考点专练10 碳、硅及其化合物无机非金属材料两年高考真题演练1.(2022·江苏化学，4)在CO2中，Mg燃烧生成MgO和C。下列说法正确的是( )A．元素C的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体B．Mg、MgO中镁元素微粒的半径：r(Mg2＋)＞r(Mg)C．在该反应条件下，Mg的还原性强于C的还原性D．该反应中化学能全部转化为热能2．(2022·安徽理综，9)下列有关说法正确的是( )A．在酒精灯加热条件下，Na2CO3、NaHCO3固体都能发生分解B．Fe(OH)3胶体无色、透明，能发生丁达尔现象C．H2、SO2、CO2三种气体都可用浓硫酸干燥D．SiO2既能和氢氧化钠溶液反应又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物3．(2022·课标全国Ⅱ，7)下列过程没有发生化学反应的是( )A．用活性炭去除冰箱中的异味B．用热碱水清除炊具上残留的油污C．用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土保鲜水果D．用含硅胶、铁粉的透气小袋与食品一起密封包装4．(2022·福建理综，9)常温下，下列各组物质中，Y既能与X反应又能与Z反应的是( )XYZ①NaOH溶液Al(OH)3稀硫酸②KOH溶液SiO2浓盐酸③O2N2H2④FeCl3溶液Cu浓硝酸A.①③B．①④C．②④D．②③5．(2022·海南化学，14)单质Z是一种常见的半导体材料，可由X通过如下图所示的路线制备。其中X为Z的氧化物；Y为氢化物，分子结构与甲烷相似。回答下列问题：(1)能与X发生化学反应的酸是________；由X制备Mg2Z的化学方程式为_____________________________________________。(2)由Mg2Z生成Y的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________，Y分子的电子式为________________________________________。(3)Z、X中共价键的类型分别是________、________。6．(2022·课标全国Ⅱ，27)铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X射线防护材料等。回答下列问题：(1)铅是碳的同族元素，比碳多4个电子层。铅在元素周期表的位置为第________周期、第________族；PbO2的酸性比CO2的酸性________(填“强”或“弱”)。(2)PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式为________________________________________________________________________。\n(3)PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为________________________________________________________________________；PbO2也可以通过石墨为电极，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式为________________，阴极上观察到的现象是________________；若电解液中不加入Cu(NO3)2，阴极发生的电极反应式为__________________，这样做的主要缺点是________________。(4)PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示，已知失重曲线上的a点为样品失重4.0%(即×100%)的残留固体。若a点固体组成表示为PbOx或mPbO2·nPbO，列式计算x值和m∶n值______________________________________________________________________________________________________________。7．(2022·重庆理综，8)月球含有H、He、N、Na、Mg、Si等元素，是人类未来的资源宝库。(1)3He是高效核能原料，其原子核内中子数为________。(2)Na的原子结构示意图为________，Na在氧气中完全燃烧所得产物的电子式为________。(3)MgCl2在工业上应用广泛，可由MgO制备。①MgO的熔点比BaO的熔点________(填“高”或“低”)②月球上某矿石经处理得到的MgO中含有少量SiO2，除去SiO2的离子方程式为______________________________________________；SiO2的晶体类型为________。③MgO与碳粉和氯气在一定条件下反应可制备MgCl2。若尾气可用足量NaOH溶液完全吸收，则生成的盐为________(写化学式)。(4)月壤中含有丰富的3He，从月壤中提炼1kg3He，同时可得6000kgH2和700kgN2,若以所得H2和N2为原料经一系列反应最多可生产碳酸氢铵________kg。\n考点专练10 碳、硅及其化合物无机非金属材料一年模拟试题精练1.(2022·兰州诊断，2)下列说法错误的是( )A．硅酸钠可制备木材防火剂，也可用于制备硅酸胶体B．二氧化硅能与石灰石反应C．二氧化硅不可能一步转化为硅酸，但硅酸可受热分解生成SiO2D．水泥的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO22．(2022·山东青岛期末，4)某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素( )A．在自然界中只以化合态的形式存在B．单质常用作半导体材料和光导纤维C．最高价氧化物不与任何酸反应D．气态氢化物比甲烷稳定3．(2022·河南郑州调研，6)寿山石的主要成分为叶腊石，其组成为Al2O3·4SiO2·H2O，可以表示为Al2Si4Ox(OH)y。