漏斗的旋塞，

理由是_____________________________。

(3)请设计实验证明产品硅中是否含微量铁单质：将产品用稀盐酸溶解，

取上层清液后_______________________________________________。

答案解析

1.答案为：C；

解析：水晶的主要成分是SiO2不是硅酸盐，A错误；

水玻璃是Na2SiO3溶液，属于混合物，B错误；

高纯度的SiO2用于制光导纤维，高纯度的Si用于制太阳能电池，D错误。

2.答案为：D；

解析：Na2SiO3是强电解质，应拆成Na＋、SiO，CO2过量，产物应为HCO，

A项正确写法是SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO；

B项正确写法是CO2＋OH－===HCO；

C项氢氟酸是弱酸，在离子方程式中不能拆分。

3.答案为：B；

解析：煤的气化和液化是通过化学变化将煤转化为气体和液体燃料的先进洁净煤技术，可以减少污染物的排放，A项正确；石油等化石燃料为不可再生能源，加快化石燃料的开采和使用，会破坏环境，加重环境污染，B项错误；可降解塑料不会造成“白色污染”，C项正确；将秸秆转化为乙醇燃料，可以减少PM2.5的产生，D项正确。

4.答案为：B；

解析：若X为Si，则酸性氧化物为SiO2，由于硅元素处于其最高价态，故由其形成的盐不具有还原性，A错误；同理C错误；FeCl3中铁元素处于最高价，故其不具有还原性，且铁对应的氧化物也不是酸性氧化物，D错误；X可以是H2S，与O2反应可形成SO2，再与NaOH反应可生成还原性盐Na2SO3，B正确。

5.答案为：C；

解析：水晶的主要成分为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。

6.答案为：A；

解析：工业上用焦炭在电炉中还原二氧化硅生产硅：2C＋SiO2Si＋2CO↑，A正确；

SiO2能与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，B错误；

在粗硅的制取中发生反应2C＋SiO22CO↑＋Si，由于反应是在高温条件下进行，且生成CO气体从体系中逸出能够进一步促进反应进行，因此尽管是硅被还原，也不能说明碳的还原性强于硅的还原性，C错误；

二氧化硅可用于制造光导纤维，高纯硅可用于制造太阳能电池、计算机芯片等，D错误。

7.答案为：D；

解析：盛放硅酸钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞的主要原因是硅酸钠溶液黏性强，容易使瓶塞和瓶口黏合在一起而不易打开，D错误。

8.答案为：C；

解析：SiO2是酸性氧化物，它能与氢氟酸反应是其特殊性质，A错误；

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。

9.答案为：C；

解析：盐酸与Na2SiO3反应生成的硅酸可溶解在NaOH溶液中，B错误；CaCl2与Na2SiO3反应生成硅酸钙，该物质不溶于水也不溶于NaOH溶液。

10.答案为：A；

解析：SiO2、CO2分别为H2SiO3、H2CO3对应的酸性氧化物，A正确；

硅胶具有吸水性，可以防止食品受潮，而不能防止食品氧化，B错误；

除去NaHCO3溶液中的Na2SiO3杂质，应通入足量CO2，

发生反应：Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===2NaHCO3＋H2SiO3↓，C错误；

SiO2、Al2O3均能与NaOH溶液反应，应加入稀盐酸后过滤，D错误。

11.答案为：D；

解析：反应产物SiC中Si、C的化合价分别为＋4、－4价，所以SiO2既不是氧化剂，又不是还原剂；碳元素从0价转变成－4价(SiC)和＋2价(CO)，CO是氧化产物，SiC是还原产物，两者的物质的量之比为2∶1；每生成1 mol SiC转移电子4 mol。

12.答案为：D；

解析：硅在自然界中以化合态形式存在，多以硅酸盐或二氧化硅的形式存在于岩石、矿物中，D错误。

13.答案为：B；

解析：氢氟酸能腐蚀玻璃，不能盛放在玻璃试剂瓶中，A正确，水晶的主要成分是SiO2，不是硅酸盐，B错误；SiO2是酸性氧化物，能与NaOH反应，但不与水反应，C、D正确。

14.答案为：D；

解析：Na2SiO3是强电解质，应拆成Na＋、SiO，且应生成HCO，A错；B项正确写法是CO2＋OH－===HCO；C项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成H＋和F－。

15.答案为：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。

16.答案为：C；

解析：煤炭经气化、液化和干馏等过程，可以转化为清洁能源，减少污染物的排放，故A正确；

利用二氧化碳制造全降解塑料，减少了二氧化碳的排放，可以缓解温室效应，故B正确；

光导纤维的主要成分是二氧化硅，不是硅单质，故C错误；

可以用碳酸氢钠中和胃酸，治疗胃酸过多症，故D正确。

17.答案为：C；

解析：硅酸难溶于水，不能使指示剂变色，A错误；硅胶是固体，B错误；SiO2可与强碱溶液反应但不与弱碱溶液反应，C正确；硅酸受热易分解，D错误。

18.答案为：A；

解析：H2SiO3对应的酸性氧化物是SiO2，但SiO2不能直接与水反应生成H2SiO3。

19.答案为：D；

解析：无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两大类。传统无机非金属材料是指我们常说的硅酸盐材料，包括玻璃、水泥、砖瓦、陶瓷等；新型无机非金属材料是指一些新型的具有特殊结构和特殊功能的非硅酸盐型材料。新型无机非金属材料与传统无机非金属材料相比，具有许多优良性能，如耐高温、耐磨损、耐酸碱腐蚀、具有压电效应、具有生物功能等。

