跟踪检测（十七）点点突破——碳、硅及其重要化合物1．(江苏高考)大气中CO2含量的增加会加剧“温室效应”。下列活动会导致大气中CO2含量增加的是( )A．燃烧煤炭供热 B．利用风力发电C．增加植被面积D．节约用水用电解析：选A 燃烧煤炭供热会产生CO2，A正确；利用风力发电不会产生CO2，B错误；增加植被面积，会增加植物的光合作用，减少大气中CO2的含量，C错误；节水节电不会增加CO2的排放，D错误。2．《本草衍义》中有如下叙述：“嘉州峨眉山有燕萨石，形六棱而锐首，色莹白明澈。”这里“燕萨石”的主要成分可能是( )A．CaO B．SiO2C．石墨D．NaCl解析：选B 由题意知“燕萨石”为无色透明的晶体，NaCl和CaO的形状不符合，石墨是黑色，颜色不符合，只有SiO2晶体符合。3.(2021·海淀一模)平昌冬奥会“北京8分钟”主创团队用石墨烯制作了－20℃能发热4h的智能服饰；用铝合金管材和碳纤维制作了高2.35m、重量仅为10kg的熊猫木偶，向世界展现了新时代的中国形象。下列说法中，不正确的是( )A．石墨烯是能导热的金属材料B．铝合金是密度较小的金属材料C．碳纤维是耐低温的无机非金属材料D．新型材料种类多、用途广解析：选A 石墨烯是无机非金属材料，A错误；铝合金是密度较小的金属材料，B正确；石墨烯可制作－20℃能发热4h的服饰，能耐低温，C正确；新型材料种类多、用途广，D正确。4．下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是( )A．CO2、SiO2都能与碱及碱性氧化物反应B．CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸C．SiO2可用来制作干燥剂，因SiO2可与水反应D．CO2和SiO2都是由相应的分子构成的解析：选A CO2、SiO2都是酸性氧化物，都能与碱及碱性氧化物反应，故A正确；SiO2
不溶于水，也不能和水反应生成硅酸，B不正确；硅胶可用作干燥剂，但SiO2不与水反应，C不正确；CO2是由分子构成的，SiO2是由Si、O原子直接构成的，D不正确。5．材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是( )选项材料主要化学成分A光导纤维二氧化硅B半导体材料硅C普通水泥、普通玻璃硅酸盐D沙子、石英硅解析：选D 光导纤维的主要成分为二氧化硅，A正确；半导体材料可以是硅晶体，B正确；水泥成分为硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙，普通玻璃的主要成分为二氧化硅、硅酸钙和硅酸钠，普通水泥、普通玻璃的主要成分为硅酸盐，C正确；沙子、石英的主要成分为二氧化硅，不是硅，D错误。6．(2021·合肥质检)硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。下列说法正确的是( )A．陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐产品B．水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂C．某硅酸盐的化学式为KAlSi3O8，可用K2O·Al2O3·6SiO2表示D．高纯硅可用于制造光导纤维，高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池解析：选C 水晶的主要成分为SiO2，不属于硅酸盐产品，A错误；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，属于混合物，B错误；用于制造光导纤维的是二氧化硅，用于制造太阳能电池的是高纯硅，D错误。7．下列变化中，不能一步实现的是( )A．Na2SiO3―→H2SiO3 B．H2SiO3―→SiO2C．SiO2―→H2SiO3D．SiO2―→Na2SiO3解析：选C Na2SiO3H2SiO3；H2SiO3△,SiO2，SiO2NaOH,Na2SiO3，SiO2不与H2O反应，故不能一步转化为H2SiO3。8．化学家Seidel指出Si与NaOH溶液的反应，首先是Si与OH－反应，生成SiO，然后SiO迅速水解生成H4SiO4，下列有关说法正确的是( )A．原硅酸钠(Na4SiO4)能迅速水解，且水解后溶液呈碱性，故Na4SiO4为弱电解质B．石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均属于硅酸盐产品C．2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl说明Cl的非金属性大于Si
D．半导体工业所说的“从沙滩到家庭”是指将二氧化硅制成晶体硅解析：选D 原硅酸钠(Na4SiO4)是强碱弱酸盐，能全部电离，是强电解质，A错误；石英的主要成分是SiO2，不是硅酸盐，所以石英玻璃不属于硅酸盐产品，B错误；2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl说明酸性HCl大于H2SiO3，HCl不是Cl的最高价含氧酸，C错误；沙子的主要成分为SiO2，以沙子为原料经过还原反应可得到晶体Si，继而制成各种半导体电器，被人们使用，所以半导体工业所说的“从沙滩到家庭”是指将二氧化硅制成晶体硅，D正确。9．SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是( )A．图中所有反应都不属于氧化还原反应B．硅酸盐的化学性质稳定，常用于制作光导纤维C．可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高解析：选C 图中SiO2与CaO、CaCO3、Na2CO3的反应不属于氧化还原反应，SiO2与C、Si与Cl2、SiCl4与H2的反应属于氧化还原反应，A错误；光导纤维的主要成分是SiO2而不是硅酸盐，B错误；玻璃没有固定的熔点，D错误。10．“碳捕捉技术”是指通过一定的方法将工业生产中产生的CO2分离出来并利用。如可利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，其基本过程如图所示(部分条件及物质未标出)。下列有关该方法的叙述中不正确的是( )A．能耗大是该方法的一大缺点B．整个过程中，有2种物质可以循环利用C．“反应分离”环节中，分离的基本操作是蒸发结晶、过滤D．“反应分离”环节中，发生了复分解反应解析：选C 碳酸钙的分解在高温条件下进行，消耗能量，A正确；根据流程图知，循环
