PAGEPAGE1課時達標作業10碳、硅及其化合物基礎題1.硅的氧化物及硅酸鹽構成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤。在無機非金屬材料中，硅始終扮演著主角。下面幾種物質中含有硅單質的是()解析：瑪瑙、光導纖維和水晶的主要成分是SiO2，硅單質可用來制造太陽能電池板。答案：C2．新材料的新秀——石墨烯、氧化石墨烯已成為物理、化學、材料科學探討的國際熱點課題。其結構模型如圖所示。下列有關說法正確的是()A．石墨烯是一種新型化合物B．氧化石墨烯即石墨烯的氧化物C．二者和石墨都是碳的同素異形體D．氧化石墨烯具有肯定的親水性解析：石墨烯是碳的單質，A錯誤；氧化石墨烯因為還含有氫元素，故不是石墨烯的氧化物，也不是碳的同素異形體，B、C錯誤；由于氧化石墨烯結構中含有羥基和羧基等親水基團，所以具有肯定的親水性，D正確。答案：D3．下列關于硅的說法不正確的是()A．硅的非金屬元素，晶體硅是灰黑色有金屬光澤的固體B．硅的導電性能介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料C．硅的化學性質不活潑，常溫下不與任何物質起反應D．加熱到肯定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應解析：晶體硅的導電性介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料。硅在常溫下化學性質不活潑，但仍能與氟氣、氟化氫和NaOH溶液等發生反應，加熱至肯定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等發生反應。答案：C4．半導體工業中，有一句行話：“從沙灘到用戶”，即由SiO2制取Si。制取過程中不涉及的化學反應是()A．2C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑B．SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2OC．Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiCl4D．SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋4HCl解析：工業制取純硅的工藝流程為SiO2eq\o(,\s\up7(C))粗硅eq\o(,\s\up7(Cl2))SiCl4eq\o(,\s\up7(H2))純硅，該工藝流程中不涉及SiO2與NaOH溶液的反應。答案：B5．將足量的CO2通入下列溶液中，肯定能產生沉淀的是()A．硅酸鈉溶液B．石灰水C．氯化鋁溶液D．碳酸鈉溶液解析：A項，生成硅酸沉淀；B項，先生成碳酸鈣沉淀，后沉淀溶解，生成可溶的碳酸氫鈣；C項，氯化鋁溶液與CO2不反應；D項，因碳酸鈉溶液的濃度未知，若是稀溶液，即使通足量CO2生成溶解度更小的NaHCO3，也不肯定會產生沉淀。答案：A6．甲氣體可發生如下改變：甲氣體eq\o(,\s\up7(通過灼熱的炭層))乙氣體eq\o(,\s\up7(通過灼熱的炭層))丙氣體eq\o(,\s\up7(通過灼熱的CuO))乙氣體eq\o(,\s\up7(通過澄清石灰水))丁固體。則甲、乙、丙、丁分別為()A．CO2、CO、O2、CaOB．O2、CO、CO2、CaCO3C．O2、CO2、CO、CaCO3D．CO、CO2、O2、Ca(OH)2解析：以丙氣體為突破口，丙通過灼熱的CuO后，生成的乙氣體可與澄清石灰水反應生成固體，說明乙是CO2，則反推丙是CO，則甲是O2，丁是CaCO3。答案：C7．下列敘述正確的是()A．高溫下二氧化硅與碳酸鈉反應放出二氧化碳，說明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸強B．陶瓷、玻璃、水泥容器都能貯存氫氟酸C．石灰抹墻、水泥砌墻的硬化過程原理相同D．玻璃窯中出來的氣體的主要成分是二氧化碳解析：高溫下相互反應不能說明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸強，應依據溶液中進行的反應來推斷，A錯誤；陶瓷、玻璃、水泥的主要成分都是硅酸鹽，其中含有的二氧化硅都能和氫氟酸反應，B錯誤；水泥的硬化是一個困難的物理化學過程，石灰抹墻的硬化是氫氧化鈣和二氧化碳生成碳酸鈣反應，所以硬化過程原理不同，C錯誤；由Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑，CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑可知，玻璃窯中出來的氣體的主要成分是二氧化碳，D正確。