第10讲 碳、硅及其化合物（专项训练）（江苏专用）2026年高考化学一轮复习讲练测

第10讲 碳、硅及其化合物 目录 01 课标达标练 题型01 考查碳单质及化合物的性质与应用 题型02 考查二氧化碳的综合应用 题型03 考查硅及化合物的性质与应用 题型04 考查硅酸盐与无机非金属材料 02 核心突破练 03 真题溯源练 01 考查碳单质及化合物的性质与应用 1．（2025·苏州市上学期期中摸底）2023年杭州亚运会主火炬燃料为“零碳甲醇”，利用废气中捕集的CO2热催化加氢合成，实现燃料制备、存储、运输和使用过程绿色化。下列有关零碳燃料理解正确的是 A．燃料分子中不含碳原子 B．生产燃料使用的原料不含碳元素 C．燃烧不会产生含碳物质 D．通过碳循环使碳排放无限接近零 2．（2025·江苏省高邮市下学期第一次联考）反应CO＋Ag2O2Ag＋CO2可用在防毒面具中。下列说法不正确的是 A．该反应属于置换反应 B．Ag2O作氧化剂 C．CO属于大气污染物 D．CO2可用于光合作用 3．（2025·江苏省江阴市一中11月）我国提出2030年碳达峰、2060年碳中和的目标。下列关于CO2的说法不正确的是 A．CO2是酸性氧化物 B．CO2属于非电解质 C．CO2为非极性分子 D．由如图晶胞构成的某固态CO2易升华 4．（2024·江苏省南通市如皋市模拟）C60属于富勒烯中的一种，其结构与足球结构相似，如图所示。下列关于C60说法正确的是 A．属于烃类 B．晶体类型为共价晶体 C．与金刚石互为同素异形体 D．易溶于水 5．（2024·江苏省南京、盐城二模）碳元素在自然界分布很广。游离态的碳有金刚石、石墨、C60等，化合态的碳存在形式更为多样。碳单质是重要的还原剂，工业上用焦炭还原石英砂可制得粗硅。CO能将溶液中的Pd2＋还原为Pd，生成黑色沉淀，该反应可用于检验CO。燃煤烟气中的CO2可用Na2CO3饱和溶液进行捕集。一定温度和压强下，CO2可转化为具有良好溶解能力和流动性能的超临界流体。C2H2在氧气中燃烧放出大量的热，常用来切割金属。下列化学反应表示正确的是 A．焦炭与石英砂反应：C＋SiO2CO2↑＋Si B．CO与酸性PdCl2溶液反应：CO＋Pd2＋＋2OH－＝CO2＋Pd↓＋H2O C．CO32－的水解反应：CO32－＋2H2OH2CO3＋2OH－ D．Na2CO3饱和溶液与足量CO2反应：2Na＋＋CO32－＋CO2＋H2O＝2NaHCO3↓ 6．（2024·江苏盐城市高三期中）碳元素及其化合物在自然界广泛存在且具有重要应用。12C、13C、14C是碳元素的3种核素，碳元素不仅可以形成金刚石等单质，还能形成CO2、CH4、CH3OH、CH3CH2OH、HCOONa、NaHCO3等重要化合物。CH4具有较大的燃烧热(890.3 kJ·mol－1)，是常见燃料。用NaOH溶液吸收CO2生成NaHCO3溶液是CO2“固定”再利用的方法之一、电解NaHCO3溶液可获得CH4；向NaHCO3溶液中加入铁粉，反应初期产生H2并生成FeCO3，FeCO3迅速转化为活性Fe3O4-x，活性Fe3O4-x催化HCO3－加氢生成HCOO－。“侯氏制碱法”是以CO2、NH3、NaCl为原料制备Na2CO3。下列化学反应表示正确的是 A．甲烷的燃烧：CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) ∆H＝-890.3 kJ·mol－1 B．铁粉和NaHCO3溶液反应制H2：Fe＋HCO3－＋H2O＝FeCO3↓＋H2↑＋OH－ C．CO2通入氨的饱和食盐水中：2NaCl＋2NH3＋CO2＋H2O＝Na2CO3↓＋2NH4Cl D．催化电解HCO3－生成CH4的阳极反应式：HCO3－＋8e—＋9H＋＝CH4＋3H2O 02 考查二氧化碳的综合应用 7．（2025·江苏省连云港市高考考前模拟一）含Ru(钌)化合物可催化CO2转化为HCOOH，其反应机理如图所示。 下列说法不正确的是 A．该催化剂不能提高CO2的平衡转化率 B．过程1中CO2发生还原反应 C．过程3中有1 mol H2O生成时有2 mol电子转移 D．整个转化过程中Ru和O元素的化合价不变 8．（2025·江苏省海安高级中学12月月考）化学链燃烧技术可提高燃烧效率，并有利于CO的捕集。某种化学链燃烧技术中的物质转化关系如下图，其中M和N为铜的氧化物，反应①和②在不同装置中进行，燃料用CxHy表示。下列说法不正确的是 A．M和N分别是CuO和Cu2O B．若②中燃料为CH4气体，则完全反应时，燃料与①中所需空气的体积比约1∶10(相同条件下) C．相同条件下，理论上燃料通过化学链燃烧比在空气中直接燃烧放出的热量更多 D．与燃料在空气中燃烧相比，化学链燃烧生成的CO2纯度更高，利于富集 9．（2025·江苏省无锡市期末）在光照条件下，CO2加氢制CH4的一种催化机理如图所示，下列说法正确的是 A．没有La2O3的介入，CO2和H2就不能转化为CH4和H2O B．反应过程中释放出带负电荷的•H C．该反应的化学方程式为CO2＋4H2CH4＋2H2O D．La2O2CO3是反应的催化剂 10．（2025·江苏省兴化中学、高邮中学、泗洪中学上学期）尿素的电化学合成： ①电催化CO2和NO3－合成尿素的装置如图，生成尿素的电极反应式为__________________________。 ②电催化CO2和N2合成尿素。CO2先在阴极被还原为中间体CO，再与N2合成尿素。 已知：CO2在阴极还能被还原为CH4，其生成CH4的趋势比生成CO的趋势更大。但实验数据说明，一定时间内，阴极产物中CO的物质的量大于CH4，可能的原因为________________________________。 11．（2025·江苏省扬州市期末）我国力争于2060年前实现碳中和。研发CO2利用的技术成为研究热点。 （1）300℃、催化剂条件下，以1 mol CO2和3 mol H2为原料，在恒容密闭容器中制备甲醇(CH3OH)过程的能量变化如图所示。 ①CH3OH的结构式为___________。 ②写出制备CH3OH的热化学方程式为2CO2(g)＋3H2(g)＝CH3OH(g)＋H2O(g) ∆H=___________kJ·mol－1(∆H的数值用“a、b、c”中的字母表示)。 ③判断上述反应已经达到化学平衡状态的标志是___________(填字母)。 A．H2的物质的量浓度保持不变 B．每消耗1 mol CO2的同时消耗1 mol CH3OH C．混合气体的密度保持不变 （2）在一定条件下，向1 L恒容密闭的容器中，充入1 mol CO2和 4 mol H2，发生反应：CO2(g)＋4H2(g)＝CH4(g)＋2H2O(g)，测得CO2(g)和CH4(g)的浓度随时间变化如图所示。 ①从3 min到8 min，v(H2)=___________mol·L⁻1·min⁻1，平衡时CO2的转化率为___________。 ②3 min时，v(CO2)正___________v(CO2)逆(填“大于”“等于”或“小于”)。 （3）CO2分解产生的CO和O2可作为CO-O2燃料电池的原料，题图为CO-O2燃料电池的构造示意图。X电极的电极反应式为___________，K＋向___________极迁移(填“X”或“Y”)。 03 考查硅及化合物的性质与应用 12．（2025·江苏省南通市二模）制造机器人所使用的芯片的主要成分为 A．合金 B．二氧化硅 C．硅 D．石墨 13．（2025••江苏省兴化中学、高邮中学、泗洪中学调研）中国自主研发并生产制造的计算机处理芯片所用的单晶硅属于 A．合金 B．硅酸盐 C．单质 D．有机高分子 14．下列说法正确的是 A．（2025·江苏省泰州市期末）单晶硅熔点高，可用作半导体材料 B．（2025·江苏省盐城市期末）量子计算机“悟空”面世，其传输信号的光纤主要成分为SiO2 C．（2025·江苏省海安高级中学12月月考）“玉兔二号”月球车首次实现在月球背面着陆，其太阳能电池帆板的主要材料是SiO2 D．（2025·江苏省无锡市期末）“天问一号”选择使用新型SiC增强铝基复合材料的主要依据是其导电性好 15．（2024·江苏省各地模拟组合题）下列说法或方程式不正确的是 A．石英砂、纯碱和石灰石可用于制造普通玻璃 B．氢氟酸与玻璃中SiO2反应：SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O C．向久置的Na2SiO3溶液滴加稀盐酸，有气泡产生，说明Na2SiO3溶液已变质 D．石英坩埚耐高温，可用来加热熔化烧碱、纯碱等固体 16．（2025••江苏省扬州中学1月月考）通过SiHCl3＋H2Si＋3HCl可获取晶体硅。下列说法正确的是 A．Si原子的结构示意图为 B．SiHCl3的电子式为 C．该反应属于置换反应 D．HCl属于离子化合物 17．（2025·江苏省南前黄中学攀行动二）实验室可用SiC与Cl2反应(SiC＋2Cl2SiCl4＋C)制取少量SiCl4(沸点为57.6℃，易水解)。下列实验原理和装置不能达到实验目的的是 A．用装置甲制取氯气 B．用装置乙得到纯净干燥的Cl2 C．用装置丙制取四氯化硅 D．用装置丁收集四氯化硅并吸收尾气 18．（2024·江苏省镇江模拟）硅胶吸附剂的结构示意图如图所示，常用作干燥剂。在其中添加CoCl2可使其指示吸水量的多少来决定硅胶是否失效，原理为CoCl2(蓝色)＋6H2O＝CoCl2·6H2O(粉红色)，失效的硅胶可加热再生，下列说法错误的是 A．当硅胶变粉红色说明硅胶失效了 B．SiO2是酸性氧化物，硅胶可干燥HF和Cl2等酸性气体 C．失效的硅胶再生时加热的温度不宜过高 D．当硅胶遇到大量的水分子时，水分子与硅羟基形成了过多氢键从而使硅胶失去吸附力 04 考查硅酸盐及无机非金属材料 19．（2025·徐州下学期2月调研）2025年4月，第十个“中国航天日”即将到来。下列有关中国空间站说法正确的是 A．外表面高温结构碳化硅陶瓷——硅酸盐材料 B．太阳能电池的单晶硅——半导体材料 C．外壳的烧蚀材料之一酚醛树脂——天然高分子材料 D．外层热控保温材料石墨烯——有机高分子材料 20．（2025·江苏省南通市开学考）制造5G芯片的氮化铝属于 A．金属材料 B．无机非金属材料 C．复合材料 D．有机高分子材料 1．（2025·江苏省南前黄中学攀行动二）中国科学家对量子材料的研究处于国际领先水平，近年来对石墨烯、硅烯、锗烯等低维量子材料的研究发展迅速。下列说法正确的是 A．