1、1第 12 讲 碳、硅及其化合物课时集训测控导航表知识点 基础 能力 挑战碳及其化合物 1,4 9硅及其化合物 2,3 6,8综合应用 5 7,10,11 12,131.近年来科学家制造出大量的新物质,对下列三种物质的相关说法错误的是( D )石墨烯:从石墨中分离出来,是最薄、最坚硬的纳米材料石墨炔:平面网状结构的全碳分子,具有优良的化学稳定性纳米碳管:具有优良的场发射性能,制作阴极显像管、储氢材料A.石墨烯具有良好的导电性B.上述三种物质与金刚石互为同素异形体C.石墨炔孔径略大于 H2分子的直径,可作 H2的提纯薄膜D.上述三种物质与浓硫酸都能发生反应,但反应产物不同解析:A 项,石墨烯是一
2、种新发现的材料,它的物理性质是拉力好、导电性和导热性好、硬度大、熔点高等;B 项,同种元素的不同单质互称同素异形体;C 项,碳原子半径大于氢原子,则石墨炔孔径大于 H2分子的直径,可作 H2的提纯薄膜;D 项,碳与浓硫酸反应产物均为二氧化碳和二氧化硫。2.(2018浙江瓯海区校级期中)下列说法中,正确的是( D )A.硅晶体是一种重要的半导体材料,在常温下,单质硅易与氧气反应,所以自然界中不存在游离态的硅;石墨烯作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,最有潜力的应用是成为硅的替代品用来生产未来的超级计算机B.电解水制氢比光催化还原水制氢更节能环保、更经济C.PM2.5
3、是指大气中直径小于或等于 2.5 纳米的可吸入颗粒物D.某些铝硅酸盐形成的分子筛中有许多笼状空穴和通道,常用于分离、提纯气体或液体混合物,还可作干燥剂、离子交换剂、催化剂及催化剂载体等解析:石墨烯具有非同寻常的导电性能,而硅是半导体,所以石墨烯不能成为硅的替代品,常温下硅与氧气不反应,故 A 错误;光催化更环保经济,电解需耗费大量能源,故 B 错误;PM 2.5不是指直径小于或等于 2.5 纳米的可吸入颗粒物,是指大气中直径小于或等于 2.5 微米的颗粒物,故 C 错误;某些铝硅酸盐形成的分子筛中有许多笼状空穴和通道的结构,结构决定其常用于分离、提纯气体或液体混合物,还可作干燥剂、离子交换剂、
4、催化剂及催化剂载体等,故 D 正确。3.(2017安徽镜湖区校级期中)下列关于硅的化合物叙述正确的是( C )A.二氧化硅晶体是由 SiO2分子构成的,它的熔点低、硬度大B.由 SiO2不能与水反应生成 H2SiO3,可知 SiO2不是 H2SiO3的酸酐C.将硫酸和碳酸钠反应产生的气体通入 Na2SiO3溶液产生白色沉淀,可知酸性 H2CO3H2SiO32D.SiO2既能与 NaOH 溶液反应又能与氢氟酸反应,所以 SiO2是两性氧 化物解析:二氧化硅是以共价键形成的空间网状结构,不含有分子,故 A 错误;二氧化硅能够与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水,所以二氧化硅是 H2SiO3的酸酐,故 B
5、错误;将硫酸和碳酸钠反应产生的二氧化碳气体通入 Na2SiO3溶液产生白色沉淀,可知酸性 H2CO3H2SiO3,故 C 正确;二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和水,不是两性氧化物,故 D 错误。4.将过量的 CO2分别通入:CaCl 2溶液;Na 2SiO3溶液;Ca(OH) 2溶液;饱和 Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是( B )A. B. C. D.解析:CO 2溶于水:CO 2+H2O H2CO3,H2CO3的酸性比盐酸弱,而比硅酸强。根据酸与盐反应的规律,CO 2通入 CaCl2溶液中无明显现象(一般弱酸不能制强酸);过量的 CO2通入 Na2SiO3溶液中有白色沉淀
6、H2SiO3生成;CO 2通入 Ca(OH)2溶液至过量:Ca(OH)2+CO2 CaCO3+H 2O、CaCO 3+ H2O+CO2 Ca(HCO3)2,最终生成 Ca(HCO3)2而无沉淀产生;过量的 CO2通入饱和 Na2CO3溶液中:Na 2CO3+H2O+CO2 2NaHCO3,生成的 NaHCO3的溶解度比Na2CO3的溶解度小,从而有晶体析出。5.导学号 96656077 含 A 元素的一种单质是一种重要的半导体材料,含 A 元素的一种化合物C 可用于制造高性能的现代通信材料光导纤维,C 与烧碱反应生成含 A 元素的化合物D。(1)在元素周期表中,A 位于 族,与 A 同族但相对
