2024届高三新高考化学大一轮专题训练—碳族元素及其化合物

这是一份2024届高三新高考化学大一轮专题训练—碳族元素及其化合物，共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
2024届高三新高考化学大一轮专题训练—碳族元素及其化合物
一、单选题
1．（2023春·浙江·高三浙江大学附属中学校考期中）根据元素周期律，由下列事实进行归纳推测，推测不正确的是
选项
事实
推测
A
是半导体材料，同族也是半导体材料
IVA族的元素都是半导体材料
B
与水反应缓慢，与水反应较快
(ⅡA族)与水反应更快
C
在时分解，在时分解
的分解温度介于二者之间
D
是强酸，也是强酸
不能确定是否为强酸

A．A B．B C．C D．D
2．（2023春·重庆江北·高三重庆十八中校考期中）“中国芯”的发展离不开高纯单晶硅。从石英砂(主要成分为)制取高纯硅涉及的主要反应用流程图表示如下：

下列说法中错误的是
A．反应①②③均为置换反应
B．可用来生产光导纤维，高纯硅可用来制成芯片、硅太阳能电池
C．X为
D．流程中HCl和可以循环利用
3．（2023春·湖北襄阳·高三校联考期中）我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白，下列对硅及其化合物的有关叙述正确的是
A．二氧化硅既能与烧碱溶液反应又能与氢氟酸反应，所以二氧化硅是两性氧化物
B．晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应
C．硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，可用作黏合剂和防火剂
D．氮化硅熔点高，硬度大，可导电，化学性质稳定，是优异的非金属材料
4．（2023春·湖南邵阳·高三湖南省邵东市第一中学校考期中）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程如图：

下列说法正确的是
A．硅在自然界中主要以游离态形式存在
B．电弧炉中的反应为SiO2+CSi+CO2↑
C．还原炉中，理论上得到的氧化产物与还原产物的物质的量之比为1：3
D．(沸点31.5℃)中含有少量的(沸点57.6℃)，通过蒸馏可提纯
5．（2023春·河北邢台·高三河北南宫中学校考阶段练习）下列反应原理用离子方程式表示正确的是
A．水玻璃中通入少量
B．二氧化硅与氢氟酸反应：
C．用过量氨水吸收工业尾气中的
D．氧化亚铁与稀硝酸反应：
6．（2023春·辽宁·高三校联考阶段练习）“一名石生，一名羊起石，云母根也……”中提到的云母主要成分的化学式可写为，下列说法错误的是
A．云母难溶于水 B．均属于两性氧化物
C．云母属于无机非金属材料 D．云母具有绝缘性能
7．（2023春·甘肃定西·高三校考阶段练习）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法。生产过程示意图如下。下列判断中错误的是

A．①③是置换反应。②是化合反应
B．反应③的化学方程式为SiHCl3+H2Si(纯)+3HCl
C．反应过程中H2和HCl均可循环利用
D．SiO2的硬度大，熔点高
8．（2023春·甘肃定西·高三校考阶段练习）材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是
选项
材料
主要化学成分
A
沙子、石英
硅
B
半导体材料
硅
C
普通水泥、普通玻璃
硅酸盐
D
漂白粉
CaCl2、Ca(ClO)2

A．A B．B C．C D．D
9．（2023春·湖南岳阳·高三校联考阶段练习）铁的化合物有广泛的应用，如碳酸亚铁(FeCO3)可以作为补血剂，铁红可以作为颜料。工业上可以利用硫酸厂产生的烧渣(主要成分含Fe2O3、FeO，还有一定量的SiO2)制备碳酸亚铁的工艺流程如图所示，下列说法正确的是

