2022高考一轮复习化学-16碳、硅及无机非金属材料（教师版）.docx

专题16 碳、硅及无机非金属材料1（2019·全国高考真题）陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是A“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁B闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成C陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐D陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点【答案】A【解析】陶瓷是以天然粘土以及各种天然矿物为主要原料经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料的各种制品。陶瓷的传统概念是指所有以黏土等无机非金属矿物为原料的人工工业产品。A氧化铁为棕红色固体，瓷器的青色不可能来自氧化铁，错误；B秦兵马俑是陶制品，陶制品是由粘土或含有粘土的混合物经混炼、成形、煅烧而制成的，正确；C陶瓷的主要原料是取之于自然界的硅酸盐矿物，陶瓷的主要成分是硅酸盐，与水泥、玻璃等同属硅酸盐产品，正确；D陶瓷的主要成分是硅酸盐，硅酸盐的化学性质不活泼，具有不与酸或碱反应、抗氧化的特点，正确。故选A。2（2018·江苏高考真题）下列有关物质性质与用途具有对应关系的是ANaHCO3受热易分解，可用于制胃酸中和剂BSiO2熔点高硬度大，可用于制光导纤维CAl2O3是两性氧化物，可用作耐高温材料DCaO能与水反应，可用作食品干燥剂【答案】D【解析】ANaHCO3能与HCl反应，NaHCO3用于制胃酸中和剂，NaHCO3用于制胃酸中和剂与NaHCO3受热易分解没有对应关系；BSiO2传导光的能力非常强，用于制光导纤维，SiO2用于制光导纤维与SiO2熔点高硬度大没有对应关系；CAl2O3的熔点很高，用作耐高温材料，Al2O3用作耐高温材料与Al2O3是两性氧化物没有对应关系；DCaO能与水反应，用于食品干燥剂，CaO用于食品干燥剂与CaO与水反应有对应关系；答案选D。3（2020·浙江高考真题）是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法不正确的是( )A可发生反应：B具有吸水性，需要密封保存C能与，反应生成新盐D与足量盐酸作用，所得固体产物主要为【答案】D【解析】将Ca3SiO5改写为氧化物形式后的化学式为：3CaO·SiO2，性质也可与Na2SiO3相比较，据此解答。ACa3SiO5与NH4Cl反应的方程式为：Ca3SiO5+4NH4Cl CaSiO3+2CaCl2+4NH3+2H2O，A正确；BCaO能与水反应，所以需要密封保存，B正确；C亚硫酸的酸性比硅酸强，当二氧化硫通入到Ca3SiO5溶液时，发生反应：3SO2+H2O+ Ca3SiO5=3 CaSO3+H2SiO3，C正确；D盐酸的酸性比硅酸强，当盐酸与Ca3SiO5反应时，发生反应：6HCl+ Ca3SiO5=3CaCl2+H2SiO3+2H2O，D不正确；故选D。4（2007·广东高考真题）下列说法正确的是 （ ）A硅材料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【答案】A【解析】A二氧化硅属于硅材料，可广泛应用于光纤通讯，正确；B工艺师利用HF刻蚀石英制作艺术品，错误；C水晶项链的成分是SiO2，餐桌上的瓷盘是硅酸盐制品，错误；D项粗硅制备单晶硅先利用氧化反应即用Cl2氧化粗硅，再利用还原反应即用H2还原SiCl4，错误；答案选A。5（2013·江苏高考真题）下列有关物质性质的应用正确的是（ ）A液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂B二氧化硅不与强酸反应，可用石英器皿盛放氢氟酸C生石灰能与水反应，可用来干燥氯气D氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝【答案】A【解析】A液氨汽化时要吸收大量的热，从而可以使环境的温度降低，因此可用作制冷剂，正确；B二氧化硅不与强酸反应，但是可以与氢氟酸发生反应，而石英器皿中的含义大量的二氧化硅，因此不可用石英器皿盛放氢氟酸，错误；C生石灰能与水反应，也可以与Cl2发生反应，因此不可用来干燥氯气，错误；D氯化铝是一种电解质，但是由于该物质是分子晶体，无离子，因此不能用于电解制铝，错误。答案选A。