2018屆高考化學(xué)三輪沖刺 碳、硅及其化合物仿真模擬訓(xùn)練.doc

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碳、硅及其化合物 一、選擇題 1．開發(fā)新材料是現(xiàn)代科技發(fā)展的方向之一。下列有關(guān)材料的說法正確的是（ ） A．氮化硅陶瓷是新型無機(jī)非金屬材料 B．普通玻璃、有機(jī)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(dǎo)纖維 2．在一定條件下，下列各組物質(zhì)不能反應(yīng)的是（ ） ①CO2+H2O ②H2O+CO ③CO+CO2 ④CO2+C ⑤CaCO3+H2CO3 ⑥CO+Fe2O3 ⑦M(jìn)g+CO2 ⑧CO+Ca(OH)2 ⑨CO2+Na2O2 A．②③⑤⑥⑨ B．①④⑤⑥⑦ C．①②③⑧⑨ D．僅③⑧ 3．石棉屬于硅酸鹽礦物，某種石棉的化學(xué)式可表示為Ca2MgxSiyO22(OH)2，該化學(xué)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(yīng)“SiO2＋2CSi＋2CO↑”制取單質(zhì)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(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng) C．該反應(yīng)條件下C的還原性比Si強(qiáng) D．生成4.48 L CO時(shí)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.46.031023 5．氯氣用途十分廣泛，可用于生產(chǎn)半導(dǎo)體材料硅，其生產(chǎn)的流程如下，下列說法正確的是（ ） A．①③是置換反應(yīng)，②是化合反應(yīng) B．高溫下，焦炭與氫氣的還原性均弱于硅的 C．任一反應(yīng)中，每消耗或生成28 g硅，均轉(zhuǎn)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(zhì)(如圖所示)。下列說法錯(cuò)誤的是（ ） A．高爐煉鐵時(shí)，加入石灰石將鐵礦石中的脈石(主要成分為SiO2)轉(zhuǎn)化為易熔的爐渣 B．純凈的二氧化硅和單晶硅都是信息產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)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(yīng)都不屬于氧化還原反應(yīng) 7．將足量的CO2不斷通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量與所通入CO2的體積關(guān)系如圖所示。下列關(guān)于整個(gè)反應(yīng)過程中的敘述不正確的是（ ） A．Oa段反應(yīng)的化學(xué)方程式是Ba(OH)2+CO2BaCO3↓+H2O B．a(chǎn)b段與cd段所發(fā)生的反應(yīng)相同 C．de段沉淀減少是由于BaCO3固體溶解 D．bc段反應(yīng)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(zhì)是一種重要的半導(dǎo)體材料，含M元素的一種化合物W可用于制造高性能的現(xiàn)代通訊材料——光導(dǎo)纖維，W與燒堿反應(yīng)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(duì)原子質(zhì)量比M小的N元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖為________，M與N核外電子層結(jié)構(gòu)上的相同點(diǎn)是____________________________________________________。 (2)易與W發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的酸是________，反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________。 (3)將W與純堿混合高溫熔融時(shí)發(fā)生反應(yīng)生成X，同時(shí)還生成N的最高價(jià)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(yīng)生成含M的化合物Z。 ①分別寫出生成X和Z的化學(xué)方程式： _______________________________________。 ②要將純堿高溫熔化，下列坩堝中不可選用的是________。 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(yīng)后，生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2 L,100 g該混合物中石灰石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是________。 9、硅是重要的化學(xué)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(gè)又一個(gè)奇跡。 請(qǐng)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(chǎn)粗硅的反應(yīng)有SiO2＋2CSi(粗硅)＋2CO↑；SiO2＋3CSiC＋2CO↑。若產(chǎn)品中單質(zhì)硅與碳化硅的物質(zhì)的量之比為1∶1，則參加反應(yīng)的C和SiO2的質(zhì)量之比為________。 （3）工業(yè)上可以通過如圖所示的流程制取純硅： ①若反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式為Si(粗硅)＋3HClSiHCl3＋H2，則反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為___________________________________________。 ②整個(gè)制備過程必須嚴(yán)格控制無水、無氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________________________。 ③假設(shè)每一輪次制備1 mol純硅，且生產(chǎn)過程中硅元素沒有損失，反應(yīng)Ⅰ中HCl的利用率為90%，反應(yīng)Ⅱ中H2的利用率為93.75%，則在第二輪次的生產(chǎn)中，補(bǔ)充投入HCl和H2的物質(zhì)的量之比是________。 10、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) SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl3 PCl5 沸點(diǎn)/℃ 57.7 12.8 － 315 － 熔點(diǎn)/℃ －70.0 －107.2 － － － 升華溫度/℃ － － 180 300 162 請(qǐng)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：_____________________________________。 （2）裝置A中g(shù)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(chǎn)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(zhì)元素是________(填寫元素符號(hào))。 （4）為了分析殘留物中鐵元素的含量，先將殘留物預(yù)處理，使鐵元素還原成Fe2＋，再用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液在酸性條件下進(jìn)行氧化還原滴定，反應(yīng)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(qǐng)說明理由：_______________________。 ②某同學(xué)稱取5.000 g殘留物，經(jīng)預(yù)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1.00010－2 mol L－1 KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL，則殘留物中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是________。 11、在電子工業(yè)中利用鎂制取硅的反應(yīng)為2Mg＋SiO22MgO＋Si，同時(shí)會(huì)發(fā)生副反應(yīng)：2Mg＋SiMg2Si，Mg2Si遇鹽酸迅速反應(yīng)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(jìn)行Mg與SiO2反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置。 試回答下列問題： (1)由于O2和H2O(g)的存在對(duì)該實(shí)驗(yàn)有不良影響，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)通入X氣體作為保護(hù)氣，在A、B、C三種儀器中應(yīng)加入的試劑分別是：A________，B________，C________。(填序號(hào)) ①稀硫酸 ②濃硫酸 ③稀鹽酸 ④石灰石 ⑤純堿 ⑥鋅粒 (2)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，必須先通入X氣體，再加熱反應(yīng)物，其理由是 ____________________________，當(dāng)反應(yīng)引發(fā)后，移走酒精燈，反應(yīng)能繼續(xù)進(jìn)行，其原因是 _____________。 (3)反應(yīng)結(jié)束后，待冷卻至常溫時(shí)，往反應(yīng)后的混合物中加入稀鹽酸，可觀察到閃亮的火星，產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因用化學(xué)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(yīng)用判斷。A、氮化硅陶瓷是新型無機(jī)非金屬材料，A正確；B、有機(jī)玻璃不屬于硅酸鹽，B錯(cuò)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(cuò)誤；D、單晶硅是半導(dǎo)體材料，二氧化硅是制造光導(dǎo)纖維的主要材料，D錯(cuò)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(yīng)，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(yīng)，⑨中生成Na2CO3和O2，故答案選D。 3．【答案】A 【解析】依據(jù)化合物中元素正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為零，可得4+2x+4y=44+2，即x、y必須滿足關(guān)系式x+2y=21，由此可知，A項(xiàng)正確。 4．【答案】C 5．