2024届高三新高考化学大一轮专题训练——碳族元素及其化合物

2024届高三新高考化学大一轮专题训练——碳族元素及其化合物

一、单选题

1．（山东省聊城市百师联盟2023届高三下学期（二轮复习联考）模拟预测（三）化学试题）下列物质的性质与用途的对应关系正确的是

A．具有漂白性，可用作葡萄酒的添加剂

B．稀硝酸具有强氧化性，常温下可清洗附着在试管内壁的银镜

C．石墨晶体内含大键，可用作润滑剂

D．非金属性，工业上用焦碳与反应制备粗

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·天津·统考三模）中华文化源远流长、博大精深。下列文物主要是由金属材料制成的是

A．A B．B C．C D．D

4．（2023春·广东广州·高三广州科学城中学校考期中）下列关于硅及其化合物的叙述正确的是

A．硅晶体可用于制造石英光导纤维

B．陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品

C．二氧化硅在电子工业中是重要的半导体材料

D．二氧化硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料

5．（2023春·辽宁营口·高三校联考期中）工业上制备下列物质的生产流程不合理的是

A．由石英砂制高纯硅：

B．由黄铁矿制硫酸：

C．工业制硝酸：

D．以废铜屑制硝酸铜：

6．（2023春·辽宁营口·高三校联考期中）下列关于硅元素及其化合物的说法正确的是

①在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，该结构的特殊性决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点

②食品袋中放入盛有硅胶的透气小袋，可防止食物受潮、氧化变质

③新型陶瓷如高温结构陶瓷等与传统陶瓷相比成分没有很大变化，但却具有特殊的功能

④高纯硅是应用最为广泛的半导体材料，为现代信息技术的建立提供了基础

⑤瓷坩埚及石英坩埚不能与氢氟酸接触，也不能对苛性碱和碳酸钠进行熔融操作

A．①②④ B．①③④ C．①④⑤ D．①②③④⑤

7．（2023春·辽宁营口·高三校联考期中）下列说法正确的是

A．实验室可用湿润的淀粉试纸鉴别红棕色的溴蒸气和二氧化氮气体

B．少量通入溶液中生成和，则少量通入中生成和

C．石英砂、纯碱和石灰石可用于制造普通玻璃

D．氯水和二氧化硫都可用作漂白剂，两者混用漂白效果更好

8．（2023春·浙江·高三校联考期中）2023年3月4日至3月13日，全国两会在京举行，两会报告指出：“大力支持国产化工新材料广泛应用”，下列关于材料说法错误的是

A．大飞机C919用到了铝锂合金，铝锂合金属于金属材料

B．光导纤维在信息技术发展中应用广泛，制造光导纤维的主要材料是单质硅

C．中国天眼FAST用到的碳化硅是一种新型陶瓷材料

D．塑料、橡胶、纤维属于有机高分子材料

9．（2023春·安徽六安·高三六安二中校考期中）下列有关物质性质或应用的说法正确的是

A．二氧化硅可用于制造太阳能电池 B．制普通玻璃的原料中含有石灰石

C．碳化硅属于传统无机非金属材料 D．利用制作的坩埚熔融烧碱

10．（2023春·河南郑州·高三校联考阶段练习）下列说法正确的是

A．能在金属元素与非金属元素的交界处寻找优良的催化剂

B．在衰变方程Co=Ni+e中A、Z分别为28、60

C．高纯度晶体硅用于制造光导纤维、水晶

D．能用氢氟酸溶液腐蚀玻璃容器作标记

11．（2023春·湖北·高三校联考阶段练习）化学与生产、生活、科技等密切相关，下列说法错误的是

A．冬奥会开发了全新的车载光伏发电系统，符合“碳达峰”的要求

B．使用食品添加剂不应降低食品本身营养价值

C．晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，常用于制造光导纤维

D．红酒中添加适量可以杀菌和抗氧化

12．（2023春·广东惠州·高三校联考阶段练习）表中是元素周期表的一部分，W、X、Y、Z为短周期主族元素，W与Z的最外层电子数之和为10。下列说法正确的是

A．W一定为第ⅢA族元素 B．X最高价氧化物能与强碱反应

C．原子半径：Z＞X D．气态氢化物稳定性：Y＜Z

13．（2023春·广东江门·高三江门市棠下中学校联考期中）纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是

