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    新教材适用2024版高考化学一轮总复习练案12第四章非金属及其化合物第12讲碳硅及其重要化合物无机非金属材料

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    这是一份新教材适用2024版高考化学一轮总复习练案12第四章非金属及其化合物第12讲碳硅及其重要化合物无机非金属材料,共7页。试卷主要包含了选择题,非选择题等内容,欢迎下载使用。

    练案[12] 第12讲 碳、硅及其重要化合物 无机非金属材料

    一、选择题:本题共10小题,每小题只有一个选项符合题目要求。

    1.(2023·山东威海模拟)我国四川广汉的三星堆遗址距今已有3 000~5 000年历史,2021年3月20日,三星堆遗址新出土了多达500多件重要文物,如黄金面具、丝绸“黑炭”、青铜神树、陶瓷碎片等。下列有关叙述错误的是( B )

    A.考古利用C测定文物的年代,C的中子数为8

    B.黄金面具、青铜神树的成分均为纯金属

    C.丝绸转化为“黑炭”的过程涉及化学变化

    D.三星堆中含有大量的陶瓷碎片,属于无机非金属材料

    [解析] C的质子数为6、质量数为14,中子数为(14-6)=8,故A正确;青铜神树的成分为铜合金,故B错误;丝绸转化为“黑炭”的过程中有新物质生成,属于化学变化,故C正确;陶瓷碎片的主要成分是硅酸盐,硅酸盐属于无机非金属材料,故D正确。

    2.(2023·广东模拟)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( D )

    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,不是化合物,A错误;氧化石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。

    3.(2023·福建福州模拟)海洋碳循环是全球碳循环的重要组成部分,是影响全球气候变化的关键控制环节。如图为海洋中碳循环的简单原理图。下列说法错误的是( D )

    A.海洋碳循环过程中能将太阳能转化为化学能

    B.钙化释放CO2的离子方程式:2HCO+Ca2+===CaCO3↓+CO2↑+H2O

    C.影响海洋碳循环的因素主要有海水的酸碱性、水温、藻类生物的分布等

    D.光合作用,每生成0.1 mol(CH2O)x转移电子数为0.4NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)

    [解析] 如图CO2在弱碱性条件下转化成Na2CO3、NaHCO3,遇氯化钙发生2HCO+Ca2+===CaCO3↓+CO2↑+H2O,生成CaCO3沉淀钙化同时释放CO2,再经光合作用,形成有机物参与海洋碳循环。CO2经光合作用形成有机物参与海洋碳循环,过程中能将太阳能转化为化学能,故A正确;钙化生成CaCO3沉淀同时释放CO2的离子方程式:2HCO+Ca2+===CaCO3↓+CO2↑+H2O,故B正确;温度高或酸性条件下,二氧化碳在水中溶解度小,影响海洋碳循环的因素主要有海水的酸碱性、水温、藻类生物的分布等,故C正确;光合作用,碳由+4价降为0价,每生成0.1 mol(CH2O)x转移电子数为0.4xNA(NA表示阿伏加德罗常数的值),故D错误。

    4.(2023·山东济南模拟)近年来我国取得让世界瞩目的科技成果,化学功不可没。下列说法错误的是( B )

    A.“嫦娥五号”运载火箭用液氧液氢推进剂,产物对环境无污染

    B.“北斗系统”组网成功,北斗芯片中的半导体材料为二氧化硅

    C.“天和核心舱”电推进系统中的腔体采用氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料

    D.“奋斗者”号潜水器外壳材料为钛合金,钛合金耐高压、耐腐蚀

    [解析] 液氧与液氢反应生成H2O,水对环境无污染,选项A正确;半导体材料是晶体硅,二氧化硅是制备光导纤维的原料,选项B错误;新型无机非金属材料包括高温结构陶瓷、光导纤维和碳纳米材料等,其中如氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、碳化硼陶瓷属于高温结构陶瓷,选项C正确;钛合金具有强度高、耐腐蚀性好、耐热性高的特点,选项D正确。

    5.(2023·辽宁模拟)“嫦娥五号”成功着陆月球,展示了以芳纶为主制成的五星红旗,用SiC增强铝基材料钻杆“挖土”,实现了中国首次月球无人采样返回。研究表明月球表面的“土壤”主要含有氧、硅、铝、铁、镁、钙和钠等元素。下列有关说法正确的是( C )

    A.“嫦娥五号”使用的太阳能电池阵和锂离子电池组,均可将化学能转变成电能

    B.制作五星红旗用的芳纶为合成纤维,具有烧焦羽毛的气味

    C.制作钻杆用的SiC又称金刚砂,具有硬度大、耐磨性好的优点

    D.月球表面的“土壤”所含元素均可以利用焰色试验进行判断

    [解析] “嫦娥五号”使用的太阳能电池阵,是将太阳能转化为电能,锂离子电池组,是将化学能转变成电能,故A错误;蛋白质燃烧会闻到烧焦羽毛气味,芳纶纤维属于合成纤维,不是蛋白质,故B错误;SiC俗称金刚砂,为共价晶体,硬度大,熔点高,耐磨性好,可用于制作高强度、耐高温、耐磨的产品,如高温结构陶瓷和轴承等,故C正确;焰色试验是一些金属元素的性质,不是所有元素都具有的性质,利用焰色试验不能判断月球表面的“土壤”所含的全部元素,故D错误。