6（2019·浙江高考真题）下列说法不正确的是A液氯可以储存在钢瓶中B天然气的主要成分是甲烷的水合物C天然石英和水晶的主要成分都是二氧化硅D硫元素在自然界的存在形式有硫单质、硫化物和硫酸盐等【答案】B【解析】A液氯就是液态的氯气，与钢瓶不反应，可以储存在钢瓶中，正确；B天然气的主要成分是甲烷，可燃冰的主要成分是甲烷的水合物，错误；C石英、水晶、硅石、沙子的主要成分均为二氧化硅，正确；D硫在地壳中主要以硫化物、硫酸盐等形式存在，火山口处有硫单质，正确。故答案选B。7（2010·江苏高考真题）下列有关物质的性质或应用的说法不正确的是A二氧化硅是生产光纤制品的基本原料B水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂C盐析可提纯蛋白质并保持其生理活性D石油分馏可获得乙烯、丙烯和丁二烯【答案】D【解析】A从高纯度的SiO2熔融体中，拉出直径约100m的细丝，就得到光纤，SiO2是生产光纤制品的基本原料，正确；B水玻璃是Na2SiO3的水溶液，水玻璃具有黏性，水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂，正确；C向蛋白质溶液中加入某些浓的无机盐溶液（如饱和Na2SO4等）后，可以使蛋白质凝聚而从溶液中析出，这种作用叫做盐析，盐析析出的蛋白质仍可以溶解在水中，不影响原来蛋白质的性质，因此盐析可提纯蛋白质并保持其生理活性，正确；D石油裂解可获得乙烯、丙烯和丁二烯，错误；答案选D。8（2009·广东高考真题）下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是 （ ） 硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料ABCD【答案】C【解析】硅元素是地壳中大量存在的元素，是许多种岩石和矿物的基本构成元素之一，故正确；水晶主要成分是二氧化硅，不是硅酸盐，故错误；光导纤维的主要成分是二氧化硅，故错误；陶瓷的主要成分是硅酸盐且陶瓷应用极早，故正确。综上所述，本题正确答案为C。9（2018·海南高考真题）化学与生产生活密切相关，下列说法错误的是ANa2O2可与CO2反应放出氧气，可用于制作呼吸面具BSiO2具有导电性，可用于制作光导纤维和光电池C聚四氟乙烯耐酸碱腐蚀，可用作化工反应器的内壁涂层D氯水具有较强的氧化性，可用于漂白纸张织物等【答案】B【解析】ANa2O2可与CO2反应放出氧气，可用于制作呼吸面具，A不符合题意；BSiO2不导电，可用于制作光导纤维，但光电池的主要成分是硅B，符合题意；C聚四氟乙烯耐酸碱腐蚀，可用作化工反应器的内壁涂层，C不符合题意；D氯水具有较强的氧化性，可用于漂白纸张织物等，D不符合题意；故答案为B。10（2011·江苏高考真题）下列有关物质的性质和该性质的应用均正确的是A常温下浓硫酸能使铝发生钝化，可用铝制容器贮运浓硫酸B二氧化硅不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器C二氧化氯具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒D铜的金属活泼性比铁的弱，可在海轮外壳上装若干铜块以减缓其腐蚀【答案】A【解析】A、因浓硫酸具有强氧化性，能够与大多数金属反应，但遇到金属铝、铁要发生钝化，因此常温下可用铝、铁制容器贮运浓硫酸，正确；B、二氧化硅能与氢氟酸反应：SiO2 +4HFSiF4+2H2O，错误；C、二氧化氯可用于自来水的杀菌消毒是因为其具有强氧化性，而不是还原性，错误；D、要减缓船体的腐蚀，应连接比铁更活泼的金属，如锌等，这是牺牲阳极的阴极保护法，错误；答案为A。11（2009·重庆高考真题）材料与化学密切相关，表中对应系错误的是材料主要化学成分A刚玉、金刚石三氧化二铝B大理石、石灰石碳酸钙C普通水泥、普通玻璃硅酸盐D沙子、石英二氧化硅【答案】A【解析】A刚玉是三氧化二铝，金刚石是由碳元素组成的单质，而不是三氧化二铝，错误；B大理石、石灰石的主要成分是碳酸钙，正确；C普通水泥、普通玻璃的主要成分为硅酸盐，正确；D沙子、石英的主要成分是二氧化硅，正确；答案选A。12（2015·全国高考真题）食品干燥剂应无毒、无味、无腐蚀性及环境友好。下列说法错误的是A硅胶可用作食品干燥剂BP2O5不可用作食品干燥剂C六水合氯化钙可用作食品干燥剂D加工后具有吸水性的植物纤维可用作食品干燥剂【答案】C【解析】A硅胶多孔，吸附水分能力强，且没有毒，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，A正确；BP2O5是酸性氧化物吸水生成磷酸或偏硫酸，酸有腐蚀性，而偏磷酸有毒，因此不可用作食品干燥剂，B正确；C氯化钙检验吸水性，而六水合氯化钙不具有吸水性，不能用作食品干燥剂，C错误；D加工后具有吸水性的植物纤维没有毒，没有腐蚀性，因此可用作食品干燥剂，D正确；答案选C。