7、原子质量比 A 小的元素 B 的原子结构示意图为 ,A 与 B 在原子的电子层结构上的相同点是 。 (2)易与 C 发生化学反应的酸是 ,反应的化学方程式是 。 (3)将 C 与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成 D,同时还生成 B 的最高价氧化物 E;将全部的 E 与全部的 D 在足量的水中混合后,又发生化学反应生成含 A 的化合物 F。分别写出生成 D 和 F 的化学反应方程式: 。 要将纯碱高温熔化,下列坩埚中不可选用的是 。 A.普通玻璃坩埚 B.石英玻璃坩埚C.氧化铝坩埚 D.铁坩埚(4)100 g C 与石灰石的混合物充分反应后,生成的气体在标准状况下的体积为 11.2 L,10
8、0 g 混合物中石灰石的质量分数是 。 解析:(1)A 的单质可作半导体材料,可知 A 为 Si,位于A 族,与之同族且相对原子质量较小的是碳元素,两者共同点是最外层均有 4 个电子。(2)C 为 SiO2,易与氢氟酸反应生成 SiF4和 H2O。(3)SiO 2与纯碱高温反应生成 Na2SiO3(D)和 CO2(E),Al2O3高温下也与碱性物质反应。(4)不论 CaCO3过量与否,生成的 CO2由 CaCO3决定,由关系式 CaCO3CO 2得: =,解得 m(CaCO3)=50 g。混合物中石灰石的质量分数为 100%=50%。答案:(1)A 最外层均有 4 个电子(2)氢氟酸 SiO
9、2+4HF SiF4+2H 2O3(3)SiO 2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2、Na2SiO3+CO2+H2O Na2CO3+H2SiO3ABC(4)50%6.(2018福建新罗区校级期中)有些科学家提出硅是“21 世纪的能源”,下列关于硅及其化合物的说法正确的是( D )A.石英坩埚耐高温,可用来加热熔化烧碱、纯碱等固体B.高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维C.水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品D.陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料解析:烧碱为氢氧化钠、纯碱为碳酸钠,二氧化硅为酸性氧化物,能够与碱性物质反应,所以不能用石英坩埚来加热烧碱或纯碱使其熔化,故 A 错误;高纯度的二氧化硅具有
10、良好的导光性,为制造光导纤维的主要原料,故 B 错误;水泥、玻璃是硅酸盐制品,水晶的主要成分是二氧化硅,故 C 错误;陶瓷的主要原料是黏土,陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料,故 D 正确。7.下列说法中正确的是( C )A.单质 氧化物 酸或碱 盐,硅单质可以按上述关系进行转化B.若 a、b、c 分别为 Si、SiO 2、H 2SiO3,则可以通过一步反应实现如图所示的转化关系C.二氧化碳和二氧化硅都可溶解在 NaOH 溶液中D.高岭土Al 2Si2O5(OH)4以氧化物形式可表示为 Al 2O3SiO2H2O解析:A 项,Si 与 O2反应生成 SiO2,SiO2不与 H2O 反应,“氧化物
11、酸或碱”不能实现,错误;B项,bc,ca 均不能通过一步反应实现,错误;C 项,二氧化碳和二氧化硅都属于酸性氧化物,都能与 NaOH 溶液反应生成盐和水,正确;D 项,硅酸盐可以用氧化物的形式表示,Al 2Si2O5(OH)4可表示为 Al2O32SiO22H2O,错误。8.化学家指出 Si 与 NaOH 溶液的反应,首先是 Si 与 OH-反应,生成 Si ,然后 Si 迅速水解生成 H4SiO4。下列有关说法正确的是( D )A.原硅酸钠(Na 4SiO4)能迅速水解,溶液呈碱性,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C.2HCl+Na2SiO3 H