A．“酸溶”时，可将稀硫酸换成浓硫酸，以加快化学反应速率
B．“过滤”时，需要用到的玻璃仪器有普通漏斗、玻璃棒
C．“滤渣”的主要成分为SiO2
D．制得的产品FeCO3可以长时间暴露在空气中
10．（2023春·江苏南通·高三校联考阶段练习）2017年9月12日，天舟一号货运飞船与天宫二号成功实施自动交会对接。下列有关说法正确的是
A．火箭升空的动力主要来源于化学能
B．煤、石油、天然气、氢气都属于化石燃料
C．天宫二号中的燃料电池能将化学能完全转化为电能
D．硅太阳能电池板所用的核心材料是高纯度的二氧化硅
11．（2023春·四川资阳·高三四川省乐至中学校考阶段练习）化学与生产、生活息息相关，下列叙述错误的是
A．太阳能电池的主要材料是Si
B．葡萄酒、果脯中加入适量SO2以起到杀菌、抗氧化的作用
C．大量燃烧化石燃料是造成雾霾天气的一种重要因素
D．光化学烟雾是由SO2引起的环境污染
12．（2023·全国·高三专题练习）铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下，下列说法正确的是

A．可用陶瓷等硅酸盐产品作吸收塔内衬材料
B．采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率
C．合成槽中会随着合成的进行而不断减小
D．冰晶石可作为电解熔融氯化铝制铝时的助熔剂
13．（2023春·山东济南·高三山东师范大学附中校考阶段练习）2021年6月11日国家航天局公布了“祝融号”火星车拍摄的首批科学影像图。火星气体及岩石中富含X、Y、Z、W四种元素。已知：X、Y、Z、W为原子序数递增的四种短周期元素，其中Z为金属元素，其单质与冷水反应后溶液能使酚酞试液变为红色，X、W为同一主族元素，Y为地壳中含量最高的元素，火星岩石含有W的最高价化合物：Z2WY3，下列判断正确的是
A．W位于元素周期表第三周期VIIA族
B．最高价氧化物对应水化物的酸性：W>X
C．Y、Z、W三种元素组成的化合物的水溶液具有粘性
D．原子半径：Z>W>Y>X

二、多选题
14．（2023春·辽宁朝阳·高三建平县实验中学校考阶段练习）化学与生产生活密切相关，下列说法错误的是
A．浓硝酸应保存在棕色试剂瓶中
B．具有导电性，可用于制作光导纤维和光电池
C．单质硫有、、等，它们都是硫的同位素
D．医疗上用作X射线检查的内服药“钡餐”是

三、非选择题
15．（2023春·广西防城港·高三防城港市实验高级中学校考期中）材料与生活、生产息息相关，目前使用的材料主要有：金属材料、传统无机非金属材料、新型无机非金属材料、高分子材料、复合材料等。
(1)硅酸盐材料是重要的传统无机非金属材料，也是日常生活、交通工具、建筑行业等不可缺少的材料之一、下列不属于传统硅酸盐产品的是___________(填写序号)。
①光导纤维     ②水泥       ③玻璃        ④陶瓷
(2)玻璃是重要的建筑和装饰材料，玻璃属于___________(填“纯净物”或“混合物”)。雕花玻璃的花纹是利用氢氟酸对普通玻璃中的二氧化硅的腐蚀作用而制成的，写出该反应的化学方程式___________。
(3)氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高，化学性质稳定。工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃反应获得氮化硅，该反应属于化学反应基本类型中的___________反应；已知氮化硅中硅元素的化合价为+4价，则氮化硅的化学式为___________。
16．（2023春·辽宁铁岭·高三西丰县高级中学校考期中）请根据要求书写出方程式。
(1)2021年3月18日，在由全球权威电子行业媒体ASPENCORE主办的2021年中国IC领袖峰会上，苏州芯联成软件有限公司获优异表现，芯片的主要成分是___________，写出其工业用二氧化硅制备其粗产品的化学反应方程式___________
(2)精美的雕花玻璃使我们的世界变得绚丽多彩，雕花玻璃涉及的主要反应的化学方程式为___________。
(3)1754年，Briestly用硵砂(主要成分NH4Cl)和熟石灰共热制得了氨，化学反应方程式为___________。
(4)可利用CH4等气体除去烟气中的氮氧化物，生成物为可参与大气循环的气体，请写出CH4与NO反应的化学方程式___________。
(5)将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反应可以回收S，其物质转化如图所示。该图示的总反应为___________。

  
17．（2022秋·陕西汉中·高三统考期末）化学与生产、生活密切相关，回答下列问题：
(1)如图为刻蚀在玻璃上的精美花纹图案，工人师傅常用_________刻蚀玻璃。

