碳、硅及无机非金属材料一、选择题1．(2018·南阳模拟)下列叙述正确的是( )A．利用高纯硅可以制成光电池，将光能直接转化为电能B．CO、CO2均易与血红蛋白结合而中毒C．SiO2可用于制造光导纤维和半导体D．SiO2和H2O反应可直接制备H2SiO3答案：A2．(2018届甘肃省兰州市第一中学高三考前最后冲刺模拟)工业上利用无机矿物资源生产部分材料的流程示意图如下。
下列说法不正确的是( )A．在铝土矿制备较高纯度Al的过程中常用到NaOH溶液、CO2气体、冰晶石B．石灰石、纯碱、石英、玻璃都属于盐，都能与盐酸反应C．在制粗硅时，被氧化的物质与被还原的物质的物质的量之比为2∶1D．黄铜矿(CuFeS2)与O2反应产生的Cu2S、FeO均是还原产物答案：D解析：A、用铝土矿制备较高纯度的Al，首先用NaOH溶液将铝土矿中的氧化铝溶解转化，然后过滤、向滤液中通入CO2气体把偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀，再过滤氢氧化铝，接着加热氢氧化铝让其分解为氧化铝，最后用冰晶石做助熔剂，电解融化的氧化铝得到铝，所以A正确；B、石英的主要成分是二氧化硅，它属于酸性氧化物不与盐酸反应。
玻璃的主要成分由二氧化硅、硅酸钠、硅酸钙，组成中有盐故被称为硅酸盐产品，它也不能与盐酸反应，实验室经常用玻璃瓶盛放盐酸，所以B不正确；C.在制粗硅时，发生反应SiO2＋2C＝Si ＋2CO，被氧化的物质C与被还原的物质SiO2的物质的量之比为2∶1，C是正确的；D.黄铜矿(CuFeS2)与O2反应，铜由＋2价降为＋1价被还原得到Cu2S、氧由0价降至－2得到FeO，所以Cu 2S 、FeO 均是还原产物，D 正确。
3．二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。
a ～e 是对 ①～⑤反应中SiO 2所表现的化学性质或作用进行判断，其中正确的是( )①SiO 2＋2NaOH ＝Na 2SiO 3＋H 2O②SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑③SiO 2＋4HF ＝SiF 4↑＋2H 2O④Na 2CO 3＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑⑤SiO 2＋3C=====高温SiC ＋2CO↑a ．反应①中SiO 2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃b ．反应②中SiO 2表现出氧化性c ．反应③中SiO 2表现了酸性氧化物的通性d ．反应④符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐的道理e ．反应⑤中SiO 2未参加氧化还原反应A ．aceB ．bdeC ．cdeD ．ab答案：B解析：选B 。
通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是③，因此a 、c 判断错误；反应②是一个置换反应，其中二氧化硅被还原，表现出氧化性，b 判断正确；反应④是一个复分解反应，用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d 判断正确；反应⑤中碳的化合价由0价变为－4和＋2，硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因此二氧化硅没有参加氧化还原反应，e 判断也正确。
4．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是( )A ．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si 3N 4B ．碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承C ．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO 2D ．二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2答案：D解析：选D 。
A 项，在氮化硅中N 元素为－3价，Si 元素为＋4价，则化学式为Si 3N 4，正确；D 项，在SiO 2晶体中，一个硅原子与周围4个氧原子形成4个硅氧单键，错误。
5．标准状况下，将3.36 L CO 2气体通入200 mL 1.00 mol·L －1NaOH 溶液中，充分反应后溶液中c(CO 2－3)与c(HCO －3)的比值为(不考虑CO 2－3、HCO －3的水解)( )A ．1∶1B ．1∶2C ．2∶1D ．1∶3 答案：B解析：选B 。
n(CO 2)＝33.6L 22.4mol·L －1＝0.150 mol ， n(NaOH)＝0.200 L×1.00 mol·L －1＝0.200 mol ， n NaOH n CO 2＝0.200mol 0.150mol ＝43，，即1<n NaOH n CO 2<2， 反应产物为Na 2CO 3、NaHCO 3，设其物质的量分别为x 、y ，则⎩⎪⎨⎪⎧ 2x ＋y ＝0.2mol x ＋y ＝0.15mol解得⎩⎪⎨⎪⎧ x ＝0.05mol y ＝0.10molc CO 2－3c HCO －3＝12。
6．(2018届山西省吕梁市高三上学期第一次阶段性测试)下列叙述正确的是( ) ①久置于空气中的氢氧化钠溶液，加足量盐酸时有气体产生②ClO 2具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒③SiO 2和CO 2都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应，但不能与任何酸反应④玻璃、水泥、水晶项链都是硅酸盐制品⑤氢氧化铁胶体与氯化铁溶液分别蒸干灼烧得相同的物质A ．①⑤B ．①②④C ．①②D ．①②④⑤答案：A解析：①久置于空气中的氢氧化钠溶液，会与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠，加足量盐酸时有气体产生，故正确；②ClO 2具有氧化性，可用于自来水的杀菌消毒，故错误；③SiO 2和CO 2都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应，二氧化碳不能与任何酸反应，但二氧化硅能与氢氟酸反应，故错误；④玻璃、水泥都是硅酸盐制品，但水晶项链的主要成分为二氧化硅，不属于硅酸盐产品，故错误；⑤氢氧化铁胶体与氯化铁溶液分别蒸干灼烧得相同的物质 ，故正确；7．(2018届山西省晋城市高三上学期第一次模拟考试)A 、B 、C 、D 、E 五种物质中均含有同一种短周期主族元素R, 它们能发生如图所示的转化关系，已知A 、B 、D 、E 四种物质均难溶于水，单质R 能与NaOH 溶液反应生成盐和氢气。
