1、课时作业10碳、硅及其重要化合物时间：45分钟一、单项选择题(每小题只有一个选项符合题意)1(2020福建厦门外国语学校月考)天工开物记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙黏土而为之凡坯既成，干燥之后，则堆积窑中，燃薪举火浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法。”下列说法错误的是(C)A“黏土”是制砖瓦和水泥的主要原料B“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理化学变化C沙子的主要成分为硅酸盐D泥坯烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦解析：沙子的主要成分为二氧化硅，C错误。2(2020无锡模拟)我国科学家制得了SiO2超分子纳米管，微观结构如图。下列叙述正确的是(C)ASiO2与干冰的物理性质相似BSiO
2、2耐腐蚀，不与任何酸反应C工业上用SiO2制备粗硅D光纤主要成分是SiO2，具有导电性解析：SiO2熔点高，硬度大，而CO2熔点低，常温下为气体，A项错误；SiO2能与氢氟酸发生反应，B项错误；SiO2无导电性，D项错误。3(2020福建莆田一中检测)厉害了，我的国“中国名片”中航天、军事、天文等领域的发展受到世界瞩目，它们与化学有着密切联系。下列说法正确的是(C)A“中国天眼”的“眼眶”是钢铁结成的圈梁，属于新型无机非金属材料B“歼20”飞机上大量使用的碳纤维是一种新型有机高分子材料C“神舟十一号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷是新型无机非金属材料D“天宫二号”空间实验室的太阳能电池
3、板的主要材料是二氧化硅解析：钢铁属于金属材料，A项错误；碳纤维的主要成分是单质碳，不是新型有机高分子材料，B项错误；新型无机金属材料在性能上比传统无机非金属材料有了很大提高，高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，C项正确；“天宫二号”空间实验室的太阳能电池板的主要材料是晶体硅，D项错误。4(2020四川绵阳诊断)化学在生产、生活中有着广泛的应用，下列物质性质与实际应用对应关系错误的是(B)选项物质性质实际应用A明矾溶于水能生成胶体明矾用作净水剂BSiO2熔点高、硬度大SiO2作光导纤维C次氯酸盐具有强氧化性漂粉精用于游泳池消毒DNa2CO3溶液呈碱性用热的纯碱溶液除去油污解析：本题考查生活中常见
4、物质的性质与应用，包括明矾净水、光导纤维、漂粉精和纯碱去油污。明矾溶于水电离产生铝离子，铝离子水解生成的氢氧化铝胶体具有吸附性，能够用于净水，故A项正确；SiO2作光导纤维，是因为SiO2具有良好的光学特性，与其熔点高、硬度大无关，故B项错误；次氯酸根离子具有强氧化性，能够使蛋白质变性，可以用于杀菌消毒，故C项正确；Na2CO3为强碱弱酸盐，水解后溶液显碱性，加热会促进碳酸根离子水解，使溶液的碱性增强，油脂在碱性环境下水解生成可溶性高级脂肪酸盐和甘油，则可用热的纯碱溶液除去油污，故D项正确。5(2020河南洛阳月考)将足量CO2气体通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加热蒸干，再在高温下充
5、分灼烧，最后得到的固体物质是(A)ANa2SiO3 BNa2CO3、Na2SiO3CNa2CO3、SiO2 DSiO2解析：本题考查反应条件及反应物的量对化学反应的影响。将足量CO2气体通入硅酸钠溶液中生成硅酸沉淀和碳酸氢钠：2CO2Na2SiO32H2O=H2SiO32NaHCO3；然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，NaHCO3、H2SiO3受热易分解：2NaHCO3Na2CO3H2OCO2、H2SiO3H2OSiO2，生成的Na2CO3和SiO2的物质的量之比为11，二者在高温下充分反应：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，所以最后得到的固体物质是硅酸钠，A正确。6(2020福建南平
6、模拟)化学家Seidel 指出Si与NaOH溶液的反应，首先是Si与OH反应，生成SiO。下列有关说法正确的是(D)A原硅酸钠(Na4SiO4)能水解，且水解后呈碱性，故Na4SiO4为弱电解质B石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均属于硅酸盐产品C2HClNa2SiO3=H2SiO32NaCl说明Cl的非金属性强于SiD半导体工业所说的“从沙滩到用户”是指将二氧化硅制成晶体硅解析：原硅酸钠(Na4SiO4)是强电解质，A项错误；石英玻璃的主要成分是SiO2，不属于硅酸盐产品，B项错误；HCl不是Cl的最高价氧化物对应的水化物，无法通过盐酸与硅酸钠的反应比较Cl、Si的非金属性强弱，C项错误。7(2
