PAGEPAGE8碳、硅及無機(jī)非金屬材料一、選擇題1．(2024·南陽模擬)下列敘述正確的是()A．利用高純硅可以制成光電池，將光能干脆轉(zhuǎn)化為電能B．CO、CO2均易與血紅蛋白結(jié)合而中毒C．SiO2可用于制造光導(dǎo)纖維和半導(dǎo)體D．SiO2和H2O反應(yīng)可干脆制備H2SiO3答案：A2．(2025屆甘肅省蘭州市第一中學(xué)高三考前最終沖刺模擬)工業(yè)上利用無機(jī)礦物資源生產(chǎn)部分材料的流程示意圖如下。下列說法不正確的是()A．在鋁土礦制備較高純度Al的過程中常用到NaOH溶液、CO2氣體、冰晶石B．石灰石、純堿、石英、玻璃都屬于鹽，都能與鹽酸反應(yīng)C．在制粗硅時(shí)，被氧化的物質(zhì)與被還原的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為2∶1D．黃銅礦(CuFeS2)與O2反應(yīng)產(chǎn)生的Cu2S、FeO均是還原產(chǎn)物答案：D解析：A、用鋁土礦制備較高純度的Al，首先用NaOH溶液將鋁土礦中的氧化鋁溶解轉(zhuǎn)化，然后過濾、向?yàn)V液中通入CO2氣體把偏鋁酸鈉轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀，再過濾氫氧化鋁，接著加熱氫氧化鋁讓其分解為氧化鋁，最終用冰晶石做助熔劑，電解溶化的氧化鋁得到鋁，所以A正確；B、石英的主要成分是二氧化硅，它屬于酸性氧化物不與鹽酸反應(yīng)。玻璃的主要成分由二氧化硅、硅酸鈉、硅酸鈣，組成中有鹽故被稱為硅酸鹽產(chǎn)品，它也不能與鹽酸反應(yīng)，試驗(yàn)室常常用玻璃瓶盛放鹽酸，所以B不正確；C.在制粗硅時(shí)，發(fā)生反應(yīng)SiO2＋2C＝Si＋2CO，被氧化的物質(zhì)C與被還原的物質(zhì)SiO2的物質(zhì)的量之比為2∶1，C是正確的；D.黃銅礦(CuFeS2)與O2反應(yīng)，銅由＋2價(jià)降為＋1價(jià)被還原得到Cu2S、氧由0價(jià)降至－2得到FeO，所以Cu2S、FeO均是還原產(chǎn)物，D正確。3．二氧化硅廣泛存在于自然界中，在日常生活、生產(chǎn)、科研及新型材料等方面有著重要的用途。a～e是對①～⑤反應(yīng)中SiO2所表現(xiàn)的化學(xué)性質(zhì)或作用進(jìn)行推斷，其中正確的是()①SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O②SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up17(高溫))Si＋2CO↑③SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O④Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up17(高溫))Na2SiO3＋CO2↑⑤SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up17(高溫))SiC＋2CO↑a．反應(yīng)①中SiO2作為玻璃的成分被消耗，用于刻蝕玻璃b．反應(yīng)②中SiO2表現(xiàn)出氧化性c．反應(yīng)③中SiO2表現(xiàn)了酸性氧化物的通性d．反應(yīng)④符合用難揮發(fā)性的酸酐制取易揮發(fā)性的酸酐的道理e．反應(yīng)⑤中SiO2未參與氧化還原反應(yīng)A．a(chǎn)ce B．bdeC．cde D．a(chǎn)b答案：B解析：選B。通常用氫氟酸來刻蝕玻璃，與之對應(yīng)的反應(yīng)是③，因此a、c推斷錯(cuò)誤；反應(yīng)②是一個(gè)置換反應(yīng)，其中二氧化硅被還原，表現(xiàn)出氧化性，b推斷正確；反應(yīng)④是一個(gè)復(fù)分解反應(yīng)，用難揮發(fā)的二氧化硅制取易揮發(fā)的二氧化碳，d推斷正確；反應(yīng)⑤中碳的化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)椋?和＋2，硅的化合價(jià)和氧的化合價(jià)都沒有變更，因此二氧化硅沒有參與氧化還原反應(yīng)，e推斷也正確。4．硅是構(gòu)成無機(jī)非金屬材料的一種主要元素，下列有關(guān)硅的化合物的敘述錯(cuò)誤的是()A．氮化硅陶瓷是一種新型無機(jī)非金屬材料，其化學(xué)式為Si3N4B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔點(diǎn)高，可用于制作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和軸承C．光導(dǎo)纖維是一種新型無機(jī)非金屬材料，其主要成分為SiO2D．