2026届高三化学一轮复习——碳、硅及无机非金属材料专题测试

碳、硅及其化合物测试 (时间：75分钟，分值：100分) 一、单项选择题：本题共14小题，每小题3分，共42分。每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1.下列关于硅及其化合物的说法不正确的是( ) A. 高纯硅具有良好的半导体性能，可制成硅芯片、光电池、光导纤维等 B. 二氧化硅能与氢氟酸反应，可用氢氟酸刻蚀玻璃 C. 向硅酸钠溶液中滴加稀盐酸有不溶物生成，实验室可用该方法制备硅酸 D. “硅胶”由硅酸凝胶经干燥、脱水制得，常用作食品、药品等的干燥剂 2.关于C、N、Si、S等非金属元素及其化合物的下列说法中正确的是( ) A.它们都能以游离态存在于自然界中 B.浓硫酸可用于干燥等气体，但不能用于干燥氨气 C.、氮氧化物的排放会造成酸雨，酸雨的 D.它们的最高价氧化物都能与强碱反应生成含氧酸盐 3.下列有关硅及硅酸盐材料的说法正确的是( ) A.硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在带磨口玻璃塞的试剂瓶中 B.反应和，是相互矛盾的，不可能都能发生 C.普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料 D.祖母绿的主要成分为，用氧化物形式表示为 4.碳、硅的单质及其化合物在人类进步和社会发展中发挥了重要作用。下列叙述错误的是( ) A.碳和硅元素在自然界主要以游离态存在 B.在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体的结构 C.富勒烯、碳纳米管、石墨烯均属于无机非金属材料 D.高温下，能分别与C、、发生反应 5.“四面天成体，硅酸不二盐。合分催化易，贵贱识瑕难。粉碎出新质，熔融弃旧观。单晶福四海，共价造人间。”有关这首五律诗的化学知识解读错误的是( ) A.硅酸盐主要以正盐形式存在 B.硅酸盐中，Si和O构成硅氧四面体 C.硅晶体用于制作光导纤维 D.大多数硅酸盐具有耐高温、耐腐蚀的特点 6.硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是( ) A.二氧化硅能与氢氟酸反应，则二氧化硅可以与盐酸反应 B.粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 C.反应中，Si为氧化剂 D.硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 7.高纯单晶硅是重要的半导体材料，在各种集成电路、芯片和CPU的制作中有不可替代的作用。实验室中模拟制备高纯硅的装置如图所示（夹持装置略去），下列说法错误的是( ) 已知电负性：Cl>H>Si，的沸点为31.8 ℃， 熔点为-126.5 ℃，在空气中易自燃，遇水会剧烈反应。 A.实验过程中，加热石英管前应先对进行验纯 B.实验开始时，排尽装置中的空气是为了防止自燃和水解 C.尾气通入NaOH溶液中，发生反应的化学方程式为 D.为提高装置IV中的利用率，装置Ⅲ应使用冷水浴 8.制备芯片的主要原料是单晶硅，制取纯硅的过程如图。下列说法正确的是( ) A.因为碳的非金属性比硅强，所以步骤①中能发生 B.二氧化硅是酸性氧化物，能与水反应生成硅酸 C.（沸点31.8 ℃）中含有少量的（沸点57.6 ℃），通过蒸馏（或分馏）可提纯 D.14 g纯硅中含有的共价键数目为2 9.工业上以纯度为98%左右的粗硅为原料制备高纯硅的主要反应如下： ① ② 当①、②反应体系的压强分别为时，分别改变反应温度和进料比，二者对①中平衡产率和②中平衡转化率的影响分别如图1、图2所示。 下列说法正确的是( ) A. B.反应①，HCl浓度过高，抑制反应①平衡正移，平衡产率下降 C.反应②的平衡常数 D.反应②，及时将生成的Si分离，有利于提高的平衡转化率 10.硅材料在生活中占有重要地位。(结构如图所示)受热分解可生成和。是一种优良的耐高温结构陶瓷。下列有关说法错误的是( ) A.电负性N>Si B.