[練案9]第四章非金屬及其重要化合物第9講碳、硅及其重要化合物A組基礎(chǔ)必做題1．(2021·山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)2月月考，2)在海洋碳循環(huán)中，通過如圖所示的途徑固定碳。下列說法錯(cuò)誤的是(A)A．該循環(huán)過程中未涉及氧化還原反應(yīng)B．光合作用能將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C．鈣化作用涉及的離子方程式之一為Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=CaCO3↓＋CO2↑＋H2OD．吸收作用中產(chǎn)生HCOeq\o\al(－,3)的途徑為CO2＋H2OH2CO3，H2CO3HCOeq\o\al(－,3)＋H＋[解析]二氧化碳與水經(jīng)光合作用轉(zhuǎn)化為葡萄糖等有機(jī)物，該過程涉及氧化還原反應(yīng)，將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故A錯(cuò)誤、B正確；氯化鈣與碳酸氫鈉反應(yīng)可生成碳酸鈣、二氧化碳和水，反應(yīng)的離子方程式為Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=CaCO3↓＋CO2↑＋H2O，故C正確；吸收作用中二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸，反應(yīng)方程式為CO2＋H2OH2CO3，碳酸電離可生成碳酸氫根離子，其電離方程式為H2CO3HCOeq\o\al(－,3)＋H＋，故D正確。2．由下列實(shí)驗(yàn)事實(shí)得出的結(jié)論正確的是(C)A．由SiO2不能與水反應(yīng)生成H2SiO2，可知SiO2不是H2SiO3的酸酐B．由SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑，可知碳的非金屬性強(qiáng)于硅C．CO2通入Na2SiO3溶液產(chǎn)生白色沉淀，可知酸性H2CO3＞H2SiO3D．SiO2可與NaOH溶液反應(yīng)，也可與氫氟酸反應(yīng)，可知SiO2為兩性氧化物3．下列關(guān)于某博物院使用材料的相關(guān)說法正確的是(B)A．展柜使用的鋼化玻璃，其主要成分只有SiO2B．墻體使用的磚瓦、水泥是硅酸鹽制品C．陳列的元青花瓷的原料有高嶺土[Al2Si2O5(OH)4]，也可以表示為Al2O3·SiO2·H2OD．展示的青銅器上有一層綠色物質(zhì)，可能是堿式碳酸銅，此綠色物質(zhì)不溶于鹽酸[解析]鋼化玻璃與普通玻璃的主要成分相同(只是制造的工藝不同)，主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅，A錯(cuò)誤；磚瓦和水泥都是硅酸鹽制品，B正確；高嶺土[Al2Si2O5(OH)4]應(yīng)該表示為Al2O3·2SiO2·2H2O，C錯(cuò)誤；銅綠是堿式碳酸銅，該物質(zhì)可以與鹽酸反應(yīng)生成氯化銅而溶解，D錯(cuò)誤。4．(2021·湖北新高考適應(yīng)卷，14)水泥是人類最偉大的發(fā)明之一，主要成分為硅酸三鈣(3CaO·SiO2)。將其與適量的水反應(yīng)，形成相互交聯(lián)的結(jié)構(gòu)，反應(yīng)式如下2(3CaO·SiO2)＋6H2O=3CaO·2SiO2·3H2O＋3Ca(OH)2ΔH＜0但是，需要避免交聯(lián)過程熱膨脹及產(chǎn)生的水蒸氣在建筑結(jié)構(gòu)中造成空隙。我國三峽大壩的建設(shè)者在全世界首創(chuàng)了以冰代水的澆灌方法，有效解決了這一問題，保證了大壩建筑質(zhì)量，下列說法錯(cuò)誤的是(C)A．水泥由黏土和石灰石等研磨、煅燒制得B．水泥生產(chǎn)過程中加入石膏，可以調(diào)節(jié)水泥的硬化速率C．水的作用是提供結(jié)晶水以穩(wěn)定交聯(lián)結(jié)構(gòu)D．以冰代水的優(yōu)點(diǎn)是減少了熱膨脹及水蒸氣的產(chǎn)生[解析]A項(xiàng)，制水泥的原料為黏土和石灰石，正確；B項(xiàng)，水泥中加入石膏的目的是調(diào)節(jié)水泥的硬化速率，正確；C項(xiàng)，根據(jù)題目信息可知水的作用一方面提供結(jié)晶水，另一方面與部分氧化鈣結(jié)合生成氫氧化鈣，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，根據(jù)題目信息可知以冰代替水可以減少熱膨脹以及水蒸氣的產(chǎn)生，正確。5．(2022·福建三明月考)現(xiàn)有如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系，水和部分產(chǎn)物已略去。