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第一部分 專題十五 碳、硅及其化合物
一、選擇題
1.(2015北京二中期中)下列說法不正確的是( )
A.水玻璃可用作木材防火劑
B.硅是制造光導纖維的材料
C.硅是制造太陽能電池的常用材料
D.硅是構成一些巖石和礦物的基本元素
解析:A項,水玻璃不能燃燒,可用作木材防火劑;B項,二氧化硅是制造光導纖維的材料;C項,硅是一種常用的半導體材料,常用于制作太陽能電池;D項,硅是構成一些巖石和礦物的基本元素。
答案:B
2.(2015江蘇南通第二次調研)國務院頒布的《“十二五”控制溫室氣體排放工作方案》提出,2015年我國單位國內生產(chǎn)總值CO2排放要比20
2、10年下降17%。下列說法不正確的是( )
A.CO2屬于酸性氧化物
B.CO2是導致酸雨發(fā)生的主要原因
C.可用Na2CO3溶液捕捉(吸收)CO2
D.使用氫能源替代化石燃料可減少CO2排放
解析:CO2能與堿反應生成鹽和水,屬于酸性氧化物,A項正確;形成酸雨的主要物質為SO2和氮的氧化物,B項錯誤;Na2CO3溶液吸收CO2生成NaHCO3,C項正確;氫氣燃燒生成水,無污染,D項正確。
答案:B
3.(2015南昌調研)向一定濃度的NaHCO3溶液中加入適量下列物質,能使HCO數(shù)目減少,CO數(shù)目增加的是( )
A.稀鹽酸 B.Ba(OH)2溶液
C.NaOH溶液
3、D.Na2SO4溶液
解析:本題考查碳酸鹽和碳酸氫鹽的轉化。根據(jù)反應HCO+OH-===CO+H2O可看出HCO減少,CO增多。
答案:C
4.(2015西師大附中、臨川一中聯(lián)考)北京大學和中國科學院的化學工作者已成功研制出堿金屬與C60形成的球碳鹽K3C60,實驗測知該物質屬于離子化合物,具有良好的超導性。下列有關分析正確的是( )
A.K3C60中只有離子鍵 B.K3C60中不含共價鍵
C.該晶體在熔融狀態(tài)下能導電 D.C60與12C互為同素異形體
解析:本題考查物質中的化學鍵、晶體性質、同素異形體等。A項,K3C60中既有離子鍵,也有共價鍵,錯誤;B項,K3C60中含共價鍵
4、,錯誤;C項,該晶體是離子化合物,熔融狀態(tài)下離子能自由移動,能導電,正確;D項,C60是單質,12C是原子,不能互稱同素異形體,錯誤。
答案:C
5.(2015吉林省吉林市期末檢測)下列物質①氫氟酸,②濃硫酸,③氫氧化鈉溶液,④碳酸鈉固體,⑤氧化鈣,⑥濃硝酸,在一定條件下能與SiO2反應的有( )
A.①②⑥ B.全部
C.②③⑥ D.①③④⑤
解析:本題考查SiO2的有關性質。SiO2不與強酸反應,但常溫下可以與氫氟酸反應,也可以溶于氫氧化鈉溶液,在加熱條件下還可以與碳酸鈉、氧化鈣反應。
答案:D
6. (2015??谡{研)英國科學家研制出一種名叫“干水”的物質(如圖),
5、“干水”的每一個顆粒都包含一個水滴,這個水滴周圍包裹著一層沙質硅膜。這種糖粉狀物質的最大特色就是具有強力吸收二氧化碳的能力,具有極高的商業(yè)價值。下列敘述正確的是( )
A.“干水”就是“干冰”
B.“干水”是一種糖類物質
C.沙質硅膜能耐所有的酸堿腐蝕
D.“干水”的應用有利于緩解溫室效應
解析:本題考查化學信息,考查考生理論聯(lián)系實際的能力。由題意可知,“干水”為混合物,則A、B項錯誤;二氧化硅能與強堿反應,也能與HF反應,C錯誤;“干水”能吸收二氧化碳,D正確。
答案:D
7.(2015云南師大附中月考)下列說法不正確的是( )
A.SiO2和CO2都是酸性氧化物,均
6、可與NaOH溶液反應
B.SiO2不能與任何酸發(fā)生反應