属于分子晶体 C.基态Si和N原子的未成对电子数之比为2：3 D.中的Si、N原子轨道的杂化类型相同 11.下列叙述正确的是( ) A.根据反应，可知硅酸的酸性比碳酸的强 B.二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能与水反应生成硅酸 C.二氧化硅既能溶于氢氧化钠溶液又能溶于氢氟酸，所以二氧化硅是两性氧化物 D.碳和硅都是第ⅣA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似 12.工业上可用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到粗硅，下列说法正确的是( ) A.既能与NaOH溶液反应又能与HF反应，属于两性氧化物 B.Si可用作半导体材料，可用来制造光导纤维 C.炼粗硅的化学方程式为 D.通过炼粗硅的化学反应可以证明非金属性：C>Si 13.利用激光可制备纳米硅、纳米SiC和纳米Si₃N₄材料。有关反应如下： ① ② ③ 设为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( ) A.28 g晶体Si含有的共价键数目为4 B.晶体中存在分子间氢键 C.的熔沸点比高 D.反应③中制取1 mol SiC，转移的电子数为4 14.芯片是中美经贸摩擦的焦点之一，制造芯片的高纯硅可以用下述方法制取（反应条件略），下列说法中错误的是( ) A.中Si元素的化合价为+4价 B.制造芯片的高纯硅具有一定导电性 C.反应①②③均为氧化还原反应 D.既能与碱溶液反应又能与酸溶液反应，是两性氧化物 二、填空题：本大题共4小题，15题12分，16题14分，17题14分，18题16分，共58分。 15.三氯甲硅烷是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为，熔点为，易水解。实验室根据反应，利用如下装置制备粗品（加热及夹持装置略）。回答下列问题： （1）制备时进行操作：（ⅰ）……；（ⅱ）将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中；（ⅲ）通入HCl，一段时间后接通冷凝装置，加热开始反应。操作（ⅰ）为__________；判断制备反应结束的实验现象是____________________。图示装置存在的两处缺陷是____________________。 （2）已知电负性，在浓NaOH溶液中发生反应的化学方程式为____________。 （3）采用如下方法测定溶有少量HCl的纯度。 样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，进行如下实验操作：①_____，②_____（填操作名称），③称量等操作，测得所得固体氧化物质量为，从下列仪器中选出①、②中需使用的仪器，依次为________（填标号）。测得样品纯度为___________（用含的代数式表示）。 16.硅有望成为未来的新能源。回答下列问题： （1）硅在氧气中燃烧的热化学方程式为。 已知: a.O=O键的键能498.8，Si—Si键的键能176498.8 b.1molSi中含2molSi—Si键，1mol中含4molSi—O键， 则Si—O键的键能=_________。 （2）硅光电池作为电源已广泛应用于人造卫星、灯塔和无人气象站等。硅光电池是一种把_______ 能转化为_________能的装置。 （3）下列对硅作为未来新能源的认识错误的是_________（填标号）。 A.硅是固体燃料，便于运输、贮存 B.硅的来源丰富，易于开采且可再生 C.硅燃烧放出的热量大，其燃烧产物对环境污染程度低且易控制 D.自然界中存在大量的单质硅 （4）工业制备纯硅的反应为。若将反应所生成的HCl通入100mL1的NaOH溶液中恰好完全反应，则在制备纯硅的反应过程中需要吸收的热量为_______kJ。 （5）硅与NaOH溶液反应的化学方程式为_________。 17.高纯硅用于制作光伏电池，如图是一种生产高纯硅的工艺流程图： 已知：①流化床反应器的主反应：； ②还原炉的主反应：； ③极易水解。