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1、高考化学一轮综合复习第四章非金属及其化合物第14讲碳硅及无机非金属材料练习【2019最新】精选高考化学一轮综合复习第四章非金属及其化合物第14讲碳硅及无机非金属材料练习考纲要求1.了解C、Si元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及应用。2.了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。考点一碳及其重要化合物1碳单质(1)碳单质的存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为同素异形体。(2)结构金刚石：正四面体空间网状结构；石墨：平面正六边形层状结构。(3)物理性质：金刚石熔点高、硬度大；石墨熔点高、质软，有滑腻感。(4)主要化学性质还原性可燃性与氧化物反应与强氧化性酸反

2、应2一氧化碳(1)物理性质：无色气体，有毒，难溶于水。(2)化学性质还原性燃烧：2COO22CO2，淡蓝色火焰；还原CuO：CuOCOCuCO2(冶炼金属)。3二氧化碳(CO2)(1)一种无色、无味的气体，能溶于水，固态CO2俗称干冰。(2)与H2O、Na2O、Ca(OH)2(足量、澄清)、Mg反应的方程式分别为CO2H2O?H2CO3，Na2OCO2=Na2CO3，CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O，2MgCO22MgOC。(3)CO2在自然界中的循环CO2的主要来源：大量含碳燃料的燃烧。自然界消耗CO2的主要反应：a溶于江水、海水中：CO2H2O?H2CO3；b光合作用将CO2转化为O

3、2；c岩石的风化：CaCO3H2OCO2=Ca(HCO3)2。4碳酸(H2CO3)弱酸性、不稳定性。碳酸(H2CO3)只能在水中存在。H2CO3在水中与CO2共存，因此常把CO2H2O当碳酸用。5碳酸的酸式盐和正盐的比较(1)在水中的溶解性含K、Na、NH的正盐易溶于水，其余一般不溶于水；酸式盐均能溶于水。一般来说，在相同温度下，难溶性正盐溶解度小于其酸式盐溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2CaCO3；可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度，如溶解度Na2CO3NaHCO3。(2)热稳定性一般来说，热稳定性顺序为正盐酸式盐碳酸，如稳定性Na2CO3NaHCO3H2CO3。可溶性正盐难溶性正盐，如C

4、aCO3高温分解，而K2CO3不易分解。(3)水溶液酸碱性强弱物质的量浓度相同时，正盐溶液的pH大于其酸式盐溶液，如pH：Na2CO3溶液NaHCO3溶液。1碳单质及其氧化物性质用途的判断(1)12C、13C、14C是碳的三种同素异形体()解析12C、13C、14C互称同位素，碳元素的三种常见的同素异形体为金刚石、石墨和C60。(2)金刚石和石墨由相同的元素组成，因此它们具有相同的性质()(3)石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应()(4)向空气中排放二氧化碳会形成酸雨()(5)一氧化碳易与血液中的血红蛋白结合()(6)木炭、一氧化碳在一定条件下都能与氧化铜反应()(7)大气中二氧化碳的消耗

5、途径主要是绿色植物的光合作用()2二氧化碳与盐溶液反应的判断(1)向Na2SiO3溶液中通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失()解析H2SiO3不溶于H2CO3。(2)向Ca(ClO)2溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失()解析开始生成CaCO3沉淀，CO2过量时，CaCO3又与CO2、H2O反应生成Ca(HCO3)2。(3)向CaCl2溶液中通入CO2，无明显现象，若先通入NH3再通CO2，溶液会变浑浊()(4)向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2气体，有晶体析出()解析NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小。(5)向NaAlO2溶液中通入

6、CO2气体，一开始有白色沉淀生成，CO2过量，沉淀溶解()解析Al(OH)3不能溶于H2CO3。(6)向饱和NaCl的氨溶液中通入过量CO2气体，有晶体析出()解析会析出NaHCO3晶体。确定混合气体(CO、CO2)中含有CO气体的实验设计方法按要求回答下列问题(1)填写下列指定装置的作用A：除去混合气体中的CO2气体。B：检验混合气体中CO2是否除尽。E：除去尾气中的CO2气体。F：除去尾气中的CO气体、防止污染环境。(2)写出C中的化学方程式：COCuOCuCO2。(3)确定混合气体中含有CO气体的实验现象：B中无明显现象，C中的物质由黑色变成红色，D中的澄清石灰水变浑浊。(4)写出除去下

