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·云南红河·高三校考期中）现代社会的发展与进步离不开材料，下列说法错误的是

A．碳化硅是一种新型陶瓷材料，具有耐高温耐磨的特点

B．晶体硅是一种半导体材料，常用于制造光导纤维

C．制普通玻璃的原料主要成分是纯碱，石灰石和石英

D．石墨烯是一种新型无机非金属材料，具有高电导率的特点

2．（2023·辽宁·校联考三模）推理或类比是重要的学习方法，下列推理或类比得出的结论正确的是

A．A B．B C．C D．D

3．（2023春·陕西西安·高三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

4．（2023春·陕西西安·高三长安一中校考期中）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

5．（2023春·广东深圳·高三校联考期中）下列离子方程式书写正确的是

A．铁溶于浓硫酸：Fe＋2H+=Fe2+＋H2↑

B．氢氧化钠溶液腐蚀磨口玻璃塞：SiO2＋2OH-=SiO＋H2O

C．将二氧化硫通入溴水：SO2＋Br2＋2H2O=SO＋2H+＋2HBr

D．铜溶于浓硝酸：Cu＋4H+＋NO=Cu2+＋NO2↑＋2H2O

6．（2023·湖北·校联考模拟预测）利用硫钨矿(主要成分是CaWO4，还含有FeS、SiO2等)制取Na2WO4和单质硅的工艺生产流程如图。已知：常温下，Ksp(CaWO4)=1.0×10-8，Ksp(CaCO3)=1.0×10-9。

下列说法正确的是

A．焙烧时发生反应的方程式为4FeS+7O22Fe2O3+4SO2

B．滤渣的主要成分是Si和CaCO3

C．“溶浸”时，可以用烧碱溶液代替纯碱溶液

D．若滤渣中含有CaWO4，则滤液中c()=10c()

7．（2023春·河北石家庄·高三正定中学校考阶段练习）化学与生产、生活息息相关，下列叙述错误的是

A．高纯硅可以制成太阳能电池以及计算机的芯片

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

8．（2023春·安徽池州·高三池州市第一中学校联考阶段练习）被誉为“20世纪人类最伟大的考古发现之一”，三星堆遗址是中华文明“满天星斗”中最神秘的那颗星辰。神秘面具、眼睛崇拜、祭祀谜题 ……遗址出土的众多青铜器、玉器引起热议。下列说法错误的是

A．玉器主要成分是二氧化硅，耐酸碱腐蚀

B．青铜器露置于空气中会发生电化学腐蚀而“生锈”

C．基态原子核外电子占据的轨道数为4

D．用来测定文物年代的与互为同位素

9．（2023春·江苏南京·高三南京师大附中校考期中）下列说法不正确的是

A．凡是呈酸性的雨水都称为酸雨

B．将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫做氮的固定

C．二氧化硅是制造光导纤维的材料，单质硅是良好的半导体材料

D．硫元素在自然界的存在形式有硫单质、硫化物和硫酸盐等

10．（2023春·浙江杭州·高三杭师大附中校考期中）纯二氧化硅可用下列流程制得。相关说法不正确的是

A．X的主要成分可用作木材防火剂

B．步骤Ⅰ的反应是

C．步骤Ⅱ中的稀硫酸可用来代替

D．步骤Ⅲ若在实验室完成，一般在蒸发皿中进行

11．（2023·广东惠州·统考一模）下列叙述I和II均正确并且有因果关系的是

A．A B．B C．C D．D

12．（2023春·广东深圳·高三深圳市龙岗区龙城高级中学校联考期中）宏观辨识与微观探析是化学学科核心素养之一、下列表示对应化学反应的离子方程式不正确的是

A．实验室盛放溶液的试剂瓶用磨砂玻璃塞，可能发生：

B．与足量的溶液反应：

C．与水的反应：

D．过量的和稀硝酸反应：

13．（2023春·广东广州·高三广东实验中学校考期中）设为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是

A．晶体含有共价键数目为

B．金刚石中含有的晶胞数目为

C．标准状况下，中键的数目为

D．乙烯和环己烷的混合物中含有碳原子数为

14．（2023春·河北石家庄·高三校联考期中）河北有众多民间手工技艺被列入国家级非物质文化遗产，如秸秆扎刻技艺、蔚县古民居建筑技艺、泊头传统铸造技艺和高阳民间染织技艺等。下列说法错误的是

A．秸秆的主要成分为天然高分子化合物

B．古民居建筑所用的青砖、瓦与陶瓷一样均由黏土和沙子制备而成

C．泊头传统铸造过程主要原理为物理变化

D．高阳民间染织所用染料主要是天然有机色素

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·黑龙江大兴安岭地·高三校考阶段练习）下列物品或设施：①砖瓦②计算机芯片③门窗玻璃④硅太阳能电池⑤石英钟⑥光导纤维(完成1—3问)

