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

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．山东历史悠久，文化底蕴深厚，是中华文明的发祥地之一。下列有关叙述正确的是

A．图甲文物玉璧的主要成分是

B．图乙文物表面的绿色物质可用饱和溶液除去

C．图丙中演员挥舞的丝绸主要成分为纤维素

D．图丁中山东剪纸的材料遇水迅速水解

2．法生产多晶硅的流程如下。下列说法错误的是

A．合成1反应中作氧化剂

B．合成2的反应为：

C．上述流程说明可溶于

D．净化、热解中生成的多晶硅为还原产物

3．硅是构成地壳的主要元素之一，下列有关说法正确的是

A．常温下，硅性质稳定，在自然界以游离态形式存在

B．晶体硅具有半导体性质，可用于生产光导纤维

C．陶瓷、水泥、石英都属于硅酸盐材料

D．玻璃中含有的可与HF反应，故常用HF溶液雕刻玻璃纹饰

4．芯片是信息革命的核心技术和主要推动力，利用高温电炉冶炼得到的粗硅难以满足制作芯片所需要的纯度要求，因此必须对粗硅进行提纯。工业上采用Si与HCl在350℃左右的条件下反应生成SiHCl3，之后将其还原、结晶得到高纯度的单晶硅产品。已知SiHCl3的熔点为-128℃，沸点为33℃，且遇O2与H2O均剧烈反应。现要在实验室中制取少量SiHCl3，其实验装置如下图所示，下列说法不正确的是

A．不可以用无水CaCl2、硅胶等固体干燥剂替换干燥管中的碱石灰

B．使用浓H2SO4和NaCl混合加热制取利用了浓H2SO4的难挥发性

C．冰盐浴的目的为降低收集容器的温度，使SiHCl3冷凝为液体

D．工业上用过量焦炭与石英砂混合冶炼粗硅，其反应为

5．高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。工业上制备高纯硅的流程如下：

下列说法不正确的是

A．气体1是，气体2是H2

B．步骤①、②和③中的反应均为氧化还原反应

C．流程中的气体2和气体3可循环利用

D．整个操作流程都需要隔绝空气

6．化学与社会、科学、技术、生活等密切相关，下列说法不正确的是

A．“华为麒麟980”手机芯片上的主要成分是二氧化硅

B．神州14号飞船外壳使用的氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料

C．大力发展新能源汽车，如混合动力汽车、电动汽车，可以减少碳、氮氧化物的排放

D．水泥和玻璃属于传统硅酸盐材料

7．2022年11月《联合国气候变化框架公约》第二十七次缔约方大会(COP27)在埃及举行，会议主题为“实施(Together For Implementation)”。11月30日，神舟十五号载人飞船入轨后，于11月30日5时42分，成功对接于空间站“天和”核心舱前向端口。下列说法正确的是

A．燃煤中添加生石灰能有效吸收，实现碳中和

B．“天和”核心舱其腔体使用的氮化硼陶瓷属于无机非金属材料

C．空气中的含量越高越有利于人体健康

D．核心舱搭载的柔性太阳能电池，二氧化硅是太阳能电池板的核心材料

8．化学与生活密切相关，下列有关说法正确的是

A．电池体积很小，所含污染物有限，可随意丢弃

B．可用作计算机芯片

C．具有氧化性，可用作食品抗氧化剂

D．S粉可除去温度计破碎时洒落的

9．下列离子方程式中书写正确的是

A．水玻璃中通入少量的二氧化碳：

B．二氧化硅放入澄清石灰水中：

C．二氧化硅与氢氟酸反应：

D．单质硅溶于烧碱溶液中：

10．神舟十五号3名航天员顺利进驻中国空间站，两个航天员乘组首次实现“太空会师”，发射火箭的燃料常用联氨、液氢，氧化剂有液氧、液态等。下列叙述错误的是

A．液氢和液氧燃烧放出大量热量，产物对环境友好

B．发射场因液态产生大量而呈红棕色

C．宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷的主要成分是硅酸盐

D．和反应中产物的总能量小于反应物的总能量

11．硅及其化合物在材料领域中应用广泛。下列叙述中正确的是

A．水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅

B．晶体硅主要用途是制造光导纤维

C．硅是地壳中含量最多的元素

D．硅的化学性质很稳定，因此硅在自然界中以游离态形式存在

12．下列物质性质与应用对应关系正确的是

A．氨气极易溶于水，可用作制冷剂

B．晶体硅硬度大，可用于半导体材料

C．二氧化硫有漂白性，可用于杀菌消毒

D．明矾溶于水能形成胶体，可用作净水剂

13．石棉尾矿中主要含有，可用作润滑油添加剂。其中X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素；X的原子半径在周期表中最小；Y的p轨道上自旋方向不同的电子数之比为3∶1；W是地壳中含量第二的元素。下列说法正确的是