其中x、y的数值分别是( )A．10、2B．6、4C．8、2D．2、84．(2022·合肥模拟，7)下列叙述正确的是( )A．因为Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强B．碳和硅都是ⅣA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似C．二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧化硅是两性氧化物D．二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能与水反应生成硅酸5．(2022·杭州一次质检)二氧化硅(SiO2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料(见下图)。下列说法正确的是( )A．SiO2既能与HF反应，又能与NaOH反应，属于两性氧化物B．SiO2和Si都是光导纤维材料C．在硅胶中加入CoCl2可显示硅胶吸水是否失效D．图中所示转化反应都是非氧化还原反应6．(2022·西安诊断，7)在常温下Y既能与X反应，又能与Z反应且都是非氧化还原反应的是(可以在水溶液中)选项XYZASiO2HFSiBCCO2Na2CO3CCa(HCO3)2Na2CO3HNO3DNaOHCONa2O27.(2022·南京调研，15)在含2molNaOH、1molNa2SiO3的溶液中滴加稀盐酸至过\n量，下列关于沉淀质量(m)与盐酸体积(V)之间关系的图像正确的是( )8．(2022·河北衡水质检，10)将适量纯硅粉与纯钠按一定比例混合溶于足量水中，恰好完全反应，转移电子数为1.806×1023。硅与钠的质量比为X，在标准状况下收集到的气体为VL。下列推断正确的是( )ABCDX14∶231∶22∶114∶23V6.724.484.483.369.(2022·山东青岛期末，17)工业上，用二氧化硅与焦炭在高温下反应制Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑，副反应为Si＋CSiC(金刚砂)。请回答下列问题：(1)工业上，冶炼粗硅时焦炭的作用是________。(填序号)①氧化剂②还原剂③燃料④催化剂若粗硅中含有较多的碳化硅，主要原因是_____________________________________________________________________________________________。(2)碳化硅俗名金刚砂，它具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛。若用二氧化硅与焦炭制备金刚砂，产品中混有杂质硅和二氧化硅，主要原因是______________________________________________________________________________________________________________。(3)某碳化硅样品中混有Si、SiO2。将20.0g该样品加入到过量的氢氧化钠溶液中，充分反应，收集到2240mL氢气(标准状况)，过滤得到11.4gSiC固体，滤液稀释至500mL。写出有关反应的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________；稀释后溶液中硅酸钠的物质的量浓度为________。参考答案考点专练10 碳、硅及其化合物 无机非金属材料【两年高考真题演练】1．C [A项，碳元素存在金刚石、石墨、C60、C70、石墨烯等多种同素异形体，\n错误；B项，Mg和Mg2＋的质子数相同，但Mg有3个电子层，Mg2＋有2个电子层，所以Mg半径大于Mg2＋半径，错误；C项，该反应中镁作还原剂，C为还原产物，由氧化还原反应的“强弱规律”可知，Mg的还原性强于C的还原性，正确；D项，该反应中化学能除转化为热能外还有部分转化为光能(因为燃烧时发出光)，错误。]2．C [A项，Na2CO3固体在酒精灯加热条件下，不分解，错误；B项，Fe(OH)3胶体呈红褐色，错误；C项，H2、SO2、CO2三种气体都可用浓硫酸干燥，正确；D项，由于SiO2与氢氟酸反应不能生成盐，所以SiO2是酸性氧化物而不是碱性氧化物，错误。]3．A [A项，活性炭吸附冰箱中的异味，属于物理变化，符合题意；B项，热碱水能加快油污中油脂的水解，使油污变为易溶于水的物质，达到除去炊具上油污的目的，油脂水解属于化学反应，不符合题意；C项，KMnO4溶液能将水果释放出的催熟剂乙烯氧化，有利于水果的保鲜，属于化学反应，不符合题意；D项，硅胶具有吸水性，可防止食品受潮，属于物理变化，铁粉与食品包装袋中的氧气反应，起还原剂作用，避免O2氧化食品，导致食品变质，属于化学变化，不符合题意。]4．B [①Al(OH)3是两性氢氧化物，既能跟强酸反应又能跟强碱反应，②SiO2与浓盐酸不反应，③常温下，N2既不与O2反应，也不与H2反应，④常温下，Cu既与FeCl3溶液反应，又与浓硝酸反应，故B正确。]5．解析 根据题意，单质Z为半导体，则Z是Si元素；其氧化物为二氧化硅，SiO2可与氢氟酸反应；根据流程图可知，二氧化硅与Mg反应生成Mg2Si，Mg2Si与盐酸反应生成的Y为氢化物，分子结构与甲烷相似，则Y的分子式是SiH4，加热分解可得到Si单质。答案 (1)氢氟酸(HF) SiO2＋2MgO2↑＋Mg2Si(2)Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑ (3)非极性键 极性键6．解析 (2)由题意知：该反应中，Cl元素的化合价升高，则可推出Pb元素化合价降低，又由于＋2价Pb较稳定，因此PbO2还原产物为Pb2＋，其化学方程式为：PbO2＋4HCl(浓)PbCl2＋Cl2↑＋2H2O。(3)由题意知：PbO＋ClO－―→PbO2，铅元素化合价升高，则Cl元素化合价应降低，故有PbO＋ClO－―→PbO2＋Cl－，利用化合价升降法配平，得反应的离子方程式为PbO＋ClO－===PbO2＋Cl－。