2021版高考化学一轮复习课时跟踪检测（十四）碳、硅及无机非金属材料（含解析）新人教版

课时跟踪检测（十四） 碳、硅及无机非金属材料

1．(2019·全国卷Ⅰ)陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是(　　)

A．“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁

B．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成

C．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐

D．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点

解析：选A　氧化铁的颜色为红棕色，不是青色。

2．(2019·北京高考)下列我国科研成果所涉及材料中，主要成分为同主族元素形成的无机非金属材料的是(　　)

解析：选A　A对：碳化硅材料属于无机非金属材料，且碳、硅元素属于同主族元素。B错：聚氨酯属于合成高分子材料。C错：碳包覆银纳米线不属于无机非金属材料。D错：钛合金属于金属材料。

3．《本草衍义》中有如下叙述：“嘉州峨眉山有燕萨石，形六棱而锐首，色莹白明澈。”这里“燕萨石”的主要成分可能是(　　)

A．CaO　　　　　　　　　 B．SiO2

C．石墨  D．NaCl

解析：选B　由题意知“燕萨石”为无色透明的晶体，NaCl和CaO的形状不符合，石墨是黑色，颜色不符合，只有SiO2晶体符合。

4．材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是(　　)

解析：选D　光导纤维的主要成分为二氧化硅，A正确；半导体材料可以是硅晶体，B正确；水泥成分为硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙，普通玻璃的主要成分为二氧化硅、硅酸钙和硅酸钠，普通水泥、普通玻璃的主要成分为硅酸盐，C正确；沙子、石英的主要成分为二氧化硅，不是硅，D错误。

5．用四种溶液进行实验，如表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是(　　)

解析：选B　A项，由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，向饱和Na2CO3溶液中通入CO2会析出NaHCO3晶体，正确；B项，CO2通入Na2SiO3溶液中产生H2SiO3沉淀，CO2过量后沉淀不消失，错误；C项，CO2与Ca(ClO)2溶液反应生成CaCO3沉淀和HClO，溶液变浑浊后加入品红溶液，被HClO氧化褪色，正确；D项，首先CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，继续通CO2，生成可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH，又发生2NaOH＋Ca(HCO3)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又变浑浊，正确。

6．下列关于硅的说法不正确的是(　　)

A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体

B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料

C．用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被氧化

D．加热到一定温度时，硅能与氢气、氧气等非金属发生反应

解析：选C　A项，晶体硅的结构与金刚石类似，它是灰黑色有金属光泽的非金属固体，正确；B项，硅在元素周期表中处于金属和非金属的过渡位置，所以晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，正确；C项，硅元素由＋4价变为0价，被还原，错误；D项，加热条件下，硅能与一些非金属、氧化物等反应，如硅能与氢气、氧气等非金属发生反应，正确。

7．下列关于二氧化硅的说法正确的是(　　)

A．二氧化硅是酸性氧化物，因此能与水反应生成硅酸

B．二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆

C．二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发生反应

D．用二氧化硅制取单质硅时，当生成2.24 L气体(标准状况)时，得到2.8 g硅

解析：选C　二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，与水不反应，故A错误；二氧化硅制成的光导纤维，由于其良好的光学特性而被用于制造光缆，故B错误；碳酸的酸性强于硅酸，二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，高温时，能够与碳酸钠固体反应生成硅酸钠和二氧化碳，故C正确；由方程式SiO2＋2CSi＋2CO↑可得，当生成2.24 L即0.1 mol 气体时，得到0.05 mol即1.4 g硅，故D错误。

8．下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是(　　)

A．CO2、SiO2都能与碱及碱性氧化物反应

B．CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸

C．SiO2可用来制作干燥剂，因SiO2可与水反应

D．CO2和SiO2都是由相应的分子构成的

解析：选A　CO2、SiO2都是酸性氧化物，都能与碱及碱性氧化物反应，故A正确；SiO2不溶于水，也不能和水反应生成硅酸，B不正确；硅胶可用作干燥剂，但SiO2不与水反应，C不正确；CO2是由分子构成的，SiO2是由Si、O原子直接构成的，D不正确。

9．SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是(　　)

A．图中所有反应都不属于氧化还原反应

B．硅酸盐的化学性质稳定，常用于制作光导纤维

C．可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙

D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高

解析：选C　图中SiO2与CaO、CaCO3、Na2CO3的反应不属于氧化还原反应，SiO2与C、Si与Cl2、SiCl4与H2的反应属于氧化还原反应，A错误；光导纤维的主要成分是SiO2而不是硅酸盐，B错误；玻璃没有固定的熔点，D错误。

