第4节 碳、硅及其化合物无机非金属材料-【经纶学霸●蓝题】2025年学霸高考化学一轮复习

学霸高春引蓝题化学 第4节碳、硅及其化合物 无机非金属材料 ☑应用提优考点全面，能力提升|限时：20mim 生较高的热量，平昌冬奥会“北京8分钟”主 1.(2024·江苏南通二模)下列中国古代文物 创团队用石墨烯制作了在20℃下能发热4h 中，主要由硅酸盐材料制成的是 的智能服饰，向世界展现了新时代的中国形 象，下列说法中错误的是 A.石墨烯是能导热的金属 材料 B.石墨烯属于单质 A.青花碗 B.铜奔马 C.石墨烯能导电 D.在石墨烯薄膜上施加电压，使电能转化为 热能 C.纱禅衣 D.竹简牍 5.(2024·辽宁模拟预测)随着科技的发展，对 2.(2024·广西模拟预测)2023年中国航天大 硅的纯度要求日益提高。某实验室利用区域 会的主题是“格物致知，叩问苍穹”。下列关 熔炼技术制高纯硅的装置剖面图如图1，将含 于航天飞船上所用材料说法正确的是( 微量杂质硼的硅晶棒装入石英保温管中，利 A.航天飞船上太阳能电池板的材料主要成分 用加热环自左向右缓慢移动对其进行加热熔 为Si02 炼，已知杂质硼在不同状态的硅中含量分布 B.航天飞船制作发动机喷管套筒的碳纤维属 如图2所示。 于有机高分子材料 加热环移动方向 C.发射航天飞船的新一代运载火箭成功应用 隆品棒 再凝区 龙融区 (含 液氧煤油发动机，煤油是烃的混合物 石荟保温管 加热环 D.航天飞船上用于燃气管路隔热层的纳米二 图1 氧化硅是胶体 度1 3.(2024·湖南长沙期中)平板电视显示屏生产过程 熔融态 中会产生大量的废玻璃粉末，粉末中含有S02、 Fe,O,等杂质。下列说法正确的是 薇固态 A.可用玻璃棒代替铁丝蘸取NaOH溶液进行 杂质糊的含量 焰色试验 图2 B.Na,SiO,溶液能使无色酚酞溶液变红 下列说法中错误的是 C.SiO2既能与氢氟酸反应又能与NaOH溶液 A.混有杂质硼的硅品棒熔点低于纯硅 反应，则S02为两性氧化物 B.熔炼前，石英保温管中应排净空气后充入 D.将Si02、Fe,03与足量炭粉混合后，在高温 氩气 条件下，可实现Si02与Fe,0,的分离 C.熔炼时，加热环移动速度过快可能导致杂 4.由于石墨烯独特的结构（如图所示），在石墨 质硼分离不彻底 烯薄膜上施加较低的电压(1~10V)即可产 D.熔炼后，硅晶棒纯度右端高于左端 第四章非金属及其化合物学霸高吉 6.(2023·江苏无锡期末)氮化硅(Si3N)是一 Ⅱ某小组拟在实验室用如图装置模拟探究四 种重要的结构陶瓷材料。用石英砂和原料 氯化硅的制备和应用（夹持装置已省略）。 气（含N,和少量0，）制备Si,N的操作流程如 下（粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物）： 无水 焦炭 稀酸V 氧化钙 纯硅 石英砂还原粗雄高温氯化 洗Si,N。 原料气操作风 液 NaG济液 下列叙述正确的是 已知有关信息： A.“还原”时反应的化学方程式为SiO,+C Si+3HCI SiHCl:H,,Si +2Cl, 商温Si+C0, SiCl: B.“高温氮化”合成反应中N,是还原剂 ②SiCL遇水剧烈水解，SiCL,的熔点、沸点分 C.“操作X”可将原料气通过灼热的铜粉 别为-70.0℃、57.7℃。 D.“稀酸Y”选用稀硫酸除去产物中的杂质 (2)装无水氯化钙的仪器名称是 7.