高中化学高考一轮·知识清单知识清单12碳、硅及无机非金属材料含解析答案

这是一份高中化学高考一轮·知识清单知识清单12碳、硅及无机非金属材料含解析答案，共10页。学案主要包含了填空题，判断题等内容，欢迎下载使用。


一、填空题
1．由于晶体硅熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料。(___________)
2．化学研究性学习小组在探究硅的制取方法时，从资料查阅到下列信息：
I．Mg在高温条件下可与SiO2反应；
Ⅱ．金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐和SiH4；
Ⅲ．SiH4在空气中自燃。
他们根据信息进行实验，当用足量稀H2SO4溶解第I步实验获得的固体产物时，发现有爆鸣声和火花；然后过滤、洗涤、干燥；最后称量、计算，测得其产率只有预期值的63%左右。
(1)第I步实验发生反应的化学方程式是 。
(2)用稀H2SO4溶解第I步实验获得的固体产物时，产生爆鸣声和火花的原因是 。
3．硅单质及其化合物应用范围很广，请回答下列问题：
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：

(1)写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式 ；
(2)整个制备过程必须严格控制无水无氧，SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3，HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式 ； H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是 。
4．写出除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法。
(1)： ；
(2)： ；
(3)： ；
(4)： ；
(5)： ；
5．碳的重要化合物转化关系如下：
用化学方程式表示标有序号的各步变化。
① ；
② ；
③ ；
④ ；
⑤ ；
⑥ 。
二、判断题
6．火炬“飞扬”使用的碳纤维属于有机高分子材料。(_____)
7．石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一、(_____)
8．制造5G芯片的氮化铝晶圆属于无机非金属材料。(___________)
9．由Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓可推知碳的非金属性比硅强。(___________)
10．由SiO2＋2CSi＋2CO↑可推知硅的非金属性比碳强。(___________)
11．SiO2是H2SiO3的酸酐，所以SiO2和水反应生成H2SiO3。(___________)
12．溶液不能用玻璃瓶盛放。(____)
13．是半导体材料，可用作太阳能电池。(____)
14．工业上用焦炭和二氧化硅制取粗硅时生成粗硅和气体。(____)
15．硅在自然界中只以化合态的形式存在。( )
16．金刚石和石墨由相同的元素组成，因此它们具有相同的性质。(_____)
17．飞船返回舱表层材料中的玻璃纤维属于天然有机高分子。(___________)
18．由CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑可推知H2SiO3的酸性比H2CO3强。(___________)
19．高纯度的二氧化硅广泛用于制作光导纤维，光导纤维遇强碱会“断路”。(____)
20．与溶液反应生成盐和水，也可以和氢氟酸反应，所以是两性氧化物。(____)
21．激光法蒸发石墨得到C60发生的物理变化。(___________)
22．石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应。( )
23．晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，常用于制造光导纤维。(_____)
24．水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱。( )
25．SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸。( )
26．Si和SiO2都可用于制造光导纤维。( )
27．氨化的饱和食盐水中通入足量的CO2气体，会析出晶体。( )