10．下列变化中，不能一步实现的是(　　)

A．Na2SiO3―→H2SiO3  B．H2SiO3―→SiO2

C．SiO2―→H2SiO3  D．SiO2―→Na2SiO3

解析：选C　Na2SiO3H2SiO3；H2SiO3SiO2，SiO2Na2SiO3，SiO2不与H2O反应，故不能一步转化为H2SiO3。

11．(2020·聊城三模)灼热的焦炭与水蒸气反应所得产物为H2、CO和少量CO2，为了检验产物中的H2和CO(设气体均被充分吸收)，设计如下实验装置，下列有关说法错误的是(　　)

A．为了实验安全，应先点燃①处酒精灯，后点燃④处酒精灯

B．②③⑤中依次盛装氢氧化钠溶液、浓硫酸和澄清石灰水

C．④中黑色固体变红色，即可证明产物中一定含有H2和CO中的一种或两种

D．若用碱石灰替换无水硫酸铜，也可以达到检验H2和CO的目的

解析：选D　由图可知，①中C与水蒸气反应生成H2、CO和少量CO2，实验目的为检验产物中的H2和CO，则②中NaOH溶液可除去CO2，③中浓硫酸干燥气体，④中H2和CO均还原CuO，若无水硫酸铜变蓝，则检验出含有氢气，⑤中澄清石灰水变浑浊可检验出含有CO，最后处理尾气。

12．如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是(　　)

A．SiO2属于两性氧化物

B．盛放Na2CO3溶液的试剂瓶用玻璃塞

C．硅胶吸水后可重复再生

D．图中所示的转化都是氧化还原反应

解析：选C　SiO2是酸性氧化物，A错误；Na2CO3溶液呈碱性，试剂瓶不能用玻璃塞，B错误；题图中有的转化不是氧化还原反应，例如SiO2与NaOH溶液的反应，D错误。

13．下列除杂方法正确的是(　　)

A．SiO2中含Al2O3杂质，可以加入足量NaOH溶液，然后过滤除去

B．CO2中含有CO杂质，可以通入盛有CuO的玻璃管且加热

C．CO2中含有HCl杂质，可以通过盛有饱和Na2CO3溶液的洗气瓶

D．Na2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可以通入足量的CO2，然后过滤

解析：选B　A项，SiO2、Al2O3均能与NaOH溶液反应，错误；C项，应通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，错误；D项，引入NaHCO3 杂质，错误。

14．光纤通讯是光导纤维传送信号的一种通讯手段，合成光导纤维及氮化硅(一种无机涂层)的工艺流程如下：

回答下列问题：

(1)反应Ⅰ的化学方程式为________________________，氧化剂为________(填化学式)。

(2)经反应Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物质如下：

图中“操作X”的名称为______________；PCl3的电子式为______________________。

(3)反应Ⅲ和Ⅳ中尾气的用途为____________；反应Ⅳ的化学方程式为________________________________________________________________________。

解析：(1)反应Ⅰ是焦炭还原SiO2，反应方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑；氧化剂是所含元素化合价降低的物质，根据反应方程式可知，二氧化硅中硅的化合价由＋4价→0价，即SiO2是氧化剂。

(2)根据表格数据，除HCl、BCl3和SiH2Cl2常温下是气体外，其余为液体，因此采用精馏(或蒸馏)的方法得到SiCl4，PCl3是共价化合物，最外层都满足8电子稳定结构，其电子式为。

(3)反应Ⅲ中得到的物质为SiO2和HCl，尾气是HCl，反应Ⅳ中发生的反应是3SiCl4＋4NH3Si3N4＋12HCl，尾气是HCl，因此尾气的用途是制备盐酸。

答案：(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑　SiO2　(2)精馏(或蒸馏)　

　(3)制取盐酸(或其他合理答案)

3SiCl4＋4NH3Si3N4＋12HCl

15．(2020·黄冈模拟)为测定某三价铁配合物{化学式表示为Ka[Feb(C2O4)c]·xH2O}的组成，做了如下实验：

步骤1：称取1.964 0 g Ka[Feb(C2O4)c]·xH2O晶体，配制成250.00 mL溶液。

步骤2：取所配溶液25.00 mL于锥形瓶中，加入1 mol·L－1 H2SO4 5.0 mL，加热到70～85 ℃，用0.010 00 mol·L－1 KMnO4溶液滴定至终点(5C2O＋2MnO＋16H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O)，消耗KMnO4溶液48.00 mL。

