新高考化学一轮复习讲练测第11讲 碳、硅及无机非金属材料（精练）（解析版）

这是一份新高考化学一轮复习讲练测第11讲 碳、硅及无机非金属材料（精练）（解析版），文件包含新高考化学一轮复习讲练测第11讲碳硅及无机非金属材料精练原卷版docx、新高考化学一轮复习讲练测第11讲碳硅及无机非金属材料精练解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共14页， 欢迎下载使用。

完卷时间：50分钟
可能用到的相对原子质量：H1 O16 Mg24 Al27 Si28 Fe56
一、选择题（每小题只有一个正确选项，共12*5分）
1．（2021·广东汕头市·高三二模）芯片被誉为“现代工业粮食”，是新一代信息产业的基石。制备芯片材料高纯硅的装置如下图所示(加热及夹持装置省略)，利用SiHCl3与过量H2在1100～1200℃反应(SiHCl3沸点为31.8℃，遇水会强烈水解)，下列说法不正确的是
A．装置B中的试剂是浓硫酸
B．实验开始时先打开装置A中的K1
C．装置C采用常温冷却水，目的是使SiHCl3与H2充分混合
D．石英管中发生反应SiHCl3+H2Si+3HCl
【答案】C
【解析】装置A中Zn与稀硫酸反应产生H2，由于SiHCl3遇水强烈水解，故需要对氢气进行干燥，故装置B中盛放浓硫酸，装置C采用热水浴加热，使SiHCl3气化，与H2形成混合气体，进入石英管中反应，高温条件下，SiHCl3被H2还原为Si。
A．由分析知，装置B中盛放浓硫酸，起到干燥氢气的作用，A正确；B．实验开始时先打开K1，利用生成的H2将装置中的空气排尽，防止加热石英管时因H2不纯而爆炸，B正确；C．由于SiHCl3为液体，实验需得到SiHCl3气体，故装置C应采用热水浴，使SiHCl3气化，C错误；D．SiHCl3被H2还原为Si，根据元素守恒推知另一产物为HCl，故该反应为：SiHCl3+H2Si+3HCl，D正确；故答案选C。
2．（2021·湖北高三零模）水泥是人类最伟大的发明之一，主要成分为硅酸三钙(3CaO∙SiO2)。将其与适量的水反应，形成相互交联的结构，反应式如下2(3CaO∙SiO2)+6H2O=3CaO∙2SiO2∙3H2O+3Ca(OH)2 ∆H＜0。但是，需要避免交联过程热膨胀及产生的水蒸气在建筑结构中造成空隙。我国三峡大坝的建设者在全世界首创了以冰代水的浇灌方法，有效解决了这一问题，保证了大坝建筑质量。下列说法错误的是
A．水泥由黏土和石灰石等研磨、煅烧制得
B．水泥生产过程中加入石膏，可以调节水泥的硬化速率
C．水的作用是提供结晶水以稳定交联结构
D．以冰代水的优点是减少了热膨胀及水蒸气的产生
【答案】C
【解析】A．水泥由石灰石和粘土等混合，经高温煅烧制得，A说法正确；B．水泥生产过程中加入石膏的目的是为了调节水泥的凝结硬化速度，调整水泥的凝结时间，B说法正确；C．水与硅酸三钙(3CaO∙SiO2)发生化学反应，生成的产物形成相互交联的结构，C说法错误；D．硅酸三钙(3CaO∙SiO2)与水反应放热，以冰代水减少了热膨胀及水蒸气产生的气泡，保证建筑质量，D说法正确；答案为C。
3．（2021·湖南株洲市·高三一模）下列叙述不正确的是
A．硅是应用最广泛的半导体材料B．硅在自然界中主要以单质形式存在
C．二氧化硅可用于生产玻璃D．高纯度的硅可用于制造计算机芯片
【答案】B
【解析】A．晶体硅导电性介于导体与绝缘体之间，是应用最广泛的良好的半导体材料，故A正确；B．硅是亲氧元素，在自然界中都是以二氧化硅和硅酸盐的形式存在，不存在硅单质，故B错误；C．生产玻璃的主要原料为石英、纯碱和石灰石，高温下，二氧化硅能与碳酸钠、碳酸钙反应，可用于制造玻璃，故C正确；D．硅的导电性介于导体与绝缘体之间是良好的半导体材料，晶体硅可以用于制造计算机芯片，故D正确；故选B。
4．（2020·安徽芜湖市·高三月考）下列关于SiO2和CO2的叙述不正确的是
A．都是共价化合物
B．都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应
C．都能溶于水且与水反应生成相应的酸
D．SiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨
【答案】C
【解析】A.SiO2和CO2都是共价化合物，A正确；B.都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应产生盐和水，B正确；C. SiO2不能溶于水且不能与水反应生成相应的酸，C错误；D. 光在SiO2中可以全反射，因此SiO2可用于制光导纤维，固态CO2容易升华，升华时吸收大量的热，因此干冰可用于人工降雨，D正确；答案选C。
