1、1课时达标作业 10 碳、硅及其化合物基础题1.硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。在无机非金属材料中，硅一直扮演着主角。下面几种物质中含有硅单质的是( )解析：玛瑙、光导纤维和水晶的主要成分是 SiO2，硅单质可用来制造太阳能电池板。答案：C2新材料的新秀石墨烯、氧化石墨烯已成为物理、化学、材料科学研究的国际热点课题。其结构模型如图所示。下列有关说法正确的是( )A石墨烯是一种新型化合物B氧化石墨烯即石墨烯的氧化物C二者和石墨都是碳的同素异形体D氧化石墨烯具有一定的亲水性解析：石墨烯是碳的单质，A 错误；氧化石墨烯因为还含有氢元素，故不是石墨烯的氧化物，也不是碳的同素异形
2、体，B、C 错误；由于氧化石墨烯结构中含有羟基和羧基等亲水基团，所以具有一定的亲水性，D 正确。答案：D3下列关于硅的说法不正确的是( )A硅的非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体B硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料C硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应D加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应解析：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。硅在常温下化学性质不活泼，但仍能与氟气、氟化氢和 NaOH 溶液等发生反应，加热至一定温度时，硅能与氯气、氧气等发生反应。2答案：C4半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户” ，即由 SiO2制取 Si
3、。制取过程中不涉及的化学反应是( )A2CSiO 2 Si2CO= = = = =高 温 BSiO 22NaOH= =Na2SiO3H 2OCSi2Cl 2 SiCl4= = = = = DSiCl 42H 2 Si4HCl= = = = =高 温 解析：工业制取纯硅的工艺流程为 SiO2 粗硅 C SiCl4 纯硅，该工艺流程中不涉及 SiO2与 NaOH 溶 Cl2 H2 液的反应。答案：B5将足量的 CO2通入下列溶液中，一定能产生沉淀的是( )A硅酸钠溶液 B石灰水C氯化铝溶液 D碳酸钠溶液解析：A 项，生成硅酸沉淀；B 项，先生成碳酸钙沉淀，后沉淀溶解，生成可溶的碳酸氢钙；C 项，氯
4、化铝溶液与 CO2不反应；D 项，因碳酸钠溶液的浓度未知，若是稀溶液，即使通足量 CO2生成溶解度更小的 NaHCO3，也不一定会产生沉淀。答案：A6甲气体可发生如下变化：甲气体 乙气体 丙气体 乙 通 过 灼 热 的 炭 层 通 过 灼 热 的 炭 层 通 过 灼 热 的 CuO 气体 丁固体。则甲、乙、丙、丁分别为( ) 通 过 澄 清 石 灰 水 ACO 2、CO、O 2、CaOBO 2、CO、CO 2、CaCO 3CO 2、CO 2、CO、CaCO 3DCO、CO 2、O 2、Ca(OH) 2解析：以丙气体为突破口，丙通过灼热的 CuO 后，生成的乙气体可与澄清石灰水反应生成固体，说明
5、乙是 CO2，则反推丙是 CO，则甲是 O2，丁是 CaCO3。答案：C7下列叙述正确的是( )A高温下二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，说明硅酸(H 2SiO3)的酸性比碳酸强B陶瓷、玻璃、水泥容器都能贮存氢氟酸3C石灰抹墙、水泥砌墙的硬化过程原理相同D玻璃窑中出来的气体的主要成分是二氧化碳解析：高温下互相反应不能说明硅酸(H 2SiO3)的酸性比碳酸强，应根据溶液中进行的反应来判断，A 错误；陶瓷、玻璃、水泥的主要成分都是硅酸盐，其中含有的二氧化硅都能和氢氟酸反应，B 错误；水泥的硬化是一个复杂的物理化学过程，石灰抹墙的硬化是氢氧化钙和二氧化碳生成碳酸钙反应，所以硬化过程原理不同，C 错误