(2023·湖南衡阳月考)清华大学等重点高校为 (3)若拆去B装置，可能的后果是 解决中国“芯”一半导体芯片，成立了“芯片学 (写出一个即可)。 院”。某小组拟在实验室制造硅，其流程如图： (4)有同学最初将E、F、G装置设计成图甲所 过登盐 操作 条因中 是阁海2团 示装置，图甲装置的主要缺点是 除杂 MgCl,溶液 (写出一个即可)。 Vg Si HC]溶液 MC,落液 TICE落液 制造原理：2Mg+SiO2 点燃 2Mg0+Si; 冷水 溶液 除杂原理：Mg,Si+4HC一2MgCl,+SiH4↑， Mg0+2HC1=MgC1,+H20。 (5)硅酸(H,Si0,)的酸性弱于碳酸，为验证酸 下列说法中正确的是 性强弱，某实验小组设计了实验装置如图乙， A.操作1、操作2均为过滤 B中应放入块状固体 ,A中放入盐 B.SiO2、SiH4均含有共价键，等质量的二者分 酸，实验老师指出该实验装置有一处缺陷： 子数之比为8：15 C.点燃石英砂和镁粉的混合物发生的副反应 为2Mg+Si△Mg,Si D.当有2mol电子转移时，能生成14gSi 8.(2024·贵州贵阳月考)“中国芯”的发展离不 开单晶硅，工业上制高纯硅，先制得粗硅，再 制高纯硅。 Ⅲ.(6)SiHCI,.也是制取高纯硅的重要原料， I.(1)工业制粗硅反应的化学方程式为 它在浓的NaOH溶液中反应的化学方程式 为溶液中的NO,转化为N,O气体，在气体中又在铱的催化作 色变为蓝色.但溶液上方有呈红棕色气体说明C(NO,),溶 用下将氢气和N,O转化成无污染的N,,C错误：从图示可 液中的确溶解了NO,由此该组同学认为通过实验说明猜 知，硝酸根离子在P1颗粒上得电子变为铵根离子，导电基体 想b成立不严谨：②NO,与水反应生成HNO,,N的化合价 上的P:颗粒增多不利于降低溶液中的含氮量，D正确。 降低，根据氧化还原反应“有降必有升”可知，同时还生 8.(1)4N0+30,+2H,0一4HN0,(2)①盐酸具有还原性， 成HNO,:③实验ⅲ：取适量Cu与浓硝酸反应后的溶液，置 和NaCI0发生氧化还原反应：C+CIO+2H=CL,T 于图2所示装置中，鼓入N,后，溶液上方现象与实验ⅱ相 +H022N0+3HC10+H,0=2N0+3C+5H3溶液 同即N,带出部分红棕色气体NO,但由于没有O,不能发 plH高.c(H)小，有利于2N0+3HCI0+H,0一3CI+ 生反应4N02+02+2H,0一4HN01,则5min后，溶液仍为 2N0+5H和2N0,+HCI0+H,0CI+2NO+3H正向进 绿色。对比实验iⅱ与实验iⅲ.可推测C(NO,),溶液呈绿色 行，NO.脱除率大(3)①N0,+21+2H,P0 =N0+I,+ 的原因主要是NO,溶于Cu(NO,),溶液中 第4节碳，硅及其化合物无机非金函材料 2H,P0,+H,0②4-×100%③偏低 1.A 解析：青花碗是由硅酸盐材料制成的，A正确；铜奔马是 解析：(1)N0极易与O2反应生成NO2,NO,结合水生 由金属材料制成的，B错误：纱禅衣主要成分是蛋白质，C铝 成HNO,总反应方程式为4N0+30,+2H,0 误：竹简陵主要成分是纤维素，D错误。 4HN0,。