1、第七章 碳族元素 无机非金属材料 (时间 45 分钟， 满分 100 分)一、选择题(本题包括 12 个小题，每小题 4 分，共 48 分)1.以下关于碳族元素的性质叙述错误的是 ( )A.碳单质(金刚石)和硅单质( 晶体硅)的结构相似B.碳的氧化物(CO 2)和硅的氧化物 (SiO2)的结构相似C.碳的含氧酸(H 2CO3)和硅的含氧酸(H 2SiO3)化学性质相似D.碳的氢化物(甲烷)和硅的氢化物( 硅烷)结构相似解析：晶体硅、金刚石均为原子晶体； CO2为分子晶体， SiO2为原子晶体；H2CO3、H2SiO3 均为弱酸；CH 4、SiH4 均为分子晶体，且分子构型都为正四面体形.答案：
2、B2.(2010杭州质检)制造太阳能电池需要高纯度的硅，工业上制高纯硅常用以下反应实现：Si(s)3HCl(g) SiHCl3(g)H 2(g)；= = = = =300 H38 kJ/molSiHCl3H 2 Si3HCl对上述两个反应的叙述中，错误的是 ( )A.两个反应都是置换反应B.反应是吸热反应C.两个反应互为可逆反应D.两个反应都是氧化还原反应 解析：是逆向进行的反应，是放热反应， 则是吸热 反应，反应进行的条件不一样，不属于可逆反应.答案：C3.用一种试剂证明生石灰中含有石灰石和石英，下列试剂适宜的是 ( )A.盐酸 B.硫酸C.NaOH 溶液 D.氯化钠溶液解析：石灰石和盐酸反
3、应放出 CO2 气体，生石灰和 盐酸反 应后消失， SiO2 和盐酸不反应.答案：A4.(2009安微高考)石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新 材料(结构示意图如右图所示) ，可由石墨剥离而成，具有极 好的应用前景.下列说法正确的是 ( )A.石墨烯与石墨互为同位素B.0.12 g 石墨烯中含 6.021022 个碳原子C.石墨烯是一种有机物D.石墨烯中碳原子间以共价键结合解析：石墨烯和石墨互为同素异形体， A 不正确；0.12 g 石墨烯的物质的量为 0.01 mol，含 6.021021 个原子，B 不正确；石墨烯中只含有碳元素是单质不是化合物，因此不是有机物，C 不正确.答案：D5.
4、下列说法正确的是 ( )A.二氧化硅广泛应用于光纤通讯B.工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品C.水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品D.粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应解析：雕刻玻璃使用的是氢氟酸，而不是 盐酸， B 不正确；水晶项链的主要成分是 SiO2，不属于硅酸盐制品，C 不正确；由粗硅制取高纯硅涉及的反 应有：Si(粗)2Cl 2SiCl4，SiCl42H 2 Si(纯)4HCl，两个反应均为氧化还原反= = = = = = = = = =高 温 应，D 不正确 .答案：A6.将碳和 8 g O2 置于密闭容器中，使之发生反应，反应后，冷却到原来的温度，压强为起始时的 1.5 倍，则反应
5、的结果是 ( )A.生成 CO、CO 2 体积相等B.生成 CO、CO 2 的物质的量之比为 21C.生成 CO、CO 2 的物质的量之比为 31D.消耗碳 4.2 g解析：若 O2过量只生成 CO2，容器压强不变；若 O2不足只生成 CO，容器压强为原来的 2 倍.因为 11.52，产物为 CO 和 CO2混合气体.由碳、氧原子守恒得：8g(C).53/mol8g(O)2()32/oln解得 2(CO)=0.15moln消耗碳的质量为(0.125 mol 0.25 mol)12 g/mol4.5 g.答案：B7.下列各组物质的比较中，不正确的是 ( )A.热稳定性：SiH 4PH 3NH 3
6、H 2OB.酸性：H 2CO3H 3PO4H 2SO4HClO 4C.粒子半径：Pb 2 Sn 4 Ge 4 GeD.单质熔点：C(金刚石) SiGePb K解析：A 项，元素非金属性 SiPNO ，其 氢化物的热稳定性SiH4PH 3NH 3H 2O；B 项 ，元素非金属性 CPS Cl，最高价含氧酸酸性H2CO3H 3PO4H 2SO4HClO 4；C 项，粒子半径 Pb2 Sn 4 GeGe 4 ；D 项，单质熔点 C(金刚 石) Si Ge PbK.答案：C8.(2009杭州质检)下列物质属于新型无机非金属材料的是 ( )陶瓷 水泥 玻璃 半导体材料 氧化铝高温陶瓷 氮化硅高温陶瓷 光
