跟蹤檢測(cè)（十七）點(diǎn)點(diǎn)突破——碳、硅及其重要化合物1．(江蘇高考)大氣中CO2含量的增加會(huì)加劇“溫室效應(yīng)”。下列活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致大氣中CO2含量增加的是(　　)A．燃燒煤炭供熱　　　　　　B．利用風(fēng)力發(fā)電C．增加植被面積D．節(jié)約用水用電解析：選A　燃燒煤炭供熱會(huì)產(chǎn)生CO2，A正確；利用風(fēng)力發(fā)電不會(huì)產(chǎn)生CO2，B錯(cuò)誤；增加植被面積，會(huì)增加植物的光合作用，減少大氣中CO2的含量，C錯(cuò)誤；節(jié)水節(jié)電不會(huì)增加CO2的排放，D錯(cuò)誤。2．《本草衍義》中有如下敘述：“嘉州峨眉山有燕薩石，形六棱而銳首，色瑩白明澈。”這里“燕薩石”的主要成分可能是(　　)A．CaO　　　　　　　B．SiO2C．石墨D．NaCl解析：選B　由題意知“燕薩石”為無(wú)色透明的晶體，NaCl和CaO的形狀不符合，石墨是黑色，顏色不符合，只有SiO2晶體符合。3.(2021·海淀一模)平昌冬奧會(huì)“北京8分鐘”主創(chuàng)團(tuán)隊(duì)用石墨烯制作了－20℃能發(fā)熱4h的智能服飾；用鋁合金管材和碳纖維制作了高2.35m、重量?jī)H為10kg的熊貓木偶，向世界展現(xiàn)了新時(shí)代的中國(guó)形象。下列說(shuō)法中，不正確的是(　　)A．石墨烯是能導(dǎo)熱的金屬材料B．鋁合金是密度較小的金屬材料C．碳纖維是耐低溫的無(wú)機(jī)非金屬材料D．新型材料種類多、用途廣解析：選A　石墨烯是無(wú)機(jī)非金屬材料，A錯(cuò)誤；鋁合金是密度較小的金屬材料，B正確；石墨烯可制作－20℃能發(fā)熱4h的服飾，能耐低溫，C正確；新型材料種類多、用途廣，D正確。4．下列關(guān)于SiO2和CO2的說(shuō)法中正確的是(　　)A．CO2、SiO2都能與堿及堿性氧化物反應(yīng)B．CO2和SiO2與水反應(yīng)分別生成相應(yīng)的酸C．SiO2可用來(lái)制作干燥劑，因SiO2可與水反應(yīng)D．CO2和SiO2都是由相應(yīng)的分子構(gòu)成的解析：選A　CO2、SiO2都是酸性氧化物，都能與堿及堿性氧化物反應(yīng)，故A正確；SiO2 不溶于水，也不能和水反應(yīng)生成硅酸，B不正確；硅膠可用作干燥劑，但SiO2不與水反應(yīng)，C不正確；CO2是由分子構(gòu)成的，SiO2是由Si、O原子直接構(gòu)成的，D不正確。5．材料與化學(xué)密切相關(guān)，表中對(duì)應(yīng)關(guān)系錯(cuò)誤的是(　　)選項(xiàng)材料主要化學(xué)成分A光導(dǎo)纖維二氧化硅B半導(dǎo)體材料硅C普通水泥、普通玻璃硅酸鹽D沙子、石英硅解析：選D　光導(dǎo)纖維的主要成分為二氧化硅，A正確；半導(dǎo)體材料可以是硅晶體，B正確；水泥成分為硅酸二鈣、硅酸三鈣和鋁酸三鈣，普通玻璃的主要成分為二氧化硅、硅酸鈣和硅酸鈉，普通水泥、普通玻璃的主要成分為硅酸鹽，C正確；沙子、石英的主要成分為二氧化硅，不是硅，D錯(cuò)誤。6．(2021·合肥質(zhì)檢)硅及其化合物是帶來(lái)人類文明的重要物質(zhì)。下列說(shuō)法正確的是(　　)A．陶瓷、水晶、水泥、玻璃都屬于硅酸鹽產(chǎn)品B．水玻璃是純凈物，可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑C．某硅酸鹽的化學(xué)式為KAlSi3O8，可用K2O·Al2O3·6SiO2表示D．高純硅可用于制造光導(dǎo)纖維，高純二氧化硅可用于制造太陽(yáng)能電池解析：選C　水晶的主要成分為SiO2，不屬于硅酸鹽產(chǎn)品，A錯(cuò)誤；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，屬于混合物，B錯(cuò)誤；用于制造光導(dǎo)纖維的是二氧化硅，用于制造太陽(yáng)能電池的是高純硅，D錯(cuò)誤。7．下列變化中，不能一步實(shí)現(xiàn)的是(　　)A．Na2SiO3―→H2SiO3　　B．H2SiO3―→SiO2C．SiO2―→H2SiO3D．SiO2―→Na2SiO3解析：選C　Na2SiO3H2SiO3；H2SiO3△,SiO2，SiO2NaOH,Na2SiO3，SiO2不與H2O反應(yīng)，故不能一步轉(zhuǎn)化為H2SiO3。8．化學(xué)家Seidel指出Si與NaOH溶液的反應(yīng)，首先是Si與OH－反應(yīng)，生成SiO，然后SiO迅速水解生成H4SiO4，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　)A．原硅酸鈉(Na4SiO4)能迅速水解，且水解后溶液呈堿性，故Na4SiO4為弱電解質(zhì)B．