高考复习#衡中作业414第14讲碳硅及无机非金属材料.docx

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高考复习#衡中作业414第14讲碳硅及无机非金属材料

衡中作业（十四）

1．（2018·江苏卷）CO2是自然界碳循环中的重要物质。

下列过程会引起大气中CO2含量上升的是（　　）

A．光合作用　　　　　B．自然降雨

C．化石燃料的燃烧D．碳酸盐的沉积

[解析]　A项，光合作用会吸收CO2放出O2；B项，自然降雨对大气中的CO2含量影响不大；D项，碳酸盐的沉积对大气的CO2含量影响不大。

[答案]　C

2．（2019·宿州模拟）下列叙述中正确的是（　　）

A．因为Na2CO3＋SiO2

Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强

B．碳和硅都是ⅣA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似

C．二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧化硅是两性氧化物

D．二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反应生成硅酸

[解析]　A项的反应之所以能够发生，是因为生成的产物中有气体生成，平衡正向移动，促使反应能够顺利进行，故不能通过此反应判断H2CO3与H2SiO3的酸性强弱，A错误；CO2和SiO2的物理性质差异较大，B错误；SiO2与氢氟酸的反应不属于氧化物与一般酸的反应，在此反应中SiO2并没有表现出碱性氧化物的性质，C错误。

[答案]　D

3．（2019·济南联考）下列离子方程式的书写正确的是（　　）

A．水玻璃中通入过量二氧化碳：

Na2SiO3＋CO2＋H2O===2Na＋＋CO

＋H2SiO3

B．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：

Ca（OH）2＋2CO2===Ca2＋＋2HCO

C．硅与氢氟酸的反应：

Si＋4H＋＋4F－===SiF4↑＋2H2↑

D．二氧化硅溶于烧碱溶液中：

SiO2＋2OH－===SiO

＋H2O

[解析]　Na2SiO3是强电解质，应拆成Na＋、SiO

，且应生成HCO

，A错；B项正确写法是CO2＋OH－===HCO

；C项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成H＋和F－。

[答案]　D

4．青石棉（crocidolite）是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22（OH）2。

青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是（　　）

A．青石棉是一种硅酸盐产品

B．青石棉中含有一定量的石英晶体

C．青石棉的化学组成可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O

D．1mol青石棉能使1molHNO3被还原

[解析]　硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素（主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等）结合而成的化合物的总称，故青石棉是一种硅酸盐产品；青石棉是一种纯净物，不可能含有一定量的石英晶体；1molNa2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O跟足量硝酸反应时，失去3mol电子，而还原产物只有NO，故能使1molHNO3还原。

[答案]　B

5．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]　A项，SiO2、Al2O3均与NaOH溶液反应；C项，应通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶；D项，引入NaHCO3。

[答案]　B

6．（2019·孝感月考）锗（Ge）、锡（Sn）、铅（Pb）与碳、硅两元素同位于第ⅣA族，其原子序数按锗、锡、铅的顺序依次增大，则下列推断一定不正确的是（　　）

A．铅可形成PbO、PbO2两种氧化物

B．锗与盐酸不反应，锡、铅能与盐酸反应

C．锗、锡、铅的＋4价氢氧化物的碱性：

Ge（OH）4＜Sn（OH）4＜Pb（OH）4

D．锗、锡、铅的金属性依次减弱

[解析]　Pb在ⅣA族，有＋2、＋4两种化合价因而可形成PbO、PbO2两种氧化物，A正确；锡、铅均排在金属活动性顺序中氢的前面，因而可与盐酸反应，B正确；同一主族从上到下金属性依次增强，因而Ge（OH）4、Sn（OH）4、Pb（OH）4的碱性依次增强，C正确，D错误。

[答案]　D

7．下列说法正确的是（　　）

A．高温下，可在试管内完成焦炭和石英砂（SiO2）制取硅的反应

B．CO2和钠在一定条件下反应可以得到金刚石和碳酸钠，反应中氧化剂和还原剂物质的量之比是3∶4

C．现代海战通过喷放液体SiCl4（极易水解）和液氨可产生烟幕，其主要成分是NH4Cl

D．从燃煤烟道灰中（含GeO2）提取半导体材料单质锗（Ge），不涉及氧化还原反应

[解析]　玻璃的主要成分SiO2在高温下也与C反应，A错误；C由＋4价到0价，化合价变化为4，Na由0价到＋1价，化合价变化为1，根据化合价升降值相等原则，CO2与Na物质的量之比为1∶4，B错误；SiCl4水解生成HCl和硅酸，HCl与氨气反应生成NH4Cl，C正确；由化合态到游离态，一定发生氧化还原反应，D错误。

