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(有答案)

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·广东广州·高三广州市第七十五中学校考期中）下列澄清透明的溶液中，能大量共存的一组离子是

A．、、、 B．、、、

C．、、、 D．、、、

2．（2023春·北京海淀·高三清华附中校考期中）某汽车安全气囊的产气药剂主要含有、、(酸性氧化物)、等物质。当汽车发生碰撞时，产气药剂产生大量气体使气囊迅速膨胀，从而起到保护作用。下列说法不正确的是

A．是气体发生剂，受热分解主要产生

B．是主氧化剂，与产物Na反应生成消除隐患

C．是填充剂，防止产气药剂在储存时发生反应

D．是冷却剂，吸收产气过程中释放的热量

3．（2023春·河南·高三校联考期中）“绿色化学”是利用化学原理和技术手段，减少或消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质，实现从源头减少或消除环境污染。下列制备过程最符合“绿色化学”理念的是

A．二氧化硅与焦炭共热制备粗硅 B．生石灰与水混合制备

C．铜粉与浓硫酸共热制备 D．铁粉与稀硝酸混合制

4．（2023春·山东东营·高三利津县高级中学校考阶段练习）下列叙述错误的是

A．陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料

B．在过渡元素中寻找优良催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料

C．生产宇航服所用的碳化硅陶瓷和碳纤维材料，均是新型无机非金属材料

D．用做光导纤维，克服了声音信号在金属媒介中传播损耗大的缺点

5．（2023·广东汕头·统考二模）“无人机”在军工、民用等领域发挥着积极作用。下列有关“无人机”说法正确的是

A．其控制芯片主要材料为

B．机翼主体——碳纳米材料，属于有机高分子材料

C．起落架用到的航空铝材合金，比纯铝的熔点高，硬度大

D．机身所用的玻璃纤维增强聚酯树脂，属于复合材料

6．（2023春·重庆江津·高三校考期中）“龙芯一号”的问世填补了我国电脑芯片制造史上的一项空白。用硝酸与氢氟酸的混合液作制作芯片的刻蚀液，发生的反应为Si＋4HNO3＋6HF=H2SiF6＋4NO2↑＋4H2O。下列有关叙述正确的是

A．电脑芯片的主要成分为SiO2，SiO2具有良好的光学性能

B．实验室中，可用玻璃仪器密封保存氢氟酸

C．在该反应中，Si作还原剂，被氧化为H2SiF6

D．晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应

7．（2023·广东深圳·高三深圳外国语学校校考阶段练习）化学无处不在，下列叙述错误的是

A．侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异

B．可用氢氟酸雕刻工艺玻璃上的纹饰

C．过氧化钠可用于呼吸面具中作为氧气的来源

D．黑火药由硫黄、硝酸镁、木炭三种物质按一定比例混合制成

8．（2023春·四川自贡·高三统考期中）化学与我们的生活息息相关，下列有关物质的性质与应用均正确的是

A．难溶于水，医疗上可用作X射线透视肠胃的内服药“钡餐”

B．氨气易液化，液氨气化时吸收大量的热，是一种制冷剂

C．氨气是一种碱性气体，可用碱石灰或无水干燥

D．的导电性很好，可用于制作光导纤维

9．（2023春·云南曲靖·高三校考阶段练习）工业上综合利用铝土矿(主要成分为Al2O3，还含有Fe2O3、FeO、SiO2)的部分工艺流程如下：

实验室模拟上述流程中，用不到的装置是

A． B． C． D．

10．（2023春·湖南邵阳·高三湖南省邵东市第一中学校考期中）化学与社会、生活密切相关。对下列事实及解释都正确的是

A．A B．B C．C D．D

11．（2023春·福建龙岩·高三统考期中）2022年12月，中国航天员乘组完成首次在轨交接，中国航天员“天宫”会师创造历史。下列说法不正确的是

A．天宫二号卫星所使用的高性能计算机芯片主要成分是

B．运载火箭的燃料偏二甲肼()在反应中作还原剂

C．核心舱配置的离子推进器以氙和氩气作为推进剂，氙和氩属于稀有气体

D．使用的热控材料是新型保温材料——纳米气凝胶，纳米气凝胶能产生丁达尔效应

12．（2023春·重庆沙坪坝·高三重庆一中校考阶段练习）玉兔二号月球车开启了中国人走向深空探索宇宙奥秘的时代。下列说法错误的是

A．月球车太阳能电池帆板能将太阳能转化为电能，它的材料是SiO2

B．月球车底盘采用的SiC颗粒增强铝基复合材料具有低密度、高耐磨、耐冲击的特点

C．月球车是通过半导体材料砷化镓(CaAs)制造的太阳能电池提供能量进行工作的

D．月球车利用放射性同位素钚-238“核电池”释放热量进行保温，核能属于不可再生能源

13．（2023·河北·模拟预测）原始瓷是中国乃至世界出现最早且初步具有瓷器特征的一种器物。考古工作者对某原始瓷文物分析发现，其中含有石英颗粒，还有一定量的莫来石(，)等。下列说法正确的是