已知：①X和Z是兩種透明、不溶于水的堅(jiān)硬固體，其中Z無固定熔點(diǎn)，是現(xiàn)代建筑不可缺少的裝飾和采光材料；②無色氣體A是引起溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w；③B、D均為難溶于水的白色固體；④高純度的F是使用最廣泛的半導(dǎo)體材料。據(jù)此回答下列問題：(1)Z的名稱是__玻璃__，工藝師在Z表面刻蝕花紋圖案需用的試劑為__氫氟酸__(填名稱)。(2)由X、Y制F的化學(xué)方程式為__SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2CO↑＋Si__，此反應(yīng)中Y作__還原__(填“氧化”或“還原”)劑。(3)轉(zhuǎn)化①的化學(xué)方程式為__SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O__；轉(zhuǎn)化②(A少量)的離子方程式為__SiOeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋COeq\o\al(2－,3)__。[解析]由題意可知X為SiO2；無色氣體A為CO2；B、D均為難溶于水的白色固體，由流程分析可知B為CaCO3，D為H2SiO3；高純度F是使用最廣泛的半導(dǎo)體材料，F(xiàn)為Si。由流程可知Y為焦炭，C為Na2SiO3。(1)由題意判斷Z為玻璃；工藝師在Z表面刻蝕花紋圖案需用的試劑為氫氟酸。(2)由X、Y制F的化學(xué)方程式為SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2CO↑＋Si，C作還原劑。(3)轉(zhuǎn)化①的化學(xué)方程式為SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O；A為CO2，轉(zhuǎn)化②(A少量)的離子方程式為SiOeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋COeq\o\al(2－,3)。6．(2022·六安模擬)光纖通訊是光導(dǎo)纖維傳送信號的一種通訊手段，合成光導(dǎo)纖維及氮化硅(一種無機(jī)涂層)的工藝流程如圖：回答下列問題：(1)反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式為__SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑__，氧化劑為__SiO2__(填化學(xué)式)。(2)經(jīng)反應(yīng)Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物質(zhì)如下：組分名稱SiCl4SiHCl3SiH2Cl2HClBCl3PCl3質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5450.4050.04620.00030.001930.00157沸點(diǎn)/℃57.631.88.2－8512.575.5圖中“操作X”的名稱為__精餾(或蒸餾)__；PCl3的電子式為____。(3)反應(yīng)Ⅲ和Ⅳ中尾氣的用途為__制取鹽酸(或其他合理答案)__；反應(yīng)Ⅳ的化學(xué)方程式為__3SiCl4＋4NH3eq\o(=,\s\up7(1400℃))Si3N4＋12HCl__。[解析](1)反應(yīng)Ⅰ是焦炭還原SiO2，反應(yīng)方程式為SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑；氧化劑是所含元素化合價(jià)降低的物質(zhì)，根據(jù)反應(yīng)方程式可知，二氧化硅中硅的化合價(jià)由＋4→0，即SiO2是氧化劑。(2)根據(jù)表格數(shù)據(jù)，除HCl、BCl3和SiH2Cl2常溫下是氣體外，其余為液體，因此采用精餾(或蒸餾)的方法得到SiCl4；PCl3是共價(jià)化合物，最外層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其電子式為。(3)反應(yīng)Ⅲ中得到的物質(zhì)為SiO2和HCl，尾氣是HCl，反應(yīng)Ⅳ中發(fā)生的反應(yīng)是3SiCl4＋4NH3eq\o(=,\s\up7(1400℃))Si3N4＋12HCl，尾氣是HCl，因此尾氣的用途是制備鹽酸。B組能力提升題7．(2021·廣東新高考適應(yīng)卷，3)“嫦娥五號”成功著陸月球，展示了以芳綸為主制成的五星紅旗，用SiC增強(qiáng)鋁基材料鉆桿“挖土”，實(shí)現(xiàn)了中國首次月球無人采樣返回。