课时规范练13 碳、硅 无机非金属材料一、选择题:本题共12小题,每小题只有一个选项符合题目要求。1.(2021山东卷,1)有利于实现“碳达峰、碳中和”的是( )A.风能发电B.粮食酿酒C.燃煤脱硫D.石油裂化2.(2020江苏卷,5)实验室以CaCO3为原料,制备CO2并获得CaCl2·6H2O晶体。下列图示装置和原理不能达到实验目的的是( )3.(2021山东枣庄八中检测)《天工开物》记载:“凡埏泥造瓦,掘地二尺余,择取无砂粘土而为之”“凡坯既成,干燥之后,则堆积窖中燃薪举火”“浇水转釉(主要为青色),与造砖同法”。下列说法错误的是( )A.沙子和黏土主要成分为硅酸盐B.“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理化学变化C.烧制后自然冷却成红瓦,浇水冷却成青瓦D.黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料4.氮化硅(Si3N4)可由石英与焦炭在高温的氮气流中通过以下反应制备:3SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO。下列说法不正确的是( )A.氮化硅中氮元素的化合价为-3价B.该反应中SiO2是氧化剂,C是还原剂C.该反应中,氧化产物与还原产物的质量比为6∶5D.反应中生成0.5molCO时,转移电子数目为NA5.(2021湘赣皖十五校第一次联考)通过资源化利用的方式将CO2转化为具有工业应用价值的产品(如图所示),是一种较为理想的减排方式,下列说法正确的是( )\nA.CO2经催化分解为C、CO、O2的反应均为放热反应B.除去Na2CO3固体中的少量NaHCO3可用热分解的方法C.过氧化尿素和SO2都能使品红溶液褪色,其原理相同D.由CO2和H2合成甲醇,原子利用率达100%6.(2021东北三省三校第二次联合考试)如图表示一种捕捉空气中CO2的过程,下列叙述不正确的是( )A.该循环过程中只有极性共价键的断裂和形成B.利用该过程可获得清洁燃料CH3OHC.反应Ⅰ和反应Ⅱ的原子利用率为100%D.多聚胺是该循环过程中的催化剂7.用四种溶液进行实验,下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是( )选项操作及现象溶液A通入CO2,溶液变浑浊饱和Na2CO3溶液B通入CO2,溶液变浑浊,继续通CO2至过量,浑浊消失Na2SiO3溶液C通入CO2,溶液变浑浊,再加入品红溶液,红色褪去Ca(ClO)2溶液D通入CO2,溶液变浑浊,继续通CO2至过量,浑浊消失,再加入足量NaOH溶液,又变浑浊澄清石灰水8.如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程,下列说法正确的是( )A.SiO2除能与HF反应外,还能与其他强酸反应\nB.盛放Na2CO3溶液的试剂瓶能用玻璃塞C.硅胶吸水后可重复再生D.图中所示转化反应都是氧化还原反应9.(2020全国Ⅱ卷,9)二氧化碳的过量排放可对海洋生物的生存环境造成很大影响,其原理如下图所示。下列叙述错误的是( )A.海水酸化能引起HC浓度增大、C浓度减小B.海水酸化能促进CaCO3的溶解,导致珊瑚礁减少C.CO2能引起海水酸化,其原理为HCH++CD.使用太阳能、氢能等新能源可改善珊瑚的生存环境10.科学家最近用金属钠还原CCl4和SiCl4制得一种一维SiC纳米棒,相关反应的化学方程式为8Na+CCl4+SiCl4SiC+8NaCl。下列说法不正确的是( )A.SiC和SiO2中硅元素的化合价相同B.上述反应中SiC既是氧化产物又是还原产物C.由SiO2制备单质Si、由单质Si制备SiCl4均涉及氧化还原反应D.一维SiC纳米棒比表面积大,对微小粒子有较强的吸附能力11.现今社会手机等电子产品产业蓬勃发展,推动了高纯硅的生产与应用。工业上以硅石(SiO2)为原料制备冶金级高纯硅的工艺流程如图所示。下列说法不正确的是( )已知:SiHCl3室温下为易挥发、易水解的无色液体。