20.答案为：C；

解析：图中SiO2与CaO、CaCO3、Na2CO3反应不属于氧化还原反应，SiO2与C、Si与Cl2、SiCl4与H2的反应属于氧化还原反应，A错误；光导纤维的主要成分是SiO2而不是硅酸盐，B错误；玻璃没有固定的熔点，D错误。

21.答案为：

(1)排出装置中的空气

(2)CO'  SiCl4＋6NaOH===Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O

(3)过滤' AlO、OH－、Cl－

(4)7.8

解析：

(1)向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是排尽反应器中的空气，防止高温下初级石墨与空气中的O2反应。

(2)气体Ⅰ中的碳氧化物主要为CO，由气体Ⅱ中某物质得到水玻璃，故其为含硅的化合物SiCl4，反应方程式为SiCl4＋6NaOH===Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O。

(3)步骤①为搅拌，并通过过滤操作将沉淀和溶液分离；由题意分析可知，所得溶液Ⅳ中的阴离子有AlO、Cl－、OH－。

(4)由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ，是将AlO转化为Al(OH)3，由题意可知Al2O3～2Al(OH)3，n(Al2O3)==50 mol，n[Al(OH)3]=100 mol，则m[Al(OH)3]=100 mol×78 g·mol－1=7800 g=7.8 kg。

22.答案为：

(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　0.34 mol·L－1

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)＝＝0.1 mol，由Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑知，样品中硅单质的物质的量为0.05 mol，质量为0.05 mol×28 g·mol－1＝1.4 g，所以样品中二氧化硅的质量为20.0 g－1.4 g－11.4 g＝7.2 g，物质的量为7.2 g÷60 g·mol－1＝0.12 mol，生成的硅酸钠的物质的量为0.05 mol＋0.12 mol＝0.17 mol，溶液体积为0.5 L，故硅酸钠溶液的物质的量浓度为0.34 mol·L－1。

23.答案为：

(2)3SiH4＋4NH3Si3N4＋12H2

(3)方法三除产品是固体外，其他物质均为气体

(4)HCl　NH3

(5)SiO2＋2C1600～1800 ℃,Si＋2CO↑

解析：

(3)方法一所得到的产品中混有单质硅，而方法三除产品是固体，其他物质均为气体，故方法三得到的氮化硅纯度较高。

(4)方法四：依据化学反应中原子守恒可知四氯化硅与氨气发生反应：

SiCl4＋4NH3===Si(NH2)4＋4HCl，Si(NH2)4

受热发生分解：3Si(NH2)4Si3N4＋8NH3↑。

(5)原料B与焦炭反应得到的粗产品与X反应生成SiCl4，则X为氯气，粗产品为Si，故B为SiO2；Y与氯气在光照或点燃条件下可反应，且与SiCl4反应得到高纯度Si，则Y为氢气；Z的焰色呈黄色，含有Na元素，电解A的水溶液得到氢气、氯气与Z，则Z为NaOH、A为NaCl。焦炭具有还原性，

与SiO2发生氧化还原反应生成Si与CO，化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑。

24.答案为：

(1)蒸馏

(2)①DBCAE　平衡压强(其他合理答案均可)　浓硫酸　使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化；

②SiHCl3＋H2Si＋3HCl；

③D　SiHCl3容易在空气中自燃，实验中要注意先通一段时间H2排尽装置中的空气

(3)先滴加氯水，再滴加硫氰化钾溶液，溶液显红色(或加入氢氧化钠溶液，出现白色沉淀后变灰绿色最后变红褐色，合理答案均可)

解析：

(1)根据沸点差异可知提纯SiHCl3的方法为蒸馏。

(2)①根据SiHCl3能与H2O强烈反应，故制得的H2要先干燥，再与SiHCl3反应，仪器的连接顺序为DBCAE；装置D中g管的作用是平衡压强，使分液漏斗中液体能顺利滴下；装置B中的试剂为浓硫酸，用于干燥氢气；装置C中的烧瓶加热的目的是使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化。②装置A中SiHCl3、H2发生置换反应，制得纯硅。③因为SiHCl3容易在空气中自燃，故操作时应先打开装置D中分液漏斗的旋塞，使生成的H2排尽装置中的空气。(3)用盐酸溶解后，可以检验上层清液中是否含有Fe2＋来证明产品硅中是否含微量铁单质。