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1、第四章非金属及其化合物 第 12 讲碳、硅及其化合物 课时集训 测控导航表 知识点基础能力挑战 碳及其化合物1,4 9 硅及其化合物2,3 6,8 综合应用5 7,10,11 12,13 1. 近年来科学家制造出大量的新物质, 对下列三种物质的相关说法错 误的是 ( D ) 石墨烯 : 从石墨中分 离出来 , 是最薄、最坚 硬的纳米材料 石墨炔 : 平面网状结 构的全碳分子 , 具有 优良的化学稳定性 纳米碳管 : 具有优良的 场发射性能 , 制作阴极 显像管、储氢材料 A.石墨烯具有良好的导电性 B.上述三种物质与金刚石互为同素异形体 C.石墨炔孔径略大于H2分子的直径 , 可作 H2的提纯
2、薄膜 D.上述三种物质与浓硫酸都能发生反应, 但反应产物不同 解析:A 项, 石墨烯是一种新发现的材料, 它的物理性质是拉力好、导 电性和导热性好、硬度大、熔点高等;B 项, 同种元素的不同单质互称 同素异形体 ;C 项,碳原子半径大于氢原子 , 则石墨炔孔径大于H2分子 的直径 , 可作 H2的提纯薄膜 ;D 项, 碳与浓硫酸反应产物均为二氧化碳 和二氧化硫。 2.(2018 浙江瓯海区校级期中 ) 下列说法中 , 正确的是 ( D ) A.硅晶体是一种重要的半导体材料, 在常温下 , 单质硅易与氧气反应 , 所以自然界中不存在游离态的硅; 石墨烯作为目前发现的最薄、强度 最大、导电导热性能
3、最强的一种新型纳米材料, 最有潜力的应用是成 为硅的替代品用来生产未来的超级计算机 B.电解水制氢比光催化还原水制氢更节能环保、更经济 C.PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5 纳米的可吸入颗粒物 D.某些铝硅酸盐形成的分子筛中有许多笼状空穴和通道, 常用于分 离、提纯气体或液体混合物, 还可作干燥剂、离子交换剂、催化剂及 催化剂载体等 解析: 石墨烯具有非同寻常的导电性能, 而硅是半导体 , 所以石墨烯不 能成为硅的替代品 ,常温下硅与氧气不反应 , 故 A 错误; 光催化更环保 经济, 电解需耗费大量能源, 故 B 错误;PM2.5不是指直径小于或等于 2.5 纳米的可吸入颗粒物 ,
4、是指大气中直径小于或等于2.5 微米的颗 粒物, 故 C 错误; 某些铝硅酸盐形成的分子筛中有许多笼状空穴和通 道的结构 , 结构决定其常用于分离、 提纯气体或液体混合物 , 还可作干 燥剂、离子交换剂、催化剂及催化剂载体等, 故 D正确。 3.(2017 安徽镜湖区校级期中) 下列关于硅的化合物叙述正确的是 ( C ) A.二氧化硅晶体是由SiO2分子构成的 , 它的熔点低、硬度大 B.由 SiO2不能与水反应生成H2SiO3, 可知 SiO2不是 H2SiO3的酸酐 C.将硫酸和碳酸钠反应产生的气体通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀 , 可知酸性 H2CO 3H2SiO3 D.SiO2既能
5、与 NaOH溶液反应又能与氢氟酸反应, 所以 SiO2是两性氧 化物 解析: 二氧化硅是以共价键形成的空间网状结构, 不含有分子 , 故 A 错 误; 二氧化硅能够与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水, 所以二氧化硅是 H2SiO3的酸酐 , 故 B错误; 将硫酸和碳酸钠反应产生的二氧化碳气体通 入 Na2SiO3溶液产生白色沉淀 , 可知酸性 H2CO3H2SiO3, 故C正确; 二氧化 硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和水, 不是两性氧化物 , 故 D错误。 4. 将过量的 CO2分别通入 : CaCl2溶液; Na2SiO3溶液; Ca(OH)2溶液; 饱和 Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出
