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1、2022屆高考化學三輪沖刺 碳、硅及其化合物仿真模擬訓練 一、選擇題 1．開發(fā)新材料是現代科技發(fā)展的方向之一。下列有關材料的說法正確的是（ ） A．氮化硅陶瓷是新型無機非金屬材料 B．普通玻璃、有機玻璃都屬于硅酸鹽 C．纖維素乙酸酯屬于天然高分子材料 D．單晶硅常用于制造光導纖維 2．在一定條件下，下列各組物質不能反應的是（ ） ①CO2+H2O ②H2O+CO ③CO+CO2 ④CO2+C ⑤CaCO3+H2CO3 ⑥CO+Fe2O3 ⑦Mg+CO2 ⑧CO+Ca(OH)2 ⑨CO2+Na2O2 A．②③⑤⑥⑨ B．①④⑤⑥⑦

2、 C．①②③⑧⑨ D．僅③⑧ 3．石棉屬于硅酸鹽礦物，某種石棉的化學式可表示為Ca2MgxSiyO22(OH)2，該化學式中x、y的值分別是（ ） A．5、8 B．8、3 C．3、8 D．8、5 4．工業(yè)上通過反應“SiO2＋2CSi＋2CO↑”制取單質硅，下列說法正確的是（ ） A．自然界中硅元素均以SiO2形式存在 B．硅的化學性質不活潑，常溫下不與任何物質反應 C．該反應條件下C的還原性比Si強 D．生成4.48 L CO時轉移電子數為0.4×6.03×1023 5．氯氣用途十分廣泛，可用于生產半導體材料硅，其生產的流程如下，下列說法正確的是（ ）

3、 A．①③是置換反應，②是化合反應 B．高溫下，焦炭與氫氣的還原性均弱于硅的 C．任一反應中，每消耗或生成28 g硅，均轉移2 mol電子 D．高溫下將石英砂、焦炭、氯氣、氫氣按一定比例混合可得高純硅 6．SiO2是一種化工原料，可以制備一系列物質(如圖所示)。下列說法錯誤的是（ ） A．高爐煉鐵時，加入石灰石將鐵礦石中的脈石(主要成分為SiO2)轉化為易熔的爐渣 B．純凈的二氧化硅和單晶硅都是信息產業(yè)的重要基礎材料 C．用鹽酸可除去石英砂(主要成分為SiO2)中少量的碳酸鈣 D．圖中所含反應都不屬于氧化還原反應 7．將足量的CO2不斷通入KOH、Ba(OH)2、K

4、AlO2的混合溶液中，生成沉淀的物質的量與所通入CO2的體積關系如圖所示。下列關于整個反應過程中的敘述不正確的是（ ） A．Oa段反應的化學方程式是Ba(OH)2+CO2BaCO3↓+H2O B．ab段與cd段所發(fā)生的反應相同 C．de段沉淀減少是由于BaCO3固體溶解 D．bc段反應的離子方程式是2+3H2O+CO22Al(OH)3↓+ 二、非選擇題 8、M元素的一種單質是一種重要的半導體材料，含M元素的一種化合物W可用于制造高性能的現代通訊材料——光導纖維，W與燒堿反應生成含M元素的化合物X。 (1)在元素周期表中，M位于第________族，與M同族但相對原子質量比M

5、小的N元素的原子結構示意圖為________，M與N核外電子層結構上的相同點是____________________________________________________。 (2)易與W發(fā)生化學反應的酸是________，反應的化學方程式是____________________。 (3)將W與純堿混合高溫熔融時發(fā)生反應生成X，同時還生成N的最高價氧化物Y；將全部的Y與全部的X在足量的水中混合后，又發(fā)生反應生成含M的化合物Z。 ①分別寫出生成X和Z的化學方程式： _______________________________________。 ②要將純堿高溫熔化，下列坩堝

6、中不可選用的是________。 A．普通玻璃坩堝　B．石英玻璃坩堝　C．鐵坩堝 (4)100 g W與石灰石的混合物充分反應后，生成的氣體在標準狀況下的體積為11.2 L,100 g該混合物中石灰石的質量分數是________。 9、硅是重要的化學元素之一，在從傳統(tǒng)材料到信息材料的發(fā)展過程中，其創(chuàng)造了一個又一個奇跡。 請回答下列問題： （1）硅在元素周期表中的位置是________________。 （2）工業(yè)上生產粗硅的反應有SiO2＋2CSi(粗硅)＋2CO↑；SiO2＋3CSiC＋2CO↑。若產品中單質硅與碳化硅的物質的量之比為1∶1，則參加反應的C和SiO2的質量之比為_