X射线衍射法可直接确定石墨烯的晶体结构 B．第一电离能：C＜Si C．硅、锗属于同周期元素 D．金刚石和锗常用作半导体材料 2．（2025·镇江市上学期期中）在给定条件下，下列物质间转化均能实现的是 A．制漂白粉：NaCl(aq)Cl2漂白粉 B．硅的制备：粗硅SiCl4Si C．硝酸工业：NH3NOHNO3 D．制银镜：AgNO3(aq)[Ag(NH3)2]OHAg 3．（2025·江苏南通市开学考）F、Cl元素的单质及其化合物应用广泛。石墨与F2在450℃反应，石墨层间插入F得到层状化合物(CF)x，该物质仍具有润滑性，其单层局部结构如图所示；ClO2具有强氧化性，易溶于水，是一种高效安全消毒剂，可用甲醇在酸性条件下与NaClO3反应制得；可用于制备高纯硅，主要过程如下：粗硅SiHCl3高纯硅下列说法不正确的是 A．粗硅制备高纯硅的两步反应中硅元素均被氧化 B．制备粗硅的化学方程式为SiO2＋CSi＋2CO↑ C．1 mol Si含Si-Si键的数目约为2×6.02×1023 D．制备高纯硅的原料气和H2应充分去除O2 4．（2025·江苏省苏州市下学期摸底调研）在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的某些性质是相似的。如：Be(OH)2和Al(OH)3均为两性氢氧化物，Be(OH)2溶于强碱形成[Be(OH)4]2-；BeO和Al2O3都具有难溶于水、高熔点等性质。BeCl2和AlCl3在气态时通常以二聚体的形式存在。B和Si均能溶于NaOH溶液生成盐和H2。工业上用焦炭和SiO2在高温下反应制粗硅。硼酸(H3BO3)和硅酸都是弱酸，硼酸晶体有类似于石墨的片层状结构，常用作润滑剂。下列化学反应表示不正确的是 A．焦炭与石英砂反应：SiO2＋2CSi＋2CO↑ B．盛放碱液的试剂瓶不能用玻璃塞的原因：SiO2＋2OH－＝SiO32－＋H2O C．氯化铍溶液中滴加过量NaOH溶液：Be2＋＋2OH－＝Be(OH)2↓ D．硅与氢氧化钠溶液反应：Si＋2NaOH＋2H2O＝Na2SiO3＋2H2↑ 5．（2025·江苏省无锡市期末）C、Si及其化合物应用广泛。CH4具有较大的燃烧热（890.3 kJ·mol－1），常用作燃料；工业上可用CH4与H2O反应生产H2，CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) ∆H=+161.1 kJ·mol－1；用焦炭还原SiO2可制得粗硅，再发生两步反应可制得精硅：Si(s)＋3HCl(g)SiHCl3(g)＋H2(g)、SiHCl3(g)＋H2(g)Si(s)＋3HCl(g)，反应过程中可能会生成SiCl4；硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，是一种矿黏合剂，通入CO2生成H2SiO3沉淀。 下列化学反应表示正确的是 A．制粗硅的化学方程式：SiO2＋2CSi＋2CO↑ B．甲烷-空气碱性燃料电池正极反应式：CH4－8e－＋10OH－＝CO32－＋7H2O C．甲烷燃烧的热化学方程式：CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) ∆H=-890.3 kJ·mol－1 D．硅酸钠溶液中通入过量CO2反应的离子方程式：SiO32－＋CO2＋H2O＝CO32－＋H2SiO3↓ 6．（2025·江苏省盐城市考前指导卷）硼和硅在周期表中处于对角线位置，性质相似但存在差异。硼的熔点(2 076℃)高于硅(1 414℃)，晶体硼的硬度接近金刚石。常温下乙硼烷(B2H6)和甲硅烷(SiH4)都是还原性的气体，B2H6有较大的燃烧热(2 165 kJ·mol－1)，是常见的燃料；SiH4可与CuO共热制Cu。BCl3水解生成一元弱酸硼酸(H3BO3)，Si(OC2H5)4水解生成SiO2；氨硼烷(H3NBH3)、硼氢化钠(NaBH4)是常见的制氢试剂。 下列说法正确的是 A．NH3BH3和NaBH4中都含有配位键 B．晶体硼和晶体硅都是共价化合物 C．SiH4 和BCl3的中心原子的杂化方式相同 D．1 mol SiO2和1 mol金刚石中都含有2 mol共价键 7．（2025·苏州第一学期质量测试）碳族元素及其化合物在自然界广泛存在且具有重要应用。甲烷是清洁能源，燃烧热大(890.3kJ·mol－1)，完全燃烧生成CO2，CO2催化加氢可制CH4；Na2CS3是一种杀菌剂；电解还原SiO2可制得半导体材料晶体Si，四氯化锗(GeCl4)水解可得到GeO2；醋酸铅[(CH3COO)2Pb]易溶于水，难电离，醋酸铅溶液可用于吸收H2S气体。 下列说法正确的是 A．晶体Si属于分子晶体 B．1 mol CS32－中含有σ键数为3 mol C．GeCl4的空间构型为平面正方形 D．CO2中的C原子和SiO2中的Si原子杂化方式相同 8．（2024·江苏盐城市期中）碳元素及其化合物在自然界广泛存在且具有重要应用。C、C、C是碳元素的3种核素，碳元素不仅可以形成金刚石等单质，还能形成CO2、CH4、CH3OH、CH3CH2OH、HCOONa、NaHCO3重要化合物。CH4具有较大的燃烧热(890.3 kJ·mol－1)，是常见燃料。