6、的是( B ) A. B. C. D. 解析:CO2溶于水 :CO2+H2OH2CO3,H2CO3的酸性比盐酸弱 , 而比硅酸强。 根据酸与盐反应的规律,CO2通入 CaCl2溶液中无明显现象 (一般弱酸 不能制强酸 ); 过量的CO2通入 Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生 成;CO2通入 Ca(OH)2溶液至过量 :Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2O 、CaCO3+ H2O+CO 2Ca(HCO3)2, 最终生成 Ca(HCO3)2而无沉淀产生 ; 过量的 CO2通 入饱和 Na2CO3溶液中 :Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3, 生成的 NaHCO3的溶 解度比
7、 Na2CO3的溶解度小 , 从而有晶体析出。 5. 导学号 96656077 含 A 元素的一种单质是一种重要的半导体材料, 含 A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通信材料光导 纤维,C 与烧碱反应生成含A元素的化合物 D。 (1) 在元素周期表中 ,A 位于族, 与 A 同族但相对原子质量 比 A 小的元素 B的原子结构示意图为,A 与 B在原子 的电子层结构上的相同点是 。 (2) 易与 C 发生化学反应的酸是, 反应的化学方程式 是。 (3) 将 C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D,同时还生成 B 的最高价氧化物 E;将全部的 E与全部的 D在足量的水中混合后 , 又发
8、 生化学反应生成含A的化合物 F。 分别写出生成 D和 F 的化学反应方程式 : 。 要将纯碱高温熔化 , 下列坩埚中不可选用的是。 A.普通玻璃坩埚 B.石英玻璃坩埚 C.氧化铝坩埚 D. 铁坩埚 (4)100 g C 与石灰石的混合物充分反应后, 生成的气体在标准状况下 的体积为 11.2 L,100 g 混合物中石灰石的质量分数是。 解析:(1)A的单质可作半导体材料 , 可知 A 为 Si, 位于 A族, 与之同 族且相对原子质量较小的是碳元素, 两者共同点是最外层均有4 个电 子。(2)C 为 SiO2, 易与氢氟酸反应生成SiF4和 H2O 。(3)SiO2与纯碱高 温反应生成 N
9、a2SiO3(D) 和 CO2(E),Al2O3高温下也与碱性物质反应。 (4) 不论 CaCO3过量与否 , 生成的 CO2由 CaCO3决定, 由关系式 CaCO3CO2 得:=, 解得 m(CaCO3)=50 g。混合物中石灰石的质量分数 为100%=50%。 答案:(1) A 最外层均有 4 个电子 (2) 氢氟酸SiO2+4HFSiF4+2H2O (3) SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2、 Na2SiO3+CO2+H2ONa2CO3+H2SiO3 ABC (4)50% 6.(2018 福建新罗区校级期中)有些科学家提出硅是“21 世纪的能 源”, 下列关于硅及其化合物的说
10、法正确的是( D ) A.石英坩埚耐高温 ,可用来加热熔化烧碱、纯碱等固体 B.高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 C.水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 D.陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 解析: 烧碱为氢氧化钠、纯碱为碳酸钠, 二氧化硅为酸性氧化物, 能够 与碱性物质反应 , 所以不能用石英坩埚来加热烧碱或纯碱使其熔化, 故 A 错误; 高纯度的二氧化硅具有良好的导光性, 为制造光导纤维的 主要原料 , 故 B 错误;水泥、玻璃是硅酸盐制品, 水晶的主要成分是二 氧化硅 , 故 C错误; 陶瓷的主要原料是黏土 , 陶瓷是人类应用很早的硅 酸盐材料 , 故 D正确。 7. 下列说法中正确的是
11、 ( C ) A.单质氧化物酸或碱盐, 硅单质可以按上述关系进行 转化 B.若 a、b、c 分别为 Si 、SiO2、H2SiO3, 则可以通过一步反应实现如图 所示的转化关系 C.二氧化碳和二氧化硅都可溶解在NaOH 溶液中 D.高岭土Al 2Si2O5(OH)4以氧化物形式可表示为 Al2O3SiO2H2O 解析:A 项,Si 与 O2反应生成 SiO2,SiO2不与 H2O反应,“氧化物酸或 碱”不能实现 , 错误;B 项,b c,c a 均不能通过一步反应实现, 错 误;C 项, 二氧化碳和二氧化硅都属于酸性氧化物, 都能与 NaOH 溶液反 应 生 成 盐 和 水 , 正 确 ;D项
