高考化学三轮冲刺碳硅及其化合物仿真模拟训练含解析 10页

三轮冲刺----碳、硅及其化合物仿真模拟训练 一、选择题 ‎1．开发新材料是现代科技发展的方向之一。下列有关材料的说法正确的是（ ）‎ A．氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料 B．普通玻璃、有机玻璃都属于硅酸盐 C．纤维素乙酸酯属于天然高分子材料 D．单晶硅常用于制造光导纤维 ‎2．在一定条件下，下列各组物质不能反应的是（ ）‎ ‎①CO2+H2O ②H2O+CO ③CO+CO2 ④CO2+C ‎ ‎⑤CaCO3+H2CO3 ⑥CO+Fe2O3 ⑦Mg+CO2‎ ‎⑧CO+Ca(OH)2 ⑨CO2+Na2O2‎ A．②③⑤⑥⑨ B．①④⑤⑥⑦ C．①②③⑧⑨ D．仅③⑧‎ ‎3．石棉属于硅酸盐矿物，某种石棉的化学式可表示为Ca2MgxSiyO22(OH)2，该化学式中x、y的值分别是（ ）‎ A．5、8 B．8、3 C．3、8 D．8、5‎ ‎4．工业上通过反应“SiO2＋2CSi＋2CO↑”制取单质硅，下列说法正确的是（ ）‎ A．自然界中硅元素均以SiO2形式存在 B．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应 C．该反应条件下C的还原性比Si强 ‎ D．生成4.48 L CO时转移电子数为0.4×6.03×1023‎ ‎5．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弱于硅的 C．任一反应中，每消耗或生成28 g硅，均转移2 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 ‎6．SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法错误的是（ ）‎ A．高炉炼铁时，加入石灰石将铁矿石中的脉石(主要成分为SiO2)转化为易熔的炉渣 B．纯净的二氧化硅和单晶硅都是信息产业的重要基础材料 C．用盐酸可除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙 D．图中所含反应都不属于氧化还原反应 ‎7．将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀的物质的量与所通入CO2的体积关系如图所示。下列关于整个反应过程中的叙述不正确的是（ ）‎ A．Oa段反应的化学方程式是Ba(OH)2+CO2BaCO3↓+H2O B．ab段与cd段所发生的反应相同 C．de段沉淀减少是由于BaCO3固体溶解 D．bc段反应的离子方程式是2+3H2O+CO22Al(OH)3↓+‎ 二、非选择题 ‎8、M元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含M元素的一种化合物W可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维，W与烧碱反应生成含M元素的化合物X。‎ ‎(1)在元素周期表中，M位于第________族，与M同族但相对原子质量比M小的N元素的原子结构示意图为________，M与N核外电子层结构上的相同点是____________________________________________________。‎ ‎ (2)易与W发生化学反应的酸是________，反应的化学方程式是____________________。‎ ‎(3)将W与纯碱混合高温熔融时发生反应生成X，同时还生成N的最高价氧化物Y；将全部的Y与全部的X在足量的水中混合后，又发生反应生成含M的化合物Z。‎ ‎①分别写出生成X和Z的化学方程式： _______________________________________。‎ ‎②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．铁坩埚 ‎(4)‎100 g W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,‎100 g该混合物中石灰石的质量分数是________。‎ ‎9、硅是重要的化学元素之一，在从传统材料到信息材料的发展过程中，其创造了一个又一个奇迹。‎ 请回答下列问题：‎ ‎（1）硅在元素周期表中的位置是________________。‎ ‎（2）工业上生产粗硅的反应有SiO2＋2CSi(粗硅)＋2CO↑；SiO2＋3CSiC＋2CO↑。若产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为1∶1，则参加反应的C和SiO2的质量之比为________。‎ ‎（3）工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅：‎ ‎①若反应Ⅰ的化学方程式为Si(粗硅)＋3HClSiHCl3‎ ‎＋H2，则反应Ⅱ的化学方程式为___________________________________________。