用NaOH溶液吸收CO2生成NaHCO3溶液是CO2“固定”再利用的方法之一、电解NaHCO3溶液可获得CH4；向NaHCO3溶液中加入铁粉，反应初期产生H2并生成FeCO3，FeCO3迅速转化为活性Fe3O4－x，活性Fe3O4－x、催化HCO3－加氢生成HCOO－。“侯氏制碱法”是以CO2、NH3、NaCl为原料制备Na2CO3。下列物质结构与性质或物质性质与用途具有对应关系的是 A．CO2不能燃烧也不助燃，可用于金属钠着火的灭火 B．刚石中碳原子形成立体空间网状结构，因此有很大的硬度 C．HCOO－离子间能形成氢键，所以HCOONa熔点比CH3OH高 D．CH3CH2OH有氧化性，可用于杀菌消毒 9．（2025·江苏省无锡市期末）CO2的分离回收和资源化利用具有重要意义。 Ⅰ．CO2的分离回收 乙醇胺类水溶液对CO2气体具有优良的吸收性能。在20～40℃条件下，单乙醇胺(HOCH2CH2NH2)（）水溶液吸收CO2生成单乙醇氨基碳酸盐，升温至较高温度可实现吸收剂的再生。在吸收过程中，部分单乙醇胺会与CO2反应生成单乙醇氨基甲酸盐，对设备有强腐蚀性。N-甲基二乙醇胺[(CH3)N(CH2CH2OH)2]水溶液吸收CO2时，生成氨基碳酸氢盐，较低温度即可实现吸收剂再生。 （1）单乙醇胺水溶液吸收CO2生成单乙醇氨基碳酸盐的反应是_________（填“吸热”或“放热”）反应。 （2）利用20%单乙醇胺水溶液吸收CO2，测得高于40℃时，单乙醇胺水溶液吸收CO2的吸收率随温度升高呈现下降趋势，其主要原因是_________________________________________。 （3）单乙醇胺与CO2反应生成单乙醇氨基甲酸盐，该过程分两步进行： HOCH2CH2NH2XY（单乙醇氨基甲酸盐） 其中第①步反应类型为____________。 （4）与N-甲基二乙醇胺相比，单乙醇胺作为CO2吸收剂的缺点是__________________________。 Ⅱ．CO2的资源化利用 某研究团队使用催化二氧化碳加氢制甲醇。 （5）反应选择性研究。将一定比例CO2和H2的混合气体匀速通过装有Ni-Co/γ-Al2O3催化剂的反应器，测得CO2的转化率和产物的选择性随流动时间的变化如图-1所示，催化剂表面反应随流动时间的变化示意图如图-2所示，甲醇选择性发生变化的原因是____________________________________。 （6）反应机理研究。中间体*CHOOH转化为中间体*CHO是反应的决速步骤，表面氢或活性氢参与反应过程中的能量变化和部分中间体结构示意图分别如图-3和图-4所示。更有利于反应进行的氢为__________（填“表面氢”或“活性氢”），从结构和能量的视角分析其原因是_________________________________________________________。 10．（2025·扬州中学1月）为了缓解温室效应与能源供应之间的冲突，从空气中捕集CO2并将其转化为燃料或增值化学品成为了新的研究热点。 （1）二氧化碳通过催化方法还原可以生产多种高价值的基础化学品，受到了研究人员的广泛关注。二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为： CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g) ∆H1＝－164.7 kJ·mol－1 CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2(g) ∆H1＝＋41.2 kJ·mol－1 在密闭容器中，1.01×105 Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)＝1∶4时，CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如图所示。CH4的选择性可表示为×100%。 反应2CO(g)＋2H2(g)CO2(g)＋CH4(g) ∆H＝________kJ·mol－1。 ②580℃以后CO2平衡转化率升高的主要原因是______________________________________________ _____________________________________________________________________________。 ③某同学认为该反应的最佳温度范围为360℃～400℃，你是否赞同，并说明理由：_______________________________________________________________________________________。 （2）为了进一步研究CO2的甲烷化反应，科学家研究催化剂M/TiO2(M表示Ni或Ru)在300℃光照的条件下进行反应，催化反应的核心过程如题图所示： ①步骤Ⅲ发生的反应为______________________________________(*X代表吸附态中间体)。 ②研究发现，光诱导电子从TiO2转移到M，富电子的M表面可以促进H2的解离和CO2的活化，从而提高反应效率。