A．X可用作木材防火剂

B．可用于制造计算机芯片

C．步骤Ⅱ的反应是

D．步骤Ⅲ若在实验室完成，一般在坩埚中进行

14．（2023春·广东广州·高三广州市玉岩中学校考期中）2022年3月，中国载人航天工程总设计师周建平介绍，神舟十四号、神舟十五号两个乘组将在今年年底前“会师”太空。我国航天航空事业迎来飞速发展，下列有关说法正确的是

A．月球探测器使用的硅太阳能电池板，其主要成分是

B．造月球探测器中的瞄准镜时使用的光导纤维，其主要成分是

C．宇宙飞船返回舱表面使用的高温结构陶瓷属于传统无机非金属材料

D．火箭使用碳纳米管可以减轻火箭质量，这种材料属于新型无机非金属材料

15．（2023春·河北邢台·高三校联考阶段练习）下列实验装置(部分夹持装置已省略)正确且能达到实验目的的是

A．装置①用于做钾元素的焰色试验 B．装置②用于吸收并防倒吸

C．装置③用于制取少量 D．装置④用于熔融

二、非选择题

16．（2020春·福建宁德·高三福建省宁德第一中学校考阶段练习）元素周期表是学习化学的工具，也为化学的进一步探索与研究提供了理论指导，化学学习者和研究者一直关注周期表的运用与发展。试回答下列问题：

(1)“大爆炸理论”指出：200亿年以前，宇宙中所有物质都包含在一个密度无限大，温度无限高的原始核中，由于某种原因它发生了爆炸，首先产生了中子、质子和电子，随后就产生了元素。你由此可知最先产生的元素是_____(填写元素符号)。

(2)2006年11月16日美国和俄罗斯科学家联合宣布，他们合成出了118号元素，新原子的质量数为297，则该新原子中子数与质子数之差为_____。

(3)人们研究发现第一周期与第二周期一些元素的性质与同族元素性质共性很少，有人建议将氢放在VIIA，写出一种能支持该观点的化合物：______。

(4)研究周期表发现存在对角线规则，处于对角线上的元素性质相似，如硼与硅处于对角线，请写出硼和氢氧化钠溶液反应的离子方程式：______。

17．（2023春·黑龙江牡丹江·高三牡丹江市第三高级中学校考期中）Ⅰ、某同学用下图所示装置(固定、加热仪器和橡胶管略)进行有关氨制取的实验探究。回答下列问题：

(1)实验室常用装置①制取NH3，其反应的化学方程式为___________；

(2)若用装置②制取并收集干燥的NH3，烧瓶内装的试剂可能是___________，分液漏斗中装的试剂可能是___________。

Ⅱ、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。请回答下列问题：

(3)下列物质不属于硅酸盐的是___________(填标号)。

A．陶瓷 B．玻璃 C．水泥 D．生石灰

(4)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O，工艺师常用___________(填物质名称)来雕刻玻璃。

(5)用Na2SiO3溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作___________，Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是___________(填标号)。

A．普通玻璃坩埚      B．石英玻璃坩埚   C．氧化铝坩埚      D．铁坩埚

(6)工业上常用2C＋SiO2Si＋2CO↑制备硅单质，该反应中有元素化合价升高的物质是___________(填化学式，下同)，氧化剂是___________。

18．（2022秋·湖南岳阳·高三统考阶段练习）Ⅰ、汽车尾气净化装置“催化转化器”是防止尾气(含一氧化碳、氮氧化物等气体)污染的有效方法，能使尾气中的一氧化碳和氮氧化物发生反应生成可参与大气生态循环的无毒气体。