石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均屬于硅酸鹽產(chǎn)品C．2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl說(shuō)明Cl的非金屬性大于Si D．半導(dǎo)體工業(yè)所說(shuō)的“從沙灘到家庭”是指將二氧化硅制成晶體硅解析：選D　原硅酸鈉(Na4SiO4)是強(qiáng)堿弱酸鹽，能全部電離，是強(qiáng)電解質(zhì)，A錯(cuò)誤；石英的主要成分是SiO2，不是硅酸鹽，所以石英玻璃不屬于硅酸鹽產(chǎn)品，B錯(cuò)誤；2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl說(shuō)明酸性HCl大于H2SiO3，HCl不是Cl的最高價(jià)含氧酸，C錯(cuò)誤；沙子的主要成分為SiO2，以沙子為原料經(jīng)過(guò)還原反應(yīng)可得到晶體Si，繼而制成各種半導(dǎo)體電器，被人們使用，所以半導(dǎo)體工業(yè)所說(shuō)的“從沙灘到家庭”是指將二氧化硅制成晶體硅，D正確。9．SiO2是一種化工原料，可以制備一系列物質(zhì)。下列說(shuō)法正確的是(　　)A．圖中所有反應(yīng)都不屬于氧化還原反應(yīng)B．硅酸鹽的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，常用于制作光導(dǎo)纖維C．可用鹽酸除去石英砂(主要成分為SiO2)中少量的碳酸鈣D．普通玻璃是由純堿、石灰石和石英制成的，其熔點(diǎn)很高解析：選C　圖中SiO2與CaO、CaCO3、Na2CO3的反應(yīng)不屬于氧化還原反應(yīng)，SiO2與C、Si與Cl2、SiCl4與H2的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；光導(dǎo)纖維的主要成分是SiO2而不是硅酸鹽，B錯(cuò)誤；玻璃沒(méi)有固定的熔點(diǎn)，D錯(cuò)誤。10．“碳捕捉技術(shù)”是指通過(guò)一定的方法將工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的CO2分離出來(lái)并利用。如可利用NaOH溶液來(lái)“捕捉”CO2，其基本過(guò)程如圖所示(部分條件及物質(zhì)未標(biāo)出)。下列有關(guān)該方法的敘述中不正確的是(　　)A．能耗大是該方法的一大缺點(diǎn)B．整個(gè)過(guò)程中，有2種物質(zhì)可以循環(huán)利用C．“反應(yīng)分離”環(huán)節(jié)中，分離的基本操作是蒸發(fā)結(jié)晶、過(guò)濾D．“反應(yīng)分離”環(huán)節(jié)中，發(fā)生了復(fù)分解反應(yīng)解析：選C　碳酸鈣的分解在高溫條件下進(jìn)行，消耗能量，A正確；根據(jù)流程圖知，循環(huán) 利用的應(yīng)該有CaO和NaOH兩種物質(zhì)，B正確；“反應(yīng)分離”過(guò)程中分離物質(zhì)的操作應(yīng)該是過(guò)濾，目的是通過(guò)過(guò)濾得到碳酸鈣沉淀，C錯(cuò)誤；反應(yīng)分離中，碳酸鈉和氧化鈣、水反應(yīng)生成碳酸鈣和氫氧化鈉，所以發(fā)生了復(fù)分解反應(yīng)，D正確。11．光纖通訊是光導(dǎo)纖維傳送信號(hào)的一種通訊手段，合成光導(dǎo)纖維及氮化硅(一種無(wú)機(jī)涂層)的工藝流程如下：回答下列問(wèn)題：(1)反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式為________________________，氧化劑為________(填化學(xué)式)。(2)經(jīng)反應(yīng)Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物質(zhì)如下：組分名稱SiCl4SiHCl3SiH2Cl2HClBCl3PCl3質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5450.4050.04620.00030.001930.00157沸點(diǎn)/℃57.631.88.2－8512.575.5圖中“操作X”的名稱為______________；PCl3的電子式為______________________。(3)反應(yīng)Ⅲ和Ⅳ中尾氣的用途為____________；反應(yīng)Ⅳ的化學(xué)方程式為______________________________________________________________________。解析：(1)反應(yīng)Ⅰ是焦炭還原SiO2，反應(yīng)方程式為SiO2＋2CSi＋2CO↑；氧化劑是所含元素化合價(jià)降低的物質(zhì)，根據(jù)反應(yīng)方程式可知，二氧化硅中硅的化合價(jià)由＋4價(jià)→0價(jià)，即SiO2是氧化劑。