二氧化硅為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其晶體中硅原子和硅氧單鍵個(gè)數(shù)之比為1∶2答案：D解析：選D。A項(xiàng)，在氮化硅中N元素為－3價(jià)，Si元素為＋4價(jià)，則化學(xué)式為Si3N4，正確；D項(xiàng)，在SiO2晶體中，一個(gè)硅原子與四周4個(gè)氧原子形成4個(gè)硅氧單鍵，錯(cuò)誤。5．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將3.36LCO2氣體通入200mL1.00mol·L－1NaOH溶液中，充分反應(yīng)后溶液中c(COeq\o\al(2－,3))與c(HCOeq\o\al(－,3))的比值為(不考慮COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)的水解)()A．1∶1 B．1∶2C．2∶1 D．1∶3答案：B解析：選B。n(CO2)＝eq\f(33.6L,22.4mol·L－1)＝0.150mol，n(NaOH)＝0.200L×1.00mol·L－1＝0.200mol，eq\f(nNaOH,nCO2)＝eq\f(0.200mol,0.150mol)＝eq\f(4,3)，，即1<eq\f(nNaOH,nCO2)<2，反應(yīng)產(chǎn)物為Na2CO3、NaHCO3，設(shè)其物質(zhì)的量分別為x、y，則eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(2x＋y＝0.2mol,x＋y＝0.15mol))解得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＝0.05mol,y＝0.10mol))eq\f(cCO\o\al(2－,3),cHCO\o\al(－,3))＝eq\f(1,2)。6．(2025屆山西省呂梁市高三上學(xué)期第一次階段性測試)下列敘述正確的是()①久置于空氣中的氫氧化鈉溶液，加足量鹽酸時(shí)有氣體產(chǎn)生②ClO2具有還原性，可用于自來水的殺菌消毒③SiO2和CO2都是酸性氧化物，都能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，但不能與任何酸反應(yīng)④玻璃、水泥、水晶項(xiàng)鏈都是硅酸鹽制品⑤氫氧化鐵膠體與氯化鐵溶液分別蒸干灼燒得相同的物質(zhì)A．①⑤ B．①②④C．①② D．①②④⑤答案：A解析：①久置于空氣中的氫氧化鈉溶液，會與空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉，加足量鹽酸時(shí)有氣體產(chǎn)生，故正確；②ClO2具有氧化性，可用于自來水的殺菌消毒，故錯(cuò)誤；③SiO2和CO2都是酸性氧化物，都能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，二氧化碳不能與任何酸反應(yīng)，但二氧化硅能與氫氟酸反應(yīng)，故錯(cuò)誤；④玻璃、水泥都是硅酸鹽制品，但水晶項(xiàng)鏈的主要成分為二氧化硅，不屬于硅酸鹽產(chǎn)品，故錯(cuò)誤；⑤氫氧化鐵膠體與氯化鐵溶液分別蒸干灼燒得相同的物質(zhì)，故正確；7．(2025屆山西省晉城市高三上學(xué)期第一次模擬考試)A、B、C、D、E五種物質(zhì)中均含有同一種短周期主族元素R,它們能發(fā)生如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系，已知A、B、D、E四種物質(zhì)均難溶于水，單質(zhì)R能與NaOH溶液反應(yīng)生成鹽和氫氣。下列說法正確的是()A．反應(yīng)①中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶1B．化合物A既能溶于NaOH又能溶于氫氟酸C．反應(yīng)④的離子方程式為：2R＋2OH－＋2H2O＝2ROeq\o\al(－,2)＋3H2↑D．化合物C的溶液與反應(yīng)①產(chǎn)生的氣體能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)答案：B解析：單質(zhì)R能與NaOH溶液反應(yīng)生成鹽和氯氣，常見的是Al和Si，由圖中轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，若R是Al，則C應(yīng)為NaAlO2與過量鹽酸反應(yīng)生成NaCl和AlCl3的混合溶液，不能生成難溶物，所以R是Si，再高溫下能與焦炭和石灰石反應(yīng)，說明A是SiO2，依據(jù)圖中轉(zhuǎn)化關(guān)系可推知，B為CaSiO3、D為SiC為Na2SiO3、E為H2SiO3。A.