7、列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法：CO(CO2)：_。CO2(CO)：_。答案通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管题组一CO2通入碱溶液中反应产物的定量分析1(2018汕头模拟)将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2体积(V)的关系正确的是()答案D解析CO2与KOH和Ca(OH)2都会反应，但存在着竞争，如果先与KOH反应，则反应后生成的K2CO3立即会与Ca(OH)2反应生成CaCO3，因此，可以看成CO2先与Ca(OH)2反应，所以通CO2后立即有CaCO3生成。第二步还要判断CO2是先跟KOH反应

8、还是先与生成的CaCO3反应，同样可以采用假设法判断，即如果先与CaCO3反应，则生成的Ca(HCO3)2又会与KOH反应，因此是先与KOH反应，此过程生成沉淀的物质的量不变，当KOH反应完全，再与CaCO3反应，直至沉淀完全溶解，故选D。2标准状况下，将3.36LCO2气体通入200mL1.00molL1NaOH溶液中，充分反应后溶液中c(CO)与c(HCO)的比值为( 不考虑CO、HCO的水解)()A11 B12C21 D13答案B解析n(CO2)0.150mol，n(NaOH)0.200L1.00molL10.200mol，即12，反应产物为Na2CO3、NaHCO3，设其物质的量分别为

9、x、y，则，解得，所以。题组二CO2的综合利用32015北京理综，27(1)(2)(3)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HCO占95%。写出CO2溶于水产生HCO的方程式：_。(2)在海洋碳循环中，通过下图所示的途径固碳。写出钙化作用的离子方程式：_。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)xx18O2xH2O(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：气提、吸收

10、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。滴定。将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3，再用xmolL1HCl溶液滴定，消耗ymLHCl溶液。海水中溶解无机碳的浓度_molL1。答案(1)CO2H2O?H2CO3、H2CO3?HHCO (2)2HCOCa2=CaCO3CO2H2OxCO22xH218O(3)解析(1)CO2溶于水生成H2CO3，H2CO3电离出H和HCO。(2)根据钙化作用的反应物是HCO和Ca2，生成物是CaCO3和CO2，故不难写出反应的离子方程式为2HCOCa2=CaCO3CO2H2O。根据元素守恒及示

11、踪原子的标记知，方程式中的空白处为xCO2和2xH218O。(3)该装置为洗气装置，要注意装置中长管进、短管出，且用分液漏斗滴加酸化所用试剂为稀硫酸，因HCl易挥发出来影响后续的滴定而不能用盐酸。根据该滴定过程得关系式：CO2HCOHCl，n(CO2) n(HCl)xmolL1y103Lxy103mol，所以c(CO2)molL1。考点二硅及其化合物无机非金属材料1硅(Si)(1)硅的存在：硅在自然界中以化合态存在，在地壳中的含量仅次于氧。(2)物理性质：灰黑色，硬度大，熔、沸点高，具有金属光泽。(3)化学性质：常温下与F2、HF、NaOH反应；加热时能与H2化合生成不稳定的氢化物SiH4，加

12、热时还能与Cl2、O2化合分别生成SiCl4、SiO2。涉及的化学方程式如下：与非金属单质反应与氢氟酸反应：Si4HF=SiF42H2。与NaOH溶液反应：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。(4)制法：SiO22CSi2CO。(5)用途：良好的半导体材料；太阳能电池；计算机芯片。2二氧化硅(SiO2)(1)二氧化硅存在于沙子、石英、水晶、玛瑙(含杂质的石英)等中。SiO2是由Si和O按个数比12直接构成。Si、SiC、Si3N4、BN等也是直接由原子构成的。(2)二氧化硅的性质及用途主要物理性质硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水化学性质与水反应不反应与酸反应只与氢氟酸反应：S

13、iO24HF=SiF42H2O与碱反应(NaOH)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)与盐反应如与Na2CO3反应：SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2与碱性氧化物反应如与CaO反应：SiO2CaOCaSiO3用途光导纤维、光学仪器、电子部件3.硅酸和硅酸钠(1)硅酸硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊溶液变红色。硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3SiO2H2O。硅酸能与碱溶液反应。硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作干燥剂。(2)硅酸钠(Na2SiO3)白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性

