限时集训(十)　碳、硅及其化合物

(限时：60分钟　满分：100分)

一、选择题(本题包括9小题，每小题5分，共45分)

1．下列表述正确的是(　　)

①人造刚玉的熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅　②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无熔剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐　③建成三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料　④夏天到了，游客佩戴添加了氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛　⑤太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能

A．①②③　　　　　　　　 B．②④

C．③④⑤ D．③⑤

2．(2013·韶山质检)下列离子方程式书写正确的是(　　)

A．往NaOH溶液中通入少量CO2：CO2＋OH－===HCO

B．单质Si与氢氟酸反应：Si＋4HF===H2＋SiF4

C．石英砂与烧碱反应制水玻璃：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O

D．往水玻璃中通入二氧化碳：Na2SiO3＋H2O＋CO2===H2SiO3＋2Na＋＋CO

3．(2012·广州调研)华裔科学家高琨因“在光纤传输信息领域中的突破性成就”获得2009年诺贝尔物理学奖，下列有关硅材料的说法正确的是(　　)

A．光纤的主要成分是高纯度的单质硅

B．金刚砂的主要成分是二氧化硅

C．28 g硅含有6.02×1023个电子

D．28Si、29Si、30Si是不同的核素

4．将过量的CO2分别通入①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③Ca(OH)2溶液；④饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是(　　)

A．①②③④ B．②④

C．①②③ D．②③

5．证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是(　　)

A．加入过量的盐酸，观察是否有气泡冒出

B．加入过量的烧碱溶液，观察是否有固体溶解

C．加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成

D．先加过量的盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入到氢氧化钠溶液中看其是否溶解

6．(2013·潍坊质检)氯气用途十分广泛，可用于生产半导体材料硅，其生产的流程如下，下列说法不正确的是(　　)



A．①③是置换反应，②是化合反应

B．高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅

C．任一反应中，每消耗或生成28 g硅，均转移4 mol电子

D．高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合可得高纯硅

7．对于ⅣA族元素，下列叙述中不正确的是(　　)

A．SiO2和CO2中，Si和O，C和O之间都是共价键

B．C、Si和Ge的最外层电子数都是4，次外层电子数都是8

C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应

D．该族元素的主要化合价是＋4和＋2

8．(2012·天津联考)下列有关硅及其化合物的说法中正确的是(　　)

A．在粗硅的提取中发生反应2C＋SiO22CO＋Si，硅被还原，所以碳的还原性大于硅的还原性

B．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中

C．用SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后再通入CO2

D．由Na2CO3＋SiO2CO2＋Na2SiO3可知硅酸的酸性大于碳酸

9．蛇纹石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3组成。现取一份蛇纹石试样进行实验，首先将其溶于过量的盐酸，过滤后，在所得的沉淀X和溶液Y中分别加入NaOH溶液至过量。下列叙述不正确的是(　　)

A．沉淀X的成分是SiO2

B．将蛇纹石试样直接溶于过量的NaOH溶液后过滤，可得到红色颜料Fe2O3

C．在溶液Y中加入过量的NaOH溶液，过滤得到的沉淀的主要成分是Fe(OH)3和Mg(OH)2

D．溶液Y中的阳离子主要是Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、H＋

二、非选择题(本题包括5小题，共55分)

10．(10分)A、B、C、D、E代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如下图所示。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似。

请填空：

(1)形成单质A的原子的结构示意图为________，它的最高化合价为________。

(2)B的化学式(分子式)为________，B和碳反应生成A和E的化学方程式是________________________________________________________________________。

(3)C的化学式(分子式)为________，D的化学式(分子式)为________。

11.(10分)A、B、C是元素周期表中前18号元素中的3种单质，甲、乙是常见的化合物，它们之间存在如图所示关系。

(1)如图反应①～③中属于化合反应的是________(填序号)。化合反应有多种类别，试举出一例与图中化合反应类别不同的实例(用化学方程式表示)：__________________________________________________________________