已知Ni和Ru的电负性分别为1.91和2.20，使用Ru/TiO2催化剂的反应效率_________(填“高于”或“低于”)使用Ni/TiO2作催化剂的反应效率。 1．（2025·江苏卷）CO2与NO3－通过电催化反应生成CO(NH2)2，可能的反应机理如图所示(图中吸附在催化剂表面的物种用“*”标注)。下列说法正确的是 A．过程Ⅱ和过程Ⅲ都有极性共价键形成 B．过程Ⅱ中NO3－发生了氧化反应 C．电催化CO2与NO3－生成CO(NH2)2的反应方程式：CO2＋2NO3－＋18H＋CO(NH2)2＋7H2O D．常温常压、无催化剂条件下，CO2与NH3·H2O反应可生产CO(NH2)2 2．（2025·云南卷）稻壳制备纳米Si的流程图如下。下列说法错误的是 A．SiO2可与NaOH溶液反应 B．盐酸在该工艺中体现了还原性 C．高纯Si可用于制造硅太阳能电池 D．制备纳米Si：SiO2＋2MgSi＋2MgO 3．（2025·湖北卷）下列描述不能正确地反映事实的是 A．室温下SiO2与碳不发生反应，高温下可生成Si和CO B．室温下苯与溴不发生反应，温度升高生成大量溴苯 C．通常含硒的化合物有毒性，但微量硒元素有益健康 D．某些镇痛类生物碱可用于医疗，但滥用会危害健康 4．（2022·湖北高考真题）C60在高温高压下可转变为具有一定导电性、高硬度的非晶态碳玻璃。下列关于该碳玻璃的说法错误的是 A．具有自范性 B．与C60互为同素异形体 C．含有sp3杂化的碳原子 D．化学性质与金刚石有差异 5．（2023·山东卷）三氯甲硅烷（SiHCl3）是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为31.8 ℃，熔点为－126.5 ℃，易水解。实验室根据反应Si＋3HClSiHCl3＋H2，利用如下装置制备SiHCl3粗品（加热及夹持装置略）。回答下列问题： （1）制备SiHCl3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Cl>H>Si，SiHCl3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SiHCl3纯度。 ①m1 g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m2 g，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m1、m2的代数式表示）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第10讲 碳、硅及其化合物 目录 01 课标达标练 题型01 考查碳单质及化合物的性质与应用 题型02 考查二氧化碳的综合应用 题型03 考查硅及化合物的性质与应用 题型04 考查硅酸盐与无机非金属材料 02 核心突破练 03 真题溯源练 01 考查碳单质及化合物的性质与应用 1．（2025·苏州市上学期期中摸底）2023年杭州亚运会主火炬燃料为“零碳甲醇”，利用废气中捕集的CO2热催化加氢合成，实现燃料制备、存储、运输和使用过程绿色化。下列有关零碳燃料理解正确的是 A．燃料分子中不含碳原子 B．生产燃料使用的原料不含碳元素 C．燃烧不会产生含碳物质 D．通过碳循环使碳排放无限接近零 【答案】D 【解析】利用废气中捕集的CO2热催化加氢合成甲醇，甲醇燃烧生成二氧化碳和水的同时放热提供能量。 A项，燃料分子为乙醇等，含碳原子，错误；B项，生产燃料使用的原料中有CO2，含碳元素，错误；C项，燃烧产生含碳物质CO2，错误；D项，CO2热催化加氢合成甲醇，甲醇燃烧生成二氧化碳，通过碳循环使碳排放无限接近零，正确。 2．（2025·江苏省高邮市下学期第一次联考）反应CO＋Ag2O2Ag＋CO2可用在防毒面具中。下列说法不正确的是 A．该反应属于置换反应 B．Ag2O作氧化剂 C．CO属于大气污染物 D．CO2可用于光合作用 【答案】A 【解析】A项，反应物为两种化合物，该反应不属于置换反应，错误；B项，反应中银元素化合由+1价变为0价，化合价降低，Ag2O作氧化剂，正确；C项，CO为有毒气体，属于大气污染物，正确；D项，二氧化碳参与光合作用，正确。 3．（2025·江苏省江阴市一中11月）我国提出2030年碳达峰、2060年碳中和的目标。下列关于CO2的说法不正确的是 A．CO2是酸性氧化物 B．CO2属于非电解质 C．CO2为非极性分子 D．由如图晶胞构成的某固态CO2易升华 【答案】D 【解析】A项，二氧化碳能和碱反应生成盐和水，属于酸性氧化物，正确；B项，二氧化碳在水溶液中和熔融状态下均不能自身电离出自由移动的离子而导电，为非电解质，正确；C项，二氧化碳的结构式为O＝C＝O，是直线形结构，正负电荷中心重合，为非极性分子，正确；D项，该晶胞中，大球为C原子，小球为O原子，每个C与4个O形成C－O，该固态二氧化碳的晶胞与二氧化硅的晶胞类似，由于二氧化硅为原子晶体，沸点较高，则该固态二氧化碳不易升华，错误。 4．（2024·江苏省南通市如皋市模拟）C60属于富勒烯中的一种，其结构与足球结构相似，如图所示。下列关于C60说法正确的是 A．属于烃类 B．晶体类型为共价晶体 C．与金刚石互为同素异形体 D．