13（2017·浙江高考真题）下列说法不正确的是()A氯化钠可用于配制生理盐水 B二氧化硅可用于制造玻璃C海水中的钠元素以单质存在 D氧化镁(熔点2 800 )是优良的耐高温材料【答案】C【解析】ANaCl易溶于水，食盐水可使细菌中细胞脱水，则氯化钠可用于配制生理盐水，正确；B二氧化硅与碳酸钠反应，则高温下二氧化硅可用于制造玻璃，正确；C海水中存在大量NaCl，Na以离子存在，不能以单质存在，且Na与水反应，错误；DMgO的熔点高，熔点高的物质可作耐火材料，则氧化镁（熔点2800）是良好的耐高温材料，正确；故选C。14（2014·江苏高考真题）下列物质性质与应用对应关系正确的是 ()A晶体硅熔点高、硬度大，可用于制作半导体材料B氢氧化铝具有弱碱性，可用于制胃酸中和剂C漂白粉在空气中不稳定，可用于漂白纸张D氧化铁能与酸反应，可用于制作红色涂料【答案】B【解析】A、晶体硅能导电，可用于制作半导体材料，与熔点高硬度大无关系，A不正确；B、氢氧化铝具有弱碱性，能与酸反应生成铝盐和水，可用于制胃酸中和剂，B正确；C、漂白粉具有强氧化性，可用于漂白纸张，与其稳定性无关系，C不正确；D、氧化铁是红棕色粉末，可用于制作红色涂料，与是否能与酸反应无关系，D不正确，答案选B。15（2017·北京高考真题）古丝绸之路贸易中的下列商品，主要成分属于无机物的是A瓷器 B丝绸C茶叶D中草药 【答案】A【解析】A、瓷器是硅酸盐产品，不含碳元素，不是有机物，是无机物，正确；B、丝绸的主要成分是蛋白质，是有机物，错误；C、茶叶的主要成分是纤维素，是有机物，错误；D、中草药的主要成分是纤维素，是有机物，错误；故选A。16（2008·广东高考真题）根据陈述的知识，类推得出的结论正确的是（ ）A镁条在空气中燃烧生成的氧化物是MgO，则钠在空气中燃烧生成的氧化物是Na2OB乙烯可使酸性高锰酸钾溶液褪色，则丙烯也可以使其褪色CCO2与SiO2化学式相似，则CO2与SiO2的物理性质也相似D金刚石的硬度大，则C60的硬度也大【答案】B【解析】A、Na在空气中燃烧生成的是Na2O2，错误；B、乙烯和丙烯均含有碳碳双键，都可使酸性高锰酸钾溶液褪色，正确；C、CO2为分子晶体而SiO2为原子晶体，所以它们的物理性质不同，错误；D、金刚石是原子晶体，C60为分子晶体，所以C60的硬度小，错误；答案选B。17（2013·上海高考真题）金属铝质轻且有良好的防腐蚀性，在国防工业中有非常重要的作用。完成下列填空：（1）铝原子核外电子云有_种不同的伸展方向，有_种不同运动状态的电子。（2）镓（Ga）与铝同族。写出镓的氯化物和氨水反应的化学方程式_。（3）硅与铝同周期。SiO2是硅酸盐玻璃（Na2CaSi6O14）的主要成分，Na2CaSi6O14也可写成Na2O·CaO·6SiO2。盛放NaOH溶液的试剂瓶若用玻璃瓶塞容易形成粘性的硅酸盐而无法打开，发生反应的化学方程式_。长石是铝硅盐酸，不同类长石其氧原子的物质的量分数相同。由钠长石化学式NaAlSi3O8可推知钙长石的化学式为_。（4）用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。如：2Al+4BaO3Ba+BaO·Al2O3。常温下Al的金属性比Ba的金属性_（选填“强”“弱”）。利用上述方法可制取Ba的主要原因是_。a高温时Al的活泼性大于Ba b高温有利于BaO分解c高温时BaO·Al2O3比Al2O3稳定 dBa的沸点比Al的低【答案】（1）4 13 （2）GaCl33NH3+3H2O=3NH4Cl+Ga(OH)3 （3）SiO22NaOH=Na2SiO3H2O CaAl2Si2O8 （4）弱 d 【解析】（1）铝原子核外电子云有s、p，分别有1种、3种，共有4中不同的伸展方向，其核外有13个电子，则有13种不同运动状态；（2）类似氯化铝与氨水反应，则镓的氯化物和氨水反应的化学方程式为GaCl33NH3+3H2O=3NH4Cl+Ga(OH)3；（3）盛放NaOH溶液的试剂瓶若用玻璃瓶塞容易形成粘性的硅酸盐而无法打开，发生反应的化学方程式为SiO22NaOH=Na2SiO3H2O；由“长石是铝硅酸盐”，结合钠长石的化学式可知钙长石就是将钠长石的中钠更换为钙，铝硅酸阴离子不变，以及化合物中化合价代数和等于0可得钙长石的化学式为CaAl2Si2O8；（4）利用元素Ba、Al在元素周期表的位置可知金属活泼性：AlBa；但Al在高温下可将氧化钡中钡置换出来，原因是Ba的沸点低于铝，高温时Ba转化为气体脱离反应体系，使反应正向进行，故答案为：弱；d。