7、_______。 （3）工業(yè)上可以通過如圖所示的流程制取純硅： ①若反應Ⅰ的化學方程式為Si(粗硅)＋3HClSiHCl3＋H2，則反應Ⅱ的化學方程式為___________________________________________。 ②整個制備過程必須嚴格控制無水、無氧。SiHCl3遇水劇烈反應生成H2SiO3、HCl和另一種物質，寫出該反應的化學方程式：______________________________________。 ③假設每一輪次制備1 mol純硅，且生產過程中硅元素沒有損失，反應Ⅰ中HCl的利用率為90%，反應Ⅱ中H2的利用率為93.75%，則在第二輪次

8、的生產中，補充投入HCl和H2的物質的量之比是________。 10、單晶硅是信息產業(yè)中重要的基礎材料。通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質)，粗硅與氯氣反應生成四氯化硅(反應溫度450～500 ℃)，四氯化硅經提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是實驗室制備四氯化硅的裝置示意圖。 相關信息如下： a．四氯化硅遇水極易水解； b．硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應生成相應的氯化物； c．有關物質的物理常數見下表： 物質 SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl3 PCl5 沸點/℃ 57.7 12.8 － 315 － 熔點/

9、℃ －70.0 －107.2 － － － 升華溫度/℃ － － 180 300 162 請回答下列問題： （1）寫出裝置A中發(fā)生反應的離子方程式：_____________________________________。 （2）裝置A中g管的作用是______________；裝置C中的試劑是____________；裝置E中的h瓶需要冷卻的理由是___________________________________________。 （3）裝置E中h瓶收集到的粗產物可通過精餾(類似多次蒸餾)得到高純度四氯化硅，精餾后的殘留物中，除鐵元素外可能還含有的雜質元素是

10、________(填寫元素符號)。 （4）為了分析殘留物中鐵元素的含量，先將殘留物預處理，使鐵元素還原成Fe2＋，再用KMnO4標準溶液在酸性條件下進行氧化還原滴定，反應的離子方程式為5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。 ①滴定前是否要滴加指示劑？_______(填“是”或“否”)，請說明理由：_______________________。 ②某同學稱取5.000 g殘留物，經預處理后在容量瓶中配制成100 mL溶液，移取25.00 mL試樣溶液，用1.000×10－2 mol· L－1 KMnO4標準溶液滴定。達到滴定終點時，消耗標準溶液20.00 mL，

11、則殘留物中鐵元素的質量分數是________。 11、在電子工業(yè)中利用鎂制取硅的反應為2Mg＋SiO22MgO＋Si，同時會發(fā)生副反應：2Mg＋SiMg2Si，Mg2Si遇鹽酸迅速反應生成SiH4(硅烷)，SiH4在常溫下是一種不穩(wěn)定、易自燃的氣體。下圖是進行Mg與SiO2反應的實驗裝置。 試回答下列問題： (1)由于O2和H2O(g)的存在對該實驗有不良影響，實驗中應通入X氣體作為保護氣，在A、B、C三種儀器中應加入的試劑分別是：A________，B________，C________。(填序號) ①稀硫酸 ②濃硫酸 ③稀鹽酸 ④石灰石 ⑤純堿 ⑥鋅粒 (2)實驗開始時，必須

12、先通入X氣體，再加熱反應物，其理由是 ____________________________，當反應引發(fā)后，移走酒精燈，反應能繼續(xù)進行，其原因是 _____________。 (3)反應結束后，待冷卻至常溫時，往反應后的混合物中加入稀鹽酸，可觀察到閃亮的火星，產生此現象的原因用化學方程式表示為 ① ____________________________________， ②___________________________________。 參考答案及解析 一、選擇題 1．【答案】A 【解析】本題考查材料的應用判斷。A、氮化硅陶瓷是新型無機非金屬材料，A正確；B、有機

13、玻璃不屬于硅酸鹽，B錯誤；B、纖維素為天然高分子化合物，而纖維素乙酸酯是人工合成的，C錯誤；D、單晶硅是半導體材料，二氧化硅是制造光導纖維的主要材料，D錯誤。答案選A。 2．【答案】D 【解析】在一定條件下，①中生成H2CO3，②中生成CO2和H2，③中CO與CO2不反應，④中生成CO，⑤中生成Ca(HCO3)2，⑥中生成Fe和CO2，⑦中生成MgO和C，⑧中不反應，⑨中生成Na2CO3和O2，故答案選D。 3．【答案】A 【解析】依據化合物中元素正負化合價代數和為零，可得4+2x+4y=44+2，即x、y必須滿足關系式x+2y=21，由此可知，A項正確。 4．【答案】C 5．【答