______________________________________________________________________________。

(2)若甲常温下呈液态，A常温下是固态非金属单质，则乙的化学式是________。若甲常温下呈液态，A常温下是气态非金属单质，则乙的电子式是________。

(3)若甲常温下呈气态，A是常见的金属单质，写出A和甲在一定条件下反应的化学方程式________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)若A、B属于同一主族的高硬度单质，则A与甲的反应在工业上的用途是________________________________________________________________________。

12．(12分)(2012·合肥模拟)已知SiO2、SO2和CO2都是酸性氧化物，化学性质具有一定的相似性；Mg和Na的化学性质也具有一定的相似性。

Ⅰ.用如下图所示装置进行Mg和SO2的实验，其中A是制备SO2的发生装置。

(1)选择制取SO2的合适试剂________(填序号)。

①10%的H2SO4溶液　②80%的H2SO4溶液

③Na2SO3固体　④CaSO3固体

(2)写出装置B中发生的主要反应的化学方程式：_____________________________

________________________________________________________________________。

装置C中NaOH溶液的作用是________________________________________________。

(3)请在图中画出制备SO2的发生装置并注明主要仪器的名称，固定仪器省略不画。

(4)你认为该装置的不足之处是__________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

Ⅱ.某研究性学习小组进行了“实验室制Si”的研究，他们以课本为基础，查阅资料得到以下可供参考的信息：①工业上在高温时用C还原SiO2可制得Si　②Mg在点燃的条件下即可与SiO2反应　③金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐与SiH4　④Si和SiO2均不与稀H2SO4反应　⑤SiH4在空气中自燃

他们在研究报告中记载着：“……选用合适的物质在适宜的条件下充分反应，再用足量稀硫酸溶解固体产物；然后过滤、洗涤、干燥，最后称量……在用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，其产率也只有预期值的63%左右。”

(5)该小组“实验室制Si”的化学方程式是________________________________

________________________________________________________________________。

(6)你估计“用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花”的原因是________________________________________________________________________。

13．(12分)(2013·南京名校4月阶段考试)课题式课堂教学是研究性学习的一种方式，其基本教学模式为：

→→→

如图是关于“一氧化碳的化学性质”的课题式课堂教学中解决问题阶段，甲同学设计的证明CO具有还原性的实验装置。

(1)实验时应先点燃________处(填“A”或“B”)的酒精灯。

(2)硬质试管中反应的化学方程式为___________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)乙同学认为甲同学设计的装置有待优化，如尾气可先储存在瓶内，然后再处理。如右上图是他设计的贮气瓶，尾气应从________(选填“a”或“b”)口通入(其他装置略)。

(4)丙同学质疑：CO能否使澄清石灰水变浑浊？因此，他设计在CO通入CuO之前，应先通入澄清石灰水，以比较排除CO与澄清石灰水反应，试对此作出评价。你认为丙的设计是否有必要：________，理由是___________________________________________。

(5)如果开始时通入的是CO和CO2的混合气体，则应如何设计才能达到实验目的？________________________________________________________________________。

14．(11分)(2012·重庆高考，改编)金刚石、SiC具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛。

(1)碳与短周期元素Q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物，其中一种化合物R的相对分子质量较大。碳元素在周期表中的位置是________，Q是________，R的电子式为________。

(2)一定条件下，Na还原CCl4可制备金刚石。反应结束冷却至室温后，回收其中的CCl4的实验操作名称为________，除去粗产品中少量钠的试剂为________。

(3)碳还原SiO2制SiC，其粗产品中杂质为Si和SiO2。现将20.0 g SiC粗产品加入到过量的NaOH溶液中充分反应，收集到0.1 mol氢气，过滤得SiC固体11.4 g，滤液稀释到1 L。生成氢气的离子方程式为________________________________________________，

硅酸盐的物质的量浓度为________。

答 案

限时集训(十) 　碳、硅及其化合物

1．D　2.C　3.D　4.B　5.D　6.D

7．选B　一般非金属原子与非金属原子之间以共价键结合，A正确。C、Si、Ge为同主族元素，最外层电子数相等均为4，但核电荷数依次增多，次外层电子数依次为2、8、18，B错误。大多数非金属氧化物是酸性氧化物，如CO2、SiO2，酸性氧化物在一定条件下能够与碱性氧化物(如CaO)反应，C正确。最高正化合价数等于最外层电子数，ⅣA族元素的主要化合价是＋4和＋2，D正确。