A．离子半径：

B．Y和W形成的化合物不与酸反应

C．X和Z形成的化合物能与水反应生成一种不溶物和气体

D．X和Y两元素形成的化合物中，一定不含非极性键

14．我国众多的古代文物凝聚了中华劳动人民的匠心、气度和灵性。下列有关说法错误的是

A．战国曾侯乙编钟是青铜制品，青铜是最早使用的合金

B．秦国金柄铁剑的剑柄和剑身分别用纯金和纯铁制作

C．唐朝镶金兽首玛瑙杯的杯体材料玛瑙与水晶的主要成分相同

D．元朝玻璃莲花托盏的主要成分为二氧化硅和硅酸盐

二、非选择题

15．写出下列方程式

(1)将SO2通入足量的澄清石灰水中的化学方程式：_________________

(2)过量铁粉与稀硝酸反应的离子方程式：________________________

(3)工业上制备粗硅的化学方程式：_____________

(4)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)可用作食品的抗氧化剂，在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时，用碘溶液(I2)进行滴定，已知氧化产物为SO，该反应的离子方程式：______________________

16．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___________。

17．请根据要求书写出方程式。

(1)2021年3月18日，在由全球权威电子行业媒体ASPENCORE主办的2021年中国IC领袖峰会上，苏州芯联成软件有限公司获优异表现，芯片的主要成分是___________，写出其工业用二氧化硅制备其粗产品的化学反应方程式___________

(2)精美的雕花玻璃使我们的世界变得绚丽多彩，雕花玻璃涉及的主要反应的化学方程式为___________。

(3)1754年，Briestly用硵砂(主要成分NH4Cl)和熟石灰共热制得了氨，化学反应方程式为___________。

(4)可利用CH4等气体除去烟气中的氮氧化物，生成物为可参与大气循环的气体，请写出CH4与NO反应的化学方程式___________。

(5)将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反应可以回收S，其物质转化如图所示。该图示的总反应为___________。

18．A、B、C是中学化学中常见的三种物质，它们之间的相互转化关系如下(部分反应条件及产物略去)：

(1)若A是一种金属C是淡黄色固体，则B的化学式为______；A→C反应的化学方程式为______；写出C的一种用途______(用化学方程式表示)。

(2)若A是一种非金属，其常见单质为黑色固体，C是最主要的温室气体，则C的分子式为______，电子式为______。B→C反应的化学方程式为______。A和C是否能反应？______(填“能”或“不能”)，若能，写出反应的化学方程式：______(若不能，此空不填)。

参考答案：

1．B

【详解】A．玉璧主要成分是、等，故A错误；

B．图乙文物的主要成分是铜的合金，表面绿色物质是碱式碳酸铜，碱式碳酸铜易溶于酸性溶液，可以用饱和氯化铵溶液除去，故B正确；

C．丝绸的主要成分是蛋白质，故C错误；

D．纸的成分是纤维素，水解缓慢且需要一定条件，故D错误；

选B。

2．C

【分析】合成1中发生Na+Al+2H2=NaAlH4，合成2中发生NaAlH4+SiF4=SiH4+NaAlF4，合成3制备四氟化硅，净化、热解SiH4步骤中四氢化硅分解为晶体硅和氢气，据此分析；

【详解】A．合成1中发生Na+Al+2H2=NaAlH4，H由0价转化成-1价，化合价降低，氢气作氧化剂，故A说法正确；

B．根据上述分析，合成2中发生NaAlH4+SiF4=SiH4+NaAlF4，故B说法正确；

C．合成3中NaAlF4与硫酸反应生成HF，HF与二氧化硅反应生成SiF4，因此题中不能说明二氧化硅溶于硫酸，故C说法错误；

D．四氢化硅分解为晶体硅和氢气，根据电负性分析，氢的电负性强于硅，硅元素显+4价，化合价降低，因此晶体硅为还原产物，故D说法正确；

答案为C。

3．D

【详解】A．硅的化学性质不活泼，但硅属于亲氧元素，在自然界中以化合态存在，不能以游离态存在，故A错误；

B．单质硅是半导体材料，常用来制作计算机芯片，二氧化硅可用于生产光导纤维，故B错误；

C．陶瓷、水泥属于硅酸盐材料，石英的主要成分是二氧化硅，不属于硅酸盐材料，故C错误；

D．可与HF反应，玻璃中含有，故常用HF溶液雕刻玻璃纹饰，故D正确；

故选D。

4．D

【分析】浓硫酸与NaCl固体混合加热发生复分解反应产生Na2SO4和HCl，HCl气体经浓硫酸干燥后与粗硅发生反应产生SiHCl3，然后经冰盐浴降温后冷凝为液体物质，多余的HCl可以被干燥管的碱石灰吸收然后排放，碱石灰还可以吸收空气中的H2O蒸气，防止SHCl3遇水剧烈反应导致变质。