A.“还原”过程需要在高温条件下,该反应的主要还原产物为SiB.为了最大程度节约成本,上述生产工艺中能循环使用的物质只有H2C.为防止SiHCl3水解而损失、氢气爆炸,“氧化”、“分离”与“热解”的过程均需要在无水、无氧的条件下进行D.“氧化”过程反应的化学方程式为Si+3HClSiHCl3+H212.以磷石膏[主要成分为CaSO4,含少量SiO2、Ca3(PO4)2等杂质]为原料制备轻质CaCO3,流程如下图。下列说法错误的是( )\nA.“转化”中,包含反应CaSO4+CS+CaCO3B.“滤液”的pH约为6.5,阴离子主要是S和CC.“高温煅烧”需要的仪器有酒精喷灯、坩埚、坩埚钳、泥三角、三脚架等D.“浸取”时,适当升高温度有利于Ca2+的浸出二、非选择题:本题共1小题。13.(2021湖南雅礼中学检测)晶体硅是一种重要的非金属材料,制备高纯硅的主要步骤如下:①高温下用炭还原二氧化硅制得粗硅;②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3:Si+3HClSiHCl3+H2;③SiHCl3与过量H2在1000~1100℃反应制得纯硅。已知SiHCl3能与H2O强烈反应,在空气中易自燃。请回答下列问题:(1)第①步制备粗硅的化学方程式为 。 (2)粗硅与HCl反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点-84.7℃),提纯SiHCl3采用的方法为 。 (3)用SiHCl3与过量的H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去):①装置B中的试剂是 。装置C中的烧瓶需要加热,其目的是 。 ②反应一段时间后,装置D中观察到的现象是 ,装置D不能采用普通玻璃管的原因是 ,装置D中发生反应的化学方程式为 。 ③为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装置的气密性,控制好反应温度以及 。 ④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后需再加入的试剂是 (填字母)。 a.碘水b.氯水c.NaOH溶液d.KSCN溶液e.Na2SO3溶液参考答案课时规范练13 碳、硅 无机非金属材料1.A 解析碳达峰是指我国承诺2030年前,二氧化碳的排放不再增长,\n达到峰值之后逐步降低;碳中和是指通过植树造林、节能减排等形式,抵消自身产生的二氧化碳排放量,实现二氧化碳“零排放”,故选A。2.D 解析从溶液中获得含结晶水的晶体时,不能用加热蒸发的方法,应用加热浓缩、冷却结晶、过滤的方法,D项错误。3.A 解析沙子的主要成分是SiO2,黏土的主要成分是硅酸盐,A错误;“燃薪举火”烧制黏土,该过程发生一系列复杂的物理化学变化,制得砖、瓦等硅酸盐产品,B正确;根据“浇水转釉(主要为青色),与造砖同法”可知,烧制后浇水冷却成青瓦,C正确;黏土是制造砖瓦、陶瓷的主要原料,D正确。4.B 解析氮元素的非金属性强于硅,则氮化硅中氮元素显-3价,A正确;该反应中Si和O元素未变价,则SiO2既不是氧化剂又不是还原剂,B错误;该反应中氧化产物是CO,还原产物是Si3N4,其物质的量之比为6∶1,则其质量之比为(6×28)∶140=6∶5,C正确;该反应中,碳元素由0价变为+2价,则生成0.5molCO时,转移电子数目为NA,D正确。5.B 解析大多数分解反应为吸热反应,A错误;碳酸氢钠受热易分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,因此除去Na2CO3固体中的少量NaHCO3可用热分解的方法,B正确;过氧化尿素使品红溶液褪色是利用它的强氧化性,而二氧化硫使品红溶液褪色是利用它与品红化合生成不稳定的无色物质,原理不相同,C错误;由碳氧原子个数比可知,二氧化碳与氢气合成甲醇的原子利用率不是100%,D错误。