答案：D8．硅及其化合物的應用范圍很廣。下列說法正確的是()A．硅是人類將太陽能轉換為電能的常用材料B．粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應C．反應Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑中，Si為氧化劑D．硅能與氫氟酸反應，則硅可以與鹽酸反應解析：由粗硅制備單晶硅的過程一般為Sieq\o(,\s\up7(Cl2))SiCl4eq\o(,\s\up7(H2))Si＋HCl，都是氧化還原反應，B項錯誤；硅不能與鹽酸反應，D項錯誤。答案：A9．下列有關說法正確的是()A．生活中常用的陶瓷、水泥、石英玻璃都屬于硅酸鹽產品B．干冰只能用于人工降雨C．用二氧化碳生產肥料可以緩解溫室效應D．二氧化硅制成的玻璃纖維，因導電實力強而用于制造通信光纜解析：A項，石英玻璃的主要成分為SiO2，不是硅酸鹽，錯誤；B項，干冰空氣化會汲取熱量，可作制冷劑運用，也可用于人工降雨，錯誤；D項，二氧化硅具有很強的導光實力從而用于制造通信光纜，錯誤。答案：C10．下列有關硅酸鹽及無機非金屬材料的說法正確的是()A．硅酸鈉屬于鹽，不屬于堿，所以硅酸鈉可以保存在磨口玻璃塞試劑瓶中B．反應①Na2SiO3＋H2O＋CO2=Na2CO3＋H2SiO3↓，反應②Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑，兩反應是相互沖突的，不行能都能發生C．一般玻璃、石英玻璃、水泥等均屬于硅酸鹽材料D．祖母綠的主要成分為Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示為3BeO·Al2O3·6SiO2解析：A項，Na2SiO3溶液是一種黏合劑，易造成磨口玻璃塞與瓶口黏結；B項，兩反應條件不同，反應①是在溶液中進行，相對強的酸可以制相對弱的酸，而反應②CO2是氣體，逸出反應體系，能促使反應發生；C項，石英玻璃的成分為SiO2，SiO2是氧化物不是鹽。答案：D11．如圖是二氧化硅及其化合物的流程，下列說法正確的是()A．SiO2屬于兩性氧化物B．盛放Na2CO3溶液的試劑瓶能用玻璃塞C．硅膠吸水后可重復再生D．圖中所示轉化反應都是氧化還原反應解析：SiO2是酸性氧化物，它能與氫氟酸反應是其特別性質，A錯；在圖示轉化關系中只有第一行的改變是氧化還原反應，其余均為非氧化還原反應。答案：C實力題12.“碳捕獲技術”是指通過肯定的方法將工業生產中產生的CO2分別出來并利用。如可利用NaOH溶液來“捕獲”CO2，其基本過程如下圖所示(部分條件及物質未標出)。下列有關該方法的敘述中正確的是()①能耗大是該方法的一大缺點②整個過程中，只有一種物質可以循環利用③“反應分別”環節中，分別物質的基本操作是蒸發結晶、過濾④該方法可削減碳排放，捕獲到的CO2還可用來制備甲醇等產品A．①②B．②③C．③④D．①④解析：該方法中高溫反應爐分別出CO2，須要消耗較多能量，①對；整個過程中NaOH和CaO均可循環利用，②錯；從捕獲室中得到的溶液中含有大量的NaHCO3，加入CaO后生成CaCO3和NaOH，通過過濾的方法即可分別，③錯；捕獲到的CO2可與H2反應制備甲醇：CO2＋3H2eq\o(,\s\up7(肯定條件))CH3OH＋H2O，④對。答案：D13．如何解決好碳排放問題是關系到人類可持續發展的重大課題之一。目前，采納較多的方法是對二氧化碳進行捕集封存和富集再利用。下列與二氧化碳有關的敘述正確的是()A．CO2是形成酸雨的主要物質B．CO2導致溫室效應，是一種大氣污染物C．CO2(g)＋C(s)eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO(g)ΔH＞0，高溫有利于該反應自發進行D．試驗室常用大理石與稀鹽酸或稀硫酸反應制取二氧化碳解析：CO2不是大氣污染物，也不能形成酸雨，A、B錯；C項為熵增的吸熱反應，高溫有利于自發進行。答案：C14．據報道，科學家通過對稻殼進行限制性焚燒熱解，從中提取到一種叫作生物質納米結構二氧化硅的超高活性材料，將少量這種材料摻入混凝土中，即可制備出超高強度的高性能混凝土。下列關于二氧化硅的說法中，正確的是()A．二氧化硅溶于水顯酸性，所以二氧化硅屬于酸性氧化物B．將二氧化碳通入硅酸鈉溶液可以得到硅酸C．