1、课时作业10碳、硅及其化合物一、选择题1宋代五大名窑分别为：钧窑、汝窑、官窑、定窑、哥窑。其中钧窑以“入窑一色，出窑万彩”的神奇窑变著称。下列关于陶瓷的说法不正确的是()A.窑变是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化B.氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料C.高品质的瓷器晶莹剔透，属于纯净物D.陶瓷属于硅酸盐材料，耐酸碱腐蚀，但是不能用来盛装氢氟酸2科技的进步为二氧化碳资源化利用提供了广阔的前景。下列说法错误的是()A.CO2是自然界碳循环中的重要物质B.CO2加氢转化为乙烯，CO2被还原C.CO2电催化时，在阳极转化为燃料D.CO2与环氧丙烷可合成可降解塑料3碳及其化合物与科学
2、、技术、社会、环境密切相关。下列有关说法中正确的是()A.12C、13C、14C、C60、石墨烯、金刚石都是碳的同素异形体，用途广泛B.用二氧化碳合成可降解的聚碳酸酯塑料，可以实现“碳”的循环利用C.石墨烯和碳纤维都是新型有机高分子材料D.碳纳米管是一种有机合成纤维，其比表面积大，可用作新型储氢材料4下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是()水玻璃是一种矿物胶，既不易燃烧也不受腐蚀水泥、玻璃、沙子都是硅酸盐制品高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料ABCD5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
3、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6甲气体可发生如下变化：甲气体乙气体丙气体乙气体丁固体。则甲、乙、丙、丁分别为()A.CO2、CO、O2、CaOB.O2、CO、CO2、CaCO3C.O2、CO2、CO、CaCO3D.CO、CO2、O2、Ca(OH)27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Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2中，Si为氧化剂D.硅能与氢氟酸反应，则硅可以与盐酸反应8下列叙述正确的是()A
4、.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9下列说法不正确的是()A.SiO2能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃B.向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶C.氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si3N4D.石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能10科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示：容器中进行的反应为Si(粗)3HCl(g)=SiHCl3(l)H2(g)；容器中进行的反应为S
5、iHCl3H2=Si(纯)3HCl。下列说法正确的是()A.该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用B.最好用分液的方法分离Si和SiHCl3C.反应和中HCl均作氧化剂D.反应和均属于可逆反应11碳和碳的化合物间的部分转化关系如图所示，则下列说法正确的是()A.由碳酸转化成X一定要在加热条件下进行B.由碳转化为X一定发生的是化合反应C.物质X一定是二氧化碳D.若使一氧化碳转化成X，只能通过一氧化碳在空气(或氧气)中燃烧获得12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()A.CO2是形成酸
6、雨的主要物质B.CO2导致温室效应，是一种大气污染物C.CO2(g)C(s)2CO(g)H0，高温有利于该反应自发进行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二、非选择题13青花瓷胎体的原料高岭土Al2Si2O5(OH)x，可掺进瓷石制胎，青花瓷釉料的成分主要是钾长石(KAlSi3O8)，在1300左右一次烧成的釉可形成精美的青花瓷。(1)下列说法正确的是_(填选项字母)。A.高岭土分子中x2B.钾长石能完全溶解在盐酸中形成澄清的溶液C.烧制青花瓷过程中发生了复杂的物理变化和化学变化D.青花瓷、玻璃、水泥都属于硅酸盐产品(2)在“南澳一号”考古直播过程中，需用高纯度SiO2制造的光
7、纤。下图是用海边的石英砂(含氯化钠、氧化铝等杂质)制备二氧化硅粗产品的工艺流程。洗涤石英砂的目的是_。在以上流程中，要将洗净的石英砂研磨成粉末，目的是_。工业上常用纯净石英砂与C在高温下发生反应制造粗硅，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物质的量之比为11。下列说法正确的是_(填选项字母)。A.SiC性质稳定，能用于制造抗高温水泥B.制造粗硅时的反应为2SiO25CSiSiC4COC.在以上流程中，将盐酸改为NaOH溶液，也可达到目的D.纯净的SiO2只能用于制造光导纤维14硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。(1)新型陶瓷Si3N4的熔点高
8、、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的保护下，使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程式：_。(2)一种工业用硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物)，已知硅的熔点是1420，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的主要工艺流程如下：净化N2和H2时，铜屑的作用是_，硅胶的作用是_。在氮化炉中发生反应3SiO2(s)2N2(g)=Si3N4(s)3O2(g)H727.5kJmol1，开始时，严格控制氮气的流速以控制温度的原因是_；体系中要通入适量的氢气是为了_。X可能是_(填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”)。课时作业10碳、硅