【答案】A 【解析】二氧化硅與碳反應(yīng)生成硅和一氧化碳，四氯化硅與氫氣反應(yīng)生成硅和氯化氫，都是置換反應(yīng)，硅和氯氣反應(yīng)生成四氯化硅，是化合反應(yīng)，A正確；二氧化硅與碳反應(yīng)生成硅和一氧化碳，四氯化硅與氫氣反應(yīng)生成硅和氯化氫，根據(jù)還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性，則高溫下，焦炭與氫氣的還原性均強(qiáng)于硅，B錯(cuò)誤； 28 g硅的物質(zhì)的量為1 mol，每消耗或生成1個(gè)硅，化合價(jià)均變化4，即均轉(zhuǎn)移4個(gè)電子，所以每消耗或生成28 g硅，均轉(zhuǎn)移4 mol電子，C錯(cuò)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(yīng)，氯氣與氫氣反應(yīng)，就不再按照題干的流程進(jìn)行，不會(huì)得到高純硅，D錯(cuò)誤。 6．【答案】D 【解析】CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑，CaSiO3的熔點(diǎn)低于SiO2的熔點(diǎn)，故A項(xiàng)正確；光導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化硅，硅可用于制作半導(dǎo)體、芯片，純凈的二氧化硅和單晶硅都是信息產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)材料，故B項(xiàng)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(yīng)，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(xiàng)正確；化學(xué)反應(yīng)前后有元素化合價(jià)發(fā)生變化的反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)，題圖中二氧化硅與碳反應(yīng)生成硅單質(zhì)和一氧化碳的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 7．【答案】B 二、非選擇題 8．解析　(1)M的單質(zhì)可作半導(dǎo)體材料，含M的化合物W可用于制造光導(dǎo)纖維，可知M為Si，位于第ⅣA族，與之同族且相對(duì)原子質(zhì)量較小的是碳元素，兩者的共同點(diǎn)是最外層均有4個(gè)電子。(2)W為SiO2，易與氫氟酸反應(yīng)生成SiF4和H2O。(3)SiO2與純堿高溫反應(yīng)生成Na2SiO3(X)和CO2(Y)。(4)不論CaCO3是否過量，反應(yīng)生成的CO2只由CaCO3決定，由關(guān)系式CaCO3～CO2得：＝，解得m(CaCO3)＝50 g，石灰石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%＝50%。 答案 (1)ⅣA 最外層均有4個(gè)電子 (2)氫氟酸(或HF)　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (3)①SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑；Na2SiO3＋CO2＋H2O===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(jù)硅的原子序數(shù)為14，可知其在元素周期表中位于第三周期 ⅣA族。（2）根據(jù)產(chǎn)品中單質(zhì)硅與碳化硅的物質(zhì)的量之比為1∶1，再利用方程式計(jì)算。假設(shè)參加反應(yīng)的C為5 mol，SiO2為2 mol，則二者的質(zhì)量之比為(5 mol12 gmol－1)∶(2 mol60 gmol－1)＝1∶2。（3）①根據(jù)流程圖中的信息知，反應(yīng)Ⅱ的反應(yīng)物有SiHCl3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(jià)、H為－1價(jià)、Cl為－1價(jià)，SiHCl3與H2O發(fā)生了氧化還原反應(yīng)(歸中反應(yīng))，其氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物均為H2，最后利用觀察法將其配平。 ③據(jù)題意： 綜合以上各反應(yīng)的數(shù)據(jù)可知，在第二輪次的生產(chǎn)中補(bǔ)充投入HCl的物質(zhì)的量為(－3)mol，投入H2的物質(zhì)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(diǎn)較低，用冷卻液可得到液態(tài)SiCl4 （3）Al、Cl、P （4）①否 MnO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(guān)系式： 5Fe2＋ ～ MnO 5 1 n(Fe2＋) 20.0010－3 L1.00010－2 molL－1 n(Fe2＋)＝0.001 mol， w(Fe)＝100%＝4.48%。 11、解析 (1)從給出的試劑看，可產(chǎn)生的氣體只有CO2和H2，CO2與Mg能反應(yīng)，不能用作保護(hù)氣，因此保護(hù)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(nèi)的O2如果不被排出，O2與H2混合在加熱條件下會(huì)發(fā)生爆炸；移走酒精燈后反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，說明Mg與SiO2的反應(yīng)是放熱反應(yīng)。(3)Mg2Si與鹽酸會(huì)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)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(yīng)是放熱反應(yīng) (3)①M(fèi)g2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑ ②SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O