第一部分 专题十五碳、硅及其化合物一、选择题1．(2022·北京二中期中)下列说法不正确的是( )A．水玻璃可用作木材防火剂B．硅是制造光导纤维的材料C．硅是制造太阳能电池的常用材料D．硅是构成一些岩石和矿物的基本元素解析：A项，水玻璃不能燃烧，可用作木材防火剂；B项，二氧化硅是制造光导纤维的材料；C项，硅是一种常用的半导体材料，常用于制作太阳能电池；D项，硅是构成一些岩石和矿物的基本元素。答案：B2．(2022·江苏南通第二次调研)国务院颁布的《“十二五”控制温室气体排放工作方案》提出，2022年我国单位国内生产总值CO2排放要比2022年下降17%。下列说法不正确的是( )A．CO2属于酸性氧化物B．CO2是导致酸雨发生的主要原因C．可用Na2CO3溶液捕捉(吸收)CO2D．使用氢能源替代化石燃料可减少CO2排放解析：CO2能与碱反应生成盐和水，属于酸性氧化物，A项正确；形成酸雨的主要物质为SO2和氮的氧化物，B项错误；Na2CO3溶液吸收CO2生成NaHCO3，C项正确；氢气燃烧生成水，无污染，D项正确。答案：B3．(2022·南昌调研)向一定浓度的NaHCO3溶液中加入适量下列物质，能使HCO数目减少，CO数目增加的是( )A．稀盐酸B．Ba(OH)2溶液C．NaOH溶液D．Na2SO4溶液解析：本题考查碳酸盐和碳酸氢盐的转化。根据反应HCO＋OH－===CO＋H2O可看出HCO减少，CO增多。答案：C4．(2022·西师大附中、临川一中联考)北京大学和中国科学院的化学工作者已成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐K3C60，实验测知该物质属于离子化合物，具有良好的超导性。下列有关分析正确的是( )A．K3C60中只有离子键B．K3C60中不含共价键C．该晶体在熔融状态下能导电D．C60与12C互为同素异形体\n解析：本题考查物质中的化学键、晶体性质、同素异形体等。A项，K3C60中既有离子键，也有共价键，错误；B项，K3C60中含共价键，错误；C项，该晶体是离子化合物，熔融状态下离子能自由移动，能导电，正确；D项，C60是单质，12C是原子，不能互称同素异形体，错误。答案：C5．(2022·吉林省吉林市期末检测)下列物质①氢氟酸，②浓硫酸，③氢氧化钠溶液，④碳酸钠固体，⑤氧化钙，⑥浓硝酸，在一定条件下能与SiO2反应的有( )A．①②⑥B．全部C．②③⑥D．①③④⑤解析：本题考查SiO2的有关性质。SiO2不与强酸反应，但常温下可以与氢氟酸反应，也可以溶于氢氧化钠溶液，在加热条件下还可以与碳酸钠、氧化钙反应。答案：D6.(2022·海口调研)英国科学家研制出一种名叫“干水”的物质(如图)，“干水”的每一个颗粒都包含一个水滴，这个水滴周围包裹着一层沙质硅膜。这种糖粉状物质的最大特色就是具有强力吸收二氧化碳的能力，具有极高的商业价值。下列叙述正确的是( )A．“干水”就是“干冰”B．“干水”是一种糖类物质C．沙质硅膜能耐所有的酸碱腐蚀D．“干水”的应用有利于缓解温室效应解析：本题考查化学信息，考查考生理论联系实际的能力。由题意可知，“干水”为混合物，则A、B项错误；二氧化硅能与强碱反应，也能与HF反应，C错误；“干水”能吸收二氧化碳，D正确。答案：D7．(2022·云南师大附中月考)下列说法不正确的是( )A．SiO2和CO2都是酸性氧化物，均可与NaOH溶液反应B．SiO2不能与任何酸发生反应C．SiO2和CO2在一定条件下，均可与CaO发生反应D．SiO2不溶于水，而CO2可与水反应，生成H2CO3解析：本题考查SiO2、CO2的性质，考查考生对SiO2、CO2性质的理解能力。A项，SiO2、CO2均为酸性氧化物，均可与NaOH溶液反应；B项，SiO2可以与氢氟酸(HF)反应，生成SiF4和H2；C项，SiO2、CO2均为酸性氧化物，均可与CaO反应；D项，SiO2不溶于水，CO2能与水反应生成H2CO3。\n答案：B8．高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。这种材料可以按下列方法制备：SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)下列说法正确的是( )A．步骤①的化学方程式为SiO2＋CSi＋CO2↑B．步骤①②③中每生成或反应1molSi，转移4mol电子C．二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应D．SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸点67.6℃)，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3解析：本题主要考查无机化合物的知识。