14、案】A 【解析】二氧化硅與碳反應生成硅和一氧化碳，四氯化硅與氫氣反應生成硅和氯化氫，都是置換反應，硅和氯氣反應生成四氯化硅，是化合反應，A正確；二氧化硅與碳反應生成硅和一氧化碳，四氯化硅與氫氣反應生成硅和氯化氫，根據還原劑的還原性大于還原產物的還原性，則高溫下，焦炭與氫氣的還原性均強于硅，B錯誤； 28 g硅的物質的量為1 mol，每消耗或生成1個硅，化合價均變化4，即均轉移4個電子，所以每消耗或生成28 g硅，均轉移4 mol電子，C錯誤；在高溫下將石英砂、焦炭、氯氣、氫氣按一定比例混合，則石英砂與焦炭反應，氯氣與氫氣反應，就不再按照題干的流程進行，不會得到高純硅，D錯誤。 6．【答案】

15、D 【解析】CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑，CaSiO3的熔點低于SiO2的熔點，故A項正確；光導纖維的主要成分是二氧化硅，硅可用于制作半導體、芯片，純凈的二氧化硅和單晶硅都是信息產業(yè)的重要基礎材料，故B項正確；碳酸鈣溶于鹽酸生成氯化鈣和水以及二氧化碳，二氧化硅和鹽酸不反應，可以用鹽酸除去石英砂(主要成分為SiO2)中少量的碳酸鈣，故C項正確；化學反應前后有元素化合價發(fā)生變化的反應一定是氧化還原反應，題圖中二氧化硅與碳反應生成硅單質和一氧化碳的反應是氧化還原反應，故D項錯誤。 7．【答案】B 二、非選擇題 8．解析　(1)M的單質可作半導體材料，含M的化合物W可用于制造光導

16、纖維，可知M為Si，位于第ⅣA族，與之同族且相對原子質量較小的是碳元素，兩者的共同點是最外層均有4個電子。(2)W為SiO2，易與氫氟酸反應生成SiF4和H2O。(3)SiO2與純堿高溫反應生成Na2SiO3(X)和CO2(Y)。(4)不論CaCO3是否過量，反應生成的CO2只由CaCO3決定，由關系式CaCO3～CO2得：＝，解得m(CaCO3)＝50 g，石灰石的質量分數為×100%＝50%。 答案 (1)ⅣA 最外層均有4個電子 (2)氫氟酸(或HF)　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (3)①SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑；Na2SiO3＋CO2＋H2

17、O===Na2CO3＋H2SiO3↓ ②AB (4)50% 9、【答案】（1）第三周期ⅣA族 （2）1∶2 （3）①SiHCl3＋H2Si(純硅)＋3HCl ②SiHCl3＋3H2OH2SiO3↓＋3HCl＋H2↑ ③5∶1 【解析】（1）根據硅的原子序數為14，可知其在元素周期表中位于第三周期 ⅣA族。（2）根據產品中單質硅與碳化硅的物質的量之比為1∶1，再利用方程式計算。假設參加反應的C為5 mol，SiO2為2 mol，則二者的質量之比為(5 mol×12 g·mol－1)∶(2 mol×60 g·mol－1)＝1∶2。（3）①根據流程圖中的信息知，反應Ⅱ的反應物有SiHC

18、l3和H2，生成物有Si(純硅)和HCl，利用觀察法將其配平。②由于SiHCl3中Si為＋4價、H為－1價、Cl為－1價，SiHCl3與H2O發(fā)生了氧化還原反應(歸中反應)，其氧化產物和還原產物均為H2，最后利用觀察法將其配平。 ③據題意： 綜合以上各反應的數據可知，在第二輪次的生產中補充投入HCl的物質的量為(－3)mol，投入H2的物質的量為(－1) mol，二者的比值為5∶1。 10、【答案】（1）MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O （2）平衡氣壓 濃H2SO4 SiCl4沸點較低，用冷卻液可得到液態(tài)SiCl4 （3）Al、Cl、P （4）①否 Mn

19、O有顏色，故不需其他指示劑 ②4.48% （4）①因MnO本來有顏色，故不再需其他指示劑。 ②由關系式： 5Fe2＋ ～ MnO 5 1 n(Fe2＋) 20.00×10－3 L×1.000×10－2 mol·L－1 n(Fe2＋)＝0.001 mol， w(Fe)＝×100%＝4.48%。 11、解析 (1)從給出的試劑看，可產生的氣體只有CO2和H2，CO2與Mg能反應，不能用作保護氣，因此保護氣為H2。制取H2的試劑是稀硫酸和鋅粒，濃硫酸為氣體干燥劑。(2)裝置內的O2如果不被排出，O2與H2混合在加熱條件下會發(fā)生爆炸；移走酒精燈后反應繼續(xù)進行，說明Mg與SiO2的反應是放熱反應。(3)Mg2Si與鹽酸會發(fā)生復分解反應生成MgCl2和SiH4，SiH4常溫下可自燃。 答案 (1)① ⑥ ② (2)防止在加熱條件下H2和O2混合發(fā)生爆炸 SiO2和Mg粉的反應是放熱反應 (3)①Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑ ②SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O