(2)根據(jù)表格數(shù)據(jù)，除HCl、BCl3和SiH2Cl2常溫下是氣體外，其余為液體，因此采用精餾(或蒸餾)的方法得到SiCl4，PCl3是共價(jià)化合物，最外層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其電子式為。(3)反應(yīng)Ⅲ中得到的物質(zhì)為SiO2和HCl，尾氣是HCl，反應(yīng)Ⅳ中發(fā)生的反應(yīng)是3SiCl4＋4NH3Si3N4＋12HCl，尾氣是HCl，因此尾氣的用途是制備鹽酸。 答案：(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑　SiO2　(2)精餾(或蒸餾)　(3)制取鹽酸(或其他合理答案)3SiCl4＋4NH3Si3N4＋12HCl12．石墨在材料領(lǐng)域中有重要應(yīng)用。某初級(jí)石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等雜質(zhì)。設(shè)計(jì)的提純和綜合應(yīng)用流程如下：(注：SiCl4的沸點(diǎn)是57.6℃，金屬氯化物的沸點(diǎn)均高于150℃)(1)已知1mol石墨完全轉(zhuǎn)化為金剛石需要吸收1.9kJ的能量。請(qǐng)寫出石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的熱化學(xué)方程式：__________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)向反應(yīng)器中通入Cl2前，需通一段時(shí)間的N2。高溫反應(yīng)后，石墨中的氧化物雜質(zhì)均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氯化物。80℃冷凝的目的是______________________________________。由活性炭得到氣體Ⅱ的化學(xué)方程式為____________________________________。(3)加入過(guò)量NaOH溶液得到溶液Ⅳ的離子方程式為________________________。(4)得到沉淀Ⅴ的過(guò)程中乙酸乙酯和加熱的作用是_________________________________________________________________________________________________。1kg初級(jí)石墨最多可獲得沉淀Ⅴ的質(zhì)量為__________kg。解析：(1)根據(jù)題意，1mol石墨完全轉(zhuǎn)化為金剛石需要吸收1.9kJ的能量，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，ΔH>0，所以熱化學(xué)方程式為C(s，石墨)===C(s，金剛石)　ΔH＝＋1.9kJ·mol－1。(2)因?yàn)槌跫?jí)石墨中含有Al2O3、Fe2O3和MgO等，通入Cl2后生成金屬氯化物，所以80℃冷凝的目的是將MgCl2、FeCl3、AlCl3等金屬氯化物冷凝為固體，從而與SiCl4分開，提高產(chǎn)物的純度；活性炭和Cl2及SiO2反應(yīng)生成CO氣體和SiCl4，化學(xué)方程式為2C＋SiO2＋2Cl2SiCl4＋2CO。(3)固體Ⅲ中含有MgCl2、FeCl3和AlCl3，當(dāng)加入過(guò)量的NaOH溶液時(shí)，Mg2＋和Fe3＋分別與NaOH溶液反應(yīng)生成Mg(OH)2和Fe(OH)3沉淀，Al3＋與過(guò)量OH－反應(yīng)生成AlO，過(guò)濾后得到的溶液Ⅳ中溶質(zhì)為NaAlO2，則離子方程式為Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O。 (4)因?yàn)槿芤孩糁泻蠥lO，水解生成Al(OH)3，溶液顯堿性，乙酸乙酯會(huì)消耗OH－促進(jìn)AlO繼續(xù)水解，另外通過(guò)加熱也會(huì)促進(jìn)AlO水解，加快反應(yīng)的速率；沉淀Ⅴ為Al(OH)3,1kg初級(jí)石墨中含Al2O3的質(zhì)量為51g，物質(zhì)的量為0.5mol，含有的Al為1mol，所以沉淀Ⅴ為1mol的Al(OH)3，質(zhì)量為0.078kg。答案：(1)C(s，石墨)===C(s，金剛石)　ΔH＝＋1.9kJ·mol－1(2)將MgCl2、FeCl3、AlCl3等金屬氯化物冷凝為固體，從而與SiCl4分開　2C＋SiO2＋2Cl2SiCl4＋2CO(3)Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O(4)溶液Ⅳ中NaAlO2水解顯堿性，乙酸乙酯消耗NaAlO2水解生成的OH－，促進(jìn)NaAlO2的水解；加熱促進(jìn)水解，加快反應(yīng)的速率　0.078