20年高考化学精选习题专题十四 碳硅及其化合物.docx
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20年高考化学精选习题专题十四碳硅及其化合物
专题十四 碳、硅及其化合物
挖命题
【考情探究】
考点
内容解读
5年考情
预测热度
考题示例
难度
关联考点
碳、硅及其化合物
1.根据研究物质的思路和方法,掌握碳、硅及其重要化合物的主要性质和应用。
2.CO、CO2等对环境质量的影响。
2017北京理综,6、26
(1)
2015北京理综,27
中
化学与生活
★★★
分析解读 高考对本专题内容的考查主要以碳、硅单质及其重要化合物的性质、应用为主,题型延续选择题或非选择题的形式,中等难度。
主要考查学生的科学态度与社会责任素养。
【真题典例】
破考点
【考点集训】
考点 碳、硅及其化合物
1.用四种溶液进行实验,下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是( )
选项
操作及现象
溶液
A
通入CO2,溶液变浑浊
饱和Na2CO3溶液
B
通入CO2,溶液变浑浊,继续通CO2至过量,浑浊消失
Na2SiO3溶液
C
通入CO2,溶液变浑浊,再加入品红溶液,红色褪去
Ca(ClO)2溶液
D
通入CO2,溶液变浑浊,继续通CO2至过量,浑浊消失,再加入足量NaOH溶液,又变浑浊
澄清石灰水
答案 B
2.将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合液中,生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2的体积(V)的关系正确的是( )
答案 D
3.二氧化硅广泛存在于自然界中,在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。
a~e是对①~⑤反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行的判断,其中正确的是( )
①SiO2+2NaOH
Na2SiO3+H2O
②SiO2+2C
Si+2CO↑
③SiO2+4HF
SiF4↑+2H2O
④Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑
⑤SiO2+3C
SiC+2CO↑
a.反应①中SiO2作为玻璃的成分被消耗,用于刻蚀玻璃
b.反应②中SiO2表现出氧化性
c.反应③中SiO2表现了酸性氧化物的通性
d.反应④符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性酸酐的原理
e.反应⑤中SiO2未参加氧化还原反应
A.aceB.bdeC.cdeD.ab
答案 B
过专题
【五年高考】
考点 碳、硅及其化合物
A组 自主命题·北京卷题组
1.(2017北京理综,26,13分)TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物,制备纯TiCl4的流程示意图如下:
钛精矿
粗TiCl4
纯TiCl4
资料:
TiCl4及所含杂质氯化物的性质
化合物
SiCl4
TiCl4
AlCl3
FeCl3
MgCl2
沸点/℃
58
136
181(升华)
316
1412
熔点/℃
-69
-25
193
304
714
在TiCl4中的溶解性
互溶
——
微溶
难溶
(1)氯化过程:
TiO2与Cl2难以直接反应,加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。
已知:
TiO2(s)+2Cl2(g)
TiCl4(g)+O2(g) ΔH1=+175.4kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)
2CO(g) ΔH2=-220.9kJ·mol-1
①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式:
。
②氯化过程中CO和CO2可以相互转化,根据下图判断:
CO2生成CO反应的ΔH 0(填“>”“<”或“=”),判断依据:
。
