搜索
第12讲碳、硅及其化合物一、单项选择题1.(2017·湖北荆门模拟)如何解决好碳排放问题是关系到人类可持续发展的重大课题之一。目前,采用较多的方法对二氧化碳进行捕集封存和富集再利用。下列与二氧化碳有关的叙述正确的是()A.CO2是形成酸雨的主要物质B.CO2导致温室效应,是一种大气污染物C.CO2(g)+C(s)2CO(g)ΔH0,高温有利于该反应自发进行D.实验室常用大理石与稀盐酸或稀硫酸反应制取二氧化碳2.(2018·安徽怀远模拟)80年代,科学研制得一种新分子,它具有空心的类似足球状的结构,分子式为C60。下列说法正确的是()A.C60是一种新型的化合物B.C60含有离子键C.C60和金刚石互为同位素D.C60中的化学键只有共价键3.(2018·广东中山兴庆调研)下列说法正确的是()A.水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品B.工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品C.二氧化硅广泛用于光纤通信D.水泥的主要成分是二氧化硅4.(2018·黄山模拟)在生产和生活中应用的化学知识正确的是()A.玻璃、水泥、水晶项链都是硅酸盐制品B.晶体硅是在通信工程中制作光导纤维的主要原料C.萤石与浓硫酸反应生成的酸可以与二氧化硅反应D.工业上利用二氧化硅热分解法冶炼硅5.(2018·江苏淮安模拟)硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是()A.硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B.粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应C.反应Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑中,Si为氧化剂D.硅能与氢氟酸反应,则硅可以与盐酸反应6.下列各项叙述的解释相同的是()①NaOH溶液不能用带玻璃塞的试剂瓶保存②Na2SiO3溶液要密封保存③酸式滴定管不能装NaOH溶液④氢氟酸不能盛放在玻璃瓶中A.①②B.①③C.①④D.②③7.(2018·黄冈质检)关于硅酸胶体的制备,课本上有“在试管中加入35mLNa2SiO3溶液(饱和Na2SiO3溶液按1∶2或1∶3的体积比用水稀释),滴入1~2滴酚酞溶液,再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸,边加边振荡,至溶液红色变浅并接近消失时停止”的描述。下列说法正确的是()A.发生反应的化学方程式:Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaClB.可用过滤的方法除去胶体中的杂质C.所得的硅酸胶体带有负电荷D.用激光笔照射该液体时,会产生一条明亮的光路8.下列过程能一步实现的是()A.SiO2Na2SiO3H2SiO3B.SiSiO2H2SiO3C.H2SiO3SiO2SiCl4D.石英砂粗硅粗SiCl4高纯度硅9.(2018·山西、河南大联考)山西博物院是太原市地标性建筑之一,下列相关说法正确的是()A.展柜使用的钢化玻璃,其主要成分只有SiO2B.墙体使用的砖瓦、水泥是硅酸盐材料C.陈列的元青花瓷的原料有高岭土[Al2Si2O5(OH)4],也可以表示为Al2O3·SiO2·H2OD.展示的青铜器上有一层绿色物质可能是碱式碳酸铜,此绿色物质不溶于盐酸10.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.①②③④B.②④C.③④D.②③④二、非选择题11.(2018·河南师范大学附属中学)研究CO2在海洋中的转移和归宿,是当今海洋科学研究的前沿领域。(1)溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在,其中HCO3-占95%。写出CO2溶于水产生HCO3-的方程式:、。(2)在海洋循环中,通过下图所示的途径固碳。写出钙化作用的离子方程式:。(3)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上,其准确测量是研究海洋碳循环的基础,测量溶解无机碳,可采用如下方法:①气提、吸收CO2。用N2从H2SO4溶液酸化后的zmL海水中吹出CO2并用碱液吸收(装置如下图)。②滴定。将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3,再用xmol·L-1盐酸滴定,消耗ymL盐酸。