2024届高三新高考化学大一轮专题练习：碳族元素及其化合物

这是一份2024届高三新高考化学大一轮专题练习：碳族元素及其化合物，共14页。试卷主要包含了单选题，多选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

2024届高三新高考化学大一轮专题练习：碳族元素及其化合物
一、单选题
1．（2022秋·江西宜春·高三上高三中校考阶段练习）沙子的主要成分是SiO2，SiO2属于酸性氧化物，部分性质与CO2、SO2类似。下列关于SiO2性质的预测错误的是
A．SiO2能与氢氧化钠溶液反应生成Na2SiO3和H2O
B．SiO2高温下能与CaO反应生成CaSiO3
C．SiO2能与水反应生成硅酸
D．SiO2可以用作建筑材料
2．（2023春·陕西延安·高三陕西延安中学校考期中）化学与生活密切相关，下列有关说法正确的是
A．单晶硅可用于制造光导纤维
B．冬奥会火种灯采用的是双层玻璃能够耐酸耐碱
C．碳纤维被誉为“新材料之王”，是一种新型有机高分子材料
D．液氨汽化吸收大量的热，可用作制冷剂
3．（2023春·全国·高三期末）化学与人类生产、生活密切相关，下列叙述中正确的是
A．京东方生产的可折叠柔性屏中的灵魂材料——纳米银与硝酸不会发生化学反应
B．在葡萄酒酿制过程中，添加适量二氧化硫可以起到杀菌作用
C．硅是制作光导纤维的主要材料
D．“超轻海绵”使用的石墨烯是新型有机高分子材料
4．（2023春·四川广安·高三广安二中校考期中）下列有关说法不正确的是
A．水泥和普通玻璃的制取都要用石灰石做原料
B．工业上常用焦炭还原石英砂制备粗硅
C．碱性溶液保存不能用玻璃塞，氢氟酸保存在塑料瓶中
D．常温下，硅的化学性质稳定，故自然界中的硅大部分以游离态的形式存在
5．（2023春·辽宁·高三凤城市第一中学校联考期中）北京时间2022年10月31日15时37分，搭载空间站梦天实验舱的长征五号B遥四运载火箭，在我国文昌航天发射场准时点火发射，并取得圆满成功，中国空间站建造进入收官阶段。下列说法错误的是
A．长征五号运载火箭采用液氧、液氢推进剂，降低了对环境的污染
B．“梦天实验舱”电推进系统腔体的氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料
C．空间站使用的钛合金外壳属于金属材料
D．航天器使用的太阳能电池帆板的主要成分是二氧化硅
6．（2023春·江西宜春·高三上高三中校考期中）化学与人类生活、生产和社会可持续发展密切相关，下列说法正确的是
A．采取“静电除尘”、“燃煤固硫”、“汽车尾气催化净化”等方法，可提高空气质量
B．为测定熔融氢氧化钠的导电性，可将氢氧化钠固体放在石英坩埚中加热熔化
C．黏胶纤维中的长纤维一般称为人造丝，短纤维称为人造棉，都可用于纺织工业都是人工合成高分子材料
D．二氧化硅是良好的半导体材料，能将太阳能转化为电能
7．（2020春·福建宁德·高三福建省宁德第一中学校考阶段练习）化学与社会、科学、技术、环境密切相关。下列说法中正确的是
A．水泥、玻璃、青花瓷、水晶、玛瑙都属于硅酸盐工业产品
B．目前提出的“低碳经济”，即减少向环境排放CO2，有利于控制温室效应
C．将金属钛、铝合金混合后在空气中熔化可制得强度较大的钛合金材料
D．通入过量的空气，可以使燃料充分燃烧，同时提高热量的利用效率
8．（2023春·福建南平·高三福建省南平市高级中学校考期中）化学与生活、生产密切相关，下列有关物质性质或应用不正确的是
A．SiO2纳米管性质稳定、耐高温，可作高温下催化剂的载体
B．天然磁石的主要成分Fe2O3具有磁性，古时人们用其打磨仿制司南
C．我国新一代运载火箭长征八号使用的碳化硅陶瓷是新型无机非金属材料
D．小米全自动扫拖一体机“T7PrO”搭载的骁龙八核芯片的主要成分是硅