③氯化反应的尾气须处理后排放,尾气中的HCl和Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液,则尾气的吸收液依次是 。
④氯化产物冷却至室温,经过滤得到粗TiCl4混合液,则滤渣中含有 。
(2)精制过程:
粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。
示意图如下:
物质a是 ,T2应控制在 。
答案 (13分)
(1)①TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)
TiCl4(g)+2CO(g) ΔH=-45.5kJ·mol-1
②> 随温度升高,CO含量增大,说明生成CO的反应是吸热反应
③H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液
④MgCl2、AlCl3、FeCl3
(2)SiCl4 高于136℃,低于181℃
2.(2015北京理综,27,14分)研究CO2在海洋中的转移和归宿,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HC
占95%。
写出CO2溶于水产生HC
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只来自于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xmol·L-1HCl溶液滴定,消耗ymLHCl溶液。
海水中溶解无机碳的浓度= mol·L-1。
(4)利用下图所示装置从海水中提取CO2,有利于减少环境温室气体含量。
①结合方程式简述提取CO2的原理:
。
②用该装置产生的物质处理b室排出的海水,合格后排回大海。
处理至合格的方法是 。
答案
(1)CO2+H2O
H2CO3、H2CO3
H++HC
(2)①2HC
+Ca2+
CaCO3↓+CO2↑+H2O
②xCO2 2x
O
(3)①
②
(4)①a室:
2H2O-4e-
4H++O2↑,H+通过阳离子膜进入b室,发生反应:
H++HC
CO2↑+H2O
②c室的反应:
2H2O+2e-
2OH-+H2↑,用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调至接近装置入口海水的pH
B组 统一命题、省(区、市)卷题组
3.(2018江苏单科,1,2分)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
答案 C
4.(2016课标Ⅱ,7,6分)下列有关燃料的说法错误的是( )
A.燃料燃烧产物CO2是温室气体之一
B.化石燃料完全燃烧不会造成大气污染
C.以液化石油气代替燃油可减少大气污染
D.燃料不完全燃烧排放的CO是大气污染物之一
答案 B
5.(2015课标Ⅱ,7,6分)食品干燥剂应无毒、无味、无腐蚀性及环境友好。
下列说法错误的是( )
A.硅胶可用作食品干燥剂
B.P2O5不可用作食品干燥剂
C.六水氯化钙可用作食品干燥剂
D.加工后具有吸水性的植物纤维可用作食品干燥剂
答案 C
6.(2014课标Ⅱ,7,6分)下列过程没有发生化学反应的是( )
A.用活性炭去除冰箱中的异味
B.用热碱水清除炊具上残留的油污
C.用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土保鲜水果
D.用含硅胶、铁粉的透气小袋与食品一起密封包装
答案 A
7.(2014四川理综,1,6分)化学与生活密切相关。
下列说法不正确的是( )
A.乙烯可作水果的催熟剂 B.硅胶可作袋装食品的干燥剂
C.福尔马林可作食品的保鲜剂 D.氢氧化铝可作胃酸的中和剂
答案 C
8.(2014课标Ⅰ,8,6分)化学与社会、生活密切相关。
对下列现象或事实的解释正确的是( )
选项
现象或事实
解释
A.
用热的烧碱溶液洗去油污
Na2CO3可直接与油污反应
B.
漂白粉在空气中久置变质
漂白粉中的CaCl2与空气中的CO2反应生成CaCO3
C.
施肥时,草木灰(有效成分为K2CO3)不能与NH4Cl混合使用
K2CO3与NH4Cl反应生成氨气会降低肥效
D.
FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作
FeCl3能从含Cu2+的溶液中置换出铜
答案 C
9.(2018天津理综,7节选)下图中反应①是制备SiH4的一种方法,其副产物MgCl2·6NH3是优质的镁资源。
回答下列问题:
(1)MgCl2·6NH3所含元素的简单离子半径由小到大的顺序(H-除外):
,Mg在元素周期表中的位置:
,Mg(OH)2的电子式:
。
(2)A2B的化学式为 。
反应②的必备条件是 。
上图中可以循环使用的物质有 。
(3)在一定条件下,由SiH4和CH4反应生成H2和一种固体耐磨材料 (写化学式)。
(4)为实现燃煤脱硫,向煤中加入浆状Mg(OH)2,使燃烧产生的SO2转化为稳定的Mg化合物,写出该反应的化学方程式:
。
答案
(1)r(H+)第三周期ⅡA族 [H··
··]-Mg2+[··
··H]-
(2)Mg2Si 熔融,电解 NH3,NH4Cl
(3)SiC
(4)2Mg(OH)2+2SO2+O2
2MgSO4+2H2O
10.(2017课标Ⅱ,26,14分)水泥是重要的建筑材料。
水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。
实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:
回答下列问题:
(1)在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。
加入硝酸的目的是 ,还可使用 代替硝酸。
(2)沉淀A的主要成分是 ,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应,该反应的化学方程式为 。
(3)加氨水过程中加热的目的是 。
沉淀B的主要成分为 、 (写化学式)。
(4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后,用KMnO4标准溶液滴定,通过测定草酸的量可间接获知钙的含量,滴定反应为:
Mn
+H++H2C2O4
Mn2++CO2+H2O。
实验中称取0.400g水泥样品,滴定时消耗了0.0500mol·L-1的KMnO4溶液36.00mL,则该水泥样品中钙的质量分数为 。
答案
(1)将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+ H2O2
(2)SiO2(或H2SiO3) SiO2+4HF
SiF4↑+2H2O(或H2SiO3+4HF
SiF4↑+3H2O)
(3)防止胶体生成,易沉淀分离 Al(OH)3 Fe(OH)3
(4)45.0%
C组 教师专用题组
11.(2016江苏单科,1,2分)大气中CO2含量的增加会加剧“温室效应”。
下列活动会导致大气中CO2含量增加的是( )
A.燃烧煤炭供热B.利用风力发电
C.增加植被面积D.节约用水用电
答案 A
12.(2014安徽理综,27,14分)LiPF6是锂离子电池中广泛应用的电解质。
某工厂用LiF、PCl5为原料,低温反应制备LiPF6,其流程如下:
已知:
HCl的沸点是-85.0℃,HF的沸点是19.5℃。
(1)第①步反应中无水HF的作用是 、 。
反应设备不能用玻璃材质的原因是 (用化学方程式表示)。
无水HF有腐蚀性和毒性,工厂安全手册提示:
如果不小心将HF沾到皮肤上,可立即用2%的 溶液冲洗。
(2)该流程需在无水条件下进行,第③步反应中PF5极易水解,其产物为两种酸,写出PF5水解的化学方程式:
。
(3)第④步分离采用的方法是 ;第⑤步分离尾气中HF、HCl采用的方法是 。
(4)LiPF6产品中通常混有少量LiF。
取样品wg,测得Li的物质的量为nmol,则该样品中LiPF6的物质的量为 mol(用含w、n的代数式表示)。
答案
(1)反应物 溶剂 SiO2+4HF
SiF4↑+2H2O NaHCO3
(2)PF5+4H2O
H3PO4+5HF
(3)过滤 冷凝 (4)
(本题部分小题属于开放试题,合理答案均给分)
13.(2013课标Ⅰ,27,15分)锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。
某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。
充电时,该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-
LixC6。