28．向CaCl2溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失。( )
29．向空气中排放二氧化碳会形成酸雨。( )
参考答案：
1．错误
【分析】物质的性质决定物质的用途，物质的用途反映物质的性质。
【详解】元素周期表中硅元素位于金属元素与非金属元素分界线附近，硅的导电性介于导体与绝缘体之间，所以硅是良好的半导体材料，与其熔点高、硬度大没有关系，该判断错误，答案：错误。
【点睛】物质的用途与其性质要对应。
2．(1)2Mg＋SiO22MgO＋Si、2Mg＋SiMg2Si
(2)硅化镁与稀硫酸反应生成的SiH4可自燃，即发生反应Mg2Si＋2H2SO4=2MgSO4＋SiH4↑，SiH4＋2O2=SiO2＋2H2O
【详解】（1）Mg在高温的条件下可与SiO2反应生成单质硅和氧化镁，反应的方程式为：2Mg+SiO22MgO+Si；用稀H2SO4溶解第①步实验获得固体产物时，产生爆鸣声和火花，结合SiH4在空气中自燃可知生成了SiH4，发生反应为Mg2Si+2H2SO4═2MgSO4+SiH4，SiH4+2O2═SiO2+2H2O，则反应①中还生成了Mg2Si，发生反应为：2Mg+SiMg2Si，故答案为：2Mg+SiO22MgO+Si、2Mg+SiMg2Si；
（2）根据①的分析可知，用稀H2SO4溶解第①步实验获得固体产物时，产生爆鸣声和火花的原因是发生了反应：Mg2Si+2H2SO4═2MgSO4+SiH4↑，SiH4+2O2═SiO2+2H2O，故答案为：硅化镁与稀硫酸反应生成的SiH4可自燃，即发生反应Mg2Si＋2H2SO4=2MgSO4＋SiH4↑，SiH4＋2O2=SiO2＋2H2O。
3． SiHCl3+H2Si+3HCl SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+3HCl↑+H2↑ 氧气与氢气混合，可能引起爆炸、氧气可能会氧化SiHCl3
【分析】(1)纯SiHCl3与H2在1357K下反应产生Si单质和HCl，据此可书写有关反应方程式；
(2)SiHCl3遇水反应产生H2SiO3、HCl，然后根据反应前后元素守恒，分析另外一种物质的成分，并书写相应的化学方程式；H2、O2的混合气体遇明火会发生爆炸。
【详解】(1)纯SiHCl3与H2在1357K下反应产生Si单质和HCl，该反应方程式为SiHCl3+H2Si+3HCl；
(2)SiHCl3遇水反应产生H2SiO3、HCl等，然后根据反应前后元素守恒，分析另外一种物质的成分是H2，据此可得相应的化学方程式为SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+3HCl↑+H2↑；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，H2、O2的混合气体可能会发生爆炸，并且氧气可能会氧化SiHCl3。
【点睛】本题考查了硅的单质的制取、提纯过程的反应原理、操作过程可能引发的问题的处理方法等，掌握元素守恒是本题解答的关键。
4．(1)通过盛有浓溶液的洗气瓶
(2)通过盛放灼热的硬质玻璃管
(3)通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管
(4)通过盛有饱和溶液或酸性溶液的洗气瓶
(5)通过盛有饱和溶液的洗气瓶
【详解】（1）CO和NaOH溶液不反应，CO2和足量的NaOH溶液反应生成碳酸钠，故除杂方法为通过盛有浓溶液的洗气瓶；
（2）CO2和CuO不反应，CO和CuO反应生成Cu和CO2，故除杂方法为通过盛放灼热的硬质玻璃管；
（3）CO2和Cu不反应，O2和Cu反应生成CuO，故除杂方法为通过盛放灼热的硬质玻璃管；
（4）CO2和NaHCO3、酸性高锰酸钾溶液均不反应，SO2和NaHCO3反应生成CO2气体，和酸性高锰酸钾溶液反应转化为硫酸根离子，故除杂方法为通过盛有饱和溶液或酸性溶液的洗气瓶；
（5）CO2和NaHCO3溶液不反应，HCl和NaHCO3反应生成NaCl、CO2气体，故除杂方法为通过盛有饱和溶液的洗气瓶。
5． 2C＋O22CO(氧气不足)(或C＋CO22CO、2C＋SiO22CO↑＋Si) 2CO＋O22CO2 (或CO＋CuOCu＋CO2) CO2＋C2CO CO2＋2Mg2MgO＋C CaCO3＋CO2＋H2O=Ca(HCO3)2 Ca(HCO3)2CaCO3＋CO2↑＋H2O[或Ca(HCO3)2＋Ca(OH)2=2CaCO3↓＋2H2O]
【详解】①碳和少量氧气反应生成一氧化碳，反应方程式为2C＋O22CO(氧气不足)；