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是(A)A．月壤中含有的3He，其質(zhì)子數(shù)為3B．制作五星紅旗用的芳綸為合成纖維C．制作鉆桿用的SiC增強(qiáng)鋁基材料屬復(fù)合材料D．運(yùn)載火箭用的液O2液H2推進(jìn)劑在工作時(shí)發(fā)生氧化還原反應(yīng)[解析]A項(xiàng)，3He的質(zhì)子數(shù)為2，質(zhì)量數(shù)為3，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，芳綸屬于合成纖維，正確；C項(xiàng)，SiC增強(qiáng)鋁基材料屬于復(fù)合材料，正確；D項(xiàng)，在工作時(shí)推進(jìn)劑發(fā)生反應(yīng)：2H2＋O2=2H2O，有元素化合價(jià)發(fā)生改變，屬于氧化還原反應(yīng)，正確。8．(2022·福建南平期中)我國成功地發(fā)射了嫦娥一號探測衛(wèi)星，對月球土壤中14種元素的分布及含量進(jìn)行探測等。月球的礦產(chǎn)資源極為豐富，僅月球表層5cm厚的沙土就含鐵單質(zhì)有上億噸，月球上的主要礦物有輝石(CaMgSi2O6)、斜長石(NaAlSi3O8)和橄欖石[(Mg，F(xiàn)e)2SiO4]等。下列說法或分析不正確的是(B)A．輝石、斜長石及橄欖石均屬于硅酸鹽礦B．斜長石的氧化物形式可表示為Na2O·Al2O3·3SiO2C．月球表層沙土中含有游離態(tài)鐵是因?yàn)樵虑虻谋砻鎺缀鯖]有氧氣D．橄欖石中鐵元素為＋2價(jià)[解析]輝石、斜長石及橄欖石的成分均為硅酸鹽類，屬于硅酸鹽礦，A項(xiàng)正確；斜長石(NaAlSi3O8)改寫成氧化物的形式應(yīng)為Na2O·Al2O3·6SiO2，B項(xiàng)錯(cuò)誤；月球上含有游離態(tài)鐵是因?yàn)樵虑颦h(huán)境中沒有氧化金屬鐵的物質(zhì)或者條件，故月球的表面幾乎沒有氧氣，C項(xiàng)正確；橄欖石[(Mg，F(xiàn)e)2SiO4]中，Si、O元素分別為＋4價(jià)和－2價(jià)，由化合價(jià)代數(shù)和為0，可確定鐵元素為＋2價(jià)，D項(xiàng)正確。9．A、B、C、D、E五種物質(zhì)中均含有同一種短周期主族元素R，它們能發(fā)生如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系，已知A、B、D、E四種物質(zhì)均難溶于水，單質(zhì)R能與NaOH溶液反應(yīng)生成鹽和氫氣。下列說法正確的是(B)A．反應(yīng)①中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶1B．化合物A既能溶于NaOH又能溶于氫氟酸C．反應(yīng)④的離子方程式為2R＋2OH－＋2H2O=2ROeq\o\al(－,2)＋3H2↑D．化合物C的溶液與反應(yīng)①產(chǎn)生的氣體能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)[解析]單質(zhì)R能與NaOH溶液反應(yīng)生成鹽和氫氣，常見的是Al或Si，由圖中轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，若R是Al，則C應(yīng)為NaAlO2，但NaAlO2與過量鹽酸反應(yīng)生成NaCl和AlCl3的混合溶液，不能生成難溶物，所以R是Si，A在高溫下能與焦炭和石灰石反應(yīng)，說明A是SiO2，根據(jù)圖中轉(zhuǎn)化關(guān)系可推知，B為CaSiO3、D為Si、C為Na2SiO3、E為H2SiO3。A項(xiàng)，反應(yīng)①的化學(xué)方程式為SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑，由方程式可知，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶2，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，SiO2既能與NaOH溶液反應(yīng)，又能和氫氟酸反應(yīng)，正確；C項(xiàng)，反應(yīng)④的離子方程式為Si＋2OH－＋H2O=SiOeq\o\al(2－,3)＋2H2↑，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，反應(yīng)①產(chǎn)生的氣體是CO，Na2SiO3溶液與CO不反應(yīng)，錯(cuò)誤。10．(2022·江西奉新一中月考)工業(yè)上制備高純硅有多種方法，其中的一種工藝流程如下：已知：流化床反應(yīng)的產(chǎn)物中，除SiCl4外，還有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等，下列說法正確的是(B)A．