(1)使用了硅单质的是：___________________(填序号，下同)

(2)使用了硅酸盐材料的是：________________________

(3)使用了二氧化硅的是：______________________

(4)写出制粗硅化学反应方程式：__________________

(5)食品(如葡萄酒)中适量添加二氧化硫的作用是(填两项)___________________

(6)碳与硅属于同主族元素，请利用一个离子方程式比较两者的非金属性的强弱：_______

17．（2022春·甘肃临夏·高三校考阶段练习）硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。

(1)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程为______，工艺师常用______(填物质名称)来雕刻玻璃，其所对应的方程式为______。

(2)Na2SiO3溶液俗称______。

(3)工业上常用2C+SiO2Si+2CO↑制备硅单质，该反应中所含元素化合价升高的物质是_____(填化学式)，氧化剂是______。

18．（2022春·湖南益阳·高三校考阶段练习）化学与人类生活、生产密切相关。请根据题意填空：

(1)我国5G通信技术处于世界领先地位，高速通信离不开光导纤维。用于制造光导纤维的基本原料是_______(填“SiO2”或“Si”)；

(2)一定条件下，将1 mol N2和3 mol H2置于l L密闭容器中合成 NH3，10 min 后测得H2为 l.2 mol，则用H2 表示该反应的速率为_______mol •L-1• min-1。

(3)在汽车排气管上安装催化转化装置，可使尾气中的NO和CO反应转化为无污染的物质。请完成一定条件该反应的化学方程式： 2CO + 2NO2CO2 + _______。

参考答案：

1．B

【详解】A．碳化硅是一种新型无机非金属材料，熔点高，硬度大，具有耐高温耐磨的特点，A正确；

B．晶体硅是一种半导体材料，常用于制造芯片，二氧化硅用于制作光导纤维，B错误；

C．制普通玻璃的原料主要成分是纯碱，石灰石和石英，普通玻璃的成分为：硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅，C正确；

D．石墨烯是一种新型无机非金属材料，导电性强，具有高电导率的特点，D正确；

故选B。

2．A

【详解】A．氯元素电负性较强，—Cl是吸电子基，CHCl2—的吸电子能力大于CH2Cl-，使CHCl2-COOH羧基中的羟基的极性更大，更容易电离氢离子，则酸性：CHCl2-COOH>CH2Cl-COOH，故A正确；

B．比较元素Cl、S的非金属性强弱，应该比较最高价氧化物对应的水化物的酸性，即比较HClO4和H2SO4的酸性，不能比较HCl和H2S的酸性，故B错误；

C．是酸性氧化物，能溶于强碱溶液，溶于氢氟酸，SiO2＋4HF=SiF4+2H2O，但不与氢氯酸反应，故C错误；

D．乙醇能被足量酸性溶液氧化为乙酸，但乙二醇被足量酸性溶液氧化为二氧化碳，是因为乙二酸仍具有还原性，能被酸性溶液继续氧化，最终变为二氧化碳，故D错误；

故选A。

3．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。

4．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。

5．B

【详解】A．常温下铁在浓硫酸中钝化，不能产生氢气，A错误；

B．氢氧化钠和玻璃中的二氧化硅反应生成硅酸钠和水，反应的离子方程式为SiO2＋2OH-=SiO＋H2O，B正确；

C．二氧化硫和水和溴反应生成溴化氢和硫酸，溴化氢为强酸，拆成离子形式，故离子方程式为SO2＋Br2＋2H2O=SO＋4H+＋2Br-，C错误；

D．铜溶于浓硝酸：Cu＋4H+＋2NO=Cu2+＋2NO2↑＋2H2O，D错误；

故选B。

6．D

【分析】硫钨矿(主要成分是CaWO4，还含有FeS、SiO2等)中通入空气煅烧，生成SO2，同时生成Fe3O4；磁选除铁，获得磁铁；将固体加入纯碱中溶浸，然后进行过滤，SiO2与纯碱不反应，CaWO4与纯碱反应生成碳酸钙和Na2WO4，所得滤渣为碳酸钙与二氧化硅的混合物；将所得滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，便可获得Na2WO4。

【详解】A．题中信息显示，焙烧时发生反应生成Fe3O4，反应方程式为3FeS+5O2 Fe3O4+3SO2，A不正确；

B．由分析可知，滤渣的主要成分是SiO2和CaCO3，B不正确；

C．因为SiO2能溶于烧碱，所以“溶浸”时，不能用烧碱溶液代替纯碱溶液，C不正确；

D．若滤渣中含有CaWO4，则滤液中==10，从而得出c()=10c()，D正确；

故选D。

7．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．大量燃烧化石燃料产生烟尘，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；