5．（2020·河南安阳市·高三二模）中国是瓷器的故乡，有“瓷都”之称的江西景德镇出产的青花瓷是瓷器的代表，蓝紫色的硅酸铜钡（BaCuSi2O6）是瓷器加工中常用的颜料。下列说法正确的是
A．瓷器属于新型无机硅酸盐产品
B．硅酸铜钡还可表示为BaO·CuO·2SiO2
C．石灰石、黏土是生产瓷器的主要原料
D．瓷器具有较高的强度与硬度
【答案】B
【解析】A．陶瓷为传统无机非金属材料，故A错误；B．硅酸盐用氧化物形式表示时，书写顺序为：活泼金属氧化物、不活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以硅酸铜钡(BaCuSi2O6)用氧化物形式表示为：BaO•CuO•2SiO2，故B正确；C．生产陶瓷用到的主要原料为黏土，故C错误；D．瓷器易碎，强度不大，但具有较高的硬度，故D错误；故选：B。
6．（2021·浙江湖州市·高三二模）沸石是一种含水架状结构的多孔性铝硅酸盐晶体，其基本结构单元是硅氧四面体和铝氧四面体。沸石的化学组成为：Ma[ (AlO2)x ·(SiO2)y ]·z(H2O)，其中M为金属阳离子。下列推测不正确的是
A．沸石的架状结构中存有的空气，可作为气泡的凝结核，能使反应液平稳沸腾
B．若金属阳离子带n个单位正电荷，则x = a·n
C．增大x / y(铝硅比)的值，可以增强沸石的耐酸、耐碱和耐高温的性能
D．沸石具有筛分分子的作用，可用于分离、提纯气体或液体混合物
【答案】C
【解析】A．沸石是一种含水架状结构的多孔性铝硅酸盐晶体，架状结构中存有的空气，可作为气泡的凝结核，能使反应液平稳沸腾，故A正确；B．若金属阳离子带n个单位正电荷，根据电荷守恒得x = a·n，故B正确；C．增大x / y(铝硅比)的值，可以改变分子筛的空间结构，从而改变分子筛的稳定性，故C错误；D．调节硅铝比可以调节分子筛的孔径，根据分子筛孔径大小可以筛分不同大小的分子，可用于分离、提纯气体或液体混合物，故D正确；故答案为：C。
7．（2021·四川自贡市·高三一模）中国景德镇瓷器精美绝伦，瓷器表面的兔毫釉主要成分为SiO2，还含有少量Al2O3和Fe2O3。下列说法错误的是
A．SiO2属于酸性氧化物
B．景德镇瓷器不宜保存酸性或碱性太强物质
C．兔毫釉极易被空气氧化，瓷器不能在空气中久置
D．Al2O3中氧的质量分数高于Fe2O3
【答案】C
【解析】A．SiO2能与碱反应只生成盐和水，属于酸性氧化物，故A正确；B．SiO2能与碱反应生成盐和水，Al2O3能与酸和碱反应，Fe2O3能与酸反应，所以景德镇瓷器不宜保存酸性或碱性太强物质，故B正确；C．SiO2、Al2O3和Fe2O3的化学性质很稳定，不易被空气氧化，故C错误；D．Al2O3中氧的质量分数为 Fe2O3中氧的质量分数为故D正确；故答案为C。
8．（2020·湖北黄石市·黄石二中高三三模）X、Y、Z、W为原子序数递增的四种短周期元素，其中Z为金属元素，W的单质为常见的半导体材料，X、W为同一主族元素。X、Z、W分别与Y形成的最高价化合物为甲、乙、丙。结合如图转化关系，下列判断正确的是（ ）
A．X的氢化物沸点低于Y的氢化物沸点
B．W的单质可以用作计算机芯片，太阳能电池，丙是玛瑙的主要成分
C．甲、丙、丁均为酸性化合物
D．工业上用X的单质和乙来制取Z单质
【答案】B
【解析】X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种短周期元素，其中Z为金属元素，可在甲中燃烧生成X的单质，应为镁与二氧化碳的反应，则Z为Mg，甲为CO2，乙为MgO，由此关系可知X为C元素，W的单质为常见的半导体材料，X、W为同一主族元素，则W为Si，Y为O元素，丁为CO，丙为SiO2。A. X的氢化物为烃，Y的氢化物为水，烃的种类很多，其沸点不一定低于水，故A错误；B. W为Si，是良好的半导体材料，可以用作计算机芯片、太阳能电池，丙为二氧化硅，是玛瑙的主要成分，故B正确；C. 丁为CO，不能与碱反应生成盐和水，所以不是酸性氧化物，故C错误；D. 工业用电解质熔融的氯化镁的方法冶炼镁，故D错误；故选B。
9．（2020·广东茂名市·高三模拟）玻璃的出现与使用已有四千多年的历史。下列说法正确的是（ ）
A．玻璃花纹可以用氢氟酸进行雕刻
B．有机玻璃的主要成分为硅酸钠
C．纯碱和硅单质是制取普通玻璃的主要原料
D．玻璃外观规则，属于晶体，有固定的熔点
【答案】A