易溶于水 【答案】C 【解析】A项，只含碳、氢元素的化合物为烃，C60是碳的单质，不属于烃，错误；B项，C60是分子间通过分子间作用力结合而成的晶体，属于分子晶体，错误；C项，同种元素组成的不同单质互为同素异形体，金刚石与C60都是碳的单质，二者互为同素异形体，正确；D项，C60属于非极性分子，水是极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂，所以C60在水中的溶解度较小，错误。 5．（2024·江苏省南京、盐城二模）碳元素在自然界分布很广。游离态的碳有金刚石、石墨、C60等，化合态的碳存在形式更为多样。碳单质是重要的还原剂，工业上用焦炭还原石英砂可制得粗硅。CO能将溶液中的Pd2＋还原为Pd，生成黑色沉淀，该反应可用于检验CO。燃煤烟气中的CO2可用Na2CO3饱和溶液进行捕集。一定温度和压强下，CO2可转化为具有良好溶解能力和流动性能的超临界流体。C2H2在氧气中燃烧放出大量的热，常用来切割金属。下列化学反应表示正确的是 A．焦炭与石英砂反应：C＋SiO2CO2↑＋Si B．CO与酸性PdCl2溶液反应：CO＋Pd2＋＋2OH－＝CO2＋Pd↓＋H2O C．CO32－的水解反应：CO32－＋2H2OH2CO3＋2OH－ D．Na2CO3饱和溶液与足量CO2反应：2Na＋＋CO32－＋CO2＋H2O＝2NaHCO3↓ 【答案】D 【解析】焦炭与石英砂在高温下反应生成粗硅和CO，化学方程式为2C＋SiO2Si＋2CO↑，错误；由题意知，将CO通入氯化钯（PdCl2）溶液中，CO能将溶液中的Pd2＋还原为Pd，生成黑色沉淀，根据氧化还原反应原理及元素守恒，可知反应产物中还应该有CO2和HCl，该反应的化学方程式为CO＋PdCl2＋H2O＝CO2＋Pd↓＋2HCl（注意：酸性溶液中，不能有氢氧根离子参加反应），错误；多元弱酸根离子的水解分步进行，故CO32－的水解反应为CO32－＋H2OHCO3－＋OH－、HCO3－＋H2OH2CO3＋OH－（以第一步为主），错误；Na2CO3饱和溶液与足量CO2反应生成碳酸氢钠，相同条件下碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠，故有碳酸氢钠固体析出，离子方程式为2Na＋＋CO32－＋CO2＋H2O＝2NaHCO3↓，正确。 6．（2024·江苏盐城市高三期中）碳元素及其化合物在自然界广泛存在且具有重要应用。12C、13C、14C是碳元素的3种核素，碳元素不仅可以形成金刚石等单质，还能形成CO2、CH4、CH3OH、CH3CH2OH、HCOONa、NaHCO3等重要化合物。CH4具有较大的燃烧热(890.3 kJ·mol－1)，是常见燃料。用NaOH溶液吸收CO2生成NaHCO3溶液是CO2“固定”再利用的方法之一、电解NaHCO3溶液可获得CH4；向NaHCO3溶液中加入铁粉，反应初期产生H2并生成FeCO3，FeCO3迅速转化为活性Fe3O4-x，活性Fe3O4-x催化HCO3－加氢生成HCOO－。“侯氏制碱法”是以CO2、NH3、NaCl为原料制备Na2CO3。下列化学反应表示正确的是 A．甲烷的燃烧：CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) ∆H＝-890.3 kJ·mol－1 B．铁粉和NaHCO3溶液反应制H2：Fe＋HCO3－＋H2O＝FeCO3↓＋H2↑＋OH－ C．CO2通入氨的饱和食盐水中：2NaCl＋2NH3＋CO2＋H2O＝Na2CO3↓＋2NH4Cl D．催化电解HCO3－生成CH4的阳极反应式：HCO3－＋8e—＋9H＋＝CH4＋3H2O 【答案】B 【解析】A项，燃烧热是在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，应该生成液态水，错误；B项，由题意可知，向NaHCO3溶液中加入铁粉，反应初期产生H2并生成FeCO3，反应中铁化合价升高发生氧化反应、水中氢元素化合价降低发生还原反应，反应为Fe＋HCO3－＋H2O＝FeCO3↓＋H2↑＋OH－，正确；C项，CO2通入氨的饱和食盐水中生成溶解度较小的碳酸氢钠，同时生成氯化铵：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O＝NaHCO3↓＋NH4Cl，错误；D项，由题意可知，电解NaHCO3溶液可获得CH4，反应中碳元素得到电子在弱碱性条件下发生还原反应生成甲烷，反应在阴极进行：HCO3－＋8e—＋6H2O＝CH4＋9OH－，错误。 02 考查二氧化碳的综合应用 7．（2025·江苏省连云港市高考考前模拟一）含Ru(钌)化合物可催化CO2转化为HCOOH，其反应机理如图所示。 下列说法不正确的是 A．该催化剂不能提高CO2的平衡转化率 B．过程1中CO2发生还原反应 C．过程3中有1 mol H2O生成时有2 mol电子转移 D．