阳极应发生氧化反应，由Pb2＋―→PbO2的过程可知阳极反应式为Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋；阴极发生还原反应，其中Cu2＋放电：Cu2＋＋2e－===Cu，石墨上析出铜，若电解液不加Cu(NO3)2，则阴极Pb2＋放电：Pb2＋＋2e－===Pb，由此可见这样做的缺点是不能有效地利用Pb2＋。(4)PbO2分解的化学方程式：PbO2PbOx＋O2↑，知PbO2失重质量即为生成O2的质量；取m(PbO2)＝239，则生成m(O2)＝×32，根据题意有×32＝239×4.0%，\n解得x，然后根据PbOx与mPbO2·nPbO中O和Pb原子个数比相等求得m∶n的值。答案 (1)六 ⅣA 弱(2)PbO2＋4HCl(浓)PbCl2＋Cl2↑＋2H2O(3)PbO＋ClO－===PbO2＋Cl－Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋石墨上析出铜 Pb2＋＋2e－===Pb 不能有效利用Pb2＋(4)根据PbO2PbOx＋O2↑，有×32＝239×4.0%x＝1.4，根据mPbO2·nPbO，＝1.4，＝。7．解析 (1)由于质量数＝质子数＋中子数，3He的质子数为2，则其中子数为1。(2)Na为11号元素，原子结构示意图为，Na在氧气中完全燃烧的产物为Na2O2，其电子式为Na＋[∶O,∶O,∶]2－Na＋。(3)①MgO与BaO属同类型的离子化合物，由于r(Mg2＋)<r(Ba2＋)，则MgO的晶格能比BaO大，因此MgO的熔点比BaO的熔点高；②MgO不与强碱反应，而SiO2能与强碱反应，故除去MgO中SiO2的离子方程式为SiO2＋2OH－===SiO＋H2O，SiO2是以Si—O共价键形成的空间网状结构，故为原子晶体；③尾气的成分为CO2和Cl2，用足量NaOH完全吸收的化学方程式为CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O，Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，则生成的盐为Na2CO3、NaCl、NaClO。(4)根据关系式N2～3H2～2NH3～2NH4HCO3判断氢气过量，按N2的量计算，生成NH4HCO3的质量为：×2×79g·mol－1＝3.95×106g＝3950kg。答案 (1)1(2) Na＋[∶O,∶O,∶]2－Na＋(3)①高②SiO2＋2OH－===SiO＋H2O 原子晶体③NaCl、NaClO、Na2CO3(4)3950【一年模拟试题精练】1．D [水泥的主要成分是3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3，玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，故D错。]2．A [短周期，最外层电子数是次外层电子数一半的元素是Li或Si，非金属元素是Si，光导纤维的主要成分为SiO2，Si的最高价氧化物SiO2能与HF溶液反应，B、C两项错误；Si的非金属性小于C，氢化物的稳定性CH4>SiH4，所以只有A正确。]3．A [根据原子守恒关系可知氢原子数为2，进而推知x为10。]4．D [碳酸酸性比硅酸强，故A项错误；CO2和SiO2属不同类型晶体，在物理性质方面有很大差异，故B项错误；SiO2能与氢氟酸反应生成的SiF4不属于盐类，是SiO2的特性，并不能说明它具有两性，故C项错误；SiO2虽属于酸性氧化物，但不能直接与H2O反应生成H2SiO3，D项正确。]5．C [两性氧化物的定义为与酸和碱反应均生成盐和水的氧化物，SiO2\n与HF反应得到的SiF4不属于盐类，A项错误；SiO2是光导纤维材料，Si为半导体材料，B项错误；CoCl2在吸水和失水状态下显示不同的颜色，C项正确；制取Si的过程中涉及了氧化还原反应，D项错误。]6．C [A项，氢氟酸与硅的反应是氧化还原反应；B项，CO2与C的反应是氧化还原反应；C项，碳酸氢钙溶液与碳酸钠溶液反应可生成碳酸钙，碳酸钠溶液与硝酸反应可生成二氧化碳，都是非氧化还原反应；D项，CO与氢氧化钠、过氧化钠均不反应。]7．C [在氢氧化钠、硅酸钠的混合溶液中滴加稀盐酸，氢氧化钠优先反应，因为硅酸能和氢氧化钠反应。NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。硅酸不溶于盐酸，2molNaOH与2molHCl完全反应，1molNa2SiO3与2molHCl完全反应，本题选C。]8．D [依题意，发生的反应为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑，恰好完全反应，则n(Si)∶n(Na)＝1∶2，m(Si)∶m(Na)＝28∶46＝14∶23。根据转移电子数相等，上述反应中，只有氢离子得电子，V(H2)＝×22.4L·mol－1＝3.36L。]9．解析 (1)在粗硅冶炼中，焦炭作还原剂和燃料，焦炭燃烧提供能量。若焦炭投料较多，部分碳与硅反应生成碳化硅。(2)如果制备碳化硅，投入焦炭量较少，二氧化硅、硅会残留在产品中。(3)n(H2)＝＝0.1mol，由Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑知，样品中硅单质的物质的量为0.05mol，质量为0.05mol×28g·mol－1＝1.4g，所以样品中二氧化硅的质量为20.0g－1.4g－11.4g＝7.2g，物质的量为7.2g÷60g·mol－1＝0.12mol，生成的硅酸钠的物质的量为0.05mol＋0.12mol＝0.17mol，溶液体积为0.5L，故硅酸钠溶液的物质的量浓度为0.34mol·L－1。答案 (1)②③ 焦炭投料较多(2)焦炭投料较少(3)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑、SiO2＋2OH－===SiO＋H2O 0.34mol·L－1