(1)汽车尾气中易造成光化学烟雾的物质是_______________。

(2)写出催化转化器中，一氧化碳和一氧化氮反应的化学方程式为_______________。

(3)下列措施中有利于控制城市空气污染的是_________________。

a．推广电动汽车        b．加快煤炭开采和使用      c．开发和使用氢能

(4)造成温室效应的物质是______________。

(5)请写出任意一条可防治酸雨的措施___________________。

Ⅱ、

(6)硅酸盐具有特殊的性质与应用，回答下列问题：硅酸盐材料是传统无机非金属材料，下列产品属于硅酸盐的是______(填序号)。

①玻璃        ②陶瓷        ③水晶        ④硅芯片        ⑤光导纤维        ⑥水泥        ⑦砖瓦

(7)SiO2是一种酸性氧化物。

①用化学方程式表示盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞的原因__________。

②二氧化硅的用途有____(填字母)。

A．太阳能电池            B．光导纤维            C．计算机芯片            D．石英坩埚

参考答案：

1．B

【详解】A．二氧化硫用作葡萄酒的食品添加剂是因为二氧化硫的还原性，能起到杀菌消毒，延缓葡萄酒的氧化变质的作用，故A错误；

B．稀硝酸具有强氧化性，能与银反应生成硝酸银、一氧化氮和水，所以常温下可用稀硝酸清洗附着在试管内壁的银镜，故B正确；

C．石墨是混合型晶体，层与层之间以分子间作用力结合，分子间作用力较弱，层与层之间可以滑动，所以可用作润滑剂，则石墨可用作润滑剂与石墨晶体内含有大π键无关，故C错误；

D．高温下碳具有强还原性，能与二氧化硅反应生成硅和一氧化碳，反应中碳元素的化合价升高被氧化，碳是反应的还原剂，则制备粗硅的反应与元素的非金属性强弱无关，故D错误；

故选B。

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．A

【详解】A．鎏金高士图银杯的材料主要为金属银，故A正确；

B．南宋德化窑青白釉撇口瓶的材料主要为硅酸盐材料，故B错误；

C．明代象牙雕寿星的材料主要为天然象牙雕刻而成，不是金属材料，故C错误；

D．战国青瓷罐属于瓷器，主要材料为黏土，故D错误；

故选A。

4．B

【详解】A．二氧化硅可用于制造光导纤维，A错误；

B．传统的无机非金属材料即硅酸盐产品包括陶瓷、玻璃、水泥等，B正确；

C．晶体硅在电子工业中是重要的半导体材料，C错误；

D．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料，D错误；

故选：B。

5．D

【详解】A．由石英砂制高纯硅的流程为石英砂与焦炭在高温条件下反应制得粗硅，粗硅与氯化氢在加热条件下反应制得三氯硅烷，三氯硅烷高温条件下与氢气反应制得纯硅，则题给生产流程合理，故A不符合题意；

B．由黄铁矿制硫酸的流程为黄铁矿煅烧制得二氧化硫，二氧化硫发生催化氧化反应转化为三氧化硫，三氧化硫用98%的浓硫酸吸收制得硫酸，则题给生产流程合理，故B不符合题意；

C．工业制硝酸的流程为一定条件下氮气与氢气反应制得氨气，氨气加热条件下发生催化氧化反应转化为一氧化氮，一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮溶于水制得硝酸，则题给生产流程合理，故C不符合题意；

D．以废铜屑制硝酸铜，铜和浓硫酸反应生成硫酸铜的同时还生成SO2，污染环境，则题给生产流程不合理，故D符合题意；

故选D。

6．C

【详解】①硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，类似于共价晶体结构特点，致使硅酸盐材料大多具有硬度大、熔点高、耐腐蚀等性质，故正确；

②硅胶只能作干燥剂，不可防止食物氧化变质，故错误；

③新型陶瓷与传统陶瓷相比，在成分上有很大的变化，在等方面具有很多新的特性和功能，故错误；

④高纯硅是应用最为广泛的半导体材料，为现代信息技术的建立提供了基础，故正确；

⑤瓷坩埚及石英坩埚中含有二氧化硅，二氧化碳可以和氢氟酸、NaOH反应，瓷坩埚及石英坩埚不能与氢氟酸接触，也不能对苛性碱和碳酸钠进行熔融操作，故正确；

故选C。

7．C

【详解】A．NO2和溴蒸气都具有氧化性，均能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝，不能用湿润的淀粉试纸鉴别红棕色的溴蒸气和二氧化氮气体，故A错误；

B．具有还原性，具有氧化性，则少量通入中会发生氧化还原反应生成，故B错误；

C．石英砂、纯碱和石灰石是制造普通玻璃的原料，故C正确；

D．氯水和SO2皆可作漂白剂，若同时使用于漂白一种物质时，因为氯气具有强氧化性，二氧化硫具有还原性，在水溶液中发生氧化还原反应生成硫酸和盐酸，反应的化学方程式为：SO2+Cl2+2H2O=2HCl+H2SO4，漂白效果减弱，故D错误；

