新高考化学一轮考点复习第4章 第4讲 碳、硅及无机非金属材料 练习（含答案解析）

这是一份新高考化学一轮考点复习第4章 第4讲 碳、硅及无机非金属材料 练习（含答案解析），共12页。试卷主要包含了中国文物具有鲜明的时代特征，《天工开物》记载，宋代五大名窑分别为等内容，欢迎下载使用。
A． 晶体硅的结构与金刚石类似
B． 晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应
C． 晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它提炼工艺复杂，价格昂贵
D． 晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，可以导电
2．(2024•湖南省常德市月考)2023年是我国实施新型基础设施建设的重要时期，在包括5G基站建设、城际高速铁路和城市轨道交通等领域都取得瞩目成就，其中涉及各种化学材料。下列相关说法错误的是( )
A．中国自主研发的首个5G微基站射频芯片的主要材料是Si
B．高铁动车的车厢厢体由不锈钢和铝合金制成，不锈钢和铝合金均属于金属材料
C．国产飞机C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料
D．石英玻璃、碳化硅陶瓷、水泥、石墨烯都是硅酸盐材料
3．(2024•高三下·河北省石家庄市第十七中学月考)2024年央视春晚首次应用5G-A技术，Al含量高，硬科技霸屏，下列有关说法错误的是( )
A．舞蹈《瓷影》所诠释的青花瓷，其主要原材料为含水的铝硅酸盐
B．晚会采用的LED屏，其发光材料通常是以Si3N4为基础，用Al取代部分Si，用O取代部分N后所得的陶瓷制作而成
C．5G-A技术所需高频通讯材料之一的LCP(液晶高分子)在一定加热状态下一般会变成液晶，液晶既具有液体的流动性，又表现出类似晶体的各向异性
D．芯片中二氧化硅优异的半导体性能。使得晚会上各种AI技术得以完美体现
4．(2024·黑龙江省哈尔滨市三模)龙是中华民族精神的象征，以下与龙有关文物的叙述错误的是( )
A．“月白地云龙纹缂丝单朝袍”所使用丝的主要材质为纤维素
B．“东汉玛瑙龙头雕刻品”的主要成分为二氧化硅
C．“战国青铜双翼神龙”的主要材质为铜合金
D．“龙首人身陶生肖俑”是以黏土为主要原料，经高温烧结而成
5．(2023·广东省韶关市二模)中国文物具有鲜明的时代特征。下列源自广东韶关的文物的主要成分不属于硅酸盐的是( )
6．(2023·浙江省绍兴高三选考模拟)龙泉窑是中国历史上的一个名窑，是中国制瓷史上延续历史最长的一个瓷窑系，龙泉窑以烧制青瓷而闻名，下列有关说法错误的是( )
A．高温烧结过程包含复杂的化学变化B．瓷器具有耐酸碱腐蚀、不易变形的优点
C．制作瓷器所用的黏土原料是人工合成的D．瓷器属于硅酸盐产品，含有多种金属元素
7．《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无砂粘土而为之”，“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．粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料
B．“燃薪举火”使粘土发生复杂的物理化学变化
C．沙子和粘土的主要成分均为硅酸盐
D．烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦
8． “九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是( )
A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品
B．制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英
C．硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高
D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐
9．宋代五大名窑分别为：钧窑、汝窑、官窑、定窑、哥窑。其中钧窑以“入窑一色，出窑万彩”的神奇窑变著称。下列关于陶瓷的说法不正确的是( )
A．窑变是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化