9．（2023春·河南新乡·高三延津县第一高级中学校考期中）疫情过后，今年五一假期，人文考古游持续成为热点。很多珍贵文物都记载着中华文明的灿烂成就，具有深邃的文化寓意和极高的学术价值。下列国宝级文物主要由硅酸盐材料制成的是
选项
A
B
C
D
文物
  
  
  
  
名称
铸客大铜鼎
蒜头纹银盒
兽首玛瑙杯
广彩瓷咖啡杯
A．A B．B C．C D．D
10．（2023春·陕西西安·高三长安一中校考期中）2022年，我国具有独立知识产权的“龙芯”20岁了。下列关于硅及其化合物的叙述不正确的是
①二氧化硅的晶体结构与金刚石相似，都是空间四面体网状结构
②既能与HF反应，又能与NaOH反应，属于两性氧化物
③晶体硅是良好的半导体材料，能制成计算机芯片、太阳能电池板，光导纤维
④Na2SiO3溶液俗称“水玻璃”，可做木柴防火剂，也可用来制备硅胶
⑤SiO2分子是由两个氧原子和一个硅原子组成的
⑥SiO2和CO2性质相似，可溶于水生成硅酸
⑦常温下，硅的化学性质稳定，所以自然界中的硅大部分以游离态存在
A．②③⑤⑥⑦ B．①⑤⑥⑦
C．③④⑤⑥ D．①③④
11．（2023·辽宁大连·统考二模）大力推广锂电池新能源汽车对实现“碳达峰”和“碳中和”具有重要意义。与都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为，还有少量、等杂质)来制备，工艺流程如下：
  
下列叙述错误的是
A．酸浸后，得到滤渣的主要成分是
B．在滤液②中主要的金属阳离子有、
C．制备时需要加入水，同时加热，促使水解反应趋于完全
D．在制备的过程中会生成(为价)，则中含有的过氧键的数目为
12．（2023·江西南昌·统考二模）党的二十大报告提出，要集聚力量进行原创性引领性科技攻关，坚决打赢关键核心技术攻坚战。
下列关于我国科技成果说法不正确的是
A．“应变玻璃”使用的材料镁钪合金属于金属材料
B．JD-1紫外光固化树脂属于新型无机非金属材料
C．蛟龙号载人潜水器使用的钛合金的熔点低于单质钛
D．东方超环(人造太阳)使用的2H (氘)、3H (氚)是不同的核素
13．（2023春·新疆和田·高三校考期中）对下列事实的解释正确的是
A．氨溶于水的喷泉实验，说明氨气极易溶于水
B．向蔗糖中加入浓硫酸后出现发黑现象，说明浓具有吸水性
C．用来刻蚀玻璃，说明是碱性氧化物
D．能使溶液褪色，说明具有漂白性

二、多选题
14．（2023春·安徽·高三芜湖一中校联考阶段练习）我国首个火星巡视车“祝融号”成功着陆火星，预示着我国的航天事业又达到了一个新的高度，火星车的探测仪镜头中含有SiO2成分。下列有关硅及其化合物的说法正确的是
A．二氧化硅具有良好的半导体特性，故可用于制造火星车的探测仪镜头
B．用氢氟酸在玻璃表面写下“我是最棒的”激励自己
C．通过单质C与SiO2的置换反应，不能证明非金属性的强弱：C＞Si
D．石英、硅胶、太阳能电池板的主要成分都是二氧化硅

三、非选择题
15．（2021春·广东梅州·高三校联考阶段练习）化学与生产、生活、环境等息息相关。从化学视角回答下列问题：
(1)碳酸氢钠可治疗胃酸(0.2%～0.4%的盐酸)过多，反应的离子方程式为_______。
(2)中国蓝是古代人工合成的蓝色化合物，其化学式为BaCuSi4O10，也可写成_______(用氧化物的形式表示)；SiO2是硅酸盐玻璃的主要成分，盛放NaOH溶液的试剂瓶若用玻璃瓶塞容易形成黏性的硅酸盐而无法打开，发生反应的化学方程式是：_______。精美的雕花玻璃使我们的世界变得绚丽多彩，用氢氟酸雕刻玻璃时发生的化学反应方程式为_______。
(3)二氧化氯(ClO2)是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂，工业上是用氯酸钠(NaClO3)与盐酸反应生成ClO2气体的，反应过程中同时会生成氯气。