故选C。

8．B

【详解】A． 大飞机C919用到了铝锂合金，密度小、强度大，铝锂合金属于金属材料，故A正确；

B． 光导纤维在信息技术发展中应用广泛，制造光导纤维的主要材料是二氧化硅，故B错误；

C． 碳化硅陶瓷具有抗氧化性强，耐磨性好，硬度高，热稳定性好，高温强度大，热膨胀系数小，热导率大，以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性，属新型无机非金属材料，是一种新型陶瓷材料，故C正确；

D． 塑料、橡胶、纤维相对分子质量大于10000，属于有机高分子材料，故D正确；

故选B。

9．B

【详解】A．硅是良好的半导体，可用于制造太阳能电池，故A错误；

B．制普通玻璃的原料为石英、纯碱和石灰石，故B正确；

C．碳化硅是性能优良的新型无极非金属材料，故C错误；

D．氧化铝能与氢氧化钠共热反应生成偏铝酸钠和水，所以不能用氧化铝制作的坩埚熔融烧碱，故D错误；

故选B。

10．D

【详解】A．金属元素与非金属元素的交界处寻找半导体，A项错误；

B．衰变中质量守恒60=A+0、27=Z+(-1)，计算得A=60、Z=28，B项错误；

C．SiO2用于制造光导纤维、水晶，C项错误；

D．氢氟酸能与SiO2反应产生气体SiF4和H2O，利用氢氟酸对玻璃容器作标记，D项正确；

故选D。

11．C

【详解】A．全新的车载光伏发电系统不产生二氧化碳气体，符合“碳达峰”的要求，A正确；

B．使用国家规定的食品添加剂，不应降低食品本身营养价值且能使得食品更诱人，B正确；

C．晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，常用于制造芯片；二氧化硅具有良好的光学性能，可做光导纤维，C错误；

D．二氧化硫具有还原性，且能杀菌，红酒中添加适量可以杀菌和抗氧化，D正确；

故选C。

12．B

【分析】根据元素周期表所示位置， W 与 Z 的最外层电子数之和为10，可知W为C，Y为F，X为Si，Z为S，据此分析解题。

【详解】A．W为C，为第ⅣA族元素，A错误；

B．X为Si，其最高价氧化物为SiO2，是酸性氧化物，能和强碱溶液反应生成盐和水，B正确；

C．同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，故原子半径： X>Z ，C错误；

D．非金属性越强，气态氢化物越稳定。非金属性 Y＞Z ，故气态氢化物稳定性： Y＞Z ，D错误；

答案选B。

13．B

【分析】由流程可知，二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠，过滤得到硅酸钠溶液，硅酸钠溶液与稀硫酸反应生成硅酸白色胶状沉淀，过滤得到硅酸沉淀，在坩埚中灼烧硅酸，硅酸分解生成二氧化硅。

【详解】A．硅酸钠水溶液具有阻燃性，可用作木材防火剂，故A正确；

B．硅单质可用于制造计算机芯片，故B错误；

C．硅酸钠与稀硫酸反应生成硅酸沉淀，所以步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3↓+Na2SO4，故C正确；

D．加热灼烧固体应在坩埚中进行，故D正确；

故选B。

14．D

【详解】A．月球探测器使用的硅太阳能电池板，其主要成分是Si，故A错误；

B．造月球探测器中的瞄准镜时使用的光导纤维，其主要成分是，故B错误；

C．高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，故C错误；

D．碳纳米管属于新型无机非金属材料，故D正确；

故选D。

15．C

【详解】A．铜丝的焰色反应为绿色，会干扰钾元素的焰色，则装置①不能用于做钾元素的焰色试验，故A错误；

B．氯化氢气体直接与水接触，会产生倒吸，则装置②不能用于吸收氯化氢并防倒吸，故B错误；

C．少量二氧化碳通入溶有氨气的氯化钙溶液中，二氧化碳与氨的氯化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀和氯化铵，则装置③可以用于制取少量碳酸钙，故C正确；

D．氢氧化钠高温下能与玻璃中的二氧化硅反应生成硅酸钠和水，则装置④不能用于熔融氢氧化钠，故D错误；

故选C。

16．(1)H

(2)61

(3)NaH

(4)