B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料
C．高品质的瓷器晶莹剔透，属于纯净物
D．陶瓷属于硅酸盐材料，耐酸碱腐蚀，但是不能用来盛装氢氟酸
10．第十三届全国人民代表大会第四次会议政府工作报告指出“要扎实做好碳达峰、碳中和各项工作”，绿色氢能和液态阳光甲醇可助力完成碳中和目标。下列说法正确的是( )
A．CH3OH属于电解质
B．用焦炭与H2O反应是未来较好获取氢能的方法
C．H2与CO2反应，每生成1mlCH3OH时转移4ml电子
D．植树造林、节能减排等有利于实现碳中和
11．部分含碳物质的分类与相应碳元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是( )
A．固态p可做制冷剂用于人工降雨
B．p转化为r可通过化合反应来实现
C．m转化为n或的反应均释放能量
D．n的一种同素异形体中既存在共价键也存在范德华力
12．中国努力争取2060年前实现碳中和。利用NaOH溶液喷淋捕捉空气中的CO2，反应过程如图所示。下列说法错误的是( )
A．捕捉室中NaOH溶液喷成雾状有利于吸收CO2
B．环节a中物质分离的基本操作是蒸发结晶
C．反应过程中CaO和NaOH是可循环的物质
D．可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液捕捉CO2
13．硅胶吸附剂的结构如图所示，硅胶常用作干燥剂，在其中添加CCl2可使其指示吸水量，这可用于判断硅胶是否失效，原理如下：CCl2(蓝色)CCl2·6H2O(粉红色)，失效的硅胶可加热再生。下列说法错误的是( )。
A．当硅胶变粉红色说明硅胶失效了
B．SiO2是酸性氧化物，硅胶可干燥HF
C．失效的硅胶再生时加热的温度不宜过高
D．当硅胶遇到大量的水分子时，硅胶中的羟基形成了过多氢键从而失去吸附力
14．(2024•广东省东莞市开学考试)部分含物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列说法不正确的是
A．化合物是现代信息技术的基础材料
B．工业制取单质时同时产生氧化产物
C．向溶液中通入CO2，可以实现的转化
D．化合物的热稳定性大于甲烷
15．(2024·江西省宜春市高三模拟)某研究小组用铝土矿为原料制备絮凝剂聚合氯化铝{，}按如图流程开展实验。
已知：①铝土矿主要成分为Al2O3，含少量Fe2O3和SiO2。用溶液溶解铝土矿过程中SiO2转变为难溶性的硅酸盐。
②的絮凝效果可用盐基度衡量，盐基度。当盐基度为0.60~0.85时，絮凝效果较好。
下列说法正确的是( )
A．步骤I所得滤液中主要溶质的化学式是NaAlO2、NaOH和Na2SiO3
B．步骤Ⅱ，可以用代替CO2
C．步骤Ⅲ，为减少Al(OH)3吸附的杂质，洗涤时需对漏斗中的沉淀充分搅拌
D．步骤V采用蒸汽浴加热。若用酒精灯直接加热受热不均匀，会导致产品盐基度不均匀
16．(2024•山西省部分学校期中调研测试)高纯硅是信息革命的“催化剂”．工业上制备高纯硅的流程如下：
下列叙述错误的是( )
A．气体X常作灭火剂，但不能作钠、镁等金属火灾的灭火剂
B．反应2主要作用是除去难熔性杂质
C．用水吸收反应3的尾气时要采用防倒吸装置
D．气体Y是反应2的还原产物，反应3的还原剂
17．(2024·河北省邯郸市二模)工业上制备高纯硅，一般需要先制得98％左右的粗硅，再以粗硅为原料制备高纯硅，工艺流程如下；工业上还以粗硅为原料采用熔融盐电解法制取甲硅烷(SiH4)，电解装置如图所示：

下列有关说法正确的是
A．制备粗硅的化学方程式：SiO2+CSi+CO2↑
B．制备高纯硅的工艺中可循环使用的物质只有HCl
C．阴极发生的电极反应：H2+2e-=2H-
D．SiO2、Si、SiH都属于共价晶体
18．(2024·北京市西城区一模)硅是电子工业的重要材料。利用石英砂(主要成分为SiO2)和镁粉模拟工业制硅的流程示意图如下。
已知：电负性：Si＜H
下列说法不正确的是( )
A．I中引燃时用镁条，利用了镁条燃烧放出大量的热
B．Ⅱ中主要反应有：MgO+2HCl=2MgCl2+H2O、Mg2Si+4HCl=2 MgCl2+SiH4↑
C．为防止SiH4自燃，Ⅱ需隔绝空气
D．过程中含硅元素的物质只体现氧化性
19．近日，清华大学等重点高校为解决中国“芯”——半导体芯片，成立了“芯片学院”。某小组拟在实验室制造硅，其流程如图：
制造原理：2Mg +SiO22MgO+Si