_______NaClO3+_______HCl(浓)=_______Cl2↑+_______ClO2↑+_______NaCl+_______H2O
①配平上述化学方程式______。
②该反应中HCl表现的性质有_______；反应中生成标准状况下的Cl2 5.6 L时，转移电子的物质的量为_______。
(4)大气中的水蒸气在紫外线作用下会转化为活泼的·OH(羟基自由基，“·”表示 1 个电子)。·OH可看作催化剂，将H2S 转化为 SO2，过程如下：
H2S·SHSOSO2
按题目给出的信息，在第二步·SH与O2按物质的量之比1：1反应，请写出第二步反应的方程式_______。
16．（2021春·山西·高三统考阶段练习）硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐占地壳质量的90%以上。
(1)写出地壳中含量最高的元素的符号：_______。
(2)写出通信中硅的氧化物的一种用途：_______。
(3)科学家用金属钠、四氯化碳和四氯化硅制得了碳化硅纳米棒，反应的化学方程式为。
①该反应中Si元素的化合价为_______价。
②其中还原产物的化学式为_______。
③高温真空环境中，C与SiO2反应也可以生成SiC，写出该反应的化学方程式：_______。
(4)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3溶液可以用作_______；设计简单实验比较醋酸与H2SiO3酸性的强弱：_______。
17．（2021秋·广西钦州·高三统考期末）硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。
(1)可用于制作计算机芯片和太阳能电池的是______(填化学式)。
(2)工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为______。
(3)高纯度单晶硅可以按下列方法制备：
(粗)(纯)
i.步骤①的化学方程式为______。
ii.步骤②的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和______。
物质
Si
SiCl4
SiHCl3
SiH2Cl2
SiH3Cl
HCl
SiH4
沸点/℃
2355
57.6
31.8
8.2
-30.4
-84.9
-111.9

18．（2021秋·江西吉安·高三统考期末）(1)硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。是玻璃的成分之一，与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为_______，工艺师常用_______(填物质名称)来雕刻玻璃。
(2)为实现燃煤脱硫，向煤中加入浆状，使燃烧产生的转化为稳定的化合物，写出该反应的化学方程式：_______。
(3)工业上制取氯酸钾的主要步骤为：
Ⅰ.将通入石灰浆，在75℃左右充分反应，然后过滤；
Ⅱ.向滤液中加入稍过量的固体，进行适当操作可析出固体。
下图是有关物质的溶解度曲线。

①步骤Ⅱ中，若溶液中的含量为，则的物质的量浓度为_______。
②步骤Ⅱ中的溶液经_______、_______、过滤、洗涤、干燥，即可得到较纯净的固体(填操作名称)。
③检验固体洗涤干净的操作方法是_______。

参考答案：
1．C
【详解】A．SiO2是酸性氧化物，SiO2能与氢氧化钠溶液反应生成Na2SiO3和H2O，故A正确；
B．SiO2是酸性氧化物，SiO2高温下能与CaO反应生成CaSiO3，故B正确；
C．SiO2不能与水反应生成硅酸，故C错误；
D．在建筑领域中，SiO2可以用于制造混凝土、砖块、石膏板等建筑材料，故D正确；
故选C。
2．D
【详解】A．光导纤维主要成分是二氧化硅，不是晶体硅，故A错误；