6、；由 Na2CO3SiO 2Na2SiO3CO 2，CaCO 3SiO 2 CaSiO3CO 2可知，玻璃= = = = =高 温 = = = = =高 温 窑中出来的气体的主要成分是二氧化碳，D 正确。答案：D8硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是( )A硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应C反应 Si2NaOHH 2O=Na2SiO32H 2中，Si 为氧化剂D硅能与氢氟酸反应，则硅可以与盐酸反应解析：由粗硅制备单晶硅的过程一般为 Si SiCl4 Cl2 SiHCl，都是氧化还原反应，B 项错误；硅不能与盐酸反应，D 项错 H2 误。答案：A9下
7、列有关说法正确的是( )A生活中常用的陶瓷、水泥、石英玻璃都属于硅酸盐产品B干冰只能用于人工降雨C用二氧化碳生产肥料可以缓解温室效应D二氧化硅制成的玻璃纤维，因导电能力强而用于制造通信光缆解析：A 项，石英玻璃的主要成分为 SiO2，不是硅酸盐，错误；B 项，干冰空气化会吸收热量，可作制冷剂使用，也可用于人工降雨，错误；D 项，二氧化硅具有很强的导光能力从而用于制造通信光缆，错误。答案：C10下列有关硅酸盐及无机非金属材料的说法正确的是( )A硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中B反应Na 2SiO3H 2OCO 2=Na2CO3H 2SiO3，反应Na 2CO3Si
8、O 2Na2SiO3CO 2，两反应是相互矛盾的，不可能都能发生= = = = =高 温 4C普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料D祖母绿的主要成分为 Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示为 3BeOAl2O36SiO2解析：A 项，Na 2SiO3溶液是一种黏合剂，易造成磨口玻璃塞与瓶口黏结；B 项，两反应条件不同，反应是在溶液中进行，相对强的酸可以制相对弱的酸，而反应CO 2是气体，逸出反应体系，能促使反应发生；C 项，石英玻璃的成分为 SiO2，SiO 2是氧化物不是盐。答案：D11如图是二氧化硅及其化合物的流程，下列说法正确的是( )ASiO 2属于两性氧化物B盛放 Na2
9、CO3溶液的试剂瓶能用玻璃塞C硅胶吸水后可重复再生D图中所示转化反应都是氧化还原反应解析：SiO 2是酸性氧化物，它能与氢氟酸反应是其特殊性质，A 错；在图示转化关系中只有第一行的变化是氧化还原反应，其余均为非氧化还原反应。答案：C能力题12.“碳捕捉技术”是指通过一定的方法将工业生产中产生的 CO2分离出来并利用。如可利用 NaOH 溶液来“捕捉”CO 2，其基本过程如下图所示(部分条件及物质未标出)。下列有关该方法的叙述中正确的是( )能耗大是该方法的一大缺点 整个过程中，只有一种物质可以循环利用 “反应分离”环节中，分离物质的基本操作是蒸发结晶、过滤 该方法可减少碳排放，捕捉到的 CO2
10、还可用来制备甲醇等产品A BC D解析：该方法中高温反应炉分离出 CO2，需要消耗较多能量，对；整个过程中 NaOH和 CaO 均可循环利用，错；从捕捉室中得到的溶液中含有大量的 NaHCO3，加入 CaO 后生5成 CaCO3和 NaOH，通过过滤的方法即可分离，错；捕捉到的 CO2可与 H2反应制备甲醇：CO23H 2 CH3OHH 2O，对。 一 定 条 件 答案：D13如何解决好碳排放问题是关系到人类可持续发展的重大课题之一。目前，采用较多的方法是对二氧化碳进行捕集封存和富集再利用。下列与二氧化碳有关的叙述正确的是( )ACO 2是形成酸雨的主要物质BCO 2导致温室效应，是一种大气污
11、染物CCO 2(g)C(s) 2CO(g) H0，高温有利于该反应自发进行= = = = =高 温 D实验室常用大理石与稀盐酸或稀硫酸反应制取二氧化碳解析：CO 2不是大气污染物，也不能形成酸雨，A、B 错；C 项为熵增的吸热反应，高温有利于自发进行。答案：C14据报道，科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解，从中提取到一种叫作生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料，将少量这种材料掺入混凝土中，即可制备出超高强度的高性能混凝土。下列关于二氧化硅的说法中，正确的是( )A二氧化硅溶于水显酸性，所以二氧化硅属于酸性氧化物B将二氧化碳通入硅酸钠溶液可以得到硅酸C因为高温时二氧化硅能与碳酸钠反应放出二氧化碳
