1、 课时达标作业课时达标作业 1010 碳、硅及其化合物碳、硅及其化合物 基础题 1.硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、 沙子和土壤。 在无机非金属材料中， 硅一直扮演着主角。下面几种物质中含有硅单质的是( ) 解析：玛瑙、光导纤维和水晶的主要成分是 SiO2，硅单质可用来制造太阳能电池板。 答案：C 2新材料的新秀石墨烯、氧化石墨烯已成为物理、化学、材料科学研究的国际热 点课题。其结构模型如图所示。 下列有关说法正确的是( ) A石墨烯是一种新型化合物 B氧化石墨烯即石墨烯的氧化物 C二者和石墨都是碳的同素异形体 D氧化石墨烯具有一定的亲水性 解析：石墨烯是碳的单质，A 错误；氧化石
2、墨烯因为还含有氢元素，故不是石墨烯的氧 化物，也不是碳的同素异形体，B、C 错误；由于氧化石墨烯结构中含有羟基和羧基等亲水 基团，所以具有一定的亲水性，D 正确。 答案：D 3下列关于硅的说法不正确的是( ) A硅的非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体 B硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料 C硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应 D加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应 解析：晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。硅在常温下化学 性质不活泼，但仍能与氟气、氟化氢和 NaOH 溶液等发生反应，加热至一定温度时，硅能与 氯气、氧气等发生反应
3、。 答案：C 4半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”，即由 SiO2制取 Si。制取过程中不 涉及的化学反应是( ) A2CSiO2= 高温Si2CO BSiO22NaOH=Na2SiO3H2O CSi2Cl2= SiCl4 DSiCl42H2= 高温Si4HCl 解 析 ： 工 业 制 取 纯 硅 的 工 艺 流 程 为 SiO2 C 粗 硅 Cl2 SiCl4 H2 纯硅，该工艺流程中不涉及 SiO2与 NaOH 溶液的反应。 答案：B 5将足量的 CO2通入下列溶液中，一定能产生沉淀的是( ) A硅酸钠溶液 B石灰水 C氯化铝溶液 D碳酸钠溶液 解析：A 项，生成硅酸沉淀；B 项，
4、先生成碳酸钙沉淀，后沉淀溶解，生成可溶的碳酸 氢钙；C 项，氯化铝溶液与 CO2不反应；D 项，因碳酸钠溶液的浓度未知，若是稀溶液，即 使通足量 CO2生成溶解度更小的 NaHCO3，也不一定会产生沉淀。 答案：A 6甲气体可发生如下变化： 甲 气 体 通过灼热的炭层 乙 气 体 通过灼热的炭层 丙 气 体 通过灼热的CuO 乙 气 体 通过澄清石灰水丁固体。则甲、乙、丙、丁分别为( ) ACO2、CO、O2、CaO BO2、CO、CO2、CaCO3 CO2、CO2、CO、CaCO3 DCO、CO2、O2、Ca(OH)2 解析：以丙气体为突破口，丙通过灼热的 CuO 后，生成的乙气体可与澄清石
5、灰水反应生 成固体，说明乙是 CO2，则反推丙是 CO，则甲是 O2，丁是 CaCO3。 答案：C 7下列叙述正确的是( ) A高温下二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，说明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸强 B陶瓷、玻璃、水泥容器都能贮存氢氟酸 C石灰抹墙、水泥砌墙的硬化过程原理相同 D玻璃窑中出来的气体的主要成分是二氧化碳 解析：高温下互相反应不能说明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸强，应根据溶液中进行的反 应来判断，A 错误；陶瓷、玻璃、水泥的主要成分都是硅酸盐，其中含有的二氧化硅都能和 氢氟酸反应，B 错误；水泥的硬化是一个复杂的物理化学过程，石灰抹墙的硬化是氢氧化钙 和二氧化碳生成碳酸