18（2017·全国高考真题）水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：回答下列问题：（1）在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是_，还可使用_代替硝酸。（2）沉淀A的主要成分是_，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为_。（3）加氨水过程中加热的目的是_。沉淀B的主要成分为_、_（填化学式）。（4）草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为：MnO4-+H+H2C2O4Mn2+CO2+H2O。实验中称取0.400 g水泥样品，滴定时消耗了0.0500 mol·L-1的KMnO4溶液36.00 mL，则该水泥样品中钙的质量分数为_。【答案】（1）将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+ 双氧水(H2O2) （2）SiO2 (或H2SiO3) SiO2+4HFSiF4+2H2O （3）防止胶体生成，易沉淀分离 Fe(OH)3 Al(OH)3 （4）45.0%【解析】（1）根据题中信息，水泥中含有一定量的铁、铝、镁等金属氧化物，根据流程需要除去这些杂质，因为 Fe3+容易在pH较小时以氢氧化物的形式沉淀出来，因此加入硝酸的目的是将样品中可能存在的Fe2转化成Fe3； 加入的物质要具有氧化性，同时不能引入新的杂质，因为过氧化氢被称为绿色氧化剂，所以可以选择双氧水；（2）根据水泥中成分，二氧化硅不溶于一般酸溶液，所以沉淀A是二氧化硅； SiO2溶于氢氟酸，发生的反应是：SiO2+4HFSiF4+2H2O（3）盐类水解是吸热反应，加热可以促进Fe3+、Al3+水解转换为Fe(OH)3、 (OH)3；根据流程图，pH45时Ca2+、Mg2+不沉淀，Fe3+、Al3+沉淀，所以沉淀B为Fe(OH)3、 (OH)3。（4）草酸钙的化学式为CaC2O4，MnO4作氧化剂，化合价降低5价，H2C2O4中的C化合价由3价4价，整体升高2价，最小公倍数为10， 因此MnO4的系数为2，H2C2O4的系数为5，运用关系式法5Ca2+5H2C2O42KMnO4n(KMnO4)=0.0500mol/L×36.00×103mL=1.80×103moln(Ca2+)=4.50×103mol水泥中钙的质量分数为4.50×103mol×40.0g/mol/0.400g×100%=45.0%。19（2013·海南高考真题）硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。回答下列问题：（1）1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。这种“金属”可能是_。（2）陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中，生产普通玻璃的主要原料有_。（3）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：发生的主要反应电弧炉SiO2+2CSi+2CO流化床反应器Si+3HClSiHCl3+H2还原炉SiHCl3+H2Si+3HCl用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为_；碳化硅又称_，其晶体结构与_相似。在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和_。物质SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸点/235557.631.88.2-30.4-84.9-111.9SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为_。（4）氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是_。【答案】（1）含有硅、碳的铁合金（或硅铁） （2）石英砂、纯碱和石灰石 （3） SiO2+3CSiC+2CO 金刚砂 金刚石（或单晶硅） 精馏（或蒸馏） H4SiO4（或H2SiO3）、H2、HCl （4）H2、HCl 【解析】（1）石英砂是SiO2，在高温下和木炭发生反应：2CSiO22COSi，然后硅和铁形成合金，或者是硅、铁、过量的碳形成合金；（2）制造普通玻璃的原料：石英砂、石灰石、纯碱，高温下SiO2CaCO3CaSiO3CO2，SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2；（3）根据信息，在高温下，C和二氧化硅反应生成硅单质，硅单质再和C反应生成碳化硅，故：3CSiO2SiC2CO，碳化硅俗名金刚砂，属于原子晶体，碳和硅属于同一主族，晶体结构与金刚石或晶体硅相似；沉降、冷凝后成分是：SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2，都是液体，因此采用蒸馏的方法提纯，水解的反应方程式：SiHCl3H2O=H2SiO3HClH2，故H2SiO3、H2、HCl；（4）2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，根据发生的主要反应，可以提供H2、HCl。