(2)金属钠着火时不能用水灭火，原因是_________(用离子方程式表示)。
(3)下列物质：①液态氯化氢，②氯化铁溶液，③盐酸，④氯化铵晶体，⑤蔗糖，⑥铜，⑦熔融氢氧化钠中，属于电解质的是_________(填序号)。
(4)五硼烷的结构好似“鸟巢”，其化学式为，含有个原子的五硼烷的物质的量为_________mol。
(5)油画所用颜料含有某种白色铅化物，此颜料置于空气中长时间后就会变成黑色PbS，从而使油画的色彩变暗，若用双氧水清洗，则可将PbS变成，从而使油画复原：。
①清洗过程中作_________(填“氧化”或“还原”)剂。
②若有2mol PbS参加反应，则转移的电子数目为_________。
18．（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：_____________________________________。

参考答案：
1．A
【详解】A．半导体材料在元素周期表金属与非金属分界线两侧寻找，但第ⅣA元素形成的单质并不都是半导体材料，如C单质不能作半导体材料，A符合题意；
B．Mg、Ca、Ba属于同主族，且金属性逐渐增强，Mg与水反应缓慢，Ca与水反应较快，则推测出Ba与水反应更快，B不符合题意；
C．Cl、Br、I属于同主族，且原子半径依次增大，非金属性Cl>Br>I，HCl在1500℃时分解，HI在230℃时分解，HBr的分解温度介于二者之间，C不符合题意；
D．同一周期元素从左到右，元素的非金属性逐渐增强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性增强，P、S、Cl是第三周期从左向右相邻的三种元素，H2SO4是强酸，HClO4也是强酸，事实上H3PO4属于中强酸，但通过上述推理，不能确定磷酸的强弱，D不符合题意；
故选A。
2．C
【分析】石英砂与焦炭在高温下发生置换反应，生成CO和粗硅；粗硅与HCl在300℃时发生置换反应生成SiHCl3和H2；SiHCl3用H2在高温下发生置换反应，可制得高纯硅和HCl。
【详解】A．由分析可知，反应①②③均为置换反应，A正确；
B．SiO2可用来生产光导纤维，生产太阳能电池的原料是硅，B正确；
C．由分析可知，X为CO，C错误；
D．流程中HCl和H2都是既在反应中使用，又在反应中生成，所以二者都可以循环利用，D正确；
故选C。
3．C
【详解】A．二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，没有盐生成，与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，则二氧化硅是酸性氧化物，故A错误；
B．晶体硅的化学性质不活泼，但常温下能与氢氟酸、氢氧化钠溶液反应，故B错误；
C．硅酸钠是易溶于水的硅酸盐，水溶液俗称水玻璃，常用作黏合剂和防火剂，故C正确；
D．氮化硅的化学性质稳定，熔点高、硬度大，但不能导电，故D错误；
故选C。
4．D
【分析】高温下焦炭和二氧化硅反应生成粗硅，粗硅和氯化氢反应生成SiHCl3，最后用氢气还原SiHCl3就得到纯硅，据此解答。
【详解】A．硅属于亲氧元素，在自然界中不能以游离态存在，主要以硅酸盐和二氧化硅形式存在，故A错误；
B．二氧化硅高温下与C反应生成CO气体，即步骤①的化学方程式为：SiO2+2CSi+2CO↑，故B错误；
C．依据H2+SiHCl3Si+3HCl，3个HCl中，只有2个是氧化产物，还原产物为Si，还原产物与氧化产物物质的量之比为1：2，故C错误；
D．SiHCl3（沸点31.5℃）和SiCl4（沸点57.6℃）沸点不同，可以通过蒸馏可提纯SiHCl3，故D正确。
故选D。
5．C
【详解】A．水玻璃中通入少量二氧化碳，反应生成碳酸钠和硅酸沉淀，反应的离子方程式是，故A错误；
B．二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅气体和水，反应的离子方程式为，故B错误；
C．用过量氨水吸收工业尾气中的二氧化硫，反应生成亚硫酸铵和水，反应的离子方程式为，故C正确；
D．氧化亚铁与稀硝酸反应生成硝酸铁、一氧化氮、水，反应的离子方程式是，故D错误；
选C。
6．B
【详解】A．云母是一中矿石，难溶于水，故A正确；
B．只能与碱反应生成盐和水，属于酸性氧化物，故B错误；
C．云母属于硅酸盐类，属于传统无机非金属材料，故C正确；