6、钙反应，所以硬化过程原理不同，C 错误；由 Na2CO3SiO2= 高温Na 2SiO3 CO2， CaCO3SiO2= 高温CaSiO 3CO2可知， 玻璃窑中出来的气体的主要成分是二氧化碳， D 正确。 答案：D 8硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是( ) A硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 B粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 C反应 Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2中，Si 为氧化剂 D硅能与氢氟酸反应，则硅可以与盐酸反应 解析： 由粗硅制备单晶硅的过程一般为 Si Cl2 SiCl4 H2 SiHCl， 都是氧化还原反应，B 项错误；硅不能与盐酸反应，D 项错误
7、。 答案：A 9下列有关说法正确的是( ) A生活中常用的陶瓷、水泥、石英玻璃都属于硅酸盐产品 B干冰只能用于人工降雨 C用二氧化碳生产肥料可以缓解温室效应 D二氧化硅制成的玻璃纤维，因导电能力强而用于制造通信光缆 解析：A 项，石英玻璃的主要成分为 SiO2，不是硅酸盐，错误；B 项，干冰空气化会吸 收热量，可作制冷剂使用，也可用于人工降雨，错误；D 项，二氧化硅具有很强的导光能力 从而用于制造通信光缆，错误。 答案：C 10下列有关硅酸盐及无机非金属材料的说法正确的是( ) A硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中 B反应Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2
8、SiO3，反应Na2CO3SiO2= 高温 Na2SiO3 CO2，两反应是相互矛盾的，不可能都能发生 C普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料 D祖母绿的主要成分为 Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示为 3BeOAl2O36SiO2 解析：A 项，Na2SiO3溶液是一种黏合剂，易造成磨口玻璃塞与瓶口黏结；B 项，两反应 条件不同，反应是在溶液中进行，相对强的酸可以制相对弱的酸，而反应CO2是气体， 逸出反应体系，能促使反应发生；C 项，石英玻璃的成分为 SiO2，SiO2是氧化物不是盐。 答案：D 11如图是二氧化硅及其化合物的流程，下列说法正确的是( ) ASiO2属于两性氧
9、化物 B盛放 Na2CO3溶液的试剂瓶能用玻璃塞 C硅胶吸水后可重复再生 D图中所示转化反应都是氧化还原反应 解析：SiO2是酸性氧化物，它能与氢氟酸反应是其特殊性质，A 错；在图示转化关系中 只有第一行的变化是氧化还原反应，其余均为非氧化还原反应。 答案：C 能力题 12.“碳捕捉技术”是指通过一定的方法将工业生产中产生的 CO2分离出来并利用。如 可利用 NaOH 溶液来“捕捉”CO2，其基本过程如下图所示(部分条件及物质未标出)。 下列有关该方法的叙述中正确的是( ) 能耗大是该方法的一大缺点 整个过程中， 只有一种物质可以循环利用 “反应 分离”环节中，分离物质的基本操作是蒸发结晶、过
10、滤 该方法可减少碳排放，捕捉到的 CO2还可用来制备甲醇等产品 A B C D 解析：该方法中高温反应炉分离出 CO2，需要消耗较多能量，对；整个过程中 NaOH 和 CaO 均可循环利用，错；从捕捉室中得到的溶液中含有大量的 NaHCO3，加入 CaO 后生成 CaCO3和 NaOH，通过过滤的方法即可分离，错；捕捉到的 CO2可与 H2反应制备甲醇：CO2 3H2 一定条件 CH3OHH2O，对。 答案：D 13如何解决好碳排放问题是关系到人类可持续发展的重大课题之一。目前，采用较多 的方法是对二氧化碳进行捕集封存和富集再利用。下列与二氧化碳有关的叙述正确的是 ( ) ACO2是形成酸雨的
11、主要物质 BCO2导致温室效应，是一种大气污染物 CCO2(g)C(s)= 高温2CO(g) H0，高温有利于该反应自发进行 D实验室常用大理石与稀盐酸或稀硫酸反应制取二氧化碳 解析：CO2不是大气污染物，也不能形成酸雨，A、B 错；C 项为熵增的吸热反应，高温 有利于自发进行。 答案：C 14据报道，科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解，从中提取到一种叫作生物质纳米 结构二氧化硅的超高活性材料， 将少量这种材料掺入混凝土中， 即可制备出超高强度的高性 能混凝土。下列关于二氧化硅的说法中，正确的是( ) A二氧化硅溶于水显酸性，所以二氧化硅属于酸性氧化物 B将二氧化碳通入硅酸钠溶液可以得到硅酸