電弧爐中發(fā)生的反應(yīng)為C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))CO2↑＋SiB．SiCl4進(jìn)入還原爐之前需要經(jīng)過蒸餾提純C．每生產(chǎn)1mol高純硅，需要44.8LCl2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)D．該工藝中Si的產(chǎn)率高，符合綠色化學(xué)要求[解析]A項(xiàng)，石英砂(主要成分為SiO2)與焦炭在高溫下反應(yīng)生成粗硅和一氧化碳，電弧爐中發(fā)生的反應(yīng)為2C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO↑＋Si，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，在流化床反應(yīng)的產(chǎn)物中除SiCl4外，還有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等，SiCl4進(jìn)入還原爐之前需要經(jīng)過蒸餾提純，正確；C項(xiàng)，粗硅中的Si不能完全轉(zhuǎn)化為高純硅，因此每生產(chǎn)1mol高純硅，需要Cl2的物質(zhì)的量大于2mol，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，該工藝中產(chǎn)生氯化氫氣體且有氯氣參與，容易造成空氣污染，不符合綠色化學(xué)要求，錯(cuò)誤。11．(2022·福建泉州第十六中學(xué)期中)多晶硅是制作光伏電池的關(guān)鍵材料。以下是由粗硅制備多晶硅的簡易過程?；卮鹣铝袉栴}：Ⅰ．硅粉與HCl在300℃時(shí)反應(yīng)生成1molSiHCl3氣體和H2，放出225kJ熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為__Si(s)＋3HCl(g)=SiHCl3(g)＋H2(g)ΔH＝－225kJ·mol－1__。SiHCl3的電子式為∶____。Ⅱ．將SiCl4氫化為SiHCl3有三種方法，對應(yīng)的反應(yīng)依次為：①SiCl4(g)＋H2(g)→SiHCl3(g)＋HCl(g)ΔH1＞0②3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(s)→4SiHCl3(g)ΔH2＜0③2SiCl4(g)＋H2(g)＋Si(s)＋HCl(g)→3SiHCl3(g)ΔH3(1)氫化過程中所需的高純度H2可用惰性電極電解KOH溶液制備，寫出產(chǎn)生H2的電極名稱__陰極__(填“陽極”或“陰極”)，該電極的電極反應(yīng)為__2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－__。(2)反應(yīng)③的ΔH3＝__ΔH2－ΔH1__(用ΔH1和ΔH2表示)。(3)由粗硅制備多晶硅過程中循環(huán)使用的物質(zhì)除SiCl4、SiHCl3和Si外，還有__HCl、H2__(填分子式)。12．單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)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(zhì))，粗硅與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅(反應(yīng)溫度450～500℃)，四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅以下是實(shí)驗(yàn)室制備四氯化硅的裝置示意圖。相關(guān)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(yīng)生成相應(yīng)的氯化物；c．有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見下表：物質(zhì)SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸點(diǎn)/℃57.712.8－315－熔點(diǎn)/℃－70.0－107.2－－－升華溫度/℃－－180300162請回答下列問題：(1)寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：__MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O__。(2)裝置A中g(shù)管的作用是__平衡氣壓__；裝置C中的試劑是__濃H2SO4__；裝置E中的h