(2)①盐酸具有还原性，与N:aCI0发生氧化还原反 2.C解析：S是一种良好的半导体材料，用于制造载人飞船 应C+CO+2H'一C1,↑+H,0,因此不能选用盐酸： 上太阳能电池板，A错误：碳纤维为新型无机非金属材料 不是有机化合物，B错误：煤油的主要成分是烃，是烃的混合 2pH=3.5时.NaCl0溶液中C元素主要以HCO形式存 物，C正确：纳米二氧化硅只有分散到溶剂中才能形成胶 在。脱除NO时，HCO中Cl化合价降低生成CI,NO中N 化合价升高生成NO,根据电子得失守恒和原子个数守恒， 体分散系，D错误 3.B 解析：玻璃的主要成分中含硅酸钠，含有钠元素，不能用 得离子方程式为2N0+3HCI0+H.0,=2N0,+3CI+5H: 玻璃棒代替铁丝进行馅色试验，A错误：硅酸钠是强碱弱酸 3溶液pH高.c(H)小.有利于2NO+3HCO+H,0一 盐，硅酸钠溶液显碱性，能使无色酚酞溶液变红，B正 2N05+3C°+5H和2N0,+HC10+H,0一CI+2NO5+3H 确：SO,只能和HF一种酸反应，且反应不是生成盐和水，不 正向进行，NO,脱除率大。(3)①反应过程中，「被氧化为 是两性氧化物，是酸性氧化物，C错误：高温下，SO2与C会 L,,NO,转化成NO,根据化合价升降守恒可配平四种物质化 发生反应生成C0和Si,故在高温条件下，不能实现S0,与 学计量数为2「+N0,→I,+N0,前面多一个0，结合 Fe0,的分离，D错误 2个H生成一分子H,0,因为H,P0,是弱酸，在离子方程式 4.A解析：石墨烯属于碳单质，是能够导热的非金屈材料，A 中不能拆，因此离子方程式为N0,+21+2H,P0,一N0+ 错误：石墨烯是碳的单质，B正确：石墨烯属于碳单质，碳单 1+2H,P0+H,0:②被脱除的N0.可转移电子的物质的量 质具有良好的导电性，可以导电，C正确：根据题干信息可 为(a-b)ml,因此脱除率。a-6)mmx100%=-×100%: 知在石墨烯薄膜上施加较低的电压(1~10V)即可产生较 a mol 高的热量，使电能转化为热能，D正确 ③电解池中的少量NO;和NO,由NO,发生歧化反应生成， 5.D解析：混有杂质研的硅品棒是混合物，熔点低于纯硅，A 因此造成库伦仪的耗电量减小，这将导致NO,测定结果 正确：为避免高温下与氧气反应，熔炼前.石英保温管中应 偏低 排净空气后充入氩气，B正确：熔炼时，若加热环移动速度过 9.(1)球形干燥管防止倒吸(2)AD(3)蓝有红棕色 快可能导致硅品棒未充分熔融.杂质硼分离不彻底，C正确： 气体放出(4)①D由于NO,与水反应能够生成HNO,,HNO, 熔炼时，加热环自左向右缓慢移动对其进行加热熔炼，熔融 与Cu2”能够发生可逆反应Cu”+xHNO, 态的硅在左侧再凝区凝周，同温度下，熔融硅杂质溶解度更 [Cu(NO,),](蛛色)+xH',随着空气的通入，HNO2被 高，故左侧硅凝固过程中杂质向右侧新熔融的硅移动，故熔 氧化为HNO,.使得上述可逆反应平衡逆向移动.溶液由绿 炼后，硅晶棒纯度左端高于右端，D错误 色变为蓝色，且溶液上方有呈红棕色气体产生，说明 6.C 解析：石英砂的主要成分为Si0,S0,与焦炭在高温下 Cu(NO,)2溶液中的确溶解了NO:②2NO2+H,0 发生反应S0,+2C商温si+2C0↑，粗硅与氮气反应生 HNO2+HNO33NO,溶于Cu(NO,),溶液中 成S,N。,再用稀酸Y进行酸洗，除去铁、铜，得到纯净的产 解析：(1)由题干图示实验装置图可知，仪器a的名称是球 形干燥管，在该实验中的作用为防止倒吸。(2)硝酸的氧化 物。