12、 , 硅 酸 盐 可 以 用 氧 化 物 的 形 式 表 示,Al 2Si2O5(OH)4可表示为 Al2O32SiO22H2O,错误。 8. 化学家指出 Si 与 NaOH 溶液的反应 , 首先是 Si 与OH - 反应, 生成 Si, 然后 Si迅速水解生成 H4SiO4。下列有关说法正确的是( D ) A.原硅酸钠 (Na4SiO4) 能迅速水解 ,溶液呈碱性 , 故 Na4SiO4为弱电解质 B.石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均属于硅酸盐产品 C.2HCl+Na 2SiO3H2SiO3+2NaCl,说明 Cl 的非金属性强于Si D.半导体工业所说的“从沙滩到用户”是指将二氧化硅制成晶
13、体硅 解析: 盐酸不是 Cl 的最高价氧化物对应的水化物, 无法通过盐酸与硅 酸钠的反应比较 Cl、Si 的非金属性强弱。 9. 导学号 96656078 标准状况下 , 将 3.36 L CO2气体通入 200 mL 1.00 mol L -1 NaOH溶液中, 充分反应后溶液中 c(C) 与 c(HC) 的比值为 (不考虑 C、HC 的水解)( B ) A.11 B.1 2 C.21 D.13 解析:n(CO2)=0.150 mol,n(NaOH)=0.200 L1.00 mol L -1 =0.200 mol = , 即 1 H2SiO3。 答案:(1) 将装置中的空气排尽 , 避免空气
14、中的氧气等对实验产生干扰 (2) 作安全瓶 , 防止倒吸 (3) 澄清石灰水PdCl2溶液3SiO2+4C2CO 2+2CO +3Si (4) 缺少尾气吸收装置 (5)2 1 (6) 向硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体, 溶液变浑浊 , 证明碳酸酸性大 于硅酸 12.(2018 河北邢台质检 )将足量 CO2气体通入水玻璃 (Na2SiO3溶液) 中, 然后加热蒸干, 再在高温下充分灼烧, 最后得到的固体物质是 ( A ) A.Na2SiO3 B.Na2CO3、Na2SiO3 C.Na2CO3、SiO2 D.SiO2 解析: 将足量CO2气体通入水玻璃中 , 发生反应 :2CO2+Na2SiO3+
15、2H2O H2SiO3+2NaHCO 3; 加热蒸干 , 高温灼烧时发生反应 :H2SiO3H2O+SiO2; 2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O;Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2, 所以最后所 得固体物质是 Na2SiO3, 故选 A项。 13. 导学号 96656079 二氯二氢硅 (SiH2Cl2) 常用于外延法工艺中重要 的硅源。易燃、有毒 , 与水接触易水解 , 沸点 8.2 。在铜催化作用 下,HCl 与硅在 250260 反应可以制得 SiH2Cl2。 (1) 利用浓硫酸、浓盐酸为原料, 选用 A 装置制取 HCl, 利用了浓硫酸 的性。 (2)D 装置中生成
16、二氯二氢硅的化学方程式为 。 (3) 按照气体从左到右方向 , 制取 SiH2Cl2的装置 (h 处用止水夹夹好 ) 连接次序为 a( ) ( ) ( )( )( ) ( ) ( )( 填仪器接口的字母 , 其中装置 C用到 2 次)。 (4) 按从左到右的顺序 , 前面装置 C中装的药品为, 后面装 置 C的作用为。 (5) 反应除生成二氯二氢硅之外, 还会生成 H2和、 等。 (6) 新的制取 SiH2Cl2方法是 : 往硅粉中先通入Cl2, 在 300350 反 应生成 SiCl4,然后再与 HCl在 250260 反应 , 可以大大提高产率。 如果通入气体次序相反 ,结果会发生 (用化学方程式表示 ) 。 解析:(1) 浓硫酸有吸水性 , 使浓盐酸更易挥发出HCl。 (2) 利用原子守恒配平。 (3)A 装置制取 HCl,连接 C装置干燥 , 从 f 进入 D中反应,SiH2Cl2从 g 处挥发 , 在 B 装置中收集 ,SiH 2Cl2密度比空气大 , 导气管应长进短出 , 为防止空气