9、及其化合物1解析：不同的金属氧化物颜色可能不同，在高温下，釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化称为窑变，故A正确；新型无机非金属材料主要有先进陶瓷、非晶体材料、人工晶体、无机涂层，无机纤维等，氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，故B正确；瓷器主要是黏土烧结而成，瓷器中含有多种硅酸盐和二氧化硅，是混合物，故C错误；HF能与二氧化硅反应，陶瓷的成分是硅酸盐和二氧化硅，所以陶瓷不能用来盛装氢氟酸，故D正确。答案：C2解析：含碳燃料燃烧以及动植物呼吸都会产生二氧化碳，植物光合作用消耗二氧化碳，所以CO2是自然界碳循环中的重要物质，故A正确；CO2加氢转化为乙烯，C为化合价降低，CO2得电子，
10、被还原，故B正确；CO2中C为4价，只能发生得电子的还原反应，CO2在阴极得电子转化为燃料，阳极为失电子的氧化反应，故C错误；CO2与环氧丙烷发生加聚反应，可合成可降解塑料，故D正确。答案：C3解析：12C、13C、14C都是碳元素的三种核素，不是同素异形体，A项错误；用CO2合成可降解的聚碳酸酯塑料，可以实现“碳”的循环利用，B项正确；石墨烯、碳纤维、碳纳米管都是碳的单质，是无机非金属材料，不是有机材料，C、D错误。答案：B4解析：水玻璃是Na2SiO3的水溶液，可用作防火剂和防腐剂，正确；光导纤维的主要成分是SiO2，不正确。答案：C5解析：石墨烯是碳的单质，A错误；氧化石墨烯因为还含有氢
11、元素，故不是石墨烯的氧化物，也不是碳的同素异形体，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：D6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，说明乙是CO2，则反推丙是CO，则甲是O2，丁是CaCO3。答案：C7解析：由粗硅制备单晶硅的过程一般为SiSiCl4SiHCl，都是氧化还原反应，B项错误；硅不能与盐酸反应，D项错误。答案：A8解析：高温下互相反应不能说明硅酸（H2SiO3）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
12、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；由Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，CaCO3SiO2CaSiO3CO2可知，玻璃窑中出来的气体的主要成分是二氧化碳，D正确。答案：D9解析：氢氟酸与二氧化硅反应生成四氟化硅和水，故HF可用于刻蚀玻璃，故A正确；盐酸的酸性强于硅酸，所以向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸可制备硅酸凝胶，故B正确；根据N的非金属性强于Si及化合物中正负化合价的代数和为0的原则，得氮化硅的化学式为Si3N4，故C正确；晶体硅是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电
13、能，而不是二氧化硅，故D错误。答案：D10解析：从反应流程容易看出，HCl可循环使用，A项正确；Si为固体，SiHCl3为液体，用过滤法分离，B项错误；反应中HCl作氧化剂，反应中HCl为氧化产物，C项错误；反应和都不是可逆反应，D项错误。答案：A11解析：由转化关系图可知，碳酸分解生成二氧化碳，二氧化碳与水反应生成碳酸，故X是二氧化碳，碳能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，C与少量氧气反应生成CO，CO与氧气反应生成二氧化碳，碳酸钙分解生成二氧化碳和CaO，CaO与二氧化碳反应生成碳酸钙。答案：C12解析：CO2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。
14、答案：C13解析：（1）A项，根据正负化合价代数和等于零的原则，可得6810x0，解得x4。B项，钾长石与盐酸反应后不能形成澄清的溶液。C项，根据水泥制造过程可推测出烧制青花瓷过程中发生了复杂的物理变化和化学变化。D项，青花瓷、玻璃、水泥符合硅酸盐产品的特点，是硅酸盐产品。（2）石英砂中含有易溶于水的NaCl杂质，洗涤石英砂可使NaCl与SiO2分离。将纯净的石英砂研磨后能增大物质的表面积，从而增大反应物与盐酸的接触面积，增大反应速率，提高生产效率。A项，根据SiC中元素的价态可知，SiC具有还原性，在高温下仍能在O2中燃烧生成SiO2和CO2，因此不能用于制造抗高温水泥。B项，粗硅中含有Si
15、C，其中Si和SiC的物质的量之比为11，根据原子守恒，可将题述信息转化为如下反应：2SiO25CSiSiC4CO。C项，因SiO2、Al2O3都能溶解在NaOH溶液中，无法实现二者的分离。D项，纯净的SiO2还可用于制造光学玻璃等。答案：（1）CD（2）除去石英砂中的NaCl杂质增大反应物之间的接触面积，增大反应速率，提高生产效率B14解析：（1）根据原子个数守恒可写出化学方程式3SiCl42N26H2=Si3N412HCl。（2）由于氧气和水蒸气都能腐蚀氮化硅，而氮气和氢气中含有水蒸气和氧气，所以铜屑的作用是除去氧气，硅胶的作用是除去水蒸气。因为该反应是放热反应，如果温度过高，局部过热，会导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触；通入氢气能将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去。由于工业用硅中含有铜的氧化物，在反应中氧化铜能被还原生成铜，因此要除去铜应该选择硝酸，盐酸和硫酸不能溶解铜，氢氟酸能腐蚀氮化硅。答案：（1）3SiCl42N26H2=Si3N412HCl（2）除去原料气中的氧气除去生成的水蒸气该反应是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去（或将整个体系中空气排尽）硝酸