步骤3：向反应后的溶液中加入一定量锌粉。加热至黄色恰好消失，过滤，洗涤，将过滤及洗涤所得溶液收集到锥形瓶中，此时溶液仍呈酸性。

步骤4：继续用0.010 00 mol·L－1 KMnO4溶液滴定步骤3所得溶液至终点，消耗KMnO4溶液8.00 mL。

(1)步骤2中滴定终点的现象是_______________________________________________。

(2)步骤3中加入锌粉的目的是_______________________________________________。

(3)步骤4中发生反应的离子方程式为_________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)通过计算确定该三价铁配合物的化学式(写出计算过程)。

解析：(1)用酸性KMnO4溶液滴定C2O，酸性KMnO4溶液为红色，当滴定完成，则红色不会褪去了，且要保持半分钟。(2)溶液中加入锌粉后，黄色恰好消失，说明溶液中的Fe3＋消失了，并且步骤4中又用KMnO4溶液来滴定，可知加入锌的目的是Fe3＋转化为Fe2＋。(3)由(2)中分析可得，KMnO4溶液用来滴定Fe2＋，根据氧化还原反应，得失电子总数相等，离子方程式为5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。

答案：(1)溶液由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色

(2)将Fe3＋还原为Fe2＋

(3)5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O

(4)由步骤2,5C2O＋2MnO＋16H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O得出，n(C2O)∶n(MnO)＝5∶2，所以n(C2O)＝n(MnO)＝×0.010 00 mol·L－1×48.00×10－3 L＝0.001 2 mol，因为只取了25 mL，故n(C2O)总＝0.001 2 mol×10＝0.012 mol；同理，由步骤4得出Fe3＋的总量为n(Fe3＋)＝5n(MnO)＝5×0.010 00 mol·L－1×8.00×10－3L×10＝0.004 mol，再根据电荷守恒，得知 n(K＋)＝2×0.012 mol－3×0.004 mol＝0.012 mol，总质量为1.964 0 g，m总＝m(K＋)＋m(C2O)＋m(Fe3＋)＋m(H2O)，因此，m(H2O)＝1.964 g－0.012 mol×39 g·mol－1－0.004 mol×56 g·mol－1－0.012 mol×88 g·mol－1＝0.216 g，故n(H2O)＝＝0.012 mol，所以n(K＋)∶n(Fe3＋)∶n(C2O)∶n(H2O)＝0.012 mol∶0.004 mol∶0.012 mol∶0.012 mol＝3∶1∶3∶3，化学式为K3[Fe(C2O4)3]·3H2O。

16．二氯二氢硅(SiH2Cl2)常用于外延法工艺中重要的硅源。易燃、有毒，与水接触易水解，沸点为8.2 ℃。在铜催化作用下，HCl与硅在250～260 ℃反应可以制得SiH2Cl2。

(1)以浓硫酸、浓盐酸为原料，选用A装置制取HCl，利用了浓硫酸的________性。

(2)D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为

________________________________________________________________________。

(3)按照气体从左到右的方向制取SiH2Cl2的装置(h处用止水夹夹好)连接次序为a→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)(填仪器接口的字母，其中装置C用到2次)。

(4)按从左到右的顺序，前面装置C中装的药品为______，后面装置C的作用为_________。

(5)反应除生成二氯二氢硅之外，还会生成H2和______、________等。

(6)制取SiH2Cl2的新方案是：往硅粉中先通入Cl2，在300～350 ℃反应生成SiCl4，然后再与HCl在250～260 ℃反应，可以大大提高产率。如果通入气体次序相反，结果会____________(用化学方程式表示)。

解析：(1)浓硫酸有吸水性，使浓盐酸更易挥发出HCl。(3)A装置制取HCl，连接C装置干燥，从f进入D中反应，SiH2Cl2从g处挥发出来，在B装置中收集，SiH2Cl2的密度比空气大，导气管应长进短出，为防止空气中的水进入B中，则应在B后接干燥管。(4)前面的装置C是用来干燥氯化氢气体的，应选用P2O5或CaCl2，后面的装置C的作用为尾气处理和防止空气中的水进入B中，应选碱石灰。(6)如果通入气体次序相反，SiH2Cl2会与Cl2继续反应，生成SiCl4、SiHCl3。

答案：(1)吸水　(2)Si＋2HClSiH2Cl2

(3)d　e　f　g　b　c　d　(4)P2O5或CaCl2　SiH2Cl2尾气处理和防止空气中的水进入B中　(5)SiCl4　SiHCl3　(6)SiH2Cl2＋2Cl2SiCl4＋2HCl(或SiH2Cl2＋Cl2SiHCl3＋HCl)