8．选C　依据元素周期律知硅的还原性大于碳的还原性，但上述反应能发生是因为产物中有气体CO生成，使平衡向右移动，A错；硅酸钠是一种黏合剂，B错；D选项中的反应不是在水溶液中进行的，且产物中有气体生成，与酸性强弱无关，D错。

9．选B　向蛇纹石试样中加入过量的盐酸，其中的MgO、Al2O3、Fe2O3溶解形成含Mg2＋、Al3＋、Fe3＋和H＋的溶液Y，而SiO2不溶解形成沉淀X，溶液Y中加入过量NaOH溶液，将得到Fe(OH)3和Mg(OH)2沉淀，所以A、C和D选项正确；将蛇纹石试样直接溶于过量的NaOH溶液，其中的Al2O3和SiO2溶解形成AlO和SiO，而MgO和Fe2O3不溶解形成沉淀，故B项不正确。

10．(1)
　＋4价

(2)SiO2　SiO2＋2CSi＋2CO↑

(3)CaSiO3　Na2SiO3

11．(1)①③　SiO2＋CaOCaSiO3

(2)CO　H 

(3)2Mg＋CO22MgO＋C

(4)制取粗硅

12．解析：Ⅰ.(1)制取SO2应用浓H2SO4和亚硫酸盐。但不可选用CaSO3，因为CaSO4微溶于水，会附在固体表面，阻碍反应进行。

(2)Mg具有还原性，SO2具有氧化性，两者发生氧化还原反应。

(3)本反应为固液不加热反应。

(4)该装置中，①A中的水蒸气会进入B与Mg反应，在A、B中间应加干燥装置。②Mg能与SiO2反应，在Mg下方垫一不锈钢片，隔离Mg和SiO2。③尾气处理装置C试管用橡皮塞封闭，使C与空气不相通，此处错误，且无防倒吸装置。

Ⅱ.(5)该小组用Mg还原SiO2中的Si。

(6)在制Si的过程中部分Si与Mg反应生成硅化镁，硅化镁与稀H2SO4反应生成SiH4，SiH4可自燃。

答案：(1)②③

(2)3Mg＋SO22MgO＋MgS(或2Mg＋SO22MgO＋S、Mg＋SMgS)

吸叫多余的SO2，防止污染环境

(3)如右图

(4)在A和B之间没有连接干燥装置；C装置未与大气相通；在镁下方未垫一不锈钢片，隔离镁与玻璃管；未设计防倒吸装置

(5)2Mg＋SiO22MgO＋Si

(6)金属镁与生成的硅继续反应生成硅化镁，硅化镁与稀硫酸反应生成的SiH4可自燃

(或用化学方程式表示：2Mg＋SiMg2Si、Mg2Si＋2H2SO4===2MgSO4＋SiH4、SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O)

13．(1)B　(2)CuO＋COCu＋CO2　(3)a

(4)不必要　在酒精灯A点燃前，CO已通过了澄清石灰水

(5)先通过碱石灰除去CO2后再通入装置(通过NaOH溶液亦可)

14．解析：(1)C的两种常见气态化合物为CO、CO2，其中CO2的相对分子质量较大，所以Q为O，R为CO2。

(2)根据Na能与H2O(或CH3CH2OH)反应，而金刚石性质稳定的特点，可用H2O(或CH3CH2OH)除去金刚石中含有的Na。

(3)Si与NaOH溶液反应的离子方程式为Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2。20.0 g粗产品中，含有11.4 g SiC，根据Si～2H2，可得n(Si)＝0.05 mol×28 g/mol＝1.4 g，m(SiO2)＝20.0 g－11.4 g－1.4 g＝7.2 g，n(SiO2)＝0.12 mol，根据Si原子守恒，可得n(Na2SiO3)＝0.17 mol，故c(Na2SiO3)＝＝0.17 mol·L－1

答案：(1)第二周期第ⅣA族　氧(或O)

   C    

(2)过滤　水(或乙醇)

(3)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑　0.17 mol·L－1