回答下列问题： （1）Si在元素周期表中的位置为___________。石英砂的主要成分为，能溶于HF的水溶液，生成一种气态含硅物质，该物质的电子式为___________。 （2）电弧炉中生成粗硅，反应的化学方程式为___________。若电弧炉中焦炭过量，还会有SiC生成，石英砂和焦炭生成SiC的反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为_______。 （3）整个操作流程都需隔绝空气，原因是___________（答出两条即可）。 （4）极易发生水解反应，其生成物之一是一种可燃性气体，则水解的化学方程式为___________。 （5）上述操作流程中可以循环利用的物质是___________。 18.太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。 Ⅰ.第一代电池的光电转换材料是单晶硅。制备工艺中涉及的主要物质转化如下： (1)下列事实能作为“非金属性C比Si强”的证据的是___________(填字母)。 A.ⅰ中，C做还原剂 B.碳酸的酸性强于硅酸 C.碳酸的热稳定性弱于硅酸 D.元素的电负性C>Si (2)ⅱ中，1molSi与3molHCl反应转移4mol。 ①中，H的化合价为__________，电负性Si__________H(填“>”或“<”)。 ②该反应的化学方程式为__________。 (3)ⅲ中，利用物质沸点差异，可直接实现高纯硅与的分离，从晶体类型角度解释其原因：__________。 Ⅱ.第二代电池的光电转换材料是一种无机物薄膜，其光电转化率高于单晶硅。 科学家在元素周期表中Si的附近寻找到元素Ga和As(它们在周期表中的位置如图)，并制成它们的化合物薄膜，其晶体结构类似单晶硅。 Si Ga As Se (4)写出基态Ga原子价层电子排布式__________。 (5)As的第一电离能比Se大的主要原因是：__________。 答案以及解析 1.答案：A 解析：A项,制备硅芯片和光电池的主要原料为高纯硅,光导纤维的主要成分是二氧化硅。 2.答案：D 解析：硅是亲氧元素，硅元素在自然界中以硅酸盐、二氧化硅的形式存在，不能以游离态存在，故A项错误；具有还原性，能被浓硫酸氧化，不能用浓硫酸干燥，故B项错误；、氮氧化物的排放会导致酸雨，正常雨水的pH约为5.6，酸雨的pH<5.6，故C项错误；C、N、Si、S的最高价氧化物都是酸性氧化物，都能与强碱反应生成含氧酸盐和水，故D项正确。 3.答案：D 解析：硅酸钠本身是一种黏合剂，易造成磨口玻璃塞与瓶口黏结，A错误；两个反应的反应条件不同，第一个反应是在溶液中进行，相对强的酸可以制取相对弱的酸，而高温条件下，是气体，逸出反应体系，能促使第二个反应发生，两个反应都能发生，B错误；石英玻璃的主要成分为，属于氧化物，不属于硅酸盐，C错误。 4.答案：A 解析：A.硅是亲氧元素，在自然界中总是与氧化合，以化合态形式存在，A错误； B.在硅酸盐中，每个Si原子形成4个共价键，和O构成了硅氧四面体的结构，B正确； C.富勒烯、碳纳米管、石墨烯均属于无机非金属材料，C正确； D.高温下，能分别与C、、发生反应，D正确； 故选A。 5.答案：C 解析：硅酸盐主要以正盐形式存在，A正确；在硅酸盐结构中，每个Si—般被4个O包围，构成硅氧四面体，B正确；硅晶体用于制作计算机芯片、太阳能电池板，二氧化硅用于制作光导纤维，C错误；硅酸盐中，Si和O构成硅氧四面体，硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有耐高温、耐腐蚀的特点，D正确。 6.答案：D 解析：A.二氧化硅能与氢氟酸反应生成和，但二氧化硅是酸性氧化物，只能与氢氟酸反应，不能与盐酸反应，A错误； B.粗硅制备单晶硅涉及，有氧化还原反应，B错误； C.反应中，Si的化合价升高，为还原剂，C错误； D.硅是良好的半导体材料，是能将太阳能转换为电能的常用材料，D正确； 答案选D。 7.