7、导纤维 人造宝石 人造金刚石 人造发光材料A.全部 B. C. D.解析：普通的硅酸盐材料称为传统无机非金属材料.具有特殊结构和特殊性能的无机非金属材料称作新型无机非金属材料.故陶瓷、水泥、玻璃等属于传统无机非金属材料.答案：D9.CO 是一种能与血红蛋白结合的有毒气体；CO 2 作为化学与生物学相互联系的重要物质，是植物光合作用的反应物，动物新陈代谢的产物，大气中二氧化碳含量的增多可引起温室效应；使用含铅汽油能使空气中铅的含量增多，引起铅中毒.下列说法中，正确的是 ( )A.铅笔芯的主要成分是金属铅B.CO 气体有毒，在生有炉火的居室中多放几盆水，可吸收 COC.臭氧层的破坏对人类健康有害D
8、.绿色食品是指使用过化肥和农药生产出来的农副产品解析：铅笔芯的主要成分是碳(石墨).CO 难溶于水，不能被水吸收.臭氧层被破坏后使紫外线照射加剧不利于人类健康.绿色食品是指生产过程中没有受到污染的食品.答案：C10.硅酸盐与二氧化硅一样，都是以硅氧四面体作为基本结构单元.硅氧四面体可以用投影图表示成 ，其中表示氧原子，中心黑点表示硅原子.硅氧四面体通过不同方式的连接可以组成各种不同的硅酸根离子.试确定在无限长单链阴离子中(见图) ，硅原子与氧原子的个数之比为 ( )A.12 B.13 C.25 D.27解析：在每一个硅氧四面体中，含有一个 Si 原子，O 氧子数为：22 3.则 Si 原子l2
9、与 O 氧子的人数为 13.答案：B11.(2010阜中调研)汉代器物上的颜料“汉紫”至今尚未有自然存在的记载.20 世纪 80年代科学家进行超导材料研究时，偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡(化学式为BaCuSi2Ox，Cu 为2 价) ，下列有关“汉紫”的说法中不正确的是 ( )A.用盐的形式表示为 BaSiO3CuSiO3B.用氧化物的形式表示为 BaOCuOSiO2C.不溶于强酸、强碱D.性质稳定，不易褪色解析：由化合价守恒可知 x6，用氧化物的形式表示 为 BaOCuO2SiO2，B 项错误.答案：B12.(2009徐州模拟)化学与科学发展、生产、生活密切相关.下列有关说法中错误的是(
10、)A.卫生部公布的首批非法食品添加剂中的三聚氰胺是一种含氮量很高的蛋白质B.“神七”飞船返回舱的绝热层所使用的是耐高温、抗氧化的新型材料C.“碳纳米泡沫”被称为第五形态的单质碳，与石墨互为同素异形体D.陶瓷、玻璃、水泥是使用量最大的无机非金属材料，都属于硅酸盐产品解析：蛋白质是天然有机高分子化合物，三聚氰胺不是蛋白 质.答案：A二、非选择题(本题包括 4 个小题，共 52 分)13.(10 分) 多晶硅主要采用 SiHCl3 还原工艺生产，其副产物 SiCl4 的综合利用受到广泛关注.(1)SiCl4 可制气相白炭黑(与光导纤维主要原料相同 )，方法为高温下 SiCl4 与 H2 和O2 反应
11、，产物有两种，化学方程式为 .(2)SiCl4 可转化为 SiHCl3 而循环使用，一定条件下，在 20 L 恒容密闭容器中的反应：3SiCl4(g)2H 2(g)Si(s) 4SiHCl3(g)A达平衡后，H 2 和 SiHCl3 的物质的量浓度分别为 0.140 mol/L 和 0.020 mol/L，若 H2全部来源于离子交换膜法的电解产物，理论上需消耗纯 NaCl 的质量为 kg.解析：(1)光导纤维的主要原料为 SiO2，产物为两种，另一种物质只能为 HCl.(2)n(H2)(0. 140 )20 3 mol，由0.0222NaCl2H 2O 2NaOHH 2Cl 2= = = =
12、=通 电 258.5 2m(NaCl) 6 gm(NaCl)351 g0.35 kg.答案：(1)SiCl 42H 2O 2 SiO24HCl= = = = =高 温 (2)0.3514.(14 分)(2009 宁夏高考)下图表示有关物质(均由短周期元素形成)之间的转化关系，其中 A 为常见的金属单质，B 为非金属单质(一般是黑色粉末) ，C 是常见的无色无味液体，D 是淡黄色的固体化合物 .(反应条件图中已省略.)(1)A、B、C、D 代表的物质分别为 、 、 、 (填化学式) ；(2)反应中的 C、D 均过量，该反应的化学方程式是 ；(3)反应中，若 B 与 F 物质的量之比为 43，G、