除杂原理：Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4↑，MgO+2HCl=MgCl2+H2O
下列说法中正确的是( )
A．操作1、操作2均为过滤
B．均含有共价键，等质量的二者分子数之比为8：15
C．点燃石英砂和镁粉的混合物发生的副反应为2 Mg +SiMg2Si
D．当有2ml电子转移时，能生成14 g Si
20．制造芯片用到高纯硅，用SiHCl3 (沸点：31.85℃，SiHCl3遇水会剧烈反应)与过量H2在1100～1200℃反应制备高纯硅的装置如下图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法错误的是( )
A．I装置可用于二氧化锰固体与浓盐酸反应制备氯气
B．装置II中盛装的是浓H2SO4、装置Ⅲ烧杯盛装的是温度高于32℃的温水
C．实验时，先打开装有稀硫酸仪器的活塞，收集尾气验纯，再预热装置Ⅳ石英管
D．IV中发生反应的化学方程式：SiHCl3+H2Si+3HCl
21．(2024•四川省内江市威远中学期中)“中国芯”的发展离不开单晶硅，工业上制高纯硅，先制得粗硅，再制高纯硅。
Ⅰ.请回答：
(1)工业制粗硅反应的化学方程式为 。
Ⅱ.某小组拟在实验室用如图所示装置模拟探究四氯化硅的制备和应用(夹持装置已省略)。
已知有关信息：
①，；
②遇水剧烈水解，SiCl4的熔点、沸点分别为、。
请回答下列问题：
(2)装无水氯化钙的仪器名称是 。
(3)若拆去B装置，可能的后果是(写出一个即可) 。
(4)有同学最初将E、F、G装置设计成图甲所示装置，图甲装置的主要缺点是 (写出一个即可)。
(5)已知NH4Cl在高温条件下易分解生成NH3和HCl。利用SiCl4和NH3制备新型无机非金属材料(Si3N4)的装置如图乙，写出该反应的化学方程式： 。利用尾气制备盐酸，宜选择下列装置中的 (填序号)。
22．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”)。
(3)工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅：
①整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应，写出该反应的化学方程式：__________________________________________________________________________。
②假设每一轮次制备1 ml纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应Ⅰ中HCl的利用率为90%，反应Ⅱ中H2的利用率为93.75%。则在第二轮次的生产中，补充HCl和H2的物质的量之比是________。
23．我国能够造出几百万一颗的卫星芯片，但是在智能手机芯片上却屡屡遭到美国垄断。制造手机芯片需要高纯硅，工业上制取高纯硅的流程如图。请根据所学知识回答下列问题。
(1)石英砂的主要成分为____________(填化学式)，实验室不能用石英坩埚熔融氢氧化钠的原因是 。
(2)整个过程中可以循环利用的物质为____________(填化学式)。
(3)晶体硅为灰黑色固体，溶于氢氟酸可生成氢气。写出晶体硅与氢氟酸反应的化学方程式： 。
(4)某科研团队设计了一种以硅作为基底的微型直接氢气酸性燃料电池，其工作原理如图所示：
①电池工作时，电子由______(填“A”或“B”，下同)电极流向______电极。
②电池工作时，B电极上的电极反应式为 。
③每转移，A电极消耗标准状况下的O2的体积为 L。
24．水泥是重要的建筑材料，硅酸盐水泥主要为硅酸二钙(2CaO·SiO2)、硅酸三钙(3CaO ·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)。铁铝酸四钙(4CaO·Al2O3·Fe2O3)和氧化镁等的混合物。《水泥化学分析方法》中用EDTA(一种常用作滴定金属离子含量的有机物)滴定法测定水泥样品中钙、镁的含量。其过程如图所示：
已知：相关金属离子浓度为0.1ml/L时，形成氢氧化物沉淀的pH范围如表：
回答下列问题：
(1)工业制水泥的主要原料是黏土 (填名称)。
(2)步骤①中选择用银坩埚而不用瓷坩埚，其理由是 .滤渣的主要成分为 。(填化学式)。
(3)步骤③中加入的酒石酸钠和三乙醇胺作为掩蔽剂，可掩蔽杂质离子的干扰，在该过程中，主要掩蔽的离子有 。 掩蔽剂需要在调pH前加入，若在碱性溶液中则起不到掩蔽作用，试从要掩蔽的离子性质分析原因： 。