A项，错误，正确的为2C＋SiO2Si＋2CO↑；B项，②③中每反应或生成1molSi时，转移2mol电子，错误；C项，硅与氢氟酸反应，错误；D项，二者沸点相差很大，可用蒸馏方法分离，正确。答案：D9．(2022·哈尔滨三中测试)有一粗硅中含有铁杂质，取等质量的该样品分别投入足量的稀盐酸和足量的氢氧化钠溶液中，放出氢气的物质的量之比为1∶8，则该粗硅中铁和硅的关系正确的是(已知Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑)( )A．质量比为1∶4C．物质的量之比为1∶4B．质量比为1∶8D．物质的量之比为1∶2解析：本题主要考查Si的化学性质。Si与盐酸不反应，Fe与NaOH溶液不反应。由化学方程式Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，和Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑可知，当氢气的物质的量之比为1∶8时，Fe与Si之间的关系式为Fe～4Si，即二者的物质的量之比为1∶4，质量之比为1∶2。答案：C10．用足量的CO还原13.7g某铅氧化物，把生成的CO2全部通入到过量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后质量为8.0g，则此铅氧化物的化学式是( )A．PbOB．Pb2O3C．Pb3O4D．PbO2解析：本题主要考查CO、CO2的性质。由题意可知，此氧化物中n(O)＝n(CO)＝n(CO2)＝n(CaCO3)＝＝0.08mol，n(Pb)＝＝0.06\nmol，n(Pb)∶n(O)＝0.06mol∶008mol＝3∶4，故此氧化物的化学式为Pb3O4。答案：C11．(2022·宜昌调研)下列物质的主要成分、用途对应正确的是( )选项ABCD物质加碘食盐石英砂漂白液食用植物油主要成分KIO3SiO2NaClO饱和高级脂肪酸甘油酯用途预防碘缺乏病作太阳能电池作消毒剂重要营养物质解析：本题考查化学与生活的联系，意在考查考生对生活中物质的组成及用途的掌握情况。加碘食盐的主要成分是NaCl，含有少量的KIO3，A项错误；Si可用于制作太阳能电池，而SiO2不能，B项错误；漂白液的主要成分是NaClO，用途是作消毒剂，C项正确；食用植物油的主要成分是不饱和高级脂肪酸甘油酯，D项错误。答案：C12．(2022·河南八市联考)A是一种常见的单质，B、C为中学常见的化合物，A、B、C均含有元素X，它们有如图所示的转化关系(部分产物及反应条件已略去)。下列判断正确的是( )A．X元素可能为AlB．X元素可能为SiC．反应①和②互为可逆反应D．反应①和②一定为氧化还原反应解析：本题主要考查了常见元素及其化合物之间的转化、可逆反应与氧化还原反应的含义等，意在考查考生的综合判断能力。若X元素为Al，则A为Al单质，Al与OH－反应生成AlO与H2，H2是单质，且不满足A、B、C均含有元素X，A项错误；同理知B项错误；由可逆反应的定义知C项错误；反应①为单质(A)生成化合物(B、C)的反应，反应②为化合物(B、C)生成单质(A)的反应，故反应①和②一定为氧化还原反应，D项正确。答案：D13．(2022·合肥一模)下列各组物质中，不满足下图一步转化关系的选项是( )选项XYZANa2O2NaOHNa2CO3BH2SO4SO2SO3\nCH2SiO3SiO2Na2SiO3DC2H5BrCH2===CH2CH3CH2OH解析：本题考查元素化合物之间的转化，意在考查考生对物质转化关系的理解能力。A项，Na2CO3不能一步转化为Na2O2；B项，H2SO4SO2SO3H2SO4；C项，H2SiO3SiO2Na2SiO3H2SiO3；D项，C2H5BrCH2===CH2CH3CH2OHC2H5Br。本题选A。答案：A二、填空题14．(2022·南宁、桂林一模)某学习小组利用如图所列装置进行CO2与饱和Na2CO3溶液反应制备NaHCO3的实验。(1)仪器c的名称为________；使c中的盐酸滴入烧瓶中的正确操作为_____________________________。(2)检验装置③气密性的方法是________。(3)选取必要的实验装置进行该实验，装置正确的连接顺序为________(用序号表示)。(4)装置①中饱和NaHCO3溶液的作用是________，气体从________(填“a”或“b”)端通入。(5)为确定制得的固体样品是纯净的NaHCO3，该小组同学提出下列实验方案：甲方案：将样品溶液与饱和澄清石灰水反应，观察现象。