7、020广西南宁联考)下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是(A)ACO2、SiO2对应的含氧酸分别是H2CO3、H2SiO3B常温下CO2和SiO2均能与Na2CO3溶液反应CCO2是酸性氧化物，SiO2是两性氧化物DCO2和SiO2都是由相应的分子构成的解析：CO2、SiO2均为酸性氧化物，对应的酸分别是H2CO3、H2SiO3；CO2与Na2CO3溶液在常温下发生反应，但SiO2只有在高温条件下才与Na2CO3固体发生反应；CO2由分子构成，SiO2由硅、氧原子按12比例构成。故正确答案为A。二、不定项选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)8灼热的焦炭与水蒸气反应所得产物为H2、CO和
8、少量CO2，为了检验产物中的H2和CO(设气体均被充分吸收)，设计如下实验装置，下列有关说法错误的是(AD)A为了实验安全，应先点燃处酒精灯，后点燃处酒精灯B中依次盛装氢氧化钠溶液、浓硫酸和澄清石灰水C中黑色固体变红色，即可证明产物中一定含有H2和CO中的一种或两种D若用碱石灰替换无水硫酸铜，也可以达到检验H2和CO的目的解析：由图可知，中C与水蒸气反应生成H2、CO和少量CO2，实验目的为检验产物中的H2和CO，则中NaOH溶液可除去CO2，中浓硫酸干燥气体，中H2和CO均还原CuO，若无水硫酸铜变蓝，则检验出含有氢气，中澄清石灰水变浑浊可检验出含有CO，最后处理尾气。9水玻璃(Na2SiO
9、3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2：65%70%、C：30%35%)制取水玻璃的工艺流程：下列说法正确的是(AD)A原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值B操作A与操作B完全相同C该流程中硅元素的化合价发生改变D反应器中发生的反应为SiO22NaOH=Na2SiO3H2O解析：A项，稻壳灰来源广泛价格低廉，活性炭具有吸附性，有较高的经济价值，正确；B项，操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误；C项，SiO2中硅元素的化合价是4价，Na2SiO3中硅元素的化合价是4价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，
10、错误。10(2020陕西西安第一中学月考)将足量的CO2不断通入NaOH、Ba(OH)2、NaAlO2的混合溶液中，生成沉淀与通入CO2的量的关系为下图中的(C)解析：反应依次为CO2Ba(OH)2=BaCO3H2O、CO22NaOH=Na2CO3H2O、CO22NaAlO23H2O=Na2CO32Al(OH)3、CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3、CO2BaCO3H2O=Ba(HCO3)2。11某学习小组拟探究CO2和锌粒反应是否生成CO，已知CO能与银氨溶液反应产生黑色固体。实验装置如图所示：下列说法正确的是(CD)A实验开始时，先点燃酒精灯，后打开活塞KBb、c、f中试剂依次为氢氧
11、化钠溶液、浓硫酸、银氨溶液C装置e的作用是安全瓶，防止倒吸D用上述装置(另择试剂)可以制备氢气并探究其还原性解析：实验开始时，需先打开活塞K，利用a中反应产生的CO2排尽装置内空气，避免点燃酒精灯时装置中的空气与锌粉反应，A项错误；a中制得的CO2中含有HCl和水蒸气，用饱和碳酸氢钠溶液除去CO2中的HCl，B项错误；装置e作安全瓶，作用是防止装置f中的液体倒吸到硬质玻璃管中，C项正确；a装置适用于块状固体与液体反应，可以用锌粒与稀盐酸或稀硫酸反应制备氢气，可将d装置中锌粒换成氧化铜来探究H2的还原性，D项正确。二、非选择题12(2020安徽蚌埠质检)1871年门捷列夫最早预言了类硅元素锗，1
12、886年德国化学家文克勒发现和分离了锗元素，并以其祖国的名字命名为“Ge”。锗是重要的半导体材料，其有机化合物在治疗癌症方面有着独特的功效。如图为工业上利用锗锌矿(主要成分为GeO2和ZnS)来制备高纯度锗的流程。已知：丹宁是一种有机沉淀剂，可与四价锗络合形成沉淀；GeCl4易水解，在浓盐酸中溶解度低。 (1)简述步骤中提高酸浸效率的措施把矿石粉碎、加热、充分搅拌(任写两种，答案合理即可)(写两种)。(2)步骤中操作A是过滤。(3)若在实验室中进行步骤，则步骤中的物质在坩埚(填仪器名称)中焙烧。(4)步骤不能用稀盐酸，原因可能是防止四价锗水解；防止GeO2不能充分反应；有利于GeCl4析出。(
13、5)写出步骤中发生反应的化学方程式GeCl4(2n)H2O=GeO2nH2O4HCl。写出步骤中发生反应的化学方程式GeO22H2Ge2H2O。(6)请写出一种证明步骤反应完全的操作方法将反应后得到的气体通入装有无水硫酸铜的U形管，无现象产生则说明反应完全(其他合理方法亦可)。解析：(1)提高酸浸效率，可以通过粉碎矿石(增大矿石与酸的接触面积)、适当提高温度，搅拌等措施实现。(2)根据流程图，可知经过操作A之后，得到了沉淀和滤液，所以操作A为过滤。(3)步骤为焙烧，固体焙烧需要在坩埚中进行。(4)根据题给信息可知GeCl4易水解，而且在浓盐酸中溶解度低，能沉淀，易分离。如果用稀盐酸，GeCl4