焦炭与石英砂发生反应50，+2C高墨s+2C01,焦炭 性较强.C加与浓硝酸反应不需要加热就能进行，A错误：可 被氧化成C0,A错误：“高温氮化”合成反应为3Si+2N2 通过抽动铜丝来控制C山与浓硝酸是否接触，故可控制反应 商温，N,反应中N的化合价降低，被还原，故\，是氧化 开始和停止，B正确：Cu与浓硝酸反应生成Cu(NO,),、NO: 剂，B错误；“高温氮化”是Si与氮气反应，原料气中含有N 和H,0,故反应后迅速生成大量红棕色气体，C正确：烧杯中 和少量的02，氧气能与Si反应生成Si0,需要除去氧气，操 发生的反应有HNO,+NaOH=NaNO,+H,O和2NO,+ 作X可以除去氧气得到纯净氮气，C正确：粗硅中含有少量 2NaOH=NaNO,+NaNO,+H,0,故不仅发生中和反应.还 Fe和Cu,即Si,N中含有少量Fe和Cu,Fe与稀硫酸反应， 发生了氧化还原反应，D错误。(3)实验1：猜想a认为 得到可溶于水的FSO,但Cu与稀硫酸不反应，故应该用稀 C(NO,)2溶液浓度大时呈绿色，浓度小时呈蓝色，故配制 硝酸除去Si,N,中Fe和Cu,D错误。 饱和C(NO,),溶液，若溶液星蓝色，证明猜想a不成立：实 7.C解析：将溶液和固体分开，采用过滤操作，操作1为过 验ⅱ：猜想b认为NO,溶解在Cu(NO,),溶液中导致溶液 滤，操作2为洗涤和烘干，A错误：SO2是共价品体，没有分 呈绿色，故取适量C山与浓硝酸反应后的溶液，置于图2所 示装置中，鼓人空气后，空气将带出部分N0,同时发生反 子，B错误：由除杂原理可知副反应为2Mg+Si△Mg,5i,C 应4N0,+0,+2H,0一4HN0,,溶液上方可观察到有红棕 正确：当有2mo电子转移时，参加反应的Mg物质的量为 色气体放出，5mi后，溶液完全变为蓝色，证明猜想b成 1mml,能生成0.5mal单质硅，但因有副反应发生，最终获 立。(4)①由于NO,与水反应能够生成HNO,HNO,与 得Si的质量少于14g,D错误。 Cu能够发生可逆反应C2+xHNO: 8.(1)s0,+2C商温si+2C0↑（2)（球形）干燥管(3)HC [Cu(NO2),]-(绿色)+xH',随着空气的通入，HNO2被 和Si反应生成SiHC,和H2,会使产品纯度降低（或Cl 氧化为HNO,使得上述可逆反应平衡逆向移动，溶液由绿 和H,混合共热易发生爆炸)(4)SiC,在收集瓶e中液 学霸高考·蓝题·化学·019一 化，压强减小，烧碱溶液倒吸人收集瓶中（或烧碱落液中 化合价为-3.所以具有还原性，NaClO其有强氧化性 水蒸气进入产品收集瓶，SiCl,发生水解)(5)CaC03无 则NH能被NaCO氧化生成N,和HCL,离子方程式为 法排除HC的干扰(6)SiHC,+5NaOH一Na,SiO3+ 2NH+3C0一N,↑+3C+3H,0+2H,C正确：吹脱法是 3NaCl+2H,O+H, 利用物理方法脱氨，无法对含NO的水体脱氨，折点氯化法 解析：由装置图可知，装置A中高锰酸钾与浓盐酸反应制备 是利用CO的强氧化性将NO,氧化成NO,,N元素不能脱 氯气，浓盐酸具有挥发性，制得的氯气中混有氯化氢和水燕 离水体，所以无法脱氮，D错误 气，装置B中盛有的饱和食盐水用于除去氯化氢气体，装置 5.D1 解析：高硫铝土付矿（主要成分为AL,0、F心，0，还含有少 C中盛有的无水氯化钙用于干燥氯气，装置D中氯气与硅 量FS,)加人氧化钙，通人空气在高温下培烧，加1人氢氧化 高温条件下反应生成四氨化硅，装置E用于冷凝收集四氯 钠溶液溶解氧化铝.