【详解】（1）大爆炸理论最先产生的元素是氢，其元素符号H，故答案为：H。

（2）合成出了118号元素，新原子的质量数为297，其中子数为297−118＝179，则该新原子中子数与质子数之差为179−118＝61，故答案为：61。

（3）第一周期与第二周期一些元素的性质与同族元素性质共性很少，有人建议将氢放在VIIA，是因为VIIA的负化合价为−1价，氢的负价也可以为−1价，能支持该观点的化合物为氢化金属，如NaH，故答案为：NaH。

（4）周期表发现存在对角线规则，处于对角线上的元素性质相似，如硼与硅处于对角线，硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠、氢气，则硼和氢氧化钠溶液反应的离子方程式：；故答案为：。

17．(1)2NH4Cl＋2Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O

(2)     CaO(或固体NaOH或碱石灰)     浓氨水

(3)D

(4)氢氟酸

(5)     阻燃剂     D

(6)     C     SiO2

【详解】（1）装置①为固体加热反应装置，故由此制取NH3，反应物为氯化铵和氢氧化钙，化学方程式为：2NH4Cl＋2Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。

（2）装置②为固液混合，且没有加热装置，由于氧化钙可与水反应，反应放热(或氢氧化钠溶于水放热)，使溶液中c(OH-)增大的同时，促使NH3·H2O的分解生成氨气，故烧瓶内装的试剂可能是CaO(或NaOH或碱石灰)。

（3）在无机非金属材料中，硅及其化合物是密切联系生产生活的一类重要物质，陶瓷、玻璃、水泥等都是硅酸盐产品，生石灰的成分是CaO不属于硅酸盐材料，故选D。

（4）氢氟酸能够与二氧化硅反应生成四氟化硅和水，能够腐蚀玻璃，可用来雕刻玻璃。

（5）Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃；硅酸钠不能燃烧，可以用作阻燃剂；SiO2和Na2CO3在高温下反应生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应，故要用铁坩埚熔融纯碱，故选D。

（6）反应2C＋SiO2Si＋2CO↑中，C元素化合价升高，Si元素化合价降低，氧化剂是SiO2。

18．(1)NOx

(2)2CO+2NON2+2CO2

(3)ac

(4)CO2和CH4

(5)煤脱硫处理或减少化石能源的使用等

(6)①②⑥⑦

(7)     SiO2能与NaOH反应产生粘黏性的Na2SiO3导致瓶塞无法打开     BD

【详解】（1）氮氧化物能形成光化学烟雾。答案为NOx；

（2）一氧化碳和一氧化氮经催化剂转化为无污染的物质即N2和CO2，反应为2CO+2NON2+2CO2。答案为2CO+2NON2+2CO2；

（3）a．推广电动汽车，电能无污染，a项符合题意；

b．加快煤炭开采和使用会造成环境污染，b项不符合题意；

 c．开发和使用氢能产生H2O无污染，c项符合题意；

故选ac。

（4）CO2和CH4会造成温室效应导致全球气候变暖。答案为CO2和CH4；

（5）酸雨主要原因为SO2和NO、NO2的排放，从硫的角度对煤脱硫处理或减少化石能源的使用。NO和NO2使用催化剂或提倡使用电动车。答案为煤脱硫处理或减少化石能源的使用等；

（6）①玻璃为硅酸盐材料，①符合题意；

 ②陶瓷 为硅酸盐材料，②符合题意；

 ③水晶为SiO2，③不符合题意；

④硅芯片为Si单质，④不符合题意；

 ⑤光导纤维 为SiO2，⑤不符合题意；

 ⑥水泥为硅酸盐材料，⑥符合题意；

⑦砖瓦为硅酸盐材料，⑦符合题意；

故选①②⑥⑦；

（7）玻璃塞中含有SiO2能与NaOH反应产生粘黏性的Na2SiO3导致瓶塞无法打开。A．太阳能电池为Si，A项不符合题意；

B．光导纤维为SiO2，B项符合题意；

C．计算机芯片为Si，C项不符合题意；

D．石英坩埚为SiO2，D项符合题意；

故选BD；

答案为SiO2能与NaOH反应产生粘黏性的Na2SiO3导致瓶塞无法打开；BD。