反應(yīng)①的化學(xué)方程式為：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up17(高溫))Si＋2CO↑，由方程式可知，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶2，故A錯(cuò)誤；B.SiO2既能與NaOH溶液反應(yīng)，又能和氫氟酸反應(yīng)，故B正確；C.反應(yīng)④的離子方程式為Si＋2OH－＋H2O＝SiOeq\o\al(2－,3)＋2H2↑，故C錯(cuò)誤；D.反應(yīng)①產(chǎn)生的氣體是CO，Na2SiO3溶液與CO不反應(yīng)，故D錯(cuò)誤；答案選B。8．(2025屆東北三省三校(哈師大附中、東北師大附中、遼寧省試驗(yàn)中學(xué))高三第一次模擬考試)下列說法不正確的是()A．SiO2能與HF反應(yīng)，因此可用HF刻蝕玻璃B．向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀鹽酸制備硅酸凝膠C．氮化硅是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料，化學(xué)式為Si3N4D．石英是良好的半導(dǎo)體材料，可以制成光電池，將光能干脆轉(zhuǎn)化成電能答案：D解析：A.SiO2能與HF反應(yīng)，因此可用HF刻蝕玻璃，A正確；B.向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀鹽酸制備硅酸凝膠，B正確；C.氮化硅是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料，化學(xué)式為Si3N4，C正確；D.硅是良好的半導(dǎo)體材料，可以制成光電池，將光能干脆轉(zhuǎn)化成電能，不是石英，D錯(cuò)誤，答案選D。9．下列說法中，不正確的是()A．SiO2是酸性氧化物，但不與水反應(yīng)B．泡花堿屬于鹽類C．明礬和漂白粉均可用于自來水的殺菌、消毒D．玻璃和陶瓷都屬于傳統(tǒng)硅酸鹽材料答案：C解析：選C。Na2SiO3俗稱泡花堿，B項(xiàng)正確；明礬只能凈水不能消毒，C項(xiàng)錯(cuò)誤。二、非選擇題10．(2025屆江西省新余市第一中學(xué)高三畢業(yè)班第四次模擬考試)某試驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如下裝置對焦炭還原二氧化硅的氣體產(chǎn)物的成分進(jìn)行探究。已知：PdCl2溶液可用于檢驗(yàn)CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO＋PdCl2＋H2O＝CO2＋2HCl＋Pd(產(chǎn)生黑色金屬鈀粉末，使溶液變渾濁)。(1)試驗(yàn)時(shí)要通入足夠長時(shí)間的N2，其緣由是___________________________。(2)裝置B的作用是__________________________________________。(3)裝置C、D中所盛試劑分別為________、________，若裝置C、D中溶液均變渾濁，且經(jīng)檢測兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________________________________________________。(4)該裝置的缺點(diǎn)是_______________________________________________。(5)設(shè)計(jì)試驗(yàn)證明碳酸的酸性比硅酸的強(qiáng)：_________________________。答案：(1)要用氮?dú)鈱⒀b置中的空氣排盡，避開空氣中的氧氣、二氧化碳、水蒸氣對試驗(yàn)產(chǎn)生干擾(2)作平安瓶，防止倒吸(3)澄清石灰水PdCl2溶液3SiO2＋4Ceq\o(=,\s\up17(高溫))2CO2↑＋2CO↑＋3Si(4)沒有尾氣處理裝置將CO汲取(5)向硅酸鈉溶液中通入二氧化碳?xì)怏w，溶液變渾濁，證明碳酸酸性大于硅酸解析：(1)碳與二氧化碳反應(yīng)要在高溫下進(jìn)行，高溫下，碳與空氣中氧氣也能反應(yīng)，所以試驗(yàn)時(shí)要將裝置中的空氣排盡，所以試驗(yàn)時(shí)要通入足夠長的時(shí)間的N2，故答案為：要用氮?dú)鈱⒀b置中的空氣排盡，避開空氣中的氧氣、二氧化碳、水蒸氣對試驗(yàn)產(chǎn)生干擾；(2)依據(jù)裝置圖可知，B裝置可以作平安瓶，防止倒吸，故答案為：作平安瓶，防止倒吸；(3)依據(jù)元素守恒，碳與二氧化硅反應(yīng)可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C裝置用來檢驗(yàn)有沒有二氧化碳，D裝置用來檢驗(