氧化铁不与氢氧化钠溶液反应，过滤 化硅，装置下中用于冷凝回流四氯化硅，提高产品的产率， 后，滤渣中加入F52,隔绝空气培烧生成二氧化硫和四氧化 装置G盛有的碱石灰用于吸收空气中的水蒸气.防止水蒸 三铁，将烧渣分离得到四氧化三铁。隔绝空气焙烧时反应 '气进人E中导致四氯化硅水解。(1)工业制粗硅的反应为 二氧化硅与碳在高温下反应生成硅和一氧化碳，反应的化 炉中的反应是FeS,+16Fe,0,高温1Fe,0,+2S0,↑，FeS,与 学方程式为si0,+2C商温s+2C0↑。（3)由题给信息可知. F0,的最佳物质的量之比为1：16，则最佳质量比为 120:(160x16)=3:64,A正确：C0与S0,高温下反应生 若拆去B装置，氯气中混有的氯化氢气体进人D中会与硅 成CaS0、,因此加入Ca0的目的是防止焙烧产生的S0,排放 在高温条件下反应生成三氯硅烷和氢气，导致实验制得的 到大气中污染环境，B正确：氧化铝和氢氧化钠溶液反应生 四氯化硅中混有杂质，且反应生成的氢气和氯气混合共热 成四羟基合铝酸钠，氧化铁和氢氧化钠溶液不反应，因此加 会发生爆炸。(4)若用图甲装置替代E、F、G装置，四氯化 人NaOH溶液的目的是通过溶解A山，O,实现铝、铁元素的分 硅在收集瓶中液化后，瓶中气体压强减小，氢氧化钠溶液 离，C正确：该工艺流程会消耗大量能源，且生成污染性的气 会倒吸进收集瓶中，且氢氧化钠溶液产生的水蒸气进入 体，D错误。 收集瓶巴中，会导致四氯化硅发生水解，使得产品不 专题探究4元索及其化合物之间的转化 纯。(5)可以用盐酸和碳酸钙反应制备二氧化碳，则B中应 1.A解析：根据题干流程图可知，配平之后反应3S,0+ 放人块状周体CaCO、,从B中进人C中的气体混入了HCL 24e+24H°6HS+9H,0.消耗24molH,反应3S0+ 则该实验装置的缺陷是无法排除HC1的干扰。(6)三氯硅 18e+21H—3HS+9H,0,消牦21molH,即x=21,y= 烷在浓氢氧化纳溶液中发生的反应为三氯硅烷与氢氧化纳 24,A正确：S0与SCN的反应即S03+SCN一5,0+ 溶液反应生成硅酸钠、氯化钠和水，反应的化学方程式 CN中，SCN中S由-2价升高为+2价被氧化，C由+4价下 为SiHCI,+5NaOH—Na,Si01+3NaCl+2H,0+H,1 降为+2价被还原，故SCN既是氧化剂又是还原剂，B错误： 专题探究3绿色化学与环境保护 1.C解析：由题干信息可知，烟管的作用是将燃烧产生的烟 由题干流程图可知，S0中S的化合价由+6价降低到S0 气导入铜牛灯座腹腔中，使部分未完全燃烧的物质如C0等 的+4价.S,O:中S的化合价由+2.5价降低到S,O中的 再次充分燃烧，让产生的有毒有害的气体被吸收，以减少污 +2价，5,0时中S的化合价由+”价升高到s0旷中的+4价， 染，A正确：草木灰的水溶液呈碱性，能够吸收酸性气体如 C0,,S0,等，故古人常用草木灰浸泡液代替牛腹中的水，吸 C错误：由A项分析可知，理论上每产生1.2 mol HS,其中 收烟气的效果更佳，B正确：本装置并不是利用银，铜的导热 0.4mol由S0片还原得到，0.8o由S,O还原得到 性能好，其导热性好也不能达到使燃料充分燃烧的目的，使 故S0号.S,03共得到0.4mol×6+0.8mol×8=8.8mdle,D 燃料充分燃烧是通过转动铜片调节空气的进入量，C错误： 错误 本装置中灯具的设计包含了装置、试剂，环保等实验要素，D 2.D1 解析：氮的固定指由游离态的氮转化为化合态的氮，图 正确。 