    6.陶瓷是火与土的结晶,是中华文明的象征之一,其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是( C )

    A.实验室熔融烧碱时,不可选用陶瓷坩埚

    B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品,由黏土经高温烧结而成

    C.陶瓷是应用较早的人造材料,主要化学成分是二氧化硅

    D.陶瓷化学性质稳定,具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点

    [解析] 陶瓷含有二氧化硅,烧碱为氢氧化钠,能够与陶瓷中的二氧化硅反应,熔融烧碱时不能选用陶瓷坩埚,故A正确;陶瓷的传统概念是指所有以黏土等无机非金属矿物为原材料,经过高温烧制而成的产品,闻名世界的秦兵马俑是陶制品,由黏土经高温烧结而成,故B正确;陶瓷由黏土经高温烧结而成,主要化学成分是硅酸盐,在新石器时代就已经开始使用,应用较早,故C错误;硅酸盐材料的化学性质不活泼,具有耐酸碱腐蚀、抗氧化等优点,故D正确。

    7.(2023·河北衡水检测)健康饮食是人们生活质量提高的一种体现。下列说法不正确的是( A )

    A.明矾的化学成分为硫酸钠,是传统的食品改良剂和膨松剂

    B.奶粉中可添加硫酸亚铁、硫酸锌等作为营养强化剂

    C.味精的主要成分是谷氨酸钠,是一种常用的增味剂

    D.豆腐中含有盐卤(氯化镁或硫酸钙),菠菜中含有草酸,两者不宜混合烧制

    [解析] 明矾的化学成分为KAl(SO4)2·12H2O,常用作净水剂,小苏打(NaHCO3)是传统的食品改良剂和膨松剂,故A错误;奶粉中添加硫酸亚铁、硫酸锌等可补充Fe、Zn等微量元素,作为营养强化剂,故B正确;味精为谷氨酸钠,是一种鲜味调味料,易溶于水,其水溶液有浓厚鲜味,故C正确;硫酸钙、草酸两者混合会发生反应CaSO4+H2C2O4===CaC2O4↓+H2SO4,故D正确。

    8.(2023·山东枣庄八中检测)《天工开物》记载:“凡埏泥造瓦,掘地二尺余,择取无沙黏土而为之”“凡坯既成,干燥之后,则堆积窖中燃薪举火”“浇水转釉(主要为青色),与造砖同法”。下列说法错误的是( A )

    A.沙子和黏土主要成分为硅酸盐

    B.“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理化学变化

    C.烧制后自然冷却成红瓦,浇水冷却成青瓦

    D.黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料

    [解析] 沙子的主要成分是SiO2,黏土的主要成分是硅酸盐,A错误;“燃薪举火”烧制黏土,该过程发生一系列复杂的物理化学变化,制得砖、瓦等硅酸盐产品,B正确;根据“浇水转釉(主要为青色),与造砖同法”可知,烧制后浇水冷却成青瓦,C正确;黏土是制造砖瓦、陶瓷的主要原料,D正确。

    9.(2023·湖南雅礼中学月考)食品中的应型乳液是指在外界环境的微小刺激下,油水乳液可以在“稳定”与“破乳”之间快速转换的体系,科学家发现CO2可以作为外界微小刺激物,成为应型乳液的开关(原理如图所示)。有关说法正确的是( B )

    A.食品中物质A或物质B的含量较多,否则转化反应不明显,效果较差

    B.CO2作为外界微小刺激物,具有绿色、廉价、生物相容性好的优点

    C.通入CO2,物质A转化为物质B,是“破乳”过程

    D.通入N2,目的是防止食品变质

    [解析] CO2可以作为外界微小刺激物,反应微量,食品中物质A或物质B的含量也很少,如果较多,也会影响食品质量,A错误;CO2属于空气的成分之一,作为外界微小刺激物,具有绿色、廉价、生物相容性好的优点,B正确;通入CO2,物质A转化为物质B,是乳液“稳定”过程,生成了离子化合物,增加了稳定性,C错误;通入N2,驱赶CO2,目的是破乳,D错误。

    10.如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程,下列说法正确的是( C )

    A.SiO2除能与HF反应外,还能与其他强酸反应

    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,与HF溶液反应是其特殊性质,A错误;Na2CO3溶液显碱性,保存时不能用带玻璃塞的试剂瓶,B错误;在题给图示转化关系中,只有制Si过程的反应为氧化还原反应,其余的均为非氧化还原反应,D错误。