[答案]　C

8．（2019·邢台质检）将足量CO2气体通入水玻璃（Na2SiO3溶液）中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物质是（　　）

A．Na2SiO3　　　　　　　B．Na2CO3、Na2SiO3

C．Na2CO3、SiO2D．SiO2

[解析]　将足量CO2气体通入水玻璃中，发生反应：

2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3；加热蒸干，高温灼烧时发生反应：

H2SiO3

H2O＋SiO2；2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O；Na2CO3＋SiO2

Na2SiO3＋CO2↑，所以最后所得固体物质是Na2SiO3，故选A项。

[答案]　A

9．SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质（如图）。

下列说法错误的是（　　）

A．上图所含反应都不属于氧化还原反应

B．纯净的二氧化硅和单晶硅都是信息产业的重要基础材料

C．用盐酸可除去石英砂（主要成分为SiO2）中少量的碳酸钙

D．高炉炼铁时用石灰石将铁矿石中的脉石转化为易熔的炉渣

[解析]　A项，由SiO2制取单晶Si的一系列反应都属于氧化还原反应，错误；B项，SiO2可作光导纤维，单晶硅可作半导体材料，正确；C项，盐酸与SiO2不反应，与CaCO3反应，正确；D项，高炉炼铁中，存在反应：

CaCO3

CaO＋CO2↑，SiO2＋CaO

CaSiO3，CaSiO3作为炉渣被除去，正确。

[答案]　A

10．将足量的CO2不断通入KOH、Ba（OH）2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀的物质的量与所通入CO2的体积关系如图所示。

下列关于整个反应过程中的叙述不正确的是（　　）

A．Oa段反应的化学方程式是Ba（OH）2＋CO2===BaCO3↓＋H2O

B．ab段与cd段所发生的反应相同

C．de段沉淀减少是由于BaCO3固体的消失

D．bc段反应的离子方程式是2AlO

＋3H2O＋CO2===2Al（OH）3↓＋CO

[解析]　CO2优先与Ba（OH）2反应（图像中Oa段），然后与KOH反应（图像中ab段），接着与KAlO2反应（图像中bc段），再与K2CO3反应（图像中cd段），最后与BaCO3反应（图像中de段）。

[答案]　B

11．草酸晶体受热分解产物中含有CO和CO2气体，为验证气体中含有CO气体，可用下图所示的部分装置（可以重复选用）进行实验：

（1）该实验方案设计的装置中，按气体流向依次连接的合理顺序为________________。

（2）能证明混合气体中有CO的实验现象是________________________。

（3）若不用F装置，则多余的CO气体将如何处理？

____________________。

[解析]　

（1）要验证草酸晶体分解产物中含有CO，只能通过检验CO与CuO反应的产物CO2的存在来达到这一目的。

因为草酸晶体的分解产物本身含有CO2，会对CO的检验造成干扰，所以在检验CO前应将分解产物中的CO2除尽，可选用C装置来除去CO2，A装置用来检验CO2是否除尽。

将除去CO2的气体通过盛有无水氯化钙的装置D干燥，然后通过盛有CuO的装置E，CuO将CO氧化为CO2，再将气体通过盛有澄清石灰水的A装置，用来检验CO2的存在。

因CO有毒，最后可将尾气通过排水法收集。

（2）若前一个装置A中澄清石灰水不变浑浊，说明草酸晶体分解的产物CO2已除尽；E中黑色CuO变红，同时其后的装置A中澄清石灰水变浑浊，说明草酸晶体分解产物中含有CO。

（3）F装置的作用是收集CO气体，以防污染环境，更换的方法是将气体先通入C装置除去CO2气体后，将CO点燃。

[答案]　

（1）C→A→D→E→A→F

（2）E中黑色粉末变为红色；前一个A中澄清石灰水无明显现象，后一个A中澄清石灰水变浑浊

（3）先通入C装置除去CO2气体后，再将剩余的气体点燃

12．（2019·渭南模拟）晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：

①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅

②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：

Si＋3HCl

SiHCl3＋H2

③SiHCl3与过量H2在1100℃反应制得纯硅，已知SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。

请回答下列问题：

（1）第①步制备粗硅的化学反应方程式为________________。

（2）粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3（沸点33.0℃）中含有少量SiCl4（沸点57.6℃）和HCl（沸点－84.7℃），提纯SiHCl3采用的方法为________。