中属于氨的固定的是“反应℃”和“反应k”,A错误：没有元 2.D解析：燃煤脱硫后，燃烧产生的尾气中二氧化硫的含量 索化合价变化的反应属于非氧化还原反应，则过程中非氧 很少，但含有大量的二氧化碳，不能实现“零碳”目标，A不 化还原反应为a和1，B错误：“反应h”发生反应为 符合题意：使用无铅汽油，机动车辆排放的尾气中不含有 3NO,+H,O一2HNO,+NO,该反应中氧化剂与还原剂的物 铅，但二氧化碳的含量没有明显变化，不能实现“零碳”目 质的量之比为1：2，氧化产物与还原产物的物质的量之比 标，B不符合题意：开采可燃冰，燃烧仍会产生大量的二氧化 为21.C错误：N02能与NaOH发生反应：2N02+2Na0H 碳，不能实现“零碳”目标，C不符合题意：研发C02制淀粉. 一NaNO,+NaNO,+H,O,所以工业上可以用氢氧化钠溶液 使二氧化碳全部进入淀粉，避免向大气中排放二氧化碳，可 消除NO,.D正确 实现“零碳”目标.D符合题意 3.B解析：Mg(OH),与盐酸反应生成MCl2,MgCl,与H,不 3.C解析：SO,排人大气易引起硫酸型酸雨，原理为S0,+ 能反应生成Mg,物质间的转化不能全部实现，A错误：A H,0一半，S0,.2H,50,+0,尘2H,S0.,A正确：由于S0, 与NaOH溶液反应生成Na[AI(OH),],Na[AI(OH),]与过 量盐酸反应生成AC1,物质间的转化均能实现，B正确：电 溶于水后形成的H,SO,的酸性强于H,C0,海水中含有碳 解NaC1溶液得到NOH而不能得到钠单质，应电解熔融 酸盐，故海水中吸收二氧化硫时可能有C0,逸出，B正确： 的NC1才能得到钠单质，钠在0，中燃烧生成过氧化钠.物 天然海水中由于含有碳酸盐而呈碱性，处理后的海水中碳 质间转化不能实现，C错误：CuCl,与NaOH反应生成 酸盐的量减少，变成了硫酸盐，硫酸盐呈中性，故处理后海 Cu(OH),,莲糖不含醛基，Cu(OH),与蔗糖不能反应生成 水的H减小，C错误：海水脱硫是利用天然海水的碱度中 Cu,0,物质间转化不能全部实现，D错误 和烟气中的酸性气体S02,将大气中的S0,转化为硫酸盐直 4.C解析：废液中含Ag,Fe”,A1",从设计方案来看，本题的 接送人大海，该工艺简单，投资及运行费用低，D正确 解题关键在于先要制得氨气和葡萄糖。氨气可由碳酸氧 4.D解析：含氨气和铵盐的水体中存在一水合氨的电离平衡 铵(NH,HCO,)和生石灰(CaO)制得，因此c为碳酸氢铵和 及一水合氨的分解平衡，所以含氨气和铵盐的水体中存在 生石灰，d为NH,:将制得的氨气通人ANO,废液中，可得 平衡NH+OH一NH,·H,O一NH,+H,0,A正确：过 沉淀b,为A1(OH),和Fe(OH),沉淀，同时可得溶液a,为 被气降低NH:溶解度从而降低其浓度，则NH+OH 银氨溶液。藏糖本身不含醛基，不能还原银氨溶液中的银 =一NH,·H,O=一NH,+H,O中平衡正向移动，从而降低 必须在稀硫酸催化作用下水解生成葡萄糖，再还原银氨溶 水中NH,·HO与NH,的含量，B正确：NH中N元素的 液，因此e为蔬糖和稀硫酸「为葡萄糖。若未出现Ag,可能 学霸高考·蓝题·化学·020一