【详解】A．干燥管中的碱石灰是碱性干燥剂，可以吸收HCl尾气，并可以防止空气中的水分进入收集容器，而不能用无水CaCl2、硅胶等固体干燥剂替换，A正确；

B．使用浓H2SO4和NaCl混合加热制取HCl利用了浓H2SO4的高沸点、难挥发性，B正确；

C，由于SiHCl3的熔点为-128C，沸点为-33C，所以冰盐浴的目的为降低收集容器的温度，使SiCl3冷凝为液体，C正确；

D.工业上用过量的焦炭与石英砂混合冶炼粗硅，发生反应产生Si、CO，反应的化学方程式为，D错误；

故答案为：D。

5．A

【分析】二氧化硅和焦炭反应生成粗硅和一氧化碳，粗硅和氯化氢在300℃下反应生成SiHCl3和氢气，SiHCl3和氢气在1100℃下反应生成高纯硅和氯化氢。

【详解】A．二氧化硅和焦炭反应生成粗硅和一氧化碳，气体1是CO，故A错误；

B．步骤①反应中Si、C元素化合价改变；②反应中Si、H元素化合价改变；③反应中Si、H元素化合价改变，所以均为氧化还原反应，故B正确；

C．气体2是氢气，可循环到步骤③利用；气体3是氯化氢，可循环到步骤②利用，故C正确；

D．为防止硅被氧化，以及防止氢气发生爆炸，整个操作流程都需要隔绝空气，故D正确；

选A。

6．A

【详解】A．手机芯片的主要成分为单质硅，不是二氧化硅，A错误；

B．氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料，B正确；

C．大力发展新能源汽车，如混合动力汽车，电动汽车等，可以减少汽车尾气的排放，减少碳、氮氧化物的排放，C正确；

D．水泥和玻璃都属于传统硅酸盐材料，D正确；

故答案选A。

7．B

【详解】A．燃煤中添加生石灰能有效吸收二氧化硫，减少污染物排放，生石灰虽然也能吸收二氧化碳，但高温下又会分解生成二氧化碳，所以不能减少二氧化碳的排放，故A说法错误；

B．氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料，故B说法正确；

C．臭氧是空气污染物之一，空气中的含量不是越高越有利于人体健康，故C说法错误；

D．单晶硅是太阳能电池板的核心材料，故D说法错误；

故选B。

8．D

【详解】A．虽然电池体积很小，也会对水体或土壤进行污染，数量较多的电池污染就比较大，因此不可随意丢弃，故A错误；

B．Si可用作计算机芯片，不是，常作光导纤维，故B错误；

C．可用作食品抗氧化剂，利用具有还原性，故C错误；

D．汞蒸气有毒，S和Hg反应生成HgS，因此S粉可除去温度计破碎时洒落的，故D正确。

综上所述，答案为D。

9．D

【详解】A．水玻璃是硅酸钠的水溶液，该物质是易溶于水的强电解质，以离子形式存在，向其中通入少量CO2反应产生Na2CO3和H2SiO3，反应的离子方程式为：+CO2+H2O=H2SiO3↓+，选项A错误；

B．澄清石灰水中Ca(OH)2以离子形式存在，该反应方程式不符合质量守恒定律和物质存在形式，正确的离子方程式为：Ca2++2OH-+SiO2=CaSiO3+H2O，选项B错误；

C．氢氟酸是弱酸，应该用化学式表示，选项C错误；

D．单质硅溶于烧碱溶液中，生成硅酸钠和H2，反应符合反应事实，遵循电子守恒、原子守恒、电荷守恒，选项D正确；

答案选D。

10．C

【详解】A．液氢和液氧燃烧是放热反应，产物为水，不污染环境，A项正确；

B．液体气化过程中，部分转化成释放，产生红棕色雾，B项正确；

C．高温结构陶瓷耐高温、耐腐蚀，是新型无机非金属材料，不是传统的硅酸盐，C项错误；

D．和反应是放热反应，反应物总能量高于产物总能量，D项正确;

