20年高考化学精选习题专题十四 碳硅及其化合物.docx

20年高考化学精选习题专题十四 碳硅及其化合物.docx

《20年高考化学精选习题专题十四 碳硅及其化合物.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《20年高考化学精选习题专题十四 碳硅及其化合物.docx（21页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

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