D．云母属于硅酸盐，不存在自由移动带电粒子，不导电，具有绝缘性能，故D正确；
故选：B。
7．A
【分析】二氧化硅和焦炭高温生成粗硅和一氧化碳，粗硅和HCl反应生成氢气和SiHCl3，SiHCl3和氢气生成HCl和硅；
【详解】A．①②③均为单质化合物生成另一种单质和化合物的反应，均是置换反应，A错误；
B．反应③为SiHCl3和氢气生成HCl和硅，化学方程式为SiHCl3+H2Si(纯)+3HCl，B正确；
C．反应过程中H2和HCl既是反应物也是生成物，均可循环利用，C正确；
D．SiO2是由原子直接构成的物质，硬度大，熔点高，D正确；
故选A。
8．A
【详解】A．沙子、石英的主要成分为二氧化硅，不是硅，A错误；
B．半导体材料的主要化学成分为单晶硅，B正确；
C．水泥成分为硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙，普通玻璃的主要成分为二氧化硅、硅酸钙和硅酸钠，普通水泥、普通玻璃的主要成分为硅酸盐，C正确；
D．漂白粉为氯气和氢氧化钙生成的氯化钙和次氯酸钙混合物，D正确；
故选A。
9．C
【分析】烧渣中加入硫酸，除了SiO2不溶于硫酸，其他转化为Fe3+和Fe2+，过滤滤渣为SiO2，加入FeS2还原Fe3+为Fe2+，过滤得到滤液为硫酸亚铁，硫酸亚铁中加入碳酸铵，生成碳酸亚铁沉淀，过滤得到FeCO3。
【详解】A．浓硫酸基本全部以分子形式存在，电离非常微弱，不能加快酸溶时的化学反应速率，且浓硫酸能氧化FeO，放出气体，产生污染，A错误；
B．“过滤”时使用到的玻璃仪器有普通漏斗、玻璃棒、烧杯，B错误；
C．与稀硫酸不反应，故滤渣的主要成分为，C正确；
D．长时间暴露在空气中，会有部分固体表面变为红褐色，同时释放出，方程式为：，D错误；
故答案选C。
10．A
【详解】A．化学物质反应推动火箭升空，因此火箭升空的动力主要来源于化学能，故A正确；
B．氢气不属于化石燃料，故B错误；
C．燃料电池能中化学能不可能完全转化为电能，故C错误；
D．硅太阳能电池板所用的核心材料是高纯度的硅，不是二氧化硅，故D错误。
综上所述，答案为A。
11．D
【详解】A．Si是半导体材料，太阳能电池的主要材料是Si，故A正确；
B．具有还原性，葡萄酒、果脯中加入适量以起到杀菌、抗氧化的作用，故B正确；
C．大量燃烧化石燃料是造成雾霾天气的一种重要因素，故C正确；
D．光化学烟雾主要是由氮氧化物引起的环境污染，故D错误；
选D。
12．B
【详解】A．陶瓷成分中含有二氧化硅，二氧化硅在高温下会与碳酸钠发生反应，因此不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料，故A错误；
B．采用溶液喷淋法可增大反应物的接触面积，提高吸收塔内烟气吸收效率，故B正确；
C．合成槽中发生反应：，所得溶液中碳酸钠的浓度逐渐增大，相同浓度时碳酸钠溶液碱性强于碳酸氢钠，因此所得溶液碱性逐渐增强，故C错误；
D．电解熔融氧化铝制铝，可加冰晶石作助溶剂，故D错误；
故选：B。
13．C
【分析】Z单质与冷水反应后的溶液能使酚酞试液变红则Z为Na，Y为地壳中含量最高的元素，Y为O，火星岩石含有W的最高价化合物为Na2WO3，则W最高价为+4价，W原子序数大于Na，W为Si，X与W同主族且原子序数小于O，X为C。
【详解】A．W为Si，位于元素周期表第三周期ⅣA族，A错误；
B．C的非金属性强于Si，则最高价氧化物对应水化物的酸性C>Si，B错误；
C．O、Na、Si组成的化合物为Na2SiO3，其水溶液具有粘性，C正确；
D．同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，原子半径Na>Si>C>O，D错误；
故答案选C。
14．BC
【详解】A．浓硝酸不稳定，光照易分解，为防止其分解，通常将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，A正确；
B．SiO2能够使光线全反射，所以可用于制作光导纤维，晶体Si是良好的半导体采用，常用作制造光电池，B错误；
C．单质硫有、、等，它们都是硫的同素异形体，C错误；
D．BaSO4既不溶于水，也不溶于酸，同时也不能被X光透过，因此BaSO4在医疗上用作X射线检查的内服药“钡餐”，D正确；
故选BC。
15．(1)①
(2) 混合物 SiO2+ 4HF ＝ SiF4↑+ 2H2O
(3) 化合 Si3N4