则海水中溶解无机碳的浓度=mol·L-1。(4)利用下图所示装置从海水中提取CO2,有利于减少环境温室气体含量。①提取CO2的原理:(填“a”或“c”)室产生的H+通过阳离子膜进入b室,发生反应:。②用该装置产生的物质处理b室排出的海水,合格后排回大海。处理至合格的具体方法是。12.硅是无机非金属材料的主角,硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。(1)下列物质中不含硅酸盐的是(填字母)。A.陶瓷B.普通玻璃C.水泥D.生石灰(2)SiO2是玻璃的主要成分之一,SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为,工艺师常用(填物质名称)来雕刻玻璃。(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧,说明Na2SiO3可用作。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得,高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是(填字母)。A.普通玻璃坩埚B.石英玻璃坩埚C.氧化铝坩埚D.铁坩埚(4)工业上常利用反应2C+SiO2Si+2CO↑制备硅单质,该反应中所含元素化合价升高的物质是(填化学式,下同),氧化剂是。13.为确认HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱,某学生设计了如下图所示的实验装置,一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。请据此回答下列问题:(1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液,分液漏斗所盛试剂应为。(2)装置B所盛试剂是,其作用是。(3)装置C所盛试剂是,C中反应的离子方程式是。(4)由此可知酸性:。14.(2018·太原3月模拟)二氯二氢硅(SiH2Cl2)常作于外延法工艺中重要的硅源。易燃、有毒,与水接触易水解,沸点8.2℃。在铜催化作用下,HCl与硅在250~260℃反应可以制得SiH2Cl2。ABCD(1)利用浓硫酸、浓盐酸为原料,选用A装置制取HCl,利用了浓硫酸的性。(2)D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为。(3)按照气体从左到右方向,制取SiH2Cl2的装置连接次序为a→→→f→g→→→→(填仪器接口的字母,其中装置C用到2次)。其中装置B的作用是;前面装置C中装的药品为,后面装置C的作用为。(4)新的制取SiH2Cl2方法是:往硅粉中先通入Cl2在300~350℃反应生成SiCl4,然后再与HCl在250~260℃反应,可以大大提高产率。如果通入气体次序相反,产率会降低,其原因是(用化学方程式表示)。第12讲碳、硅及其化合物1.C解析CO2不会导致酸雨,A错误;二氧化碳不是大气污染物,B错误;反应后气体体积增大,ΔS0,反应自发进行的判断依据是ΔH-TΔS0,高温有利于该反应自发进行,C正确;大理石与稀硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水,附着在大理石的表面,阻止稀硫酸与大理石的进一步接触,D错误。2.D解析C60是只含有一种元素的纯净物,是一种单质,A错误;C60中只含有碳碳共价键,B错误,D正确;C60和金刚石都是碳元素组成的单质,二者互为同素异形体,C错误。3.C解析水晶项链的主要成分是二氧化硅,A错误;盐酸与二氧化硅不反应,用HF刻蚀石英制作艺术品,B错误;C正确;水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙,D错误。4.C解析普通玻璃、普通水泥属于硅酸盐制品,水晶项链的主要成分是二氧化硅,故A错误;二氧化硅是在通信工程中制作光导纤维的主要原料,故B错误;萤石的主要成分是氟化钙,萤石与浓硫酸反应生成氢氟酸,二氧化硅和氢氟酸反应:SiO2+4HFSiF4↑+2H2O,故C正确;工业上一般用SiO2热还原法冶炼硅,故D错误。5.A解析由粗硅制备单晶硅的过程一般为SiSiCl4Si+HCl或SiSiHCl3Si,都是氧化还原反应,B项错误;C项反应中Si是还原剂,错误;硅不能与盐酸反应,D项错误。6.B解析NaOH溶液与玻璃中SiO2反应生成黏性的Na2SiO3,使磨砂玻璃塞接合处黏结,①③原理是相同的;Na2SiO3溶液吸收空气中的CO2形成沉淀;氢氟酸与玻璃中SiO2反应生成SiF4。