    二、非选择题:本题共4小题。

    11.(2023·福建福州模拟)X是一种新型无机非金属材料,具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击性。有关生产过程如图:

    为了确定C的组成,某同学进行了如图的探究过程。已知F、G都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀,I可用于制造光导纤维。

    按要求回答下列问题:

    (1)C的化学式为 SiCl4 ;X的化学式为 Si3N4 

    (2)写出下列方程式。

    反应①的化学方程式: Si+2Cl2SiCl4 

    反应⑦的离子方程式: SiO+2H2O+2CO2===H2SiO3↓+2HCO 

    [解析] 本题可从I入手推断,I可用于制造光导纤维,故其为二氧化硅,F为硅酸,H为硅酸钠,E为HCl,C为四氯化硅,X为Si3N4。反应①为Si与Cl2反应生成SiCl4,反应⑦为硅酸钠与过量的二氧化碳反应生成硅酸和碳酸氢钠。

    12.(2023·山东济南检测)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250~260 ℃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 吸水 性。

    (2)D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为 Si+2HClSiH2Cl2 

    (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)连接顺序为a→( d )→( e )→( f )→( g )→( b )→( c )→( d )(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 P2O5(或无水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 

    (5)反应除生成二氯二氢硅之外,还会生成H2 SiCl4  SiHCl3 等。

    (6)新的制取SiH2Cl2的方法是往硅粉中先通入Cl2,在300~350 ℃反应生成SiCl4,然后再与HCl在250~260 ℃反应,可以大大提高产率。如果通入气体顺序相反,结果会 SiH2Cl2+2Cl2SiCl4+2HCl(或SiH2Cl2+Cl2SiHCl3+HCl) (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,SiH2Cl2从g处挥发,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或无水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)如果通入气体顺序相反,SiH2Cl2会与Cl2继续反应,生成SiCl4、SiHCl3

    13.(2023·湖南雅礼中学检测)晶体硅是一种重要的非金属材料,制备高纯硅的主要步骤如下:

    ①高温下用炭还原二氧化硅制得粗硅;

    ②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3:Si+3HClSiHCl3+H2

    ③SiHCl3与过量H2在1 000~1 100 ℃反应制得纯硅。

    已知SiHCl3能与H2O强烈反应,在空气中易自燃。

    请回答下列问题:

    (1)第①步制备粗硅的化学方程式为 2C+SiO22CO↑+Si 

    (2)粗硅与HCl反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6 ℃)和HCl(沸点-84.7 ℃),提纯SiHCl3采用的方法为 分馏法 

    (3)用SiHCl3与过量的H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去):

    ①装置B中的试剂是 浓硫酸 。装置C中的烧瓶需要加热,其目的是 使滴入烧瓶的SiHCl3汽化 

    ②反应一段时间后,装置D中观察到的现象是 有固体物质生成 。装置D不能采用普通玻璃管的原因是 在反应温度下,普通玻璃会软化 ,装置D中发生反应的化学方程式为 SiHCl3+H2Si+3HCl 

    ③为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装置的气密性,控制好反应温度以及 排尽装置内的空气 

    ④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后需再加入的试剂是 bd (填字母)。

    a.碘水  B.氯水

    c.NaOH溶液  D.KSCN溶液

    e.Na2SO3溶液

    14.(2022·福建三明月考)现有如图所示的转化关系,水和部分产物已略去。

    已知:①X和Z是两种透明、不溶于水的坚硬固体,其中Z无固定熔点,是现代建筑不可缺少的装饰和采光材料;

    ②无色气体A是引起温室效应的主要气体;

    ③B、D均为难溶于水的白色固体;

    ④高纯度的F是使用最广泛的半导体材料。

    据此回答下列问题:

    (1)Z的名称是 玻璃 ,工艺师在Z表面刻蚀花纹图案需用的试剂为 氢氟酸 (填名称)。

    (2)由X、Y制F的化学方程式为 SiO2+2C2CO↑+Si ,此反应中Y作 还原 (填“氧化”或“还原”)剂。

    (3)转化①的化学方程式为 SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O ;转化②(A少量)的离子方程式为 SiO+CO2+H2O===H2SiO3↓+CO 

    [解析] 由题意可知X为SiO2;无色气体A为CO2;B、D均为难溶于水的白色固体,由流程分析可知B为CaCO3,D为H2SiO3;高纯度F是使用最广泛的半导体材料,F为Si。由流程可知Y为焦炭,C为Na2SiO3。(1)由题意判断Z为玻璃;工艺师在Z表面刻蚀花纹图案需用的试剂为氢氟酸。(2)由X、Y制F的化学方程式为SiO2+2C2CO↑+Si,C作还原剂。(3)转化①的化学方程式为SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O;A为CO2,转化②(A少量)的离子方程式为SiO+CO2+H2O===H2SiO3↓+CO

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