C.SiO2和CO2在一定條件下,均可與CaO發(fā)生反應
D.SiO2不溶于水,而CO2可與水反應,生成H2CO3
解析:本題考查SiO2、CO2的性質,考查考生對SiO2、CO2性質的理解能力。A項,SiO2、CO2均為酸性氧化物,均可與NaOH溶液反應;B項,SiO2可以與氫氟酸(HF)反應,生成SiF4和H2;C項,SiO2、CO2均為酸性氧化物,均可與CaO反應;D項,SiO2不溶于水,CO2能與水反應生成H2CO3。
答案:B
8.高純度單晶硅是典型的無機非金屬材料,又稱“半導體”材料,它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引起計算機的一場
7、“革命”。這種材料可以按下列方法制備:
SiO2Si(粗)SiHCl3Si(純)
下列說法正確的是( )
A.步驟①的化學方程式為SiO2+CSi+CO2↑
B.步驟①②③中每生成或反應1 mol Si,轉移4 mol電子
C.二氧化硅能與氫氟酸反應,而硅不能與氫氟酸反應
D.SiHCl3(沸點33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸點67.6 ℃),通過蒸餾(或分餾)可提純SiHCl3
解析:本題主要考查無機化合物的知識。A項,錯誤,正確的為2C+SiO2Si+2CO↑;B項,②③中每反應或生成1 mol Si時,轉移2 mol電子,錯誤;C項,硅與氫氟酸反應,錯誤;D項,二
8、者沸點相差很大,可用蒸餾方法分離,正確。
答案:D
9.(2015哈爾濱三中測試)有一粗硅中含有鐵雜質,取等質量的該樣品分別投入足量的稀鹽酸和足量的氫氧化鈉溶液中,放出氫氣的物質的量之比為1∶8,則該粗硅中鐵和硅的關系正確的是(已知Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑)( )
A.質量比為1∶4
C.物質的量之比為1∶4
B.質量比為1∶8
D.物質的量之比為1∶2
解析:本題主要考查Si的化學性質。Si與鹽酸不反應,F(xiàn)e與NaOH溶液不反應。由化學方程式Fe+2HCl===FeCl2+H2↑,和Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑可知,當氫
9、氣的物質的量之比為1∶8時,F(xiàn)e與Si之間的關系式為Fe~4Si,即二者的物質的量之比為1∶4,質量之比為1∶2。
答案:C
10.用足量的CO還原13.7 g某鉛氧化物,把生成的CO2全部通入到過量的澄清石灰水中,得到的沉淀干燥后質量為8.0 g,則此鉛氧化物的化學式是( )
A.PbO B.Pb2O3
C.Pb3O4 D.PbO2
解析:本題主要考查CO、CO2的性質。由題意可知,此氧化物中n(O)=n(CO)=n(CO2)=n(CaCO3)==0.08 mol,n(Pb)==0.06 mol,n(Pb)∶n(O)=0.06 mol∶008 mol=3∶4,故此氧化物的化學
10、式為Pb3O4。
答案:C
11.(2015宜昌調研)下列物質的主要成分、用途對應正確的是( )
選項
A
B
C
D
物質
加碘食鹽
石英砂
漂白液
食用植物油
主要成分
KIO3
SiO2
NaClO
飽和高級脂肪酸甘油酯
用途
預防碘缺乏病
作太陽能電池
作消毒劑
重要營養(yǎng)物質
解析:本題考查化學與生活的聯(lián)系,意在考查考生對生活中物質的組成及用途的掌握情況。加碘食鹽的主要成分是NaCl,含有少量的KIO3,A項錯誤;Si可用于制作太陽能電池,而SiO2不能,B項錯誤;漂白液的主要成分是NaClO,用途是作消毒劑,C項正確;食用植物油的主