yàn)一氧化碳，所以置C、D中所盛試劑分別為澄清石灰水、PdCl2溶液；若裝置C、D中溶液均變渾濁，說明既有二氧化碳又有一氧化碳，檢測兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，依據(jù)元素守恒可知化學(xué)方程式為3SiO2＋4Ceq\o(=,\s\up17(高溫))2CO2＋2CO＋3Si，故答案為：澄清石灰水；PdCl2溶液；3SiO2＋4Ceq\o(=,\s\up17(高溫))2CO2＋2CO＋3Si；(4)一氧化碳有毒，有能排放到空氣中，而該裝置沒有尾氣汲取裝置將CO汲取，故答案為：沒有尾氣汲取裝置將CO汲取；(5)驗(yàn)證碳酸、硅酸的酸性強(qiáng)弱，產(chǎn)生的CO2氣體先通過飽和的碳酸氫鈉溶液除去混有的雜質(zhì)氣體，然后再通入硅酸鈉溶液發(fā)生反應(yīng)CO2＋H2O＋Na2SiO3＝Na2CO3＋H2SiO3↓，說明酸性H2CO3＞H2SiO3，故答案為：向硅酸鈉溶液中通入二氧化碳?xì)怏w，溶液變渾濁，證明碳酸酸性大于硅酸。11．氮化硅可用作高溫陶瓷復(fù)合材料，在航空航天、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)械等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由石英砂合成氮化硅粉末的路途如下圖所示：eq\x(石英砂)eq\o(→,\s\up17(焦炭/高溫),\s\do15(①))eq\x(粗硅)eq\o(→,\s\up17(Cl2/723～773K),\s\do15(②))eq\x(SiCl4粗)eq\o(→,\s\up17(精餾),\s\do15(③))eq\x(SiCl4精)eq\o(→,\s\up17(NH3),\s\do15(④))eq\x(SiNH24)eq\o(→,\s\up17(高溫),\s\do15(⑤))eq\x(氮化硅)其中－NH2中各元素的化合價(jià)與NH3相同。請回答下列問題。(1)石英砂不能與堿性物質(zhì)共同存放，以NaOH為例，用化學(xué)反應(yīng)方程式表示其緣由：__________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)圖示①～⑤的變更中，屬于氧化還原反應(yīng)的是_________________。(3)SiCl4在潮濕的空氣中猛烈水解，產(chǎn)生白霧，軍事工業(yè)中用于制造煙霧劑。SiCl4水解的化學(xué)反應(yīng)方程式為______________________________________________________________________________________________________。(4)在反應(yīng)⑤中，3molSi(NH2)4在高溫下加熱可得1mol氮化硅粉末和8molA氣體，則氮化硅的化學(xué)式為______________________________________。(5)在高溫下將SiCl4在B和C兩種氣體的氣氛中，也能反應(yīng)生成氮化硅，B和C兩種氣體在肯定條件下化合生成A。寫出SiCl4與B和C兩種氣體反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________________________________________________________________________。答案：(1)SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O(2)①②(3)SiCl4＋3H2O＝4HCl↑＋H2SiO3↓(4)Si3N4(5)3SiCl4＋2N2＋6H2eq\o(→,\s\up17(高溫))Si3N4＋12HCl解析：石英砂不能與堿性物質(zhì)共同存放的實(shí)質(zhì)是SiO2與堿性物質(zhì)可以發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)①是石英砂與焦炭發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)②是硅單質(zhì)與Cl2反應(yīng)，也是氧化還原反應(yīng)。SiCl4水解可以看作Si結(jié)合四個(gè)OH－生成H4SiO4，H4SiO4不穩(wěn)定失水生成H2SiO3，Cl－結(jié)合H＋生成HCl。氮化硅的化學(xué)式可通過題目信息運(yùn)用質(zhì)量守恒求得。結(jié)合題給信息，SiCl4與N2、H2反應(yīng)可得到Si3N4和HCl。12．(2025屆河南省天一大聯(lián)考高三階段性測試)天宮二號空間試驗(yàn)室已于2024年9月15日22時(shí)04分在酒泉衛(wèi)星放射中心放射勝利。請回答下列問題：(1)耐輻照石英玻璃是航天器姿態(tài)限制系