‎ ‎②整个制备过程必须严格控制无水、无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出该反应的化学方程式：______________________________________。‎ ‎③假设每一轮次制备1 mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应Ⅰ中HCl的利用率为90%，反应Ⅱ中H2的利用率为93.75%，则在第二轮次的生产中，补充投入HCl和H2的物质的量之比是________。‎ ‎10、单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450～500 ℃)，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。‎ 相关信息如下：‎ a．四氯化硅遇水极易水解；‎ b．硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；‎ c．有关物质的物理常数见下表：‎ 物质 SiCl4‎ BCl3‎ AlCl3‎ FeCl3‎ PCl5‎ 沸点/℃‎ ‎57.7‎ ‎12.8‎ ‎－‎ ‎315‎ ‎－‎ 熔点/℃‎ ‎－70.0‎ ‎－107.2‎ ‎－‎ ‎－‎ ‎－‎ 升华温度/℃‎ ‎－‎ ‎－‎ ‎180‎ ‎300‎ ‎162‎ 请回答下列问题：‎ ‎（1）写出装置A中发生反应的离子方程式：_____________________________________。‎ ‎（2）装置A中g管的作用是______________；装置C中的试剂是____________；装置E中的h瓶需要冷却的理由是___________________________________________。‎ ‎（3）装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是________(填写元素符号)。‎ ‎（4）为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素还原成Fe2＋，再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式为5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。‎ ‎①滴定前是否要滴加指示剂？_______(填“是”或“否”)，请说明理由：_______________________。‎ ‎②某同学称取5.000 g残留物，经预处理后在容量瓶中配制成100 mL溶液，移取25.00 mL试样溶液，用1.000×10－2 mol· L－1 KMnO4标准溶液滴定。达到滴定终点时，消耗标准溶液20.00 mL，则残留物中铁元素的质量分数是________。‎ ‎11、在电子工业中利用镁制取硅的反应为2Mg＋SiO2 ‎2MgO＋Si，同时会发生副反应：2Mg＋SiMg2Si，Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4(硅烷)，SiH4在常温下是一种不稳定、易自燃的气体。下图是进行Mg与SiO2反应的实验装置。‎ 试回答下列问题：‎ ‎(1)由于O2和H2O(g)的存在对该实验有不良影响，实验中应通入X气体作为保护气，在A、B、C三种仪器中应加入的试剂分别是：A________，B________，C________。(填序号)‎ ‎①稀硫酸 ②浓硫酸 ③稀盐酸 ④石灰石 ⑤纯碱 ⑥锌粒 ‎(2)实验开始时，必须先通入X气体，再加热反应物，其理由是 ‎ ‎____________________________，当反应引发后，移走酒精灯，反应能继续进行，其原因是 _____________。‎ ‎(3)反应结束后，待冷却至常温时，往反应后的混合物中加入稀盐酸，可观察到闪亮的火星，产生此现象的原因用化学方程式表示为 ‎① ____________________________________，‎ ‎②___________________________________。‎ 参考答案及解析 一、选择题 ‎1．【答案】A ‎【解析】本题考查材料的应用判断。A、氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料，A正确；B、有机玻璃不属于硅酸盐，B错误；B、纤维素为天然高分子化合物，而纤维素乙酸酯是人工合成的，C错误；D、单晶硅是半导体材料，二氧化硅是制造光导纤维的主要材料，D错误。答案选A。‎ ‎2．【答案】D ‎【解析】在一定条件下，①中生成H2CO3，②中生成CO2和H2，③中CO与CO2不反应，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中不反应，⑨中生成Na2CO3和O2，故答案选D。‎ ‎3．