故选C。

11．A

【详解】A．SiO2结晶完美时就是水晶，SiO2胶化脱水后就是玛瑙，因此水晶、玛瑙的主要成分都是SiO2，A正确；

B．光导纤维是用二氧化硅制造的，B错误；

C．地壳中含量最高的元素是氧，C错误；

D．Si在自然界中以SiO2、硅酸盐等化合态形式存在，D错误；

故选A。

12．D

【详解】A．氨气极易液化，常用作制冷剂，与氨气极易溶于水无关，故A错误；

B．硅导电性介于金属和非金属之间，因此晶体硅可用于半导体材料，与硬度无关，故B错误；

C．二氧化硫有漂白性，可用于漂白纸浆，不能用于杀菌消毒，故C错误；

D．明矾溶于水能形成胶体，胶体具有吸附性，因此常用作净水剂，故D正确。

综上所述，答案为D。

13．C

【分析】X的原子半径在周期表中最小，X为H；W是地壳中含量第二的元素，W是Si；Y的p轨道上自旋方向不的电子数之比为3：1，Y的原子序数比Si小，Y是O；根据和正负化合价相等，Z为Mg。

【详解】A．由分析可知，Y是O，Z是Mg，则离子半径：，A错误；

B．由分析可知，Y是O，W是Si，二者形成的化合物为SiO2，SiO2能与氢氟酸反应，B错误；

C．由分析可知，X是H，Z是Mg，二者形成的化合物为MgH2，MgH2与水反应生成和H2，C正确；

D．由分析可知，X是H，Y是O，二者形成的化合物有H2O和H2O2，H2O2中含有非极性键，D错误；

故选C。

14．B

【详解】A．青铜属于合金，是最早使用的合金材料，故A正确；

B．纯铁的硬度小，不适合做剑身，故B错误。

C．玛瑙与水晶的主要成分均为二氧化硅，故C正确；

D．玻璃的主要成分为硅酸盐合二氧化硅，故D正确；

故选：B。

15．(1)SO2＋Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O

(2)3Fe+8H++2NO=3Fe2++2NO↑+4H2O

(3)

(4)S2O+2I2+3H2O═2SO+4I-+6H+

【详解】（1）SO2为酸性氧化物，能与氢氧化钙反应生成亚硫酸钙，反应方程式为：SO2＋Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O，故答案为：SO2＋Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O；

（2）过量铁粉与稀硝酸反应生成亚铁离子和NO，反应离子方程式为：3Fe+8H++2NO=3Fe2++2NO↑+4H2O，故答案为：3Fe+8H++2NO=3Fe2++2NO↑+4H2O；

（3）工业上制备粗硅原理是C单质在高温条件下与二氧化硅反应生成Si和CO，反应方程式为：，故答案为：；

（4）S2O被碘单质氧化为SO，1mol S2O失4mol电子，1mol I2的2mol电子生成碘离子，根据得失电子守恒及元素守恒得离子方程式：S2O+2I2+3H2O═2SO+4I-+6H+，故答案为：S2O+2I2+3H2O═2SO+4I-+6H+。

16．(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。

17．(1)     Si    

(2)4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O

(3)

(4)

(5)2H2S+O2=2S↓+2H2O

【详解】（1）硅芯片主要为Si单质。工业利用碳还原SiO2制得，反应为。答案为Si；；

（2）玻璃雕花利用HF与SiO2反应实现，反应为4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O。答案为4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O；

（3）硵砂(主要成分NH4Cl)和熟石灰[Ca(OH)2]共热制得了氨。答案为；

（4）甲烷除氮氧化物产生CO2和N2，反应为。答案为；

（5）从图看Cu2+和Fe3+为催化剂，而CuS为中间体，则反应为2H2S+O2=2S↓+2H2O。答案为2H2S+O2=2S↓+2H2O。

18．(1)     Na2O     2Na+O2Na2O2     2+2H2O=4NaOH+O2↑、2+2CO2=2Na2CO3+O2↑

(2)     CO2          2CO+O22CO2     能     C＋CO22CO

【分析】(1)A是一种金属，C是淡黄色固体，则A为Na，B为Na2O ，C为Na2O2；(2)A是一种非金属，其单质为黑色固体，C是最主要的温室气体，则A为C，B为CO，C为CO2。

【详解】（1）由分析可知B为Na2O；Na在氧气中燃烧生成，则A→C反应的化学方程式为2Na+O2Na2O2；C为，可以在呼吸面具和潜水艇里作为供氧剂，化学方程式为2+2H2O=4NaOH+O2↑、2+2CO2=2Na2CO3+O2↑；

（2）由分析可知C的分子式为CO2，其电子式为；CO在O2中燃烧生成CO2，则B→C反应的化学方程式为2CO+O22CO2；C能和CO2发生归中反应生成CO，所以 A和C反应的化学方程式为: C＋CO22CO。