现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。
回答下列问题:
(1)LiCoO2中,Co元素的化合价为 。
(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式 。
(3)“酸浸”一般在80℃下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式 ;可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺点是 。
(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式 。
(5)充放电过程中,发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程式 。
(6)上述工艺中,“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是 。
在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有 (填化学式)。
答案
(1)+3
(2)2Al+2OH-+6H2O
2Al(OH
+3H2↑
(3)2LiCoO2+3H2SO4+H2O2
Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O、2H2O2
2H2O+O2↑ 有氯气生成,污染较大
(4)CoSO4+2NH4HCO3
CoCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑
(5)Li1-xCoO2+LixC6
LiCoO2+6C
(6)Li+从负极中脱出,经由电解质向正极移动并进入正极材料中 Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4
【三年模拟】
时间:
40分钟分值:
85分
一、选择题(每题6分,共42分)
1.(2018北京朝阳一模,6)吉州窑黑釉木叶纹盏是中华名瓷,传统制作过程如下。
其中以化学反应为主的是( )
A.踩泥
B.拉坯
C.上釉
D.烧制
答案 D
2.(2018北京海淀一模,6)平昌冬奥会“北京8分钟”主创团队用石墨烯制作了-20℃能发热4h的智能服饰;用铝合金管材和碳纤维制作了高2.35m、重量仅为10kg的熊猫木偶,向世界展现了新时代的中国形象。
下列说法中不正确的是( )
A.石墨烯是能导热的金属材料
B.铝合金是密度较低的金属材料
C.碳纤维是耐低温的无机非金属材料
D.新型材料种类多、用途广
答案 A
3.(2018北京丰台期末,3)下列变化中,发生氧化还原反应的是( )
A.用晶体Si制作半导体
B.煅烧石灰石制备生石灰
C.用Na2O2作呼吸面具供氧剂
D.用可溶性铝盐处理水中悬浮物
答案 C
4.(2018北京密云阶段测试,5)下列关于硅及其化合物的说法不正确的是( )
A.水玻璃可用作木材防火剂
B.硅是制造光导纤维的材料
C.硅是制造太阳能电池的常用材料
D.硅是构成一些岩石和矿物的基本元素
答案 B
5.(2018北京海淀期中,3)下列关于硅及其化合物的说法不正确的是( )
A.高纯硅具有良好的半导体性能,可制成硅芯片、光电池、光导纤维等
B.二氧化硅能与氢氟酸反应,可用氢氟酸刻蚀玻璃
C.向硅酸钠溶液中滴加稀盐酸有不溶物生成,实验室可用该方法制备硅酸
D.“硅胶”由硅酸凝胶经干燥、脱水制得,常用作食品、药品等的干燥剂
答案 A
6.(2017北京东城期末,1)材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础。
下列物品所用材料的主要成分是有机高分子化合物的是( )
答案 D
7.(2018北京海淀零模,7)下列反应中,CO2作氧化剂的是( )
A.CO2被过氧化钠固体吸收,有氧气生成
B.镁条在CO2中燃烧,有黑色固体生成
C.将足量CO2通入氨水中,有碳酸氢铵生成
D.将CO2通入苯酚钠溶液中,有白色浑浊物生成
答案 B
二、非选择题(共43分)
8.(2017北京朝阳期中,17)(13分)硅材料是微电子工业和太阳能发电的基础材料,以二氧化硅为原料制备纯硅的方法主要有热还原法和熔盐电解法等。
(1)非金属热还原法:
工业上以石英砂(含SiO2)、焦炭为原料,高温熔炼制得工业硅。
流程如下:
石英砂
粗硅
SiCl4
纯硅
①卤素(X2)都能与Si反应生成SiX4,从原子结构角度解释原因:
。
②Ⅰ中事实不能作为“碳的非金属性比硅强”的证据,理由是 。
(2)金属热还原法:
实验室中可将金属镁与足量二氧化硅的微细粉末混合加热而制得硅。
流程如下:
SiO2
粗硅
纯硅
①Ⅰ中发生反应的化学方程式是 。
②已知:
ⅰ.Si在常温下很难被氢氟酸腐蚀。
ⅱ.MgF2(氟化镁)难溶于水和氢氟酸。
请设计Ⅱ中分离、提纯的实验:
(按上图形式呈现)。
(3)熔盐电解法:
采用CaCl2为熔盐体系,由SiO2直接电解制得纯硅。
装置图如下:
①判断N为电源正极的理由是 。
②制得硅的电极反应式为 。
答案
(1)①硅原子最外层有4个e-,卤素原子最外层有7个e- ②该反应中C表现还原性(其他答案合理即可)
(2)①SiO2+2Mg
2MgO+Si
②
(3)①石墨电极上O2-失电子生成O2
②SiO2+4e-
Si+2O2-
9.(2019届北师大附中月考,16)(14分)高纯晶体硅是信息技术的关键材料。
(1)硅元素位于周期表的第 周期 族,在周期表的以下区域中,可以找到类似硅的半导体材料的是 (填字母序号)。
a.过渡元素区域
b.金属和非金属元素的分界线附近
c.含有氟、氯、硫、磷等元素的区域
(2)工业上用石英砂和焦炭可制得粗硅。
已知:
请将以下反应的热化学方程式补充完整:
SiO2(s)+2C(s)
Si(s)+2CO(g) ΔH= 。
(3)粗硅经系列反应可生成硅烷(SiH4),硅烷分解生成高纯硅。
已知硅烷的分解温度远低于甲烷,用原子结构解释其原因:
,Si元素的非金属性弱于C元素,硅烷的热稳定性弱于甲烷。
(4)将粗硅转化成三氯氢硅(SiHCl3),进一步反应也可制得高纯硅。
①SiHCl3中含有的SiCl4、AsCl3等杂质对晶体硅的质量有影响。
根据下表数据,可用 方法提纯SiHCl3。
物质
SiHCl3
SiCl4
AsCl3
沸点/℃
32.0
57.5
131.6
②用SiHCl3制备高纯硅的反应为SiHCl3(g)+H2(g)
Si(s)+3HCl(g),不同温度下,SiHCl3的平衡转化率随反应物的投料比(反应初始时,各反应物的物质的量之比)的变化关系如图所示。
下列说法正确的是 (填字母序号)。
a.该反应的平衡常数随温度升高而增大
b.横坐标表示的投料比应该是
c.实际生产中为提高SiHCl3的利用率,应适当升高温度
答案
(1)三 ⅣA b
(2)+638.4kJ/mol(不写“+”不扣分,单位写错扣1分)
(3)C和Si最外层电子数相同(或C和Si是同主族元素),C原子半径小于Si(或C原子电子层数少于Si)
(4)①蒸馏(或分馏) ②a、c
10.(2018北京东城一模,27)(16分)氢气作为清洁能源有着广阔的应用前景,含硫天然气制备氢气的流程如下。
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
请回答下列问题:
Ⅰ.转化脱硫:
将天然气压入吸收塔,30℃时,在T.F菌作用下,酸性环境中脱硫过程示意图如下:
(1)过程ⅰ中H2S发生了 (选填“氧化”或“还原”)反应。
(2)过程ⅱ的离子方程式是 。
(3)已知:
①Fe3+在pH=1.9时开始沉淀,pH=3.2时沉淀完全。
②30℃时,在T.F菌作用下,不同pH的FeSO4溶液中Fe2+的氧化速率如下表。
pH
0.9
1.2
1.5
1.8
2.1
2.4
2.7
3.0
Fe2+氧化速率/(g·L-1·h-1)
4.5
5.3
6.2
6.8
7.0
6.6
6.2
5.6
请结合以上信息,判断工业脱硫应选择的最佳pH范围,并说明原因:
。
Ⅱ.蒸气转化:
在催化剂的作用下,水蒸气将CH4氧化。
结合下图回答问题。
(4)①该过程的热化学方程式是 。
②比较压强p1和p2的大小关系:
p1 p2(选填“>”“<”或“=”)。
Ⅲ.CO变换:
500℃时,CO进一步与水反应生成CO2和H2。
Ⅳ.H2提纯:
将CO2和H2分离得到H2的过程示意图如下:
(5)①吸收池中发生反应的离子方程式是 。
②结合电极反应式,简述K2CO3溶液的再生原理:
。
答案
(1)氧化
(2)4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O
(3)1.5≤pH<1.9;当pH等于1.9时,Fe3+开始沉淀,导致Fe3+和Fe2+浓度均下降,会降低氧化速率,pH小于1.5时,T.F菌活性较低,氧化速率减慢
(4)①CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g) ΔH=+204kJ·mol-1 ②>
(5)①CO2+H2O+C
2HC
②阴极反应:
2H2O+2e-
H2↑+2OH-,OH-+HC
C
+H2O,使K2CO3溶液得以再生