12、，所以硅酸的酸性比碳酸强D二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸解析：二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，不能和水反应生成硅酸，A错误；碳酸的酸性比硅酸强，B 正确；高温下二氧化硅与碳酸钠的反应是在非溶液状态下进行的，属于用不挥发性的酸酐来制取挥发性的酸酐，所以该反应不能作为判断硅酸与碳酸酸性强弱的依据，C 错误；二氧化硅可以与氢氟酸发生反应，D 错误。答案：B15硅是带来人类文明的重要元素之一，在传统材料发展到信息材料的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的作用下，使 SiCl4与 N2反应生成 S
13、i3N4沉积在石墨表面，该反应的化学方程式为_。(2)一种用工业硅(含少量铁、铜的单质及化合物)和氮气(含少量氧气)合成氮化硅的工艺主要流程如下：6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。N 2净化时，铜屑的作用是：_；硅胶的作用是_。在氮化炉中反应为 3Si(s)2N 2(g)=Si3N4(s) H727.5 kJ/mol，开始时须严格控制氮气的流速以控制温度的原因是_。X 可能是_(选填“盐酸” “硝酸” “硫酸”或“氢氟酸”)。解析：(1)工业上采用化学气相沉淀法制备 Si3N4的反应中，反应物是 H2、SiCl 4和N2，根据质量守恒，除了 Si3N4外，含有
14、 HCl 气体生成，从而写出该反应的化学方程式。(2)氮气中含有少量氧气及水蒸气，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀产品 Si3N4，因此需要将氮气净化，用 Cu 除去氧气，硅胶除去水蒸气。氮化炉温度为 1 2001 400 ，硅的熔点为 1 420 ，该反应是放热反应，严格控制氮气流速，以控制温度为 1 2001 400 ，防止硅熔化成团，阻碍硅与氮气充分接触。Si 3N4与氢氟酸反应，而硝酸不反应，且稀硝酸可将硅块中的 Fe、Cu 杂质溶解而除去。答案：(1)3SiCl 42N 26H 2=Si3N412HCl(2)除去原料气中的氧气 除去水蒸气 这是放热反应，防止局部过热导致硅熔化熔合成团，阻
15、碍与 N2的充分接触 硝酸16二氯二氢硅(SiH 2Cl2)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 250260 反应可以制得 SiH2Cl2。(1)利用浓硫酸、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)。7(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
16、_。(5)反应除生成二氯二氢硅之外，还会生成 H2和_、_等。(6)新的制取 SiH2Cl2的方法是：往硅粉中先通入 Cl2，在 300350 反应生成SiCl4，然后再与 HCl 在 250260 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。(2)利用原子守恒法配平。(3)A 装置制取 HCl，连接 C 装置干燥，从 f 进入 D 中反应，SiH 2Cl2从 g 处挥发出来，在 B 装置中收集，SiH 2Cl2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
17、的装置 C 是用来干燥氯化氢气体的，应选用 P2O5或 CaCl2，后面装置 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，SiH 2Cl2会与 Cl2继续反应，生成 SiCl4、SiHCl 3。答案：(1)吸水 (2)Si2HCl SiH2Cl2= = = = =250 260 铜(3)d e f g b c d (4)P 2O5或 CaCl2 尾气处理和防止空气中的水进入 B 中 (5)SiCl4 SiHCl 3(6)SiH2Cl22Cl 2 SiCl42HCl(或= = = = = SiH2Cl2Cl 2 SiHCl3HCl)= = = = = 8