12、C因为高温时二氧化硅能与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强 D二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸 解析：二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，不能和水反应生成硅酸，A 错 误；碳酸的酸性比硅酸强，B 正确；高温下二氧化硅与碳酸钠的反应是在非溶液状态下进行 的， 属于用不挥发性的酸酐来制取挥发性的酸酐， 所以该反应不能作为判断硅酸与碳酸酸性 强弱的依据，C 错误；二氧化硅可以与氢氟酸发生反应，D 错误。 答案：B 15 硅是带来人类文明的重要元素之一， 在传统材料发展到信息材料的过程中创造了一 个又一个奇迹。 (1)新型陶瓷 Si3N4的熔点高、 硬度大、 化学性质稳定。 工
13、业上可以采用化学气相沉积法， 在 H2的作用下，使 SiCl4与 N2反应生成 Si3N4沉积在石墨表面，该反应的化学方程式为 _。 (2)一种用工业硅(含少量铁、铜的单质及化合物)和氮气(含少量氧气)合成氮化硅的工 艺主要流程如下： 已知硅的熔点是 1 420 ，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。 N2净化时，铜屑的作用是：_； 硅胶的作用是_。 在氮化炉中反应为 3Si(s)2N2(g)=Si3N4(s) H727.5 kJ/mol，开始时须严 格控制氮气的流速以控制温度的原因是 _。 X 可能是_(选填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”)。 解析：(1)工业上采用化学气相沉淀法制备
14、Si3N4的反应中，反应物是 H2、SiCl4和 N2， 根据质量守恒，除了 Si3N4外，含有 HCl 气体生成，从而写出该反应的化学方程式。(2)氮 气中含有少量氧气及水蒸气，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀产品 Si3N4，因此需要将氮气 净化，用 Cu 除去氧气，硅胶除去水蒸气。氮化炉温度为 1 2001 400 ，硅的熔点为 1 420 ，该反应是放热反应，严格控制氮气流速，以控制温度为 1 2001 400 ，防止硅 熔化成团，阻碍硅与氮气充分接触。Si3N4与氢氟酸反应，而硝酸不反应，且稀硝酸可将 硅块中的 Fe、Cu 杂质溶解而除去。 答案：(1)3SiCl42N26H2=Si3N
15、412HCl (2)除去原料气中的氧气 除去水蒸气 这是放热反应，防止局部过热导致硅熔化 熔合成团，阻碍与 N2的充分接触 硝酸 16二氯二氢硅(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，沸点为 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装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为 _。 (3)按照气体从左到右的方向，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
16、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的方法是：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 _(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)利用原子守恒法配平。 (3)A 装置制取 HCl，连接 C 装置干燥，从 f 进入 D 中反应，S
17、iH2Cl2从 g 处挥发出来， 在 B 装置中收集，SiH2Cl2的密度比空气大，导气管应长进短出，为防止空气中的水进入 B 中，则应在 B 后接干燥管。 (4)前面的装置 C 是用来干燥氯化氢气体的，应选用 P2O5或 CaCl2，后面装置 C 的作用为 尾气处理和防止空气中的水进入 B 中，应选碱石灰。 (6)如果通入气体次序相反，SiH2Cl2会与 Cl2继续反应，生成 SiCl4、SiHCl3。 答案：(1)吸水 (2)Si2HCl= 250260 铜 SiH2Cl2 (3)d e f g b c d (4)P2O5或 CaCl2 尾气处理和防止空气中的水进入 B 中 (5)SiCl4 SiHCl3 (6)SiH2Cl22Cl2= SiCl42HCl(或 SiH2Cl2Cl2= SiHCl3HCl)