13、H 分别是 、 (填化学式)；(4)反应产物中 K 的化学式为 ；(5)反应的离子方程式为 .解析：(1)由 C 是常见无色无味液体，推知为 H2O；D 是淡黄色固体化合物，D 为Na2O2，C、D 反应后生成 NaOH，并且又能和常 见金属单质 A 反应，可知 A 为 Al；由B 为黑色非金属单质，猜测为碳.(2)分步书写，减少错误.先写出 Na2O2 与 H2O 的反应，生成的 NaOH 再与 Al 发生反应.(3)根据 C 和 O2 反应的物质的量，两者比值为 11 时产物为 CO2，比值为 21 时，产物为 CO，现在比值为 43，所以产物为 CO2 和 CO 的混合物 .(4)反应N
14、a 2O2 和 CO2 反应生成 Na2CO3 和 O2.(5)反应溶液甲的溶质为 NaOH 和 NaAlO2，通入 CO2 后，CO 2 和 NaAlO2 溶液反应生成 Al(OH)3 沉淀，同 时 CO2 又和 NaOH 反应生成 Na2CO3，两者相加，即得总方程式，然后再改写为离子方程式 .答案：(1)Al C H 2O Na 2O2(2)2Na2O22H 2O=4NaOHO 22Al2NaOH2H 2O=2NaAlO23H 2(3)CO2 CO(4)Na2CO3(5)CO2AlO OH H 2O=CO Al(OH) 3 2 2315.(14 分)(2009 东城区模拟)如下图所示是电
15、子工业中某原料的生产流程.其中反应你可能不熟悉，其目的是为了提纯 B；物质 AH 均由短周期元素构成；G 是五原子分子：A D 均是单质且元素原子的最外层电子数目的关系为 CABD；H极易溶于水，且其水溶液是一种强酸.请回答下列问题：(1)H 的电子式 ；固体 E 的晶体类型 ；G 的化学式为 .(2)所属的反应类型是 .(3)反应的化学方程式为 .(4)F 在工业上有多种用途，写出其中一种用途的化学方程式 .解析：A、B、 C、D、E 分别为 C、Si、Cl2、H2、SiO2，图示为工业上生产粗硅和粗硅的提纯的生产流程.答案：(1)H , 原子晶体 SiCl 4 (2)置换反应(3)SiO2
16、2C Si2CO= = = = =高 温 (4)3COFe 2O3 2Fe3CO 2= = = = =高 温 16.(14 分) 氮化铝是一种新型的无机非金属材料，被广泛应用于集成电路生产领域.其制备反应原理为：Al 2O3N 23C 2AlN3CO.制备过程中，原料配比不= = = = =高 温 当或反应不完全等因素都会造成产品中含有碳或 Al2O3 等杂质 .为测定产品中 AlN 的质量分数，某同学按如图装置进行相关实验.可选用的化学试剂为：m g 氮化铝片状固体、NaOH 饱和溶液、水、煤油、医用酒精 .回答下列问题：(1)如何检验装置的气密性？ .(2)图中 B 试剂最好选用( 填序号
17、) .水 煤油 医用酒精(3)若气体测量装置部分改为右图装置读取气体的体积时，应注意： .(4)已知 A 中有 NaAlO2 生成，并放出有刺激性气味的气体，写出 A 中 反 应的化学方程式： .(5)mg 氮化铝与足量 NaOH 饱和溶液反应，实验结束后，C 中收集到液体的体积为V L(已折算成标准状况)，则 AlN 样品的纯度为 .( 写计算表达式)解析：本实验利用 AlN 与强 碱反应：AlN NaOH H 2O=NaAlO2NH 3，通 过测量生成的 NH3 的体积计算 AlN 的质量，进一步计算产品中 AlN 的质量分数.(1)略(2)为使测定 NH3 体积误差较小，应使用 NH3 的溶解度较小的液体，医用酒精内含有水 .(3)量气时应注意，先冷却到室温，通过调节乙管的高度使两管内液面相平，读数时视线与液体凹液面相平.(5) 41 g/mol 100% 100%.V L22.4 L/mol 1m g 41 V22.4m答案：(1)将 C 中导管浸入水槽中，微热试管 A，可看到 C 中导管口有气泡冒出，冷却 C 中导管上升一段水柱 (2)(3)先冷却到室温，通过上、下移动乙管，使甲、乙管液面相平，并且视线与凹液面相平，反应前后甲管中液面读数的差值为气体的体积(4)AlNNaOHH 2O=NaAlO2NH 3(5) 100%41 V22.4 m