②CO燃烧生成二氧化碳，反应方程式为2CO＋O22CO2；
③二氧化碳和碳在高温条件下反应生成一氧化碳，反应方程式为CO2＋C2CO；
④镁在二氧化碳中燃烧生成氧化镁和碳，反应方程式为CO2＋2Mg2MgO＋C；
⑤碳酸钙和二氧化碳反应生成碳酸氢钙，反应方程式为CaCO3＋CO2＋H2O=Ca(HCO3)2；
⑥碳酸氢钙加热分解为碳酸钙、二氧化碳、水，反应方程式为Ca(HCO3)2CaCO3＋CO2↑＋H2O。
6．错误
【详解】火炬“飞扬”使用的碳纤维是碳元素的单质，不是混合物，因此不属于有机高分子材料，故这种说法是错误的。
7．正确
【详解】制造玻璃的原料有石灰石、纯碱、石英，制水泥的原料有黏土和石灰石，故石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一，这种说法是正确的。
8．正确
【详解】5G芯片的氮化铝晶圆是性能优良的无机非金属材料，故正确。
9．正确
【详解】碳酸与硅酸钠溶液反应生成硅酸说明H2CO3的酸性比H2SiO3强，由此可知碳的非金属性比硅强，正确。
10．错误
【详解】根据反应SiO2＋2CSi＋2CO↑分析，高温下碳的还原性比硅强，但不能说明C、Si的非金属性强弱，错误。
11．错误
【详解】SiO2不能与水反应，错误。
12．错误
【详解】二氧化硅能与NaOH溶液反应，可以用玻璃瓶盛放NaOH溶液，但不能用玻璃塞，防止玻璃塞和玻璃瓶黏在一起，故错误。
13．正确
【详解】硅是常温下化学性质稳定的半导体材料，常用于制造芯片与太阳能电池，故正确；
14．错误
【详解】焦炭和二氧化硅高温下制取粗硅时生成粗硅和一氧化碳气体，故错误。
15．正确
【详解】
硅的原子结构示意图为 ，最外层电子数为4，常温下化学性质与碳类似，是较稳定的，但是硅是地壳中含量仅次于氧的元素，而在地壳的演变过程中，不管是地球的造山运动，还是火山喷发，都会导致硅处于高温状态下，此时硅的化学性质变得很活泼，容易与氧元素结合，从而以氧化物和硅酸盐的形式存在，所以硅在自然界中只以化合态的形式存在，没有游离态；
故答案为正确。
16．错误
【详解】金刚石和石墨由相同的元素——碳元素组成，但二者的结构不同，因此它们具有不相同的性质，故认为元素组成相同，物质的性质就相同的说法是错误的。
17．错误
【详解】玻璃纤维的主要成分是玻璃，不是有机高分子材料，故答案：错误。
18．错误
【详解】比较酸性强弱，应在溶液中进行，反应是在非水溶液状态下进行的，是因为在高温条件下CO2离开反应体系使反应向生成CO2方向进行，因此无法判断H2SiO3与H2CO3的酸性强弱。
19．正确
【详解】制作光导纤维的主要材料为二氧化硅，其能与碱发生反应生成硅酸钠和水，所以光导纤维遇强碱会“断路”，故正确。
20．错误
【详解】二氧化硅只能和酸中的HF反应，且和HF反应后生成的不是盐和水，故二氧化硅不是碱性氧化物，即不是两性氧化物，故答案为：错误；
21．错误
【详解】石墨转化为C60，有新物质生成，是化学变化。
22．错误
【详解】金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，石墨转变为金刚石的反应中元素的化合价没有发生变化，属于非氧化还原反应，故错误。
23．错误
【详解】晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，常用于制造计算机芯片、太阳能电池，故上述说法错误。
24．错误
【详解】水玻璃是硅酸钠的水溶液，硅酸钠俗名泡花碱，属于盐，故上述说法错误。
25．错误
【详解】SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，二者反应产生Na2SiO3和H2O，也能够溶于氢氟酸，二者发生反应：4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O，因此尽管SiO2是酸性氧化物，但却能够与氢氟酸反应，玻璃的成分中含有二氧化硅，故可以使用氢氟酸雕刻玻璃，因此上述说法是错误的。
26．错误
【详解】Si用于制造计算机芯片、太阳能电池， SiO2用于制造光导纤维，故上述说法错误。
27．正确
【详解】向饱和食盐水中通入氨气再通入足量的CO2发生反应的化学方程式为：，由于NaHCO3溶解度小，溶液中会析出NaHCO3晶体，正确。
28．错误
【详解】盐酸是强酸、碳酸是弱酸，CaCl2溶液和CO2气体不反应，向CaCl2溶液中通入CO2气体，无现象，故上述说法错误。
29．错误
【详解】酸雨是pH小于5.6的酸性降水。CO2饱和水溶液的pH=5.6，向空气中排放二氧化碳不会形成酸雨，但会造成温室效应，故上述说法是错误的。