11、要成分是不飽和高級脂肪酸甘油酯,D項錯誤。
答案:C
12.(2015河南八市聯(lián)考)A是一種常見的單質,B、C為中學常見的化合物,A、B、C均含有元素X,它們有如圖所示的轉化關系(部分產(chǎn)物及反應條件已略去)。下列判斷正確的是( )
A.X元素可能為Al B.X元素可能為Si
C.反應①和②互為可逆反應 D.反應①和②一定為氧化還原反應
解析:本題主要考查了常見元素及其化合物之間的轉化、可逆反應與氧化還原反應的含義等,意在考查考生的綜合判斷能力。若X元素為Al,則A為Al單質,Al與OH-反應生成AlO與H2,H2是單質,且不滿足A、B、C均含有元素X,A項錯誤;同理知B項錯誤;
12、由可逆反應的定義知C項錯誤;反應①為單質(A)生成化合物(B、C)的反應,反應②為化合物(B、C)生成單質(A)的反應,故反應①和②一定為氧化還原反應,D項正確。
答案:D
13.(2015合肥一模)下列各組物質中,不滿足下圖一步轉化關系的選項是( )
選項
X
Y
Z
A
Na2O2
NaOH
Na2CO3
B
H2SO4
SO2
SO3
C
H2SiO3
SiO2
Na2SiO3
D
C2H5Br
CH2===CH2
CH3CH2OH
解析:本題考查元素化合物之間的轉化,意在考查考生對物質轉化關系的理解能力。A項,Na2CO3不能一步
13、轉化為Na2O2;B項,H2SO4SO2SO3H2SO4;C項,H2SiO3SiO2Na2SiO3H2SiO3;D項,C2H5BrCH2===CH2CH3CH2OHC2H5Br。本題選A。
答案:A
二、填空題
14.(2015南寧、桂林一模)某學習小組利用如圖所列裝置進行CO2與飽和Na2CO3溶液反應制備NaHCO3的實驗。
(1)儀器c的名稱為________;使c中的鹽酸滴入燒瓶中的正確操作為________________ _____________。
(2)檢驗裝置③氣密性的方法是________。
(3)選取必要的實驗裝置進行該實驗,裝置正確的連接順序為_____
14、___(用序號表示)。
(4)裝置①中飽和NaHCO3溶液的作用是________,氣體從________(填“a”或“b”)端通入。
(5)為確定制得的固體樣品是純凈的NaHCO3,該小組同學提出下列實驗方案:
甲方案:將樣品溶液與飽和澄清石灰水反應,觀察現(xiàn)象。
乙方案:將樣品溶液與BaCl2溶液反應,觀察現(xiàn)象。
丙方案:測定pH法。
①甲方案________(填“可行”或“不可行”)。
②為判定乙方案的可行性,某同學用純凈的NaHCO3配制的溶液,與BaCl2溶液等體積混合進行實驗,實驗現(xiàn)象如下:
c(NaHCO3)
c(BaCl2)
0.2 molL-
15、1
0.1 molL-1
0.02 molL-1
0.21 molL-1
渾濁
渾濁
少許渾濁
0.1 molL-1
渾濁
少許渾濁
無現(xiàn)象
0.02 molL-1
少許渾濁
無現(xiàn)象
無現(xiàn)象
此實驗可說明乙方案是不可行的,請結合以下數(shù)據(jù),并通過計算說明產(chǎn)生渾濁的原因__________________。
[已知:0.1 mol/L NaHCO3溶液電離出的c(CO)=0.0011 mol/L,Ksp(BaCO3)=5.110-9]
③用pH計測定的丙方案如下:取m g的固體樣品溶解于水配成V mL溶液,用pH計測pH,還應補充的實驗是__________
16、________。