【解析】A．玻璃的主要成分是SiO2，氢氟酸能与SiO2反应，可以雕刻玻璃，故A正确；B．有机玻璃的主要成分为聚丙烯酸甲酯，是一种有机高分子材料，硅酸钠是无机物，故B错误；C．制取普通玻璃的主要原料是无机矿物，如纯碱、石英砂、石灰石等，不含硅单质，故C错误；D．玻璃是混合物，不是晶体，混合物没有固定的熔点，故D错误；答案选A。
10．（2020·山东潍坊市·高三二模）世界第一条大面积碲化镉薄膜“发电玻璃”生产线最近在成都投产，该材料是在玻璃表面镀一层碲化镉薄膜，光电转化率高。下列说法错误的是
A．普通玻璃含有二氧化硅 B．该发电玻璃能将光能不完全转化为电能
C．碲化镉是一种有机化合物 D．应用该光电转化技术可减少温室气体排放
【答案】C
【解析】A. 玻璃成分为硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅，故A正确，但不符合题意；B. 该发电玻璃能将光能转化为电能，但是不能完全转化，存在能量损耗，故B正确，但不符合题意；C. 碲化镉不含碳元素，是一种无机化合物，不是有机化合物，故C错误，但符合题意；D. 应用该光电转化技术可减少化石燃料的使用，减少二氧化碳的排放，故D正确，但不符合题意；故选：C。
11．（2020·广东中山市·中山纪念中学高三二模）有以下六种饱和溶液①CaCl2；②Ca(OH)2；③Na2SiO3；④Na2CO3；⑤NaAlO2；⑥NH3和NaCl，分别持续通入CO2，最终不会得到沉淀或析出晶体的是
A．①②B．③⑤C．①⑥D．④⑥
【答案】A
【解析】①碳酸比盐酸弱，CO2与CaCl2溶液不会反应，无沉淀生成，故①正确；②酸性氧化物能与碱反应，过量的CO2与Ca（OH）2反应：Ca（OH）2+2CO2═Ca（HCO3）2，无沉淀生成，故②正确；③碳酸比硅酸强，过量的CO2与Na2SiO3溶液反应：2CO2+Na2SiO3+2H2O ═2NaHCO3+H2SiO3↓，产生硅酸沉淀，故③错误；④过量的CO2通入饱和Na2CO3溶液中发生反应：Na2CO3+H2O+CO2═2NaHCO3↓，因为碳酸氢钠溶解度比碳酸钠小，所以有NaHCO3晶体析出，故④错误；⑤NaAlO2溶液通入过量的二氧化碳，由于碳酸酸性比氢氧化铝强，所以生成氢氧化铝白色沉淀和碳酸氢钠，2H2O+NaAlO2+CO2=Al（OH）3↓+NaHCO3，故⑤错误；⑥通入CO2与NH3和NaCl反应生成氯化铵和碳酸氢钠，碳酸氢钠的溶解度较小，则最终析出碳酸氢钠晶体，故⑥错误；故选A。
12．（2020·浙江高三模拟）青石棉（cricidlite）是世界卫生组织确认的一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，青石棉的化学式为：Na2Fe5Si8O22（OH）2，青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法中正确的是
A．青石棉是一种易燃品，且易溶于水
B．青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为：Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O
C．1ml Na2Fe5Si8O22（OH）2与足量的硝酸作用，至少需消耗8.5 L 2 ml/L HNO3溶液
D．1ml Na2Fe5Si8O22（OH）2与足量氢氟酸作用，至少需消耗7 L 2 ml/L HF溶液
【答案】B
【解析】A．青石棉属于硅酸盐，不易燃，也不溶于水，A错误；B．青石棉中铁元素的化合价由+2价和+3价两种，根据原子守恒和化合价不变的思想，化学组成用氧化物的形式可表示为：Na2O·3FeO·Fe2O3· 8SiO2·H2O，B正确；C．8.5 L2 ml·L-1HNO3溶液中硝酸的物质的量为17ml，青石棉用稀硝酸溶液处理时，亚铁离子被氧化为铁离子，硝酸被还原为一氧化氮，产物为NaNO3、Fe（NO3）3、NO、H2O、SiO2，1ml该物质能和18mlHNO3反应，C错误；D．7L2 ml·L-1HF溶液中HF的物质的量为14ml，1ml青石棉能与34ml氢氟酸反应生成四氟化硅，D错误。答案选B。
二、主观题（共3小题，共40分）
13.（14分）研究CO2在海洋中的转移和归缩，是当今海洋科学研究的前沿领域。
(1)溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在，其中HCOeq \\al(－,3)占95%。写出CO2溶于水产生HCOeq \\al(－,3)的方程式：___________、______________。