答案：D 解析：实验过程中，应先对进行验纯再加热石英管，防止氢气不纯造成危险，A正确；在空气中易自燃，遇水会剧烈反应，实验开始时，排尽装置中的空气是为了防止自燃和水解，B正确；电负性：Cl>H>Si，中H为-1价，具有还原性，可与氢氧化钠溶液发生归中反应，化学方程式为，C正确；装置Ⅲ的作用是使汽化，汽化后的与氢气在石英管中反应，不可使用冷水浴，D错误。 8.答案：C 解析：步骤①中反应产物应为CO，并且该反应中碳表现还原性，硅是还原产物，只能说明还原性：碳>硅，无法说明碳的非金属性比硅强，A错误；二氧化硅是酸性氧化物，但不溶于水，也不能与水反应生成硅酸，B错误；（沸点31.8 ℃）中含有少量的（沸点57.6 ℃），二者互溶且沸点差距较大，可以通过蒸馏（或分馏）分离提纯，C正确；14 g（即0.5 mol）纯硅中含有的共价键数目为，D错误。 9.答案：C 解析：根据图1，投料比为1：1或1：3时，随着温度升高，的平衡产率下降，故，根据图2，投料比相同时，温度越高，的平衡转化率越大，，A错误；HCl浓度过高，促进反应①平衡正向移动，n（Si）：n（HCl）为1：6的曲线对应的的平衡产率最低，并不能用平衡移动来解释，可能是HCl过量导致发生副反应，B错误；反应②是吸热反应，温度越高，平衡常数越大，故反应②的平衡常数，C正确；Si为固体，固体的含量不影响平衡的移动，D错误。 10.答案：B 解析：A.C与N同周期，同周期从左到右电负性依次增大，则电负性：N>C；C与Si同主族，同主族从上到下电负性依次减小，则电负性：C>Si，所以电负性：N>Si，A不符合题意； B.由是一种优良的耐高温结构陶瓷可知，属于共价晶体，B符合题意； C.基态Si原子的未成对电子数为2，基态N原子的未成对电子数为3，C不符合题意； D.中的Si、N原子轨道的杂化类型均为杂化，相同，D不符合题意； 故选B。 11.答案：B 解析：题给反应不是常温下在水溶液中发生的反应，且生成物之一二氧化碳会离开反应体系，促使反应不断向右进行，不能说明硅酸的酸性比碳酸的强，A项错误；二氧化硅能与氢氟酸反应，但不与一般的酸反应，不属于两性氧化物，C项错误；二氧化碳和二氧化硅的物理性质差异很大，D项错误。 12.答案：B 解析：A.能与NaOH溶液反应生成硅酸钠和水，属于酸性氧化物；与HF反应生成和，但不是盐，则属于酸性氧化物，不属于两性氧化物，A错误； B.Si的导电性介于导体和绝缘体之间，可用作半导体材料，因具有良好的光学性能、化学稳定性和机械性能，可用来制造光导纤维，B正确； C.焦炭在电炉中还原二氧化硅得到粗硅的化学方程式为：，产物是CO而非，C错误； D.炼粗硅的化学反应中C作为还原剂，体现其还原性，且该反应在高温条件下进行，反应的发生主要是因为生成了气态的CO，CO不断从反应体系中逸出，使反应能够向右进行，这是基于反应的熵变因素，而不是因为碳的非金属性比硅强，所以通过炼粗硅的化学反应不能证明非金属性：C>Si，D错误； 故选B。 13.答案：D 解析：1 mol晶体硅含有2 mol Si—Si键，28 g晶体硅的物质的量为1 mol，含有的共价键数目为2，A项错误。晶体为分子晶体，分子中只存在C—H弱极性键，不存在分子间氢键，B项错误。和均为分子晶体，分子间存在氢键，分子间不存在氢键，所以的熔沸点比低，C项错误。根据反应③化学方程式可得，，制取1 mol SiC，转移的电子数为4，D项正确。 14.答案：D 解析：中Si元素的化合价为+4价，A项正确；Si是半导体，因此制造芯片的高纯硅具有一定导电性，B项正确；反应①为二氧化硅与碳反应生成一氧化碳和硅，反应②是硅与氯气的化合反应，反应③是四氯化硅与氢气反应生成氯化氢和硅，三个反应均有化合价的变化，均为氧化还原反应，C项正确；二氧化硅能与碱反应生成盐和水，二氧化硅只能与酸中的氢氟酸发生反应，且与HF反应生成的不是盐和水，故二氧化硅不是两性氧化物，D项错误。 15.答案：（1）检查装置气密性；管式炉中固体消失、烧瓶中无液体滴下；缺少尾气的处理装置，C和D之间缺少吸水装置 （2） （3）灼烧；冷却干燥；AC； 解析：（1）利用Si和HCl（气体）的反应制备，实验前要检查装置气密性，故操作（ⅰ）为检查装置气密性。制备反应结束时，Si完全反应，（常温下为无色液体）不再增加，则实验现象是管式炉中固体消失、烧瓶中无液体滴下。