7.D解析发生反应的化学方程式为Na2SiO3+2HClH2SiO3(胶体)+2NaCl,A错误;胶粒可以透过滤纸,不能用过滤的方法除去胶体中的杂质,B错误;胶体呈电中性,硅酸胶粒带负电荷,C错误;用激光笔照射该液体时,会产生一条明亮的光路,即丁达尔效应,D正确。8.A解析二氧化硅不溶于水,且不与水反应,B错误;二氧化硅与盐酸不反应,C错误;粗硅与氯气反应要在高温条件下进行,D错误。9.B解析钢化玻璃与普通玻璃的成分相同(只是制造的工艺不同),主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅,A错误;B正确;高岭土[Al2Si2O5(OH)4]应该表示为Al2O3·2SiO2·2H2O,C错误;碱式碳酸铜可以与盐酸反应生成氯化铜而溶解,D错误。10.B解析CO2与CaCl2溶液不反应;过量的CO2通入Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成;CO2通入Ca(OH)2溶液至过量:Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O、CaCO3+H2O+CO2Ca(HCO3)2,最终生成Ca(HCO3)2而无沉淀产生;过量CO2通入饱和Na2CO3溶液中:Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3↓,生成的NaHCO3的溶解度比Na2CO3的溶解度小,溶质质量增大,溶剂减少,从而有晶体析出。11.(1)CO2+H2OH2CO3H2CO3HCO3-+H+(2)Ca2++2HCO3-CaCO3↓+CO2↑+H2O(3)(4)①aHCO3-+H+CO2↑+H2O②用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至接近装置入口海水的pH解析(3)此反应原理为NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O,即碳酸氢钠与盐酸的物质的量之比为1∶1,设海水中溶解无机碳的浓度为cmol·L-1,依据题意有cz×10-3=xy×10-3,解得c=。(4)①a室:2H2O-4e-4H++O2↑,氢离子通过阳离子交换膜进入b室,发生反应H++HCO3-CO2↑+H2O。②c室:2H2O+2e-2OH-+H2↑,用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至装置入口海水的pH。12.(1)D(2)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O氢氟酸(3)防火剂D(4)CSiO2解析(1)生石灰是CaO,为碱性氧化物,不属于硅酸盐。(3)Na2SiO3水溶液又称“水玻璃”,具有阻燃的功能,因此可用作防火剂;SiO2和Na2CO3在高温下反应生成Na2SiO3和CO2,故含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应,故不能用以上材质的坩埚熔融纯碱。(4)题给反应中C(碳)被氧化,SiO2中+4价的硅被还原,因此SiO2作氧化剂。13.(1)盐酸(2)饱和NaHCO3溶液吸收HCl气体(3)Na2SiO3溶液SiO32-+CO2+H2OH2SiO3↓+CO32-(4)HClH2CO3H2SiO3解析根据强酸+弱酸盐→弱酸+强酸盐分析可知,分液漏斗中盛装盐酸,A中盛放Na2CO3,根据Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑可知,酸性HClH2CO3,然后将生成的CO2通入Na2SiO3溶液中,反应为Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3↓+Na2CO3,由此判断酸性H2CO3H2SiO3,但需注意的是A中反应会有HCl气体逸出,故通入Na2SiO3溶液前需将HCl吸收,但不能吸收CO2,故选用饱和NaHCO3溶液。14.(1)吸水(2)Si+2HClSiH2Cl2(3)debcde收集SiH2Cl2无水CaCl2除去多余的HCl,以免污染环境,同时吸收空气中的水,以免与SiH2Cl2反应(4)SiH2Cl2+2Cl2SiCl4+2HCl解析(1)浓硫酸有吸水性且吸水过程放热,使浓盐酸更易挥发出HCl。(3)A装置制取HCl,连接C装置干燥,从f进入D中反应,SiH2Cl2从g处挥发,在B装置中收集,SiH2Cl2的密度比空气大,导气管应“长进短出”,为防止空气中的水进入B中,则应在B后接干燥管。