（3）用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图（热源及夹持装置略去）：

①装置B中的试剂是________，装置C中的烧瓶需要加热，其目的是________。

②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是________，装置D中发生反应的化学方程式为____________________________________________。

③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及________________________________________。

④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂是________（填写字母代号）。

a．碘水　　　　　　　b．氯水

c．NaOH溶液d．KSCN溶液

e．Na2SO3溶液

[解析]　

（1）高温下，SiO2和C反应生成Si和CO，反应的化学方程式为SiO2＋2C

Si＋2CO↑；

（2）沸点不同的液体可以采用蒸馏的方法分离，这几种物质沸点不同，所以可以采用蒸馏的方法分离；

（3）①为防止SiHCl3与H2O强烈反应，需要干燥剂干燥氢气，浓硫酸具有吸水性且不和氢气反应，所以可以作干燥剂；升高温度能使SiHCl3气化，从而使SiHCl3和氢气在D中反应；

②D中发生反应SiHCl3＋H2

Si＋3HCl，Si为固态，所以看到的现象是有固体物质生成；

③Si是亲氧元素，为防止Si被氧化，需要排尽装置中的空气；

④向溶液中加入强氧化剂，然后加入KSCN溶液检验三价铁离子，这几种物质中氯水具有强氧化性，故选b、d。

[答案]　

（1）SiO2＋2C

Si＋2CO↑　

（2）蒸馏

（3）①浓硫酸　使滴入烧瓶中的SiHCl3气化　②有固体物质生成　SiHCl3＋H2

Si＋3HCl　③排尽装置中的空气　④bd

13．（2018·天津卷）CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。

回答下列问题：

（1）CO2可以被NaOH溶液捕获。

若所得溶液pH＝13，CO2主要转化为________（写离子符号）；若所得溶液c（HCO

）∶c（CO

）＝2∶1，溶液pH＝________。

（室温下，H2CO3的K1＝4×10－7；K2＝5×10－11）

（2）CO2与CH4经催化重整，制得合成气：

CH4（g）＋CO2（g）

2CO（g）＋2H2（g）

①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：

化学键

CH

CO

HH

键能/kJ·mol－1

413

745

436

1075

则该反应的ΔH＝________。

分别在VL恒温密闭容器A（恒容）、B（恒压，容积可变）中，加入CH4和CO2各1mol的混合气体。

两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是________（填“A”或“B”）。

②按一定体积比加入CH4和CO2，在恒压下发生反应，温度对CO和H2产率的影响如图1所示。

此反应优选温度为900℃的原因是________________。

图1

图2

（3）O2辅助的Al—CO2电池工作原理如图2所示。

该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2（C2O4）3是重要的化工原料。

电池的负极反应式：

________________。

电池的正极反应式：

6O2＋6e－===6O

　6CO2＋6O

===3C2O

＋6O2

反应过程中O2的作用是________________。

该电池的总反应式：

________________。

[解析]　

（1）NaOH溶液吸收CO2后所得溶液pH＝13，CO2主要转化为CO

；由H2CO3的二级电离平衡常数知，当溶液中c（HCO

）∶c（CO

）＝2∶1时，K2＝

＝

＝5×10－11，故c（H＋）＝1×10－10mol·L－1，则溶液pH＝10。

（2）①由已知键能数据知，反应的ΔH＝4×413kJ·mol－1＋2×745kJ·mol－1－（2×1075kJ·mol－1＋2×436kJ·mol－1）＝＋120kJ·mol－1；已知正反应是气体分子数增大的吸热反应，A（恒容）与B（恒压，容积可变）相比，B中压强小于A，减压平衡正向移动，则B容器中反应达到平衡后吸收的热量较多。

②观察图象知，900℃时，合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但能耗升高，经济效益降低，故此反应优选温度为900℃。

（3）观察原电池工作原理图知，铝电极作负极，多孔碳电极作正极，故负极反应式为Al－3e－===Al3＋；正极反应式为6O2＋6e－===6O

、6CO2＋6O

===3C2O

＋6O2，由此可知反应过程中O2的作用是催化剂；电池总反应式为2Al＋6CO2===Al2（C2O4）3。

[答案]　

（1）CO

　10

（2）①＋120kJ·mol－1　B

②900℃时，合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但能耗升高，经济效益降低

（3）Al－3e－===Al3＋（或2Al－6e－===2Al3＋）

催化剂　2Al＋6CO2===Al2（C2O4）3