B．玻璃中含有二氧化硅，二氧化硅可以和氢氧化钠溶液反应，不耐碱，故B错误；
C．碳纤维是新型无机高分子材料，故C错误；
D．液氨汽化吸收大量的热，可用作制冷剂，故D正确；
故选D。
3．B
【详解】A．纳米银本质也为银单质，能与硝酸发生氧化还原反应生成硝酸银和氮的氧化物，A错误；
B．二氧化硫具有还原性，在葡萄酒酿制过程中，添加适量二氧化硫可以起到抗氧化作用，防止食物氧化变质；同时二氧化硫还能起到杀菌作用，B正确；
C．硅是制作计算机芯片的主要材料，光导纤维的主要成分是二氧化硅，C错误；
D．“超轻海绵”使用的石墨烯是碳单质，为无机非金属材料，D错误；
故答案选B。
4．D
【详解】A．制硅酸盐水泥的原料：石灰石和黏土；制普通玻璃的原料：石英砂、石灰石、纯碱，所以生产水泥和普通玻璃都要用到的原料是石灰石，A正确；
B．工业上常用焦炭高温还原石英砂制备粗硅，另一产物是一氧化碳，B正确；
C．碱性溶液与二氧化硅反应生成硅酸盐，碱性溶液保存在带橡胶塞的玻璃瓶中，氢氟酸会与二氧化硅反应，则应该保存在塑料瓶中，C正确；
D．常温下，硅的化学性质稳定，但自然界中没有游离态的硅，D错误；
故选D。
5．D
【详解】A．氢气和氧气燃烧只生成水，降低了对环境的污染，A正确；
B．无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料，所以氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料，B正确；
C．合金属于金属材料，C正确；
D．太阳能电池帆板的主要成分是硅单质，D错误；
故选：D。
6．A
【详解】A．静电除尘除去可吸入颗粒物，燃煤固硫可减少污染物二氧化硫的排放，汽车尾气的催化净化可除去一氧化碳、氮氧化物等污染物，都有利于提高空气的质量，A正确；
B．石英坩埚的主要成分是二氧化硅，加热条件下二氧化硅可与氢氧化钠反应生成硅酸钠，导致坩埚炸裂，B错误；
C．粘胶纤维是植物秸秆、棉绒等富含纤维素的物质，经处理后得到的长纤维称人造丝，短纤维称人造棉，它们不属于合成材料，C错误；
D．硅是良好的半导体材料，能将太阳能转化为电能，D错误；
故选A。
7．B
【详解】A．水晶、玛瑙是二氧化硅，不属于硅酸盐，故A错误；
B．目前提出的“低碳经济”，即减少CO2向环境中排放，有利于控制温室效应，故B正确；
C．金属钛、铝在熔融状态下容易与氧气反应，因此将金属钛、铝合金混合后在空气中熔化不能制得强度较大的钛合金材料，故C错误；
D．通入过量的空气，会低走一部分热量，降低热效率，故D错误。
答案为B。
8．B
【详解】A．SiO2是共价晶体，SiO2纳米管性质稳定、耐高温，可作高温下催化剂的载体，故A正确；
B．天然磁石的主要成分Fe3O4，具有磁性，古时人们用其打磨仿制司南，故B错误；
C．碳化硅陶瓷是新型无机非金属材料，故C正确；
D．芯片的主要成分是单质硅，故D正确；
选B。
9．D
【详解】A．铸客大铜鼎属于铜合金，A错误；
B．蒜头纹银仓中主要成分为金属银，其中不含硅酸盐，B错误；
C．兽首玛瑙杯主要成分为二氧化硅，不属于硅酸盐，C错误；
D．广彩瓷咖啡是由黏土等硅酸盐产品烧制而成，其主要成分为硅酸盐，D正确；
故选D。
10．A
【详解】①二氧化硅的晶体与金刚石均是共价晶体，空间结构相似，都是立体网状结构，故①正确；
②SiO2能与HF反应，不能与其它酸反应，能与NaOH反应生成盐和水，属于酸性氧化物，故②错误；
③晶体硅是良好的半导体材料，能制成计算机芯片、太阳能电池板，不能制成光导纤维，故③错误；
④Na2SiO3溶液俗称“水玻璃”，可做木柴防火剂，通入二氧化碳反应生成硅酸，可用来制备硅胶，故④正确；
⑤SiO2是共价晶体，不存在分子，SiO2晶体中O与Si的原子个数比为2：1，故⑤错误；
⑥SiO2和CO2性质相似，但不溶于水，不能和水反应生成硅酸，故⑥错误；