(4)步骤④和⑤中，调pH时，最好选用试剂 (填序号)。
A．氨水 B．MgO C．CaCO3
(5)水泥样品中的钙的含量通过步骤④滴定结果可计算得出；而步骤⑤滴定的是钙、镁总量，所以测定镁的含量准确性还依赖于步骤④。当溶液pH大于12时，会生成硅酸钙沉淀，所以若滴定前，溶液中还有少量的硅酸，则需加入适量氟化钾，以消除硅酸的干扰。若未加氟化钾，残留的硅酸会使镁含量测定结果______(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
(6)镁含量的测定还受水泥试样中一氧化锰含量的影响，当一氧化锰含量小于0.5%时，干扰不明显，可忽略不计；但大于0.5%时，还需要再测出一氧化锰含量。一氧化锰的测定是在硫酸介质中，用高碘酸钾将其氧化为高锰酸根离子，进行测量。写出该过程中反应的离子方程式： (该反应中的一种产物可以作为食盐的添加剂)。
25．(2024•湖北省部分省示范高中期中测试)如今，半导体“硅”已经成为信息时代高科技的代名词，高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业的基础材料。制备高纯硅的主要工艺流程如图所示：
已知：SiHCl3极易水解，反应过程中会产生氢气。
回答下列问题：
(1)二氧化硅和硅酸盐是构成地壳中大部分岩石、沙子和土壤的主要微粒，SiO2的晶体类型为 。
(2)写出④的化学方程式为 。
(3)以上①~⑤的流程中，包含置换反应的是 (填序号)。整个操作流程都需隔绝空气，原因是 (答出两条即可)。
(4)氮化硼陶瓷基复合材料电推进系统及以SiC单晶制作器件，在航空航天特殊环境下具有广泛的应用前景。科学家用金属钠、四氯化碳和四氯化硅制得了SiC纳米棒，反应的化学方程式为 。
(5)在硅酸盐中，SiO44-四面体［如下图(a)］通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大结构型式。图(b)为一种链状结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为 ，其化学式为 。
26．(2024•江苏省南京市期中)地球上既有辽阔的海洋也有浩瀚的沙漠。
(1)“从沙滩到用户”的关键第一步反应是利用石英砂可以制备粗硅，其反应的方程式为 ；
(2)下图的实验装置中，在试管C中观察到凝胶状的白色沉淀。反应的化学方程式为 。
装置A中发生反应的离子方程式 。有同学依据以上实验得出以下一些结论，其中正确的是 (填序号)。
A．物质的酸性：
B．元素的非金属性：Cl>C>Si
C．试管B中饱和NaHCO3溶液的主要作用是除去CO2气体中温有的HCl
D．在试管B中发生反应的离子方程式为：HCO3-+H+=H2O+CO2↑
(3)硅酸钠溶液是一种粘稠的液体，这与硅酸根离子的长键结构有关：
在硅酸根离子中每个Si原子都与四个O原子相连形成四面体，人们常称之为“硅氧四面体”，硅氧四面体通过共用O原子可以彼此相连形成长链。
俯视为简化为连成长链
用激光笔照射Na2SiO3溶液，发现有丁达尔现象。依据胶体微粒大小对其中所含原子数的估算，胶体微粒中大约会含有个原子。假设硅酸钠溶液中硅酸根离子含有1000个原子，那么在硅酸根离子的长链中，包含有 个硅氧四面体的结构单元。
27．(2024•天津市军粮城中学质检)明矾是生活中常见的净水剂，用铝土矿含30%SiO2、40.8%Al2O3和和少量等制取明矾的工艺如下：
(1)焙烧除铁反应：(少部分发生类似反应)，气体的化学式为 。
(2)操作①的名称是 ，操作①后，需洗涤固体表面吸附的离子，判断固体是否洗涤干净的实验方法是：取最后一次洗涤后的浸出液于试管中，滴加溶液，观察到 ，说明已洗涤干净。
(3)固体加稀硫酸反应的离子方程式为 。
(4)固体与固体焙烧可制备防火材料，下列装置适合的是 填字母编号。
(5)不计过程中的损失，投入铝土矿，理论上可制得明矾 明矾的相对分子质量为474)。
28．芯片是国家科技的心脏。在硅及其化合物上进行蚀刻是芯片制造中非常重要的环节。三氟化氮(NF3)、四氟化碳(CF4)是常见的蚀刻剂。
(1)高纯三氟化氮对二氧化硅具有优异的蚀刻速率和选择性。
①二氧化硅的晶胞结构如图所示，二氧化硅晶体中硅原子周围最近的硅原子有 个。
②工业上常采用F2直接氟化尿素［CO(NH2)2]的方法生产NF3。得到的NF3中常含有少量CF4。常温下，三种物质在水中的溶解性大小顺序为：CF4