乙方案：将样品溶液与BaCl2溶液反应，观察现象。丙方案：测定pH法。①甲方案________(填“可行”或“不可行”)。②为判定乙方案的可行性，某同学用纯净的NaHCO3配制的溶液，与BaCl2溶液等体积混合进行实验，实验现象如下： c(NaHCO3)c(BaCl2) 0.2mol·L－10.1mol·L－10.02mol·L－10.21mol·L－1浑浊浑浊少许浑浊\n0.1mol·L－1浑浊少许浑浊无现象0.02mol·L－1少许浑浊无现象无现象此实验可说明乙方案是不可行的，请结合以下数据，并通过计算说明产生浑浊的原因__________________。[已知：0.1mol/LNaHCO3溶液电离出的c(CO)＝0.0011mol/L，Ksp(BaCO3)＝5.1×10－9]③用pH计测定的丙方案如下：取mg的固体样品溶解于水配成VmL溶液，用pH计测pH，还应补充的实验是__________________。解析：(1)仪器c的名称为分液漏斗；要使c中的盐酸滴入烧瓶中，需使烧瓶内外压强相等，故正确操作为先打开漏斗顶上的玻璃塞，然后旋开漏斗下端的玻璃活塞。(2)检验装置③气密性的方法是关闭开关K，打开分液漏斗的活塞，向烧瓶中滴水，过一段时间，若水难以滴下，则装置的气密性良好。(3)用稀盐酸和CaCO3反应制取CO2气体，用饱和NaHCO3溶液除去CO2中的HCl，剩余气体再通入到饱和Na2CO3溶液反应，故正确的连接顺序为③①②。(4)装置①中饱和NaHCO3溶液的作用是除去CO2中的HCl；洗气时气体从长导管进短导管出，故气体从a端通入。(5)①NaHCO3、Na2CO3都会与饱和澄清石灰水反应产生CaCO3沉淀，故甲方案不可行。②根据题中数据计算，Q＝c(Ba2＋)·c(CO)＝×0.0011＝1.1×10－4>Ksp(BaCO3)＝5.1×10－9，会产生浑浊。③等浓度Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的pH不同，可用测定pH的方法测定NaHCO3的纯度，需要用比较法，故用精确pH试纸测定pH的步骤是取等质量的固体样品和纯净的NaHCO3样品分别溶解于等量的水中，再分别用精确pH试纸测pH。答案：(1)分液漏斗 先打开漏斗顶上的玻璃塞，然后旋开漏斗下端的玻璃活塞(2)关闭开关K，打开分液漏斗的活塞，向烧瓶中滴水，过一段时间，若水难以滴下，则装置的气密性良好(其他合理答案均可)(3)③①②(4)吸收HCl a(5)①不可行 ②Q＝c(Ba2＋)·c(CO)＝×c(Ba2＋)可取0.1mol·L－1或0.05mol·L－1或0.01mol·L－1(其他合理答案均可) ③取等质量的固体样品和纯净的NaHCO3样品分别溶解于等量的水中，再分别用精确pH试纸测pH15．(2022·广东佛山禅城调研)氮化硅(Si3N4)是高温结构陶瓷，具有优良的性能，人们常常利用它来制造轴承、汽轮机叶片、永久性模具等机械构件。设计的合成氮化硅工艺流程如下：\n(1)①电弧炉中发生的主要反应是______________________________。②用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为______________________________，碳化硅又称________，其晶体结构与________相似。(2)在流化床反应的产物中，SiCl4大约占85%，还有Cl2等，有关物质的沸点数据如下表。物质SiSiCl4Cl2沸点/℃235557.6－34.1提纯SiCl4的主要工艺操作依次是沉降、________，其中温度最好控制在________(填序号)。A．略小于－34.1℃B．大于57.6℃C．略小于57.6℃D．－34.1℃(3)粉末状Si3N4遇水能生成一种有刺激性气味、常用做制冷剂的气体和一种难溶性酸，该反应的化学方程式是______________________________。解析：本题的难点在于物质的分离和提纯，只要抓住物质的性质不同点便可迎刃而解，而在反应方程式书写中注意质量守恒的运用。(1)粗硅的制备注意产物为CO而不是CO2。(2)从三种组分的沸点分析，Si在常温下以固态形式存在，应以沉降方式分离，而Cl2溶于液态的SiCl4中且沸点相差较大，用蒸馏法进行分离，为尽量减少SiCl4的损失，温度应略低于SiCl4的沸点。(3)Si3N4与水的反应可按水解方式处理。答案：(1)①SiO2＋2CSi＋2CO↑②SiO2＋3CSiC＋2CO↑ 金刚砂 金刚石(合理即可)(2)蒸馏 C(3)Si3N4＋9H2O===4NH3↑＋3H2SiO3