⑦常温下，硅的化学性质稳定，自然界中的硅大部分以化合态存在，故⑦错误；
故选：A。
11．D
【分析】利用钛铁矿(主要成分为，还有少量、等杂质)来制备与，由制备流程可知，加盐酸过滤后的滤渣为，滤液①中含Mg2+、Fe2+、，水解后过滤，沉淀为，经过一系列反应得到；水解后的滤液②中含Mg2+、Fe2+，双氧水可氧化亚铁离子，在磷酸条件下过滤分离出FePO4，高温煅烧Li2CO3、H2C2O4、FePO4得到，以此解答。
【详解】A．由分析可知，不和盐酸反应，酸浸后，得到滤渣的主要成分是，故A正确；
B．由分析可知，水解后的滤液②中含Mg2+、Fe2+，故B正确；
C．水解反应是吸热反应，制备时需要加入水，同时加热，促使水解反应趋于完全，故C正确；
D．中Ti元素化合价为+4，Li为+1价，则O的化合价为-2和-1价，根据正负化合价代数和为0，其中含有7个-2价的O原子和8个-1价的O原子，结构中含有4个过氧键，则中含有的过氧键的数目为，故D错误；
故选D。
12．B
【详解】A．金属材料包括金属和合金，“应变玻璃”使用的镁钪合金属于金属材料，选项A正确；
B．JD-1紫外光固化树脂属于有机高分子材料，选项B错误；
C．合金的熔点一般低于成分金属的熔点。蛟龙号载人潜水器使用的钛合金的熔点低于单质钛，选项C正确；
D．2H (氘)、3H (氚)是质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素，选项D正确；
答案选Ｂ。
13．A
【详解】A．氨溶于水的喷泉实验，说明氨气极易溶于水，故A正确；
B．向蔗糖中加入浓硫酸后出现发黑现象，说明浓具有脱水性，故B错误；
C．是酸性氧化物，故C错误；
D．能使溶液褪色，说明具有还原性，故D错误；
选A。
14．BC
【详解】A．硅具有良好的半导体特性而二氧化硅没有半导体特性，这也不是其用于制造火星车的探测仪镜头的原因，A项错误；
B．氢氟酸可以与反应，可以用氢氟酸蚀刻玻璃，B项正确；
C．元素的非金属性越强，对应单质的氧化性越强，通过单质的氧化性强弱可判断元素的非金属性强弱，但该反应中C是还原剂，Si是还原产物，该反应不能说明非金属性：，C项正确；
D．硅胶为硅酸胶体，太阳能电池板的主要成分是硅单质，二者成分都不是二氧化硅，D项错误；
故选BC。
15． HCO+H+=H2O+CO2↑ BaO·CuO·4SiO2 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+ H2O SiO2 +4HF=SiF4↑+2H2O 2NaClO3+4HCl(浓)=1Cl2↑+2ClO2↑+ 2NaCl+2H2O 酸性、还原性 0.5mol •SH+O2=•OH+SO
【详解】(1)碳酸氢钠与盐酸反应的化学方程式为，则反应的离子方程式为HCO+H+=H2O+CO2↑；
(2)复杂的硅酸盐写成氧化物的原则由活泼到不活泼，且皆为整数，所以BaCuSi4O10写成氧化物的形式是：BaO·CuO·4SiO2；SiO2是酸性氧化物，与NaOH溶液反应生成硅酸钠和水，所以发生反应的化学方程式是：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+ H2O；玻璃中的二氧化硅会与氢氟酸反应生成SiF4和H2O，所以反应的方程式为：SiO2 +4HF=SiF4↑+2H2O；
(3)①NaClO3中氯元素化合价由+5价降低为ClO2中+4价，化合价降低1价；HCl中氯元素化合价由-1价升高为Cl2中0价，化合价升高2价，化合价升降最小公倍数为2，故ClO2系数为2，Cl2系数为1；所以NaClO3系数为2，NaCl系数为2，HCl系数为4，结合原子守恒配平方程式，其反应方程式为：2NaClO3+4HCl(浓)=Cl2↑+2ClO2↑+2NaCl+2H2O ，所以答案为：2NaClO3+4HCl(浓)=1Cl2↑+2ClO2↑+ 2NaCl+2H2O；