14、，水溶液显碱性。它能与酸性比硅酸强的酸反应，分别写出以下化学方程式：与盐酸反应：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3。与CO2水溶液反应：Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3。用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。(3)硅酸盐组成的表示：通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成：如硅酸钠(Na2SiO3)中表示为Na2OSiO2，石棉(CaMg3Si4O12)可表示为CaO3MgO4SiO2。4无机非金属材料(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。常见硅酸盐材料比较水泥玻璃陶瓷生产原料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英黏土主要设备水泥回转窑玻

15、璃窑陶瓷窑玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2；CaCO3SiO2CaSiO3CO2。(2)新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。1关于Si、SiO2的存在、性质及用途的判断(1)硅在自然界中只以化合态的形式存在()(2)晶体硅熔点高硬度大，故可用于制作半导体材料()(3)Si和SiO2都可用于制造光导纤维()解析Si可用于制造半导体，SiO2用于制造光导纤维。(4)非金属性：CSi，则热稳定性：CH4SiH4()(5)高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅()(6)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应()(7)SiO2是酸性氧化物，

16、可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸()解析SiO2可溶于氢氟酸：SiO24HF=SiF42H2O。(8)常温下，SiO2与氢氟酸、NaOH溶液均可反应，SiO2是两性氧化物()解析SiO2是酸性氧化物。2硅酸盐、无机非金属材料性质及应用判断(1)玻璃是一种晶体，有较高的熔点()(2)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱()(3)传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料()(4)光导纤维、碳纳米管、氮化硅结构陶瓷等都是新型无机非金属材料()(5)高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点()(6)普通玻璃、石英玻璃、水泥、玛瑙都属于硅酸盐产品()(7)反应Na2

17、SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3，反应Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，两反应是相互矛盾的，不可能都发生()(8)硅胶多孔，吸水能力强，常用作袋装食品的干燥剂和抗氧化剂()(9)用SiO2制取硅酸，将SiO2溶解在水中一段时间后可得到硅酸()(10)水玻璃是混合物，可用于生产黏合剂和防火剂()(11)硅胶是硅酸钠的水溶液失去水后形成的凝胶()1硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。(1)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作_。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用

18、的是_。A普通玻璃坩埚 B石英玻璃坩埚C氧化铝坩埚 D铁坩埚(2)工业上常利用反应2CSiO2Si2CO制备硅单质，该反应中所含元素化合价升高的物质是_(填化学式，下同)，氧化剂是_。答案(1)防火剂D(2)CSiO22写出除去下列固体粉末中混有杂质(括号内为杂质)可采取的方法，写出有关反应的方程式。(1)CaCO3(SiO2)_。(2)SiO2(CaCO3)_。(3)SiO2(NH4Cl)_。答案(1)在固体混合物中加入足量氢氧化钠溶液，充分反应后，过滤、洗涤。SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(2)在固体混合物中加入足量稀盐酸，充分反应后，过滤、洗涤。CaCO32HCl=CaCl2C

19、O2H2O(3)方法一：在固体中加入适量水溶解、过滤。方法二：将固体混合物在坩埚中充分灼烧，除去NH4Cl。NH4ClNH3HCl解析(1)可根据SiO2可溶于NaOH溶液除去。(2)可根据CaCO3可溶于盐酸除去。(3)可根据NH4Cl的热稳定性，或NH4Cl易溶于水的性质除去。题组一硅和二氧化硅的特性1(2017甘肃秦安一中第二次检测)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(H2SiO3)的酸性比碳酸强B陶瓷、玻璃、水泥容器都能贮存氢氟酸C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答案D解析B项，物质中都含有SiO2，能与氢

20、氟酸反应；C项，石灰硬化的原理是Ca(OH)2与CO2反应生成CaCO3的过程，而水泥硬化过程中发生复杂的物理变化和化学变化。2二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。ae是对反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行的判断，其中正确的是()SiO22NaOH=Na2SiO3H2OSiO22CSi2COSiO24HF=SiF42H2ONa2CO3SiO2Na2SiO3CO2SiO23CSiC2COa反应中SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃b反应中SiO2表现出氧化性c反应中SiO2表现了酸性氧化物的通性d反应符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐

21、的道理e反应中SiO2未参加氧化还原反应AaceBbdeCcdeDab答案B解析通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是，因此a、c判断错误；反应是一个置换反应，其中二氧化硅被还原，表现出氧化性，b判断正确；反应是一个复分解反应，用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d判断正确；反应中碳的化合价由0价变为4和2价，硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因此二氧化硅没有参加氧化还原反应，e判断也正确。题组二高纯硅的提取3(2017市巴蜀中学高三月考)从石英砂制取高纯硅的主要化学反应如下：SiO22CSi(粗)2COSi(粗)2Cl2SiCl4SiCl42H2Si(纯)4HCl关于上述反应的叙述不正

22、确的是()A是置换反应，是化合反应B高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅C任一反应中，每消耗或生成28g硅，均转移4mol电子D高温下在炉子里将石英砂、焦炭、氯气、氢气按比例混合就能得到高纯硅答案D解析在氧化还原反应中，还原剂的还原性比还原产物的还原性强，B正确；根据元素化合价的变化，每消耗或生成28g(1mol)硅，均转移4mol电子，C正确；题中的三个反应是在三个不同的反应器中发生的，D错误。4硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化

23、学反应方程式：_。整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出并配平该化学反应方程式：_；H2还原SiHCl3过程中若混有O2，可能引起的后果是_。(2)化学研究性学习小组在探究硅的制取方法时，从资料查阅到下列信息：.Mg在高温条件下可与SiO2反应；.金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐和SiH4；.SiH4在空气中自燃。他们根据信息进行实验，当用足量稀H2SO4溶解第步实验获得的固体产物时，发现有爆鸣声和火花；然后过滤、洗涤、干燥；最后称量、计算，测得其产率只有预期值的63%左右。第步实验发生反应的化学方程式是_。用稀H2SO4溶解

24、第步实验获得固体产物时，产生爆鸣声和火花的原因是_。答案(1)SiHCl3H2Si3HClSiHCl33H2O=H2SiO3H23HCl高温下，H2遇O2发生爆炸(2)2MgSiO22MgOSi、2MgSiMg2Si硅化镁与稀硫酸反应生成的SiH4可自燃，即发生反应Mg2Si2H2SO4=2MgSO4SiH4，SiH42O2=SiO22H2O解析(1)在SiHCl3中，把硅考虑为4价，则氢为1价，氯为1价，SiHCl3水解时，1价氢还原水中1价的氢，生成氢气。在设计制备纯硅的实验题中，常遇到的知识点(1)高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅：SiO22CSi(粗)2CO(2)粗硅与干燥HCl气体反应

25、制得SiHCl3：Si(粗)3HClSiHCl3H2(3)粗硅与干燥Cl2反应制得SiCl4：Si(粗)2Cl2SiCl4(4)SiHCl3与过量H2在高温下反应制得纯硅：SiHCl3H2Si(纯)3HCl(5)SiCl4与过量H2在高温下反应制得纯硅：SiCl42H2Si(纯)4HCl(6)SiO22Mg2MgOSi(7)SiHCl3、SiCl4能与水发生反应：SiHCl33H2O=H2SiO33HClH2SiCl43H2O=H2SiO34HCl(8)SiH4在空气中易自燃：SiH42O2=SiO22H2O1下列有关硅及其化合物的叙述错误的是()ASO2通入Na2SiO3溶液产生胶状沉淀，证

26、明酸性H2SO3H2SiO3(2017北京理综，10D)BSiO2硬度大，故可用于制造光导纤维(2017江苏，3C)CHF能与SiO2反应，可用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记(2016全国卷，7D)D石英砂可用于生产单晶硅(2016海南，4C)答案B解析A项，依据强酸制弱酸原理判断；B项，前后无因果关系。2下列说法正确的是()A硅胶作袋装食品的干燥剂的过程中没有发生化学变化(2016四川理综，1B)BpH2的溶液中可能大量存在Na、NH、SiO(2016四川理综，3B)C向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸的离子方程式：Na2SiO32H=H2SiO32Na(2016江苏，5D)D向Na2SiO3溶液中通入过量SO2的离子方程式：SiOSO2H2O=H2SiO3SO(2015山东理综，12B)答案A解析B项，酸性条件下，SiO不能大量存在；C项，Na2SiO3是可溶于水的强电解质；D项，应生成HSO。32017全国卷，26(1)(2)(3)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、S