【详解】（1）硅酸盐产品是指利用含硅物质制成的，如水泥、玻璃、陶瓷，是三大硅酸盐产品，而光导纤维的主要成分是二氧化硅，不是硅酸盐产品，所以答案选①。
（2）玻璃的成分有硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅，所以玻璃属于混合物；氢氟酸用于雕饰玻璃，是因为氢氟酸与二氧化硅反应，化学方程式为SiO2+ 4HF ＝ SiF4↑+ 2H2O。
（3）采用高纯硅与纯氮在1300℃反应获得氮化硅，Si与氮气反应生成氮化硅，所以该反应是化合反应；氮化硅中硅元素的化合价为+4价，N元素的化合价是－3价，根据化合物中正负化合价代数和为0的原则，所以氮化硅的化学式为Si3N4。
16．(1) Si
(2)4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O
(3)
(4)
(5)2H2S+O2=2S↓+2H2O

【详解】（1）硅芯片主要为Si单质。工业利用碳还原SiO2制得，反应为。答案为Si；；
（2）玻璃雕花利用HF与SiO2反应实现，反应为4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O。答案为4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O；
（3）硵砂(主要成分NH4Cl)和熟石灰[Ca(OH)2]共热制得了氨。答案为；
（4）甲烷除氮氧化物产生CO2和N2，反应为。答案为；
（5）从图看Cu2+和Fe3+为催化剂，而CuS为中间体，则反应为2H2S+O2=2S↓+2H2O。答案为2H2S+O2=2S↓+2H2O。
17．(1)氢氟酸或HF
(2)
(3)①④⑦
(4)0.01
(5) 氧化 16

【详解】（1）二氧化硅与溶液反应，则工人师傅常用氢氟酸或HF刻蚀玻璃。
（2）钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，金属钠着火时不能用水灭火的原因用离子方程式表示是。
（3）电解质是在水溶液或熔融状态下能自身电离导电的化合物；水溶液和熔融状态下均不能导电的化合物是非电解质，碱性氧化物、酸、碱和盐通常是电解质，绝大多数有机物例如蔗糖是非电解质，铜等金属单质、盐酸等所有溶液既不属于电解质也不属于非电解质。
①液态氯化氢是化合物，水溶液能导电，属于电解质；
②氯化铁溶液为混合物；
③盐酸为混合物；
④氯化铵晶体是化合物，水溶液能导电，属于电解质；
⑤蔗糖为非电解质；
⑥铜是单质；
⑦熔融氢氧化钠，有自由移动的离子、能导电，属于化合物，属于电解质；
属于电解质的是①④⑦。
（4）五硼烷的结构好似“鸟巢”，其化学式为，含有个原子的五硼烷的原子的物质的量为 =0.14mol，1个B5H9分子的的原子个数为14，则B5H9的物质的量为 =0.01mol。
（5）①反应中，S元素的化合价由-2价升高为+6价，被氧化，PbS作还原剂；O元素的化合价由-1价降低为-2价，被还原，则清洗过程中作氧化剂。
②1molPbS反应转移8mol电子，若有2mol PbS参加反应，则转移的电子数目为16。
18．(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。