②根据反应2NaClO3+4HCl(浓)=Cl2↑+2ClO2↑+2NaCl+2H2O可知盐酸部分化合价上升体现出还原性，同时盐酸中有一部分氯化合价未改变且生成了盐，故还体现出盐酸的酸性；根据反应可知，标准状况下5.6 L的Cl2物质的量为0.25mol，转移的电子物质的量为0.5mol，所以答案为：酸性、还原性；0.5mol；
(4)根据反应历程•SHSO可知第二步是·SH与O2反应生成SO，而·SH与O2是按物质的量之比1：1反应，根据质量守恒可得出反应方程式为：•SH+O2=·OH+SO，所以答案为：•SH+O2=·OH+SO。
16． O 制作光导纤维 +4 SiC 防火剂 将醋酸滴入装有NaSiO3水溶液的试管中，当有白色沉淀产生时，说明醋酸的酸性比H2SiO3的强，否则弱
【详解】(1)地壳中含量最高的元素的符号为O；
(2)通信中硅的氧化物的一种用途：制作光导纤维；
(3)①该反应中Si元素的化合价为+4价；
②在该反应中，C的化合价从+4价降低为-4价，得电子，则四氯化碳为氧化剂，还原产物为SiC；
③高温真空环境中，C与SiO2反应也生成SiC和CO，该反应的化学方程式：；
(4)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3溶液可以用作防火剂；设计简单实验比较醋酸与H2SiO3酸性的强弱，方法为：将醋酸滴入装有NaSiO3水溶液的试管中，当有白色沉淀产生时，说明醋酸的酸性比H2SiO3的强，否则弱。
17． Si 4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O 2C+SiO2Si+2CO↑ 蒸馏
【详解】(1)可用于制作计算机芯片和太阳能电池的是Si；
(2)玻璃中含有二氧化硅，二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，化学方程式为4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O；
(3) i．步骤①为二氧化硅与碳在高温下生成硅和CO，方程式为2C+SiO2Si+2CO↑；
Ii．由于SiHCl3、SiCl4的沸点相差较大，可利用蒸馏的方法分离。
18． 氢氟酸 蒸发浓缩 冷却结晶 取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加溶液，若无白色沉淀产生，则说明已洗涤干净(或其它合理答案)
【详解】(1)SiO2与NaOH反应化学方程式为：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，改写后离子方程式为：；雕刻玻璃对应原理反应为：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O，故此处填氢氟酸；
(2)根据题意，SO2与Mg(OH)2反应生成MgSO4（MgSO3不如MgSO4稳定）， 根据S元素化合价升高判断有O2参与反应，配平后方程式为：（此处可类比Ca(OH)2）；
(3)①设溶液体积为1 L，则m(KClO3)=147 g/L×1 L=147 g，n(KClO3)=，故c(KClO3)=；
②由图示可知，KClO3溶解度随温度变化较大，故可以采用冷却热饱和溶液法使其结晶析出，具体操作为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤干燥，故此处填蒸发浓缩、冷却结晶；
③固体KClO3表面会残留Cl-杂质，可通过检验Cl-是否洗尽验证洗涤是否完全，具体操作为：取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加溶液，若无白色沉淀产生，则说明已洗涤干净(或其它合理答案)。