A．石英的主要成分由大量的硅氧四面体基本单元构成

B．瓷器质地均匀，硬度高，是纯净物

C．莫来石的主要成分为氧化物

D．瓷器烧制前后颜色不同的现象称为“窑变”，“窑变”属于物理变化

14．（2023春·高三课时练习）党的二十大报告指出我国已进入创新型国家行列。下列说法正确的是

A．“华龙一号”核电机组使用的氦气不存在分子

B．“奋斗者号”潜水器含钛合金，其强度、韧性高于纯钛金属

C．“祖冲之二号”中的半导体存储器主要成分为

D．“嫦娥五号”带回的月壤中含有磁铁矿，其主要成分为

二、非选择题

15．（2022春·黑龙江哈尔滨·高三哈尔滨三中校考阶段练习）硅单质及其化合物用途广泛，请回答下列问题：

(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯硅烷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：

写出由纯制备高纯硅的化学反应方程式_______。

(2)下列有关材料的说法正确的是_______。

A．单质硅化学性质稳定，但可以被强碱溶液腐蚀

B．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅

C．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高

D．混凝土桥墩中含有

(3)硅酸钠水溶液俗称水玻璃，取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入盐酸，振荡。写出实验现象及化学方程式_______。

(4)在人体器官受到损伤时，需要使用一种新型无机非金属材料来植入体内，这种材料是_______(填字母)。

A．高温结构陶瓷     B．生物陶瓷     C．导电陶瓷

16．（2022春·福建厦门·高三福建省厦门集美中学校考期中）R是短周期主族元素，其氧化物通式为。根据下列信息，回答相关问题：

(1)若R的单质是黄绿色气体(常温常压下)，是绿色环保型饮用水消毒剂，则的化学式为_______。

(2)若在常温常压下为红棕色气体。则实验室用铜和某酸制备的离子方程式为_______。实验室用_______(填化学式)溶液吸收尾气中。

(3)若用作光导纤维的原料，其单质R是半导体材料。工业上，以为原料制备其单质R的化学方程式为_______。能与烧碱溶液反应，其离子方程式为_______。

(4)若向空气中大量排放会形成酸雨，则的化学式可能是_______。随着“酸雨”在空气中放置时间延长，下降，其主要原因是_______。

(5)若空气中大量排放会导致温室效应加剧，但又是温室里作物生长的肥料。固态外形与冰相似，俗名是_______。

17．（2022春·山西太原·高三统考期中）“天宫”空间站是我国自主研发建造的，用于开展大规模空间科学实验与应用的太空实验基地，空间站的建设离不开各种新型材料的助力。

(1)碳化硅颗粒增强铝基复合材料用于空间站太阳翼伸展机构的关键部位。碳化硅属于_______材料，其中碳原子与硅原子之间的化学键属于_______键。制备碳化硅晶片的原料之一是高纯硅粉，用焦炭与石英砂(主要成分是)在高温条件下反应生成硅的化学方程式是_______。

(2)氮化硼陶瓷基复合材料电推进系统是一种先进的空间推进技术。根据原子结构和元素周期律的知识可知，氮化硼的化学式为_______。推进器中的放电腔内有高压电场、高温环境，用氮化硼陶瓷基复合材料制成放电腔，利用了氮化硼具有_______的性质(写一条)。