解析:(1)儀器c的名稱為分液漏斗;要使c中的鹽酸滴入燒瓶中,需使燒瓶內外壓強相等,故正確操作為先打開漏斗頂上的玻璃塞,然后旋開漏斗下端的玻璃活塞。(2)檢驗裝置③氣密性的方法是關閉開關K,打開分液漏斗的活塞,向燒瓶中滴水,過一段時間,若水難以滴下,則裝置的氣密性良好。(3)用稀鹽酸和CaCO3反應制取CO2氣體,用飽和NaHCO3溶液除去CO2中的HCl,剩余氣體再通入到飽和Na2CO3溶液反應,故正確的連接順序為③①②。(4)裝置①中飽和NaHCO3溶液的作用是除去CO2中的HCl;洗氣時氣體從長導管進短導管出,故氣體從a端通入。(5)①NaHCO3、Na2CO3都會
17、與飽和澄清石灰水反應產(chǎn)生CaCO3沉淀,故甲方案不可行。②根據(jù)題中數(shù)據(jù)計算,Q=c(Ba2+)c(CO)=0.0011=1.110-4>Ksp(BaCO3)=5.110-9,會產(chǎn)生渾濁。③等濃度Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的pH不同,可用測定pH的方法測定NaHCO3的純度,需要用比較法,故用精確pH試紙測定pH的步驟是取等質量的固體樣品和純凈的NaHCO3樣品分別溶解于等量的水中,再分別用精確pH試紙測pH。
答案:(1)分液漏斗 先打開漏斗頂上的玻璃塞,然后旋開漏斗下端的玻璃活塞
(2)關閉開關K,打開分液漏斗的活塞,向燒瓶中滴水,過一段時間,若水難以滴下,則裝置的氣密性良好(其
18、他合理答案均可)
(3)③①②
(4)吸收HCl a
(5)①不可行?、赒=c(Ba2+)c(CO)=c(Ba2+)可取0.1 molL-1或0.05 molL-1或0.01 molL-1(其他合理答案均可) ③取等質量的固體樣品和純凈的NaHCO3樣品分別溶解于等量的水中,再分別用精確pH試紙測pH
15.(2015廣東佛山禪城調研)氮化硅(Si3N 4)是高溫結構陶瓷,具有優(yōu)良的性能,人們常常利用它來制造軸承、汽輪機葉片、永久性模具等機械構件。設計的合成氮化硅工藝流程如下:
(1)①電弧爐中發(fā)生的主要反應是______________________________。
②用
19、石英砂和焦炭在電弧爐中高溫加熱也可以生產(chǎn)碳化硅,該反應的化學方程式為______________________________,碳化硅又稱________,其晶體結構與________相似。
(2)在流化床反應的產(chǎn)物中,SiCl4大約占85%,還有Cl2等,有關物質的沸點數(shù)據(jù)如下表。
物質
Si
SiCl4
Cl2
沸點/℃
2355
57.6
-34.1
提純SiCl4的主要工藝操作依次是沉降、________,其中溫度最好控制在________(填序號)。
A.略小于-34.1 ℃ B.大于57.6 ℃
C.略小于57.6 ℃ D.-34.1 ℃
(3)
20、粉末狀Si3N4遇水能生成一種有刺激性氣味、常用做制冷劑的氣體和一種難溶性酸,該反應的化學方程式是______________________________。
解析:本題的難點在于物質的分離和提純,只要抓住物質的性質不同點便可迎刃而解,而在反應方程式書寫中注意質量守恒的運用。(1)粗硅的制備注意產(chǎn)物為CO而不是CO2。(2)從三種組分的沸點分析,Si在常溫下以固態(tài)形式存在,應以沉降方式分離,而Cl2溶于液態(tài)的SiCl4中且沸點相差較大,用蒸餾法進行分離,為盡量減少SiCl4的損失,溫度應略低于SiCl4的沸點。(3)Si3N4與水的反應可按水解方式處理。
答案:(1)①SiO2+2CSi+2CO↑
②SiO2+3CSiC+2CO↑ 金剛砂 金剛石(合理即可)
(2)蒸餾 C
(3)Si3N4+9H2O===4NH3↑+3H2SiO3