12、2SiO3+2NaCl,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:盐酸不是 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。9.导学号 96656078 标准状况下,将 3.36 L CO2气体通入 200 mL 1.00 molL-1 NaOH 溶液中,充分反应后溶液中 c(C ) 与 c(HC )的比值为(不考虑 C 、HC 的水解)( B )A.11 B.12 C.21 D.13解析:n(CO 2)= =0.150 mol,n(NaOH)=0.200 L1.00 mol L-1=0.200
13、 mol4= = ,即 1 H2SiO3。答案:(1)将装置中的空气排尽,避免空气中的氧气等对实验产生干扰(2)作安全瓶,防止倒吸(3)澄清石灰水 PdCl 2溶液 3SiO 2+4C 2CO2+2CO+3Si(4)缺少尾气吸收装置(5)21(6)向硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体,溶液变浑浊,证明碳酸酸性大于硅酸12.(2018河北邢台质检)将足量 CO2气体通入水玻璃(Na 2SiO3溶液)中,然后加热蒸干,再在高温下充分灼烧,最后得到的固体物质是( A )A.Na2SiO3B.Na2CO3、Na 2SiO3C.Na2CO3、SiO 2D.SiO2解析:将足量 CO2气体通入水玻璃中,发生反应
14、:2CO 2+Na2SiO3+2H2O H2SiO3+2NaHCO 3;加热蒸干,高温灼烧时发生反应:H 2SiO3 H2O+SiO2; 2NaHCO3 Na2CO3+CO2+H 2O;Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2,所以最后所得固体物质是Na2SiO3,故选 A 项。13.导学号 96656079 二氯二氢硅(SiH 2Cl2)常用于外延法工艺中重要的硅源。易燃、有毒,与水接触易水解,沸点 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 性。 (2)D 装置中生成二
15、氯二氢硅的化学方程式为 。 (3)按照气体从左到右方向,制取 SiH2Cl2的装置(h 处用止水夹夹好)连接次序为 a( )( )( )( )( )( )( )(填仪器接口的字母,其中装置 C 用6到 2 次)。(4)按从左到右的顺序,前面装置 C 中装的药品为 ,后面装置 C 的作用为 。 (5)反应除生成二氯二氢硅之外,还会生成 H2和 、等。 (6)新的制取 SiH2Cl2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,结果会发生 (用化学方程式表示)。 解析:(1)浓硫酸有吸水性,
16、使浓盐酸更易挥发出 HCl。(2)利用原子守恒配平。(3)A 装置制取 HCl,连接 C 装置干燥,从 f 进入 D 中反应,SiH 2Cl2从 g 处挥发,在 B 装置中收集,SiH 2Cl2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 后接干燥管。(4)前面的 C 装置是干燥氯化氢气体,应选酸性 P2O5或中性 CaCl2干燥剂,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。(5)C 能生成 CCl4、CHCl 3、CH 2Cl2等,Si 与 C 类似,也能生成 SiCl4、 SiHCl 3等。(6)如果通入气体次序相反,SiH 2Cl2会与 Cl2继续反应,生成 SiCl4、SiHCl 3。答案:(1)吸水(2)Si+2HCl SiH2Cl2(3)d e f g b c d(4)P2O5或 CaCl2 尾气处理和防止空气中的水进入 B 中(5)SiCl4 SiHCl 3(6)SiH2Cl2+2Cl2 SiCl4+2HCl(或 SiH2Cl2+Cl2 SiHCl3+HCl)