故选D。

8．A

【详解】A．玉器的主要成分为硅酸盐，与强碱能反应，A错误；

B．青铜器是铜合金，露置于空气中会发生吸氧腐蚀而生铜绿，B正确；

C．的质子数为6，电子排布式为，电子占据轨道数为4，C正确；

D．与是质子数相同，中子数不同的同一元素的原子，互为同位素，D正确；

故选A。

9．A

【详解】A．pH小于5.6的雨水称为酸雨，A错误；

B．将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫做氮的固定，B正确；

C．二氧化硅具有良好的光学性能，是制造光导纤维的材料，单质硅具有良好的半导体性能，是良好的半导体材料，C正确；

D．硫元素在自然界的存在形式有硫单质、硫化物和硫酸盐等，D正确；

故选A。

10．D

【分析】反应Ⅰ为SiO2与NaOH反应产生Na2SiO3，反应Ⅱ为Na2SiO3转化为H2SiO3，反应Ⅲ为H2SiO3分解为SiO2。

【详解】A．Na2SiO3作为防火剂，A项正确；

B．SiO2与NaOH反应产生Na2SiO3和H2O，SiO2和H2O不能拆写，其余拆写为离子，B项正确；

C．反应Ⅱ利用较强酸制较弱酸，H2CO3酸性强于H2SiO3，可以替换稀硫酸，C项正确；

D．固体灼烧在坩埚中进行，D项错误；

故选D。

11．D

【详解】A．可作分解的催化剂与的氧化性无关，故不选A；

B．可用作制冷剂，与氨气易液化、液氨汽化吸热有关，故不选B；

C．可用作食品膨松剂，是因为受热放出二氧化碳气体，故不选C；

D．硅具有半导体性能，是半导体材料，所以可以用高纯硅制作计算机芯片，故选D；

选D。

12．B

【详解】A．二氧化硅和氢氧化钠生成硅酸钠和水，反应为，A项正确；

B．与足量的溶液反应生成氨气、碳酸钠、水：，B项错误；

C．与水的反应生成硝酸和NO：，C项正确；

D．过量的和稀硝酸反应生成硝酸亚铁和一氧化氮：，D项正确；

答案选B。

13．C

【详解】A．晶体中一个Si原子与周围4个O原子成键，则含有共价键数目为，故A正确；

B．金刚石的晶胞中C原子有8个位于顶点，6个位于面心，4个在体内，1个晶胞中的C原子数为，则12gC即1molC原子对应的晶胞数为，故B正确；

C．标准状况下，不是气体，不能依据体积确定其物质的量，故C错误；

D．乙烯和环己烷的最简式均为CH2，混合物可视为28g CH2，即2mol，含碳原子数为，故D正确；

故选：C。

14．B

【详解】A．秸秆的主要成分为纤维素，属于天然高分子化合物，A项正确；

B．砖、瓦和陶瓷制作过程不需要沙子，B项错误；

C．传统铸造过程是成形过程，不涉及化学反应，主要原理为物理变化，C项正确；

D．高阳民问染织所用染料主要是天然有机色素，D项正确；

故选B。

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)②④

(2)①③

(3)⑤⑥

(4)2C+SiO2 2CO↑+Si

(5)杀菌、抗氧化

(6)CO2+Na2SiO3+H2O= H2SiO3↓+Na2CO3

【详解】（1）硅单质一般应用于芯片和太阳能电池，答案：②④；

（2）使用了硅酸盐材料的是①砖瓦、③门窗玻璃，答案：①③；

（3）石英钟、光导纤维中使用的是SiO2，答案：⑤⑥；

（4）制粗硅化学反应方程式2C+SiO2 2CO↑+Si，答案：2C+SiO2 2CO↑+Si；

（5）食品中的SO2主要是漂白、杀菌、抗氧化，答案：漂白、杀菌、抗氧化任选两种；

（6）碳与硅的非金属性强弱，可通过置换反应、最高价氧化物对应的水化物酸性强弱进行比较。因为C非金属性强，故碳酸酸性大于硅酸，即碳酸能把硅酸制出来。化学反应方程式 CO2+Na2SiO3+H2O= H2SiO3↓+Na2CO3，答案：CO2+Na2SiO3+H2O= H2SiO3↓+Na2CO3。

17．(1)          氢氟酸    

(2)水玻璃

(3)     C     SiO2

【详解】（1）SiO2是酸性氧化物，可以与碱发生反应：；SiO2化学性质较稳定，但可以与氢氟酸反应: ，因此可以用氢氟酸来雕刻玻璃。

（2）Na2SiO3溶液俗称水玻璃。

（3）根据化学方程式可知，该反应中，化合价升高的是C，氧化剂（所含元素化合价降低的物质）是SiO2。

18．(1)SiO2

(2)0.18

(3)N2

【详解】（1）用于制造光导纤维的基本原料是二氧化硅SiO2；

（2）用H2 表示该反应的速率为mol •L-1• min-1。

（3）根据质量守恒可知，化学方程式为2CO + 2NO2CO2 +N2。