18．（2022春·河南商丘·高三虞城县高级中学校考期中）材料是人类赖以生存和发展的物质基础。利用所学关于无机非金属材料的知识，回答下列相关问题：

(1)氮化硅熔点高、硬度大、电绝缘性好、化学性质稳定，据此推测氮化硅可能有哪些用途：____(填字母)。

A．制作坩埚 B．用作建筑陶瓷 C．用作超导材料 D．制作切削刀具

(2)制造普通玻璃的原料为____，将原料经过混合、粉碎，在玻璃窑中高温熔融，生成Na2SiO3和CaSiO3的化学方程式分别为____、____。

(3)碳的原子结构示意图为____，硅在元素周期表中的位置为____，根据元素周期律，碳元素的非金属性比硅强，请写出一个复分解反应证明此结论：____。

参考答案：

1．A

【详解】A．、、、各离子间不反应，故透明溶液中能够含有大量这些离子，A符合题意；

B．+=AgCl↓，B不合题意；

C．2+=H2SiO3↓，C不合题意；

D．+OH-=NH3·H2O，D不合题意；

故答案为：A。

【点睛】特别提醒：透明澄清溶液不等于无色。

2．C

【详解】A．是气体发生剂，撞击过程中受热分解生成和Na，故A正确；

B．是主氧化剂，与分解生成的Na反应生成Fe和氧化钠，消除活泼金属钠产生的隐患，故B正确；

C．产药剂中各成分彼此较难反应，的主要作用是与反应过程中生成的碱性氧化物反应，将其转化为稳定的硅酸盐，消除安全隐患，故C错误；

D．是冷却剂，通过发生分解反应，吸收产气过程中释放的热量，故D正确；

故选：C。

3．B

【详解】A．二氧化硅与焦炭共热制备粗硅有CO生成，CO有毒，不符合“绿色化学”理念，故不选A；

B．生石灰与水混合制备，不涉及有害化学物质，符合“绿色化学”理念，故选B；

C．铜粉与浓硫酸共热制备，放出有毒气体SO2，不符合“绿色化学”理念，故不选C；

D．铁粉与稀硝酸混合制，放出有毒气体NO，不符合“绿色化学”理念，故不选D；

选B。

4．D

【详解】A．陶瓷是人类应用最早的硅酸盐材料，故A正确；

B．优良的催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料大多属于过渡元素，故B正确；

C．碳化硅陶瓷和碳纤维材料都属于新型无机非金属材料，故C正确；

D．SiO2用做光导纤维，用光信号传播信息，信号损失非常少，因此它能够克服声音信号在金属媒介中传播损耗大的缺点，故D错误；

故选D。

5．D

【详解】A．芯片主要材料为，故A错误；

B．碳纳米材料属于无机非金属材料，故B错误；

C．合金的硬度一般比成分金属大，熔点一般比成分金属低，故C错误；

D．玻璃纤维增强聚酯树脂属于符合材料，其中基体为聚酯树脂，增强体为玻璃纤维；故D正确；

故答案选D。

6．C

【详解】A．电脑芯片的主要成分为Si，A错误；

B．玻璃会和氢氟酸反应，B错误；

C．在该反应中，Si作还原剂，被氧化为H2SiF6，C正确；

D．晶体硅常温下可以和氟气发生反应，D错误；

故选C。

7．D

【详解】A．侯氏制碱法是将NH3、CO2依次通入饱和NaCl溶液中，发生以下反应：NH3+CO2+H2O=NH4HCO3；NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓，其中NaHCO3溶解度最小，故有NaHCO3的晶体析出，故A正确；

B．氢氟酸能和玻璃中的SiO2反应：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O，常用氢氟酸雕刻玻璃，故B正确；

C．Na2O2能与水或CO2反应生成O2，可用于呼吸面具中作为氧气的来源，故C正确；

D．制备黑火药的原料为S、KNO3、C，三者比例为1：2：3，故D错误；

故答案为D。

8．B

【详解】A．难溶于水，但是能和胃酸生成有毒的重金属离子钡离子，医疗上不可用作X射线透视肠胃的内服药“钡餐”，A错误；

B．氨气沸点低易液化，液氨气化时吸收大量的热，是一种制冷剂，B正确；

C．氨气能和氯化钙发生络合反应，故不能用无水干燥，C错误；

D．具有良好的光学性能，可用于制作光导纤维，D错误；

故选B。

9．C

【详解】铝土矿用稀硫酸溶解后过滤分离出滤渣为SiO2，SiO2再与NaOH焙烧反应生成硅酸钠，涉及的操作为溶解、过滤、焙烧，未涉及蒸发结晶，因此用不到的装置为C；

故答案选C。

10．D

【详解】A．受热分解生成氨气和氯化氢气体，但这两种气体遇冷又化合生成固体，不能用单独加热的方法制取，故A错误；

B．浓硫酸具有吸水性，可用浓硫酸可除去中的水蒸气，故B错误；

C．SiO2是酸性氧化物，氢氟酸能可用于雕刻玻璃，并未体现弱酸性，方程式为：SiO2+4HF=SiF4↑ +H2O，故C错误；

D．液氨汽化时会吸收大量的热，常用作制冷剂，故D正确；

故选D。

11．A

【详解】A．计算机芯片主要成分是半导体材料晶体硅，A错误；

B．偏二甲肼()作为燃料，燃烧后生成和以及氮氧化物，作还原剂，B正确；

C．氙和氩为零族元素，属于稀有气体，C正确；

D．纳米气凝胶属于胶体，能产生丁达尔效应，D正确；

故选A。

12．A

【详解】A．单质硅可以将光能转化为电能，太阳能电池帆板能将太阳能转化为电能，它的材料是Si，故A错误；

B．SiC也叫金刚砂，碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，除作磨料用外，还有很多其他用途，故B正确；