20（2008·广东高考真题）硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：（1）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式_。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，写出配平的化学反应方程式_；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是_。（2）下列有关硅材料的说法正确的是_(填字母)。A碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥B氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承C高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料光导纤维D普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高E盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅【答案】（1）SiHCl3+H2Si+3HCl SiHCl3+3H2OH2SiO3+3HCl+H2 H2与O2反应爆炸，生成的水与SiHCl3反应，生成的Si与O2反应生成SiO2 （2）ABCD 【解析】 （1）纯SiHCl3制备高纯硅利用的还原剂是氢气，反应的化学反应方程式为SiHCl3+H2Si+3HCl。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，根据原子守恒可知另一种物质是氢气，反应的化学反应方程式为SiHCl3+3H2OH2SiO3+3HCl+H2；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是H2与O2反应爆炸，生成的水与SiHCl3反应，生成的Si与O2反应生成SiO2。（2）A碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥，A正确；B氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承，B正确；C高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料光导纤维，C正确；D普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高，D正确；E盐酸与硅不反应，E错误；答案选ABCD。21（2015·海南高考真题）单质Z是一种常见的半导体材料，可由X通过如下图所示的路线制备，其中X为Z的氧化物，Y为氢化物，分子结构与甲烷相似，回答下列问题：（1）能与X发生化学反应的酸是_；由X制备Mg2Z的化学方程式为_。（2）由Mg2Z生成Y的化学反应方程式为_，Y分子的电子式为_。（3）Z、X中共价键的类型分别是_。【答案】（1）氢氟酸 SiO2+MgO2+Mg2Si （2）Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4 （3）非极性键、极性键 【解析】单质Z是一种常见的半导体材料，则Z为Si，X为Z的氧化物，则X为SiO2，Y为氢化物，分子结构与甲烷相似，则Y为SiH4，加热SiH4分解得到Si与氢气。（1）能与SiO2发生化学反应的酸是氢氟酸；由SiO2制备Mg2Si的化学方程式为：SiO2+4Mg2MgO+Mg2Si。（2）由Mg2Z生成Y的化学反应方程式为：Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4，Y为SiH4，电子式为。（3）Z为Si，周期表中位于第三周期IVA族，其单质属于原子晶体，化学键类型为非极性共价键；X为SiO2，属于原子晶体，含有的化学键属于极性共价键。