14、会水解，而且其在稀盐酸中的溶解度较大不利于析出，另外也无法确保GeO2完全反应生成GeCl4。(5)步骤中GeCl4和纯水反应生成GeO2nH2O，该反应为水解反应，反应的化学方程式为GeCl4(2n)H2O=GeO2nH2O4HCl。步骤中GeO2被H2还原得到Ge，反应的化学方程式为GeO22H2Ge2H2O。(6)步骤反应完全从Ge或者GeO2不易看出现象，可以从生成物水分析，通过检验气体中是否含水来验证是否反应完全，通常用无水硫酸铜检验水蒸气的存在，即将反应后得到的气体通入装有无水硫酸铜的U形管，无现象产生说明反应完全。13(2020江西南昌模拟)二氯二氢硅(SiH2Cl2)常用于外延
15、法工艺中重要的硅源。易燃、有毒，与水接触易水解，沸点为8.2 。在铜催化作用下，HCl与硅在250260 反应可以制得SiH2Cl2。(1)利用浓硫酸、浓盐酸为原料，选用A装置制取HCl，利用了浓硫酸的吸水性。(2)D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为Si2HClSiH2Cl2。(3)按照气体从左到右的方向，制取SiH2Cl2的装置(h处用止水夹夹好)连接次序为a(d)(e)(f)(g)(b)(c)(d)(填仪器接口的字母，其中装置C用到2次)。(4)按从左到右的顺序，前面装置C中装的药品为P2O5或CaCl2，后面装置C的作用为尾气处理和防止空气中的水进入B中。(5)反应除生成二氯二氢硅之外
16、，还会生成H2和SiCl4、SiHCl3等。(6)新的制取SiH2Cl2的方法是：往硅粉中先通入Cl2，在300350 反应生成SiCl4，然后再与HCl在250260 反应，可以大大提高产率。如果通入气体次序相反，结果会SiH2Cl22Cl2SiCl42HCl(或SiH2Cl2Cl2SiHCl3HCl)(用化学方程式表示)。解析：(1)浓硫酸有吸水性，使浓盐酸更易挥发出HCl。(2)利用原子守恒法配平。(3)A装置制取HCl，连接C装置干燥，从f进入D中反应，SiH2Cl2从g处挥发出来，在B装置中收集，SiH2Cl2的密度比空气大，导气管应长进短出，为防止空气中的水进入B中，则应在B后接干
17、燥管。(4)前面的装置C是用来干燥氯化氢气体的，应选用P2O5或CaCl2，后面装置C的作用为尾气处理和防止空气中的水进入B中，应选碱石灰。(6)如果通入气体次序相反，SiH2Cl2会与Cl2继续反应，生成SiCl4、SiHCl3。14(2020天津四校联考)单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度为450500 )，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。相关信息如下：四氯化硅遇水极易水解；硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；有关物质的物理常
18、数如下表。物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸点/57.712.8315熔点/70.0107.2升华温度/180300162请回答下列问题：(1)写出装置A中发生反应的离子方程式MnO24H2ClMn2Cl22H2O。(2)装置A中g管的作用是平衡压强，使液体顺利流下；装置C中的试剂是浓硫酸；装置E中的h瓶需要冷却的理由是产物SiCl4沸点低，需要冷凝收集。(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的元素是Al、P、Cl(填写元素符号)。(4)为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素还原成
19、Fe2，再用酸性KMnO4标准溶液进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是5Fe2MnO8H=5Fe3Mn24H2O，滴定前是否要滴加指示剂？否(填“是”或“否)，请说明理由KMnO4溶液的紫红色可指示反应终点。解析：(1)装置A是氯气的发生装置，发生反应的离子方程式为MnO24H2ClMn2Cl22H2O。(2)g管能平衡装置内外压强，使液体顺利流下。四氯化硅遇水极易水解，所以和硅反应的氯气必须是干燥的，因此装置C中的试剂是浓硫酸，用来干燥氯气。产物SiCl4沸点低，需要冷凝收集。(3)由于在高温条件下，硼、铝、磷、铁也能和氯气反应生成相应的氯化物，根据表中数据可知，精馏后的残留物中可能还含有的元素是Al、P、Cl。(4)由于酸性高锰酸钾溶液是紫红色的，可指示反应终点，所以不需要滴加指示剂。