因為高溫時二氧化硅能與碳酸鈉反應放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸強D．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸解析：二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，不能和水反應生成硅酸，A錯誤；碳酸的酸性比硅酸強，B正確；高溫下二氧化硅與碳酸鈉的反應是在非溶液狀態下進行的，屬于用不揮發性的酸酐來制取揮發性的酸酐，所以該反應不能作為推斷硅酸與碳酸酸性強弱的依據，C錯誤；二氧化硅可以與氫氟酸發生反應，D錯誤。答案：B15．硅是帶來人類文明的重要元素之一，在傳統材料發展到信息材料的過程中創建了一個又一個奇跡。(1)新型陶瓷Si3N4的熔點高、硬度大、化學性質穩定。工業上可以采納化學氣相沉積法，在H2的作用下，使SiCl4與N2反應生成Si3N4沉積在石墨表面，該反應的化學方程式為_____________________________________________________________________________。(2)一種用工業硅(含少量鐵、銅的單質及化合物)和氮氣(含少量氧氣)合成氮化硅的工藝主要流程如下：已知硅的熔點是1420℃，高溫下氧氣及水蒸氣能明顯腐蝕氮化硅。①N2凈化時，銅屑的作用是：____________________________；硅膠的作用是______________________________________。②在氮化爐中反應為3Si(s)＋2N2(g)=Si3N4(s)ΔH＝－727.5kJ/mol，起先時須嚴格限制氮氣的流速以限制溫度的緣由是____________________________________________________。③X可能是________(選填“鹽酸”“硝酸”“硫酸”或“氫氟酸”)。解析：(1)工業上采納化學氣相沉淀法制備Si3N4的反應中，反應物是H2、SiCl4和N2，依據質量守恒，除了Si3N4外，含有HCl氣體生成，從而寫出該反應的化學方程式。(2)①氮氣中含有少量氧氣及水蒸氣，高溫下氧氣及水蒸氣能明顯腐蝕產品Si3N4，因此須要將氮氣凈化，用Cu除去氧氣，硅膠除去水蒸氣。②氮化爐溫度為1200～1400℃，硅的熔點為1420℃，該反應是放熱反應，嚴格限制氮氣流速，以限制溫度為1200～1400℃，防止硅熔化成團，阻礙硅與氮氣充分接觸。③Si3N4與氫氟酸反應，而硝酸不反應，且稀硝酸可將硅塊中的Fe、Cu雜質溶解而除去。答案：(1)3SiCl4＋2N2＋6H2=Si3N4＋12HCl(2)①除去原料氣中的氧氣除去水蒸氣②這是放熱反應，防止局部過熱導致硅熔化熔合成團，阻礙與N2的充分接觸③硝酸16．二氯二氫硅(SiH2Cl2)常用于外延法工藝中重要的硅源。易燃、有毒，與水接觸易水解，沸點為8.2℃。在銅催化作用下，HCl與硅在250～260℃反應可以制得SiH2Cl2。(1)利用濃硫酸、濃鹽酸為原料，選用A裝置制取HCl，利用了濃硫酸的________性。(2)D裝置中生成二氯二氫硅的化學方程式為___________________________________________________________________________。(3)依據氣體從左到右的方向，制取SiH2Cl2的裝置(h處用止水夾夾好)連接次序為a→()→()→()→()→()→()→()(填儀器接口的字母，其中裝置C用到2次)。(4)按從左到右的依次，前面裝置C中裝的藥品為___________________________________________________，后面裝置C的作用為___________________________。(5)反應除生成二氯二氫硅之外，還會生成H2和_____________________、________等。(6)新的制取SiH2Cl2的方法是：往硅粉中先通入Cl2，在300～350℃反應生成SiCl4，然后再與HCl在250～260℃反應，可以大大提高產率。假如通入氣體次序相反，結果會________________(用化學方程式表示)。解析：(1)濃硫酸有吸水性，使濃鹽酸更易揮發出HCl。(2)利用原子守恒法配平。(3)A裝置制取HCl，連接C裝置干燥，從f進入D中反應，SiH2Cl2從g處揮發出來，在B裝置中收集，SiH2Cl2的密度比空氣大，導氣管應進步短出，為防止空氣中的水進入B中，則應在B后接干燥管。(4)前面的裝置C是用來干燥氯化氫氣體的，應選用P2O5或CaCl2，后面裝置C