6.A 解析H2中含有非极性键,并参与反应,因此该循环中有非极性共价键的断裂,A项错误;由题图可知,该过程中可获得清洁燃料CH3OH,B项正确;由题图可知,反应Ⅰ和反应Ⅱ的产物只有一个,原子利用率为100%,C项正确;多聚胺在反应前后化学性质和质量均不变,是该循环过程中的催化剂,D项正确。7.B 解析由于相同温度下Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度,因而向饱和Na2CO3溶液中通入CO2会析出NaHCO3晶体,A正确;H2SiO3与CO2不反应,浑浊不会消失,B错误;CO2+Ca(ClO)2+H2OCaCO3↓+2HClO,溶液变浑浊后加入品红溶液,被HClO氧化褪色,C正确;少量CO2与石灰水反应生成CaCO3,CO2过量时生成Ca(HCO3)2,加入NaOH与Ca(HCO3)2反应又转变为CaCO3,D正确。8.C 解析SiO2是酸性氧化物,与HF溶液反应是其特殊性质,A错误;Na2CO3溶液显碱性,保存时不能用带玻璃塞的试剂瓶,B错误;在题给图示转化关系中,只有制Si过程的反应为氧化还原反应,其余的均为非氧化还原反应,D错误。9.C 解析当酸化时,促使平衡H++CHC,CaCO3(s)Ca2+(aq)+C(aq)均向右移动,A、B正确;CO2引起海水酸化是由H2CO3的一级电离引起的:H2CO3HC+H+,C错误;使用太阳能和氢能等新能源可以减少CO2的排放,D正确。10.B 解析SiC和SiO2中硅元素的化合价均为+4价,A正确;SiC是还原产物,NaCl是氧化产物,B错误;由SiO2制备单质Si需加入还原剂,由单质Si制备SiCl4需加入氧化剂,C正确;一维粒子上下表面均能与其他物质接触,比表面积大,对微小粒子有较强的吸附能力,D正确。11.B 解析二氧化硅和金属镁在高温下反应生成氧化镁和硅,加入稀硫酸除去氧化镁,过滤后得到硅,通入氯化氢在200~300℃下反应生成SiHCl3,最后与氢气反应生成Si。二氧化硅和金属镁在高温下反应生成氧化镁和硅,还原产物为硅,A正确;\n流程中H2、HCl既是反应物也是反应产物,则可循环使用,B错误;“氧化”“分离”与“热解”的过程均需要在无水、无氧的条件下进行,可防止SiHCl3水解而损失、氢气爆炸,C正确;由流程可知,通入氯化氢在200~300℃下反应生成SiHCl3,反应的化学方程式为Si+3HClSiHCl3+H2,D正确。12.B 解析“转化”时,通入二氧化碳生成碳酸根离子,将硫酸钙转化为碳酸钙,A正确;滤液pH约为6.5,呈酸性,碳酸根不可能大量存在,B错误;“高温煅烧”需要的仪器有酒精喷灯、坩埚、坩埚钳、泥三角、三脚架等,C正确;NH4Cl溶液中存在水解平衡:N+H2ONH3·H2O+H+,升温平衡右移,H+浓度增大,CaO+2H+Ca2++H2O,有利于Ca2+的浸出,D正确。13.答案(1)2C+SiO22CO↑+Si (2)分馏法(3)①浓硫酸 使滴入烧瓶的SiHCl3汽化②有固体物质生成 在反应温度下,普通玻璃会软化SiHCl3+H2Si+3HCl ③排尽装置内的空气 ④bd解析(1)第①步高温下利用碳单质还原SiO2制得粗硅,化学方程式为2C+SiO22CO↑+Si。(2)SiHCl3、SiCl4和HCl的沸点分别为33.0℃、57.6℃和-84.7℃,其沸点相差较大,故提纯SiHCl3可采用分馏法。(3)①Zn粒与稀硫酸反应制取的H2中含有水蒸气,装置B中盛有浓硫酸,用于干燥H2。装置C中烧瓶需要加热,其目的是促使SiHCl3气化,得到SiHCl3蒸气。②D中SiHCl3与H2在1000~1100℃下发生反应生成Si和HCl,反应一段时间后,D中观察到有固体生成。该反应在1000~1100℃下进行,温度太高,普通玻璃管易软化。③为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检验实验装置的气密性,控制好反应温度及排尽装置内的空气,防止生成的Si被O2氧化。④产品硅中若含有铁单质,用稀盐酸溶解后生成FeCl2,可利用氯水和KSCN溶液检验是否含有FeCl2。