(2)在海洋碳循环中，通过如图所示的途径固碳。
①写出钙化作用的离子方程式：____________________________。
②同位素示踪法证实光合作用释放出的O2只来自H2O。用18O标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整：
________＋________(CH2O)x＋x18O2＋xH2O
(3)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上，其准确测量是研究海洋碳循环的基础。测量溶解无机碳，可采用如下方法：
①气提、吸收CO2。用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收(装置示意图如下)。将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。
②滴定。将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3，再用x ml·L－1 HCl溶液滴定，消耗y mL HCl溶液。海水中溶解无机碳的浓度＝________ml·L－1。
【答案】（每空2分）(1)CO2＋H2OH2CO3、H2CO3H＋＋HCOeq \\al(－,3)
(2)①2HCOeq \\al(－,3)＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O
②xCO2 2xHeq \\al(18,2)O
(3)① ②eq \f(x·y,z)
【解析】(1)CO2溶于水产生HCOeq \\al(－,3)的方程式为CO2＋H2OH2CO3、H2CO3H＋＋HCOeq \\al(－,3)。
(2)①根据题图找出钙化作用的反应物和生成物，可知发生反应的离子方程式为Ca2＋＋2HCOeq \\al(－,3)===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O。②根据题图中光合作用及元素守恒可配平，注意18O的标记。
(3)①酸化海水不能用挥发性的酸，因为要用NaOH溶液吸收CO2，故选用H2SO4溶液酸化。②NaHCO3～HCl，海水中溶解无机碳的浓度为eq \f(x ml·L－1×y×10－3 L,z×10－3L)＝eq \f(x·y,z)ml·L－1。
14．（12分）硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展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。工业上可以采用化学气相沉积法，在H2的保护下，使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程式：________________________。
(2)一种工业用硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物)，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。一种合成氮化硅的主要工艺流程如下：
①净化N2和H2时，铜屑的作用是___________________________，
硅胶的作用是_________________________________________________。
②在氮化炉中发生反应3SiO2(s)＋2N2(g)===Si3N4(s)＋3O2(g) ΔH＝－727.5 kJ·ml－1，开始时，严格控制氮气的流速以控制温度的原因是___________________________；
体系中要通入适量的氢气是为了____________________________________________________________。
③X可能是________(填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”)。
【答案】（每空2分）(1)3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl
(2)①除去原料气中的氧气 除去生成的水蒸气
②该反应是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触 将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去(或将整个体系中空气排尽)