【答案】A ‎【解析】依据化合物中元素正负化合价代数和为零，可得4+2x+4y=44+2，即x、y必须满足关系式x+2y=21，由此可知，A项正确。‎ ‎4．【答案】C ‎5．【答案】A ‎【解析】二氧化硅与碳反应生成硅和一氧化碳，四氯化硅与氢气反应生成硅和氯化氢，都是置换反应，硅和氯气反应生成四氯化硅，是化合反应，A正确；二氧化硅与碳反应生成硅和一氧化碳，四氯化硅与氢气反应生成硅和氯化氢，根据还原剂的还原性大于还原产物的还原性，则高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅，B错误； 28 g硅的物质的量为1 mol，每消耗或生成1个硅，化合价均变化4，即均转移4个电子，所以每消耗或生成28 g硅，均转移4 mol电子，C错误；在高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合，则石英砂与焦炭反应，氯气与氢气反应，就不再按照题干的流程进行，不会得到高纯硅，D错误。‎ ‎6．【答案】D ‎【解析】CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑，CaSiO3的熔点低于SiO2‎ 的熔点，故A项正确；光导纤维的主要成分是二氧化硅，硅可用于制作半导体、芯片，纯净的二氧化硅和单晶硅都是信息产业的重要基础材料，故B项正确；碳酸钙溶于盐酸生成氯化钙和水以及二氧化碳，二氧化硅和盐酸不反应，可以用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙，故C项正确；化学反应前后有元素化合价发生变化的反应一定是氧化还原反应，题图中二氧化硅与碳反应生成硅单质和一氧化碳的反应是氧化还原反应，故D项错误。‎ ‎7．【答案】B 二、非选择题 ‎8．解析　(1)M的单质可作半导体材料，含M的化合物W可用于制造光导纤维，可知M为Si，位于第ⅣA族，与之同族且相对原子质量较小的是碳元素，两者的共同点是最外层均有4个电子。(2)W为SiO2，易与氢氟酸反应生成SiF4和H2O。(3)SiO2与纯碱高温反应生成Na2SiO3(X)和CO2(Y)。(4)不论CaCO3是否过量，反应生成的CO2只由CaCO3决定，由关系式CaCO3～CO2得：＝，解得m(CaCO3)＝‎50 g，石灰石的质量分数为×100%＝50%。‎ 答案 (1)ⅣA 最外层均有4个电子 ‎(2)氢氟酸(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(纯硅)＋3HCl ‎②SiHCl3＋3H2OH2SiO3↓＋3HCl＋H2↑‎ ‎③5∶1‎ ‎【解析】（1）根据硅的原子序数为14，可知其在元素周期表中位于第三周期 ⅣA族。（2）根据产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为1∶1，再利用方程式计算。假设参加反应的C为5 mol，SiO2为2 mol，则二者的质量之比为(5 mol×12 g·mol－1)∶(2 mol×60 g·mol－1)＝1∶2。（3）①根据流程图中的信息知，反应Ⅱ的反应物有SiHCl3和H2，生成物有Si(纯硅)和HCl，利用观察法将其配平。②由于SiHCl3中Si为＋4价、H为－1价、Cl为－1价，SiHCl3与H2O发生了氧化还原反应(归中反应)，其氧化产物和还原产物均为H2，最后利用观察法将其配平。‎ ‎③据题意：‎ 综合以上各反应的数据可知，在第二轮次的生产中补充投入HCl的物质的量为(－3)mol，投入H2的物质的量为(－1) mol，二者的比值为5∶1。‎ ‎10、【答案】（1）MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O ‎（2）平衡气压 浓H2SO4 SiCl4沸点较低，用冷却液可得到液态SiCl4‎ ‎（3）Al、Cl、P ‎（4）①否 MnO有颜色，故不需其他指示剂 ②4.48%‎ ‎（4）①因MnO本来有颜色，故不再需其他指示剂。‎ ‎②由关系式：‎ ‎5Fe2＋ ～ MnO ‎ 5 1‎ n(Fe2＋) 20.00×10－3 L×1.000×10－2 mol·L－1‎ n(Fe2＋)＝0.001 mol， ‎ w(Fe)＝×100%＝4.48%。‎ ‎11、解析 (1)从给出的试剂看，可产生的气体只有CO2和H2，CO2与Mg能反应，不能用作保护气，因此保护气为H2。制取H2的试剂是稀硫酸和锌粒，浓硫酸为气体干燥剂。(2)装置内的O2如果不被排出，O2与H2混合在加热条件下会发生爆炸；移走酒精灯后反应继续进行，说明Mg与SiO2的反应是放热反应。(3)Mg2Si与盐酸会发生复分解反应生成MgCl2和SiH4，SiH4常温下可自燃。‎ 答案 (1)① ⑥ ②‎ ‎(2)防止在加热条件下H2和O2混合发生爆炸 SiO2和Mg粉的反应是放热反应 ‎(3)①Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑‎ ‎②SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O