容易水解，D中水蒸气容易进入C中，故C和D之间应增加吸收水蒸气的装置。该反应中有产生，与空气混合易爆炸，故D后面还应接处理装置。 （2）已知电负性，则中为-1价，Si为+4价，在浓NaOH溶液中反应生成，配平的化学方程式为。 （3）由后续操作可知，水解得到的硅酸水合物要先在坩埚中灼烧（得到），然后在干燥器中冷却干燥，使用的仪器分别为。根据原子守恒可得关系式，则样品中的质量为，故样品纯度为。 16.答案：（1）460 （2）光（或太阳）；电 （3） D （4）6.01 （5） 解析：（1）根据反应过程中的焓变等于反应物总的键能之和减去生成物中总的键能之和，故有：，解得。 （2）硅光电池是一种把太阳能转化为电能的装置。 （3）A.硅燃烧放出大量的热量，是一种固体燃料，因此便于运输、贮存，A正确；B.硅元素在地壳中含量处于第二位，硅的来源丰富，易于开采且可再生，B正确；C.硅燃烧放出的热量大，其燃烧产物是二氧化硅，对环境污染程度低且易控制，C正确；D.硅在自然界中全部以化合态的形式存在，自然界中不能存在单质硅，D错误；答案选D。 （4）与100mL1的NaOH溶液中恰好完全反应的HCl为0.1mol，根据题干的热化学方程式可知制备纯硅的反应是吸热反应，每生成4 molHCl需要吸收240.4kJ的热量，故生成0.1 molHCl需要吸收的热量为：。 （5）硅与NaOH溶液反应生成硅酸钠和氢气，反应的化学方程式为。 17.答案：（1）第三周期第ⅣA族； （2）；1:2 （3）防止发生水解、防止硅被氧化、防止氢气与氧气反应而发生爆炸 （4） （5）、HCl 解析：（2）在电弧炉中石英砂与焦炭在高温下发生反应产生粗硅，该反应的化学方程式为：；若电弧炉中焦炭过量，还会有SiC生成，该反应的化学方程式为：，在该反应中焦炭既作氧化剂，也作还原剂，在参加反应的3个C中，1个作氧化剂，2个作还原剂，故氧化剂和还原剂的物质的量之比为1:2； （3）根据上述流程以及相关信息可知极易水解，反应过程中会产生氢气，而空气中含有氧气和水蒸气，因此整个操作流程都需隔绝空气，原因是防止发生水解，防止硅被氧化、防止氢气与氧气反应而发生爆炸； （4）极易发生水解反应，其生成物之一是一种可燃性气体，该气体是，同时反应产生HCl、，则水解的化学方程式为：。 18.答案：(1)BD (2)-1；<； (3)高纯硅为共价晶体，熔沸点很高，而为分子晶体，熔沸点很低 (4) (5)As的4p轨道为半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素 解析：（1）A.ⅰ中C在高温下还原二氧化硅为硅单质，同时生成一氧化碳逸出使得反应能够进行，不能说明“非金属性C比Si强”，不符合题意； B.非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，碳酸的酸性强于硅酸，能说明“非金属性C比Si强”，符合题意； C.非金属性越强，其简单氢化物稳定性越强；而碳酸和硅酸是最高价氧化物对应水化物，能通过其酸性比较元素非金属性，不能通过碳酸的热稳定性弱于硅酸说明“非金属性C比Si强”，不符合题意； D.元素的电负性C>Si，则碳得到电子能力大于硅，能说明“非金属性C比Si强”，符合题意； 故选BD； （2）①1molSi与3molHCl反应转移4mol，发生反应，生成1mol得2mol电子，则3分子HCl中1分子HCl中氢原子得到2个电子，化合价由+1变为-1，反应中硅元素化合价由0变为+4，即中H的化合价为-1，硅显正价、氢显负价，推测电负性Si<H； ②该反应中粗硅和氯化氢加热300℃生成和氢气，化学方程式为； （3）高纯硅为共价晶体，熔沸点很高，而为分子晶体，熔沸点很低，故利用物质沸点差异，可直接实现高纯硅与的分离； （4）基态Ga为31号元素，原子核外电子排布为，基态Ga原子价层电子排布式； （5）同一周期随着原子序数变大，第一电离能有变大的趋势，As的4p轨道为半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，故As的第一电离能比Se大。 学科网（北京）股份有限公司 $$