利用的应该有CaO和NaOH两种物质，B正确；“反应分离”过程中分离物质的操作应该是过滤，目的是通过过滤得到碳酸钙沉淀，C错误；反应分离中，碳酸钠和氧化钙、水反应生成碳酸钙和氢氧化钠，所以发生了复分解反应，D正确。11．光纤通讯是光导纤维传送信号的一种通讯手段，合成光导纤维及氮化硅(一种无机涂层)的工艺流程如下：回答下列问题：(1)反应Ⅰ的化学方程式为________________________，氧化剂为________(填化学式)。(2)经反应Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物质如下：组分名称SiCl4SiHCl3SiH2Cl2HClBCl3PCl3质量分数0.5450.4050.04620.00030.001930.00157沸点/℃57.631.88.2－8512.575.5图中“操作X”的名称为______________；PCl3的电子式为______________________。(3)反应Ⅲ和Ⅳ中尾气的用途为____________；反应Ⅳ的化学方程式为______________________________________________________________________。解析：(1)反应Ⅰ是焦炭还原SiO2，反应方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑；氧化剂是所含元素化合价降低的物质，根据反应方程式可知，二氧化硅中硅的化合价由＋4价→0价，即SiO2是氧化剂。(2)根据表格数据，除HCl、BCl3和SiH2Cl2常温下是气体外，其余为液体，因此采用精馏(或蒸馏)的方法得到SiCl4，PCl3是共价化合物，最外层都满足8电子稳定结构，其电子式为。(3)反应Ⅲ中得到的物质为SiO2和HCl，尾气是HCl，反应Ⅳ中发生的反应是3SiCl4＋4NH3Si3N4＋12HCl，尾气是HCl，因此尾气的用途是制备盐酸。
答案：(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑ SiO2 (2)精馏(或蒸馏) (3)制取盐酸(或其他合理答案)3SiCl4＋4NH3Si3N4＋12HCl12．石墨在材料领域中有重要应用。某初级石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等杂质。设计的提纯和综合应用流程如下：(注：SiCl4的沸点是57.6℃，金属氯化物的沸点均高于150℃)(1)已知1mol石墨完全转化为金刚石需要吸收1.9kJ的能量。请写出石墨转化为金刚石的热化学方程式：__________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)向反应器中通入Cl2前，需通一段时间的N2。高温反应后，石墨中的氧化物杂质均转变为相应的氯化物。80℃冷凝的目的是______________________________________。由活性炭得到气体Ⅱ的化学方程式为____________________________________。(3)加入过量NaOH溶液得到溶液Ⅳ的离子方程式为________________________。(4)得到沉淀Ⅴ的过程中乙酸乙酯和加热的作用是_________________________________________________________________________________________________。1kg初级石墨最多可获得沉淀Ⅴ的质量为__________kg。解析：(1)根据题意，1mol石墨完全转化为金刚石需要吸收1.9kJ的能量，反应为吸热反应，ΔH>0，所以热化学方程式为C(s，石墨)===C(s，金刚石) ΔH＝＋1.9kJ·mol－1。(2)因为初级石墨中含有Al2O3、Fe2O3和MgO等，通入Cl2后生成金属氯化物，所以80℃冷凝的目的是将MgCl2、FeCl3、AlCl3等金属氯化物冷凝为固体，从而与SiCl4分开，提高产物的纯度；活性炭和Cl2及SiO2反应生成CO气体和SiCl4，化学方程式为2C＋SiO2＋2Cl2SiCl4＋2CO。(3)固体Ⅲ中含有MgCl2、FeCl3和AlCl3，当加入过量的NaOH溶液时，Mg2＋和Fe3＋分别与NaOH溶液反应生成Mg(OH)2和Fe(OH)3沉淀，Al3＋与过量OH－反应生成AlO，过滤后得到的溶液Ⅳ中溶质为NaAlO2，则离子方程式为Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O。
(4)因为溶液Ⅳ中含有AlO，水解生成Al(OH)3，溶液显碱性，乙酸乙酯会消耗OH－促进AlO继续水解，另外通过加热也会促进AlO水解，加快反应的速率；沉淀Ⅴ为Al(OH)3,1kg初级石墨中含Al2O3的质量为51g，物质的量为0.5mol，含有的Al为1mol，所以沉淀Ⅴ为1mol的Al(OH)3，质量为0.078kg。答案：(1)C(s，石墨)===C(s，金刚石) ΔH＝＋1.9kJ·mol－1(2)将MgCl2、FeCl3、AlCl3等金属氯化物冷凝为固体，从而与SiCl4分开 2C＋SiO2＋2Cl2SiCl4＋2CO(3)Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O(4)溶液Ⅳ中NaAlO2水解显碱性，乙酸乙酯消耗NaAlO2水解生成的OH－，促进NaAlO2的水解；加热促进水解，加快反应的速率 0.078