③硝酸
【解析】(1)根据原子个数守恒可写出化学方程式3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl。(2)①由于氧气和水蒸气都能腐蚀氮化硅，而氮气和氢气中含有水蒸气和氧气，所以铜屑的作用是除去氧气，硅胶的作用是除去水蒸气。②因为该反应是放热反应，如果温度过高，局部过热，会导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触；通入氢气能将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去。③由于工业用硅中含有铜的氧化物，在反应中氧化铜能被还原生成铜，因此要除去铜应该选择硝酸，盐酸和硫酸不能溶解铜，氢氟酸能腐蚀氮化硅。
15．（2020·浙江省杭州第二中学高三模拟）（14分）化合物 A 由三种短周期元素组成，某兴趣小组进行了如下实验：
已知：气体甲为纯净物且只含两种元素，在标况下体积为 672 mL；固体甲为常用的耐火材料，溶液乙为建筑行业中常用的粘合剂。请回答下列问题：
（1）A 的组成元素为_____（用元素符号表示），A 的化学式为_____；
（2）写出A溶于盐酸的化学方程式______________________________。
（3）写出气体甲与 NaOH（aq）反应的离子方程式___________________。
（4）往溶液乙中通入少量 CO2气体发生的化学方程式___________________。
（5）高温下A 与足量氯气能发生剧烈爆炸，生成三种常见化合物，试写出相应的化学方程式_____。
【答案】（除标注外，每空2分）（1）Mg、Si、H（3分） MgSi2H4 （3分）
（2）MgSi2H4+2HCl=Si2H6↑+MgCl2
（3）Si2H6+4OH-+2H2O=2+7H2↑
（4）Na2SiO3 + CO2 + H2O=Na2CO3 + H2SiO3↓
（5）MgSi2H4+7Cl2MgCl2+2SiCl4+4HCl
【解析】2.52 gA中加入20 mL3 ml/L的盐酸发生反应生成气体甲为纯净物且只含两种元素，在标况下体积为672 mL，物质的量，气体甲和120 mL1 ml/L的氢氧化钠溶液恰好完全反应生成气体单质乙和溶液乙，溶液乙为建筑行业中常用的粘合剂，溶液乙为硅酸钠溶液，说明A中含硅元素、氢元素，溶液甲只含一种溶质，加入过量氢氧化钠溶液生成氢氧化物白色沉淀，加热得到白色固体甲为常用的耐火材料，固体甲应为氧化镁，白色沉淀为Mg(OH)2，则判断甲溶液中含Mg元素，为MgCl2溶液，计算得到镁的物质的量，则A含有的元素为Mg、Si、H元素，气体甲为纯净物且只含两种元素为Si、H组成，气体物质的量0.03 ml，和120 mL1 ml/L的氢氧化钠溶液恰好完全反应生成气体单质乙和溶液乙，消耗NaOH物质的量=0.12 L×1 ml/L=0.12 ml，则气体甲和氢氧化钠反应的物质的量之比为1：4，生成和氢气，根据原子守恒得到甲为Si2H6，甲和氢氧化钠溶液反应的离子方程式：Si2H6+4OH-+2H2O=2-+7H2↑，n(Si)=0.06 ml，所含氢元素物质的量，n(Mg)：n(Si)：n(H)=0.03ml：0.06ml：0.12ml=1：2：4，A为MgSi2H4。
(1) 根据上述分析， A含有的元素为Mg、Si、H元素；A为MgSi2H4；故答案为：Mg、Si、H；MgSi2H4；
(2) 根据上述分析，A为MgSi2H4，气体甲为Si2H6，溶液甲为MgCl2，故A溶于盐酸的化学方程式为MgSi2H4+2HCl=Si2H6↑+MgCl2。
(3)气体甲为Si2H6，气体甲和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和氢气，离子方程式为：Si2H6+4OH-+2H2O=2+7H2↑，故答案为：Si2H6+4OH-+2H2O=2+7H2↑；
(4) 溶液乙为硅酸钠溶液，通入少量二氧化碳反应生成硅酸沉淀和碳酸钠，化学方程式为：Na2SiO3 + CO2 + H2O=Na2CO3 + H2SiO3↓，故答案为：Na2SiO3 + CO2 + H2O=Na2CO3 + H2SiO3↓；
(5) 高温下，A与足量氯气能发生剧烈爆炸，生成三种常见化合物为氯化镁、四氯化硅和氯化氢，反应的化学方程式：MgSi2H4+7Cl2MgCl2+2SiCl4+4HCl，故答案为：MgSi2H4+7Cl2MgCl2+2SiCl4+4HCl。