下列说法正确的是( )A ．反应①中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1B ．化合物A 既能溶于NaOH 又能溶于氢氟酸C ．反应④的离子方程式为：2R ＋2OH －＋2H 2O ＝2RO －2＋3H 2↑D ．化合物C 的溶液与反应①产生的气体能够发生化学反应答案：B解析：单质R 能与NaOH 溶液反应生成盐和氯气，常见的是Al 和Si ，由图中转化关系可知，若R 是Al ，则C 应为NaAlO 2与过量盐酸反应生成NaCl 和AlCl 3的混合溶液，不能生成难溶物，所以R 是Si ，再高温下能与焦炭和石灰石反应，说明A 是SiO 2，根据图中转化关系可推知，B 为CaSiO 3、D 为SiC 为Na 2SiO 3、E 为H 2SiO 3。
A.反应①的化学方程式为：SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑，由方程式可知，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，故A 错误；B.SiO 2既能与NaOH 溶液反应，又能和氢氟酸反应，故B 正确；C.反应④的离子方程式为Si ＋2OH －＋H 2O ＝SiO 2－3＋2H 2↑，故C 错误；D.反应①产生的气体是CO ，Na 2SiO 3溶液与CO 不反应，故D 错误；答案选B 。
8．(2018届东北三省三校(哈师大附中、东北师大附中、辽宁省实验中学)高三第一次模拟考试)下列说法不正确的是( )A ．SiO 2能与HF 反应，因此可用HF 刻蚀玻璃B ．向Na 2SiO 3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶C ．氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si 3N 4D ．石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能答案：D解析：A.SiO2能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃，A正确；B.向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶，B正确；C.氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si3N4，C 正确；D.硅是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能，不是石英，D 错误，答案选D。
9．下列说法中，不正确的是( )A．SiO2是酸性氧化物，但不与水反应B．泡花碱属于盐类C．明矾和漂白粉均可用于自来水的杀菌、消毒D．玻璃和陶瓷都属于传统硅酸盐材料答案：C解析：选C。
Na2SiO3俗称泡花碱，B项正确；明矾只能净水不能消毒，C项错误。
二、非选择题10．(2018届江西省新余市第一中学高三毕业班第四次模拟考试)某实验小组设计了如下装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。
已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO ＋ PdCl2＋ H2O ＝ CO2＋ 2HCl ＋ Pd(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。
(1)实验时要通入足够长时间的N2，其原因是___________________________。
(2)装置B的作用是__________________________________________。
(3)装置C、D中所盛试剂分别为________、________，若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为___________________________________________________________________。
(4)该装置的缺点是_______________________________________________。
(5)设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强：_________________________。
答案：(1) 要用氮气将装置中的空气排尽，避免空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气对实验产生干扰(2) 作安全瓶，防止倒吸(3) 澄清石灰水 PdCl 2溶液 3SiO 2＋4C=====高温2CO 2↑＋2CO↑＋3Si(4)没有尾气处理装置将CO 吸收(5)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解析：(1)碳与二氧化碳反应要在高温下进行，高温下，碳与空气中氧气也能反应，所以实验时要将装置中的空气排尽，所以实验时要通入足够长的时间的N 2，故答案为：要用氮气将装置中的空气排尽，避免空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气对实验产生干扰；(2)根据装置图可知，B 装置可以作安全瓶，防止倒吸，故答案为：作安全瓶，防止倒吸；(3)根据元素守恒，碳与二氧化硅反应可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C 装置用来检验有没有二氧化碳，D 装置用来检验一氧化碳，所以置C 、D 中所盛试剂分别为澄清石灰水、PdCl 2溶液；若装置C 、D 中溶液均变浑浊，说明既有二氧化碳又有一氧化碳，检测两气体产物的物质的量相等，根据元素守恒可知化学方程式为3SiO 2＋4C=====高温2CO 2＋2CO＋3Si ，故答案为：澄清石灰水；PdCl 2溶液；3SiO 2＋4C=====高温2CO 2＋2CO ＋3Si ；(4)一氧化碳有毒，有能排放到空气中，而该装置没有尾气吸收装置将CO 吸收，故答案为：没有尾气吸收装置将CO 吸收；(5)验证碳酸、硅酸的酸性强弱，产生的CO 2气体先通过饱和的碳酸氢钠溶液除去混有的杂质气体，然后再通入硅酸钠溶液发生反应CO 2＋H 2O ＋Na 2SiO 3＝Na 2CO 3＋H 2SiO 3↓，说明酸性H 2CO 3＞H 2SiO 3，故答案为：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。