C．月球车上的砷化镓(CaAs)属于半导体材料，故C正确；

D．放射性同位素钚-238“核电池”释放热量属于核裂变，是物理变化，不可逆转，所以核能属于不可再生能源，故D正确；

故选A。

13．A

【详解】A．石英的主要成分二氧化硅晶体由大量的硅氧四面体基本单元构成，选项A正确；

B．瓷器为多种硅酸盐的混合物，不是纯净物，选项B错误；

C．莫来石的主要成分为铝硅酸盐，选项C错误；

D．“窑变”过程中发生复杂的化学变化和物理变化，选项D错误；

答案选A。

14．B

【详解】A．氦气是氮原子分子，故A错误；

B．钛合金为合金材料，硬度大，其强度、韧性高于纯钛金属，故B正确；

C．“祖冲之二号”中的半导体存储器主要成分为Si，故C错误；

D．磁铁矿主要成分为，故D错误。

综上所述，答案为B。

15．(1)SiHCl3+H2Si+3HCl

(2)AD

(3)生成白色絮状沉淀；Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓

(4)B

【解析】(1)

纯SiHCl3与氢气反应生成硅和氯化氢，方程式为：SiHCl3+H2Si+3HCl；

(2)

A．硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠和氢气，可以被强碱溶液腐蚀，故A正确；

B．硅与盐酸不反应，故B错误；

C．玻璃属于混合物，没有固定的的熔点，故C错误；

D．水泥、沙子和碎石等与水混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程，因此混凝土桥墩中含有，故D正确；

故选AD；

(3)

盐酸的酸性强于硅酸，盐酸与硅酸钠反应生成硅酸沉淀和氯化钠，离子方程式：生成白色絮状沉淀，Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓；

(4)

用于人体器官的陶瓷，应具有良好的生物性能，故选B。

16．(1)ClO2

(2)     Cu+4H++2NO=Cu2++2NO2↑+2H2O     NaOH

(3)     2C+SiO2Si+2CO↑     SiO2+2OH-=SiO+H2O

(4)     SO2     亚硫酸会被空气中氧气氧化为硫酸

(5)干冰

【解析】(1)

若R的单质是黄绿色气体(常温常压下)，R为Cl，的化学式为ClO2。

(2)

若在常温常压下为红棕色气体，R为N，的化学式为NO2，实验室用铜和浓硝酸反应制备二氧化氮的离子方程式为：Cu+4H++2NO=Cu2++2NO2↑+2H2O，二氧化氮能与NaOH溶液反应，实验室常用NaOH溶液吸收尾气中的二氧化氮。

(3)

若RO2用作光导纤维的原料，其单质R是半导体材料，R为Si，用二氧化硅制备硅的方法为：碳与二氧化硅高温下反应生成硅和一氧化碳，反应的化学方程式为：2C+SiO2Si+2CO↑，二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，反应的离子方程式为：SiO2+2OH-=SiO+H2O。

(4)

二氧化硫的排放可造成酸雨，若向空气中大量排放会形成酸雨，则的化学式可能是SO2，二氧化硫形成的酸雨的主要成分为亚硫酸，在空气中放置时间延长，亚硫酸会被氧化为硫酸，酸性增强，pH下降。

(5)

若空气中大量排放会导致温室效应加剧，但又是温室里作物生长的肥料，为CO2，固态二氧化碳外形与冰相似，俗名是：干冰。

17．(1)     无机非金属     共价     2C+SiO2Si+2CO↑

(2)     BN     耐高温

【解析】(1)

碳化硅属于新型无机非金属材料，硅和碳为非金属元素，硅原子和碳原子之间以共价键结合；焦炭与二氧化硅高温下发生置换反应生成硅和一氧化碳，反应的化学方程式为：2C+SiO2Si+2CO↑。

(2)

硼原子最外层3个电子，氮原子最外层5个电子，因此两者能形成共价三键，氮化硼化学式为BN；推进器中的放电腔内有高压电场、高温环境，却可以用氮化硼陶瓷基复合材料制成放电腔，说明氮化硼耐高温。

18．(1)AD

(2)     石英、纯碱、石灰石     Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑     CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑

(3)          第三周期IVA族     Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3

【详解】（1）氮化硅硬度大、熔点高可以用来制作坩埚，硬度大、电绝缘性好、化学性质稳定可制作切削刀具，故答案为AD。

（2）普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得，生成Na2SiO3和CaSiO3的化学方程式分别为Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑，CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。

（3）碳的核电荷数为6，原子结构示意图为；硅为14号元素，在周期表中的位置为第三周期IVA族；碳元素的非金属性比硅强，则碳酸的酸性强于硅酸，故可以用反应Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3证明。