整个转化过程中Ru和O元素的化合价不变 【答案】C 【解析】A项，催化剂不能使化学平衡发生移动，只能改变反应速率，所以不能提高CO2的平衡转化率，正确；B项，Ru的化合物与二氧化碳反应，产物增加了氧原子，发生了氧化反应，二氧化碳被还原，正确；C项，由图可知，反应方程式为Ru(OH)2+2H2＝RuH2+2H2O，反应中钌元素的化合价没有变化，氢元素的化合价既升高被氧化，又降低被还原，氢气既是反应的氧化剂也是反应的还原剂，所以当1 mol H2O Ru(OH)2转化为RuH2时，氢气得到2 mol电子，Ru(OH)2并没有电子得失，所以当1 mol H2O生成时有1 mol电子转移，误；D项，由图可知，Ru元素在化合物中的化学式分别为RuH2、Ru(HCOO)2 、Ru(OH)2；氧元素均形成含氧化合物，没有形成过氧化物，由化合价代数和为0可知，Ru和O元素的化合价不变，正确。 8．（2025·江苏省海安高级中学12月月考）化学链燃烧技术可提高燃烧效率，并有利于CO的捕集。某种化学链燃烧技术中的物质转化关系如下图，其中M和N为铜的氧化物，反应①和②在不同装置中进行，燃料用CxHy表示。下列说法不正确的是 A．M和N分别是CuO和Cu2O B．若②中燃料为CH4气体，则完全反应时，燃料与①中所需空气的体积比约1∶10(相同条件下) C．相同条件下，理论上燃料通过化学链燃烧比在空气中直接燃烧放出的热量更多 D．与燃料在空气中燃烧相比，化学链燃烧生成的CO2纯度更高，利于富集 【答案】C 【解析】A项，CxHy燃烧生成二氧化碳和水，是被氧化，化合价升高，则M→N是化合价降低，故M和N分别是CuO和Cu2O，正确；B项，若②中燃料为CH4，则完全反应时需要的氧气物质的量为CH4物质的量2倍，燃料与①中所需空气则为CH4的10倍，体积比约为1∶10，正确；C项，根据盖斯定律可知，一个化学反应不管一步反应还是几步完成，反应热相等，故相同条件下，理论上燃料通过化学链燃烧和在空气中直接燃烧放出的热量相等，错误；D项，由图示可知，从燃料反应器中出来的只有CO2和水，CO2纯度更高，利于富集，正确。 9．（2025·江苏省无锡市期末）在光照条件下，CO2加氢制CH4的一种催化机理如图所示，下列说法正确的是 A．没有La2O3的介入，CO2和H2就不能转化为CH4和H2O B．反应过程中释放出带负电荷的•H C．该反应的化学方程式为CO2＋4H2CH4＋2H2O D．La2O2CO3是反应的催化剂 【答案】C 【解析】A项，催化剂不是化学反应的必要条件，不能决定反应能否发生，没有La2O3催化剂的加入，只是反应速率减慢，错误；B项，据图示知，反应过程中H2经过Ni活性中心裂解产生活化态的•H，不带电，错误；C项，由催化机理图知，CO2和H2是反应物，CH4和H2O是生成物，反应方程式为：CO2＋4H2CH4＋2H2O，正确；D项，由图知，La2O3和反应物CO2一同加入，属于催化剂，La2O2CO3是反应的中间产物，错误。 10．（2025·江苏省兴化中学、高邮中学、泗洪中学上学期）尿素的电化学合成： ①电催化CO2和NO3－合成尿素的装置如图，生成尿素的电极反应式为__________________________。 ②电催化CO2和N2合成尿素。CO2先在阴极被还原为中间体CO，再与N2合成尿素。 已知：CO2在阴极还能被还原为CH4，其生成CH4的趋势比生成CO的趋势更大。但实验数据说明，一定时间内，阴极产物中CO的物质的量大于CH4，可能的原因为________________________________。 【答案】①CO2＋2NO3－＋18H＋＋16e－＝CO(NH2)2＋7H2O ②该条件下，CO2在阴极生成CO的速率比生成CH4的速率快 【解析】①根据装置图可知，CO2、NO3－反应生成尿素，为还原反应，生成尿素的电极反应式为CO2＋2NO3－＋18H＋＋16e－＝CO(NH2)2＋7H2O；②已知：CO2在阴极还能被还原为CH4，其生成CH4的趋势比生成CO的趋势更大，即生成CH4反应的平衡常数比生成CO的反应的平衡常数更大。但实验数据说明，一定时间内，阴极产物中CO的物质的量大于CH4，可能的原因为该条件下，CO2在阴极生成CO的速率比生成CH4的速率快。 11．（2025·江苏省扬州市期末）我国力争于2060年前实现碳中和。研发CO2利用的技术成为研究热点。 （1）300℃、催化剂条件下，以1 mol CO2和3 mol H2为原料，在恒容密闭容器中制备甲醇(CH3OH)过程的能量变化如图所示。 ①CH3OH的结构式为___________。 ②写出制备CH3OH的热化学方程式为2CO2(g)＋3H2(g)＝CH3OH(g)＋H2O(g) ∆H=___________kJ·mol－1(∆H的数值用“a、b、c”中的字母表示)。 ③判断上述反应已经达到化学平衡状态的标志是___________(填字母)。 A．H2的物质的量浓度保持不变 B．每消耗1 mol CO2的同时消耗1 mol CH3OH C．混合气体的密度保持不变 （2）在一定条件下，向1 L恒容密闭的容器中，充入1 mol CO2和 4 mol H2，发生反应：CO2(g)＋4H2(g)＝CH4(g)＋2H2O(g)，测得CO2(g)和CH4(g)的浓度随时间变化如图所示。 ①从3 min到8 min，v(H2)=___________mol·L⁻1·min⁻1，平衡时CO2的转化率为___________。 ②3 min时，v(CO2)正___________v(CO2)逆(填“大于”“等于”或“小于”)。 （3）CO2分解产生的CO和O2可作为CO-O2燃料电池的原料，题图为CO-O2燃料电池的构造示意图。X电极的电极反应式为___________，K＋向___________极迁移(填“X”或“Y”)。 【答案】（1）① ②a—b ③AB （2）①0.2 ②75% ③大于 （3）①CO-2e－+4OH－＝CO32－+2H2O ②Y 【解析】（1）①CH3OH是甲醇，含一个C，结构式为；②根据图象反应热为反应物与生成物能量的差值，且反应为放热反应，则热化学方程式，CO2(g)＋3H2(g)＝CH3OH(g)＋H2O(g) ∆H=a-b kJ·mol－1；③A项，当反应未达到平衡时，H2的物质的量会处于变化，H2的物质的量浓度保持不变，即达到平衡，正确；B项，消耗1 mol CO2代表的是正反应，消耗1 mol CH3OH代表逆反应，且两者变化量与化学计量数成正比，则每消耗1 mol CO2的同时消耗1 mol CH3OH即达到平衡状态，正确；C项，混合气体的质量保持不变，体积保持不变，则密度一直保持不变，但无法确定是平衡状态，错误；故选AB；（2）①向1 L恒容密闭的容器中，充入1 mol CO2和4 mol H2，发生反应：CO2(g)＋4H2(g)＝CH4(g)＋2H2O(g)，则减少的为反应物，增加的为生成物，达到平衡时，c(CH4)=0.75 mol·L－1，所以c(CO2)＝0.25 mol·L－1，根据起始投料，CO2为l mol，H2为4 mol，消耗的CO2和H2的物质的量之比为1∶4，v(H2)=×4＝0.2 mol·L－1·min－1；8 min时达到平衡，平衡时CO2的转化率为×100%＝75%；②3 min时，未达到平衡，3 min之后CO2持续在减少，平衡正向移动，则v(CO2)正大于v(CO2)逆；（3）由图示可知，电子由X电极流出经过外电路，进入Y电极，则X电极失去电子、发生氧化反应为负极；Y电极得到电子、发生还原反应为正极。所以氧气应从b口通入，电极反应为O2＋4e－＋2H2O＝4OH－；X为电池负极，电极反应为CO－2e－＋4OH－＝CO32－＋2H2O，根据阳离子移向正极，阴离子移向负极可知，K＋移向正极(Y极)。 03 考查硅及化合物的性质与应用 12．（2025·江苏省南通市二模）制造机器人所使用的芯片的主要成分为 A．合金 B．二氧化硅 C．硅 D．石墨 【答案】C 【解析】A项，合金可能用于其他部件，比如外壳或连接部分，但芯片本身不是合金，错误；B项，二氧化硅不导电，常用于制造光导纤维，错误；C项，芯片的核心是集成电路，其主要材料是半导体硅，正确；D项，石墨虽然导电性好，但通常用于电池或润滑剂，和芯片的主要材料无关，错误。 13．（2025••江苏省兴化中学、高邮中学、泗洪中学调研）中国自主研发并生产制造的计算机处理芯片所用的单晶硅属于 A．合金 B．硅酸盐 C．单质 D．有机高分子 【答案】C 【解析】计算机处理芯片所用的单晶硅是非金属单质硅，化学式为Si，不属于合金、也不属于硅酸盐和有机高分子，答案选C。 14．下列说法正确的是 A．（2025·江苏省泰州市期末）单晶硅熔点高，可用作半导体材料 B．（2025·江苏省盐城市期末）量子计算机“悟空”面世，其传输信号的光纤主要成分为SiO2 C．（2025·江苏省海安高级中学12月月考）“玉兔二号”月球车首次实现在月球背面着陆，其太阳能电池帆板的主要材料是SiO2 D．（2025·江苏省无锡市期末）“天问一号”选择使用新型SiC增强铝基复合材料的主要依据是其导电性好 【答案】B 【解析】A项，单晶硅用作半导体材料是因为其导电特性，而非熔点高，错误；B项，光纤的主要成分为二氧化硅（SiO2），正确；C项，太阳能电池帆板的主要材料是Si，错误；D项，“天问一号”选择使用新型SiC增强铝基复合材料的主要依据是其硬度大，熔沸点高，错误。 15．（2024·江苏省各地模拟组合题）下列说法或方程式不正确的是 A．石英砂、纯碱和石灰石可用于制造普通玻璃 B．氢氟酸与玻璃中SiO2反应：SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O C．向久置的Na2SiO3溶液滴加稀盐酸，有气泡产生，说明Na2SiO3溶液已变质 D．石英坩埚耐高温，可用来加热熔化烧碱、纯碱等固体 【答案】D 【解析】A项，制造普通玻璃的主要原料是石英砂、纯碱和石灰石，正确；B项，玻璃中的SiO2会与HF反应生成SiF4和水，正确；C项，久置的Na2SiO3变质时，易混有Na2CO3或NaHCO3，故加入稀盐酸，有气泡产生，正确；D项，SiO2能与NaOH、Na2CO3反应，故不能用石英坩埚加热熔化烧碱、纯碱等固体，错误。 16．（2025••江苏省扬州中学1月月考）通过SiHCl3＋H2Si＋3HCl可获取晶体硅。下列说法正确的是 A．Si原子的结构示意图为 B．SiHCl3的电子式为 C．该反应属于置换反应 D．HCl属于离子化合物 【答案】C 【解析】A项，硅原子核外14个电子，分三层排布，最外层有4个电子，则Si原子的结构示意图为： ，错误；B项，Cl原子未满足8电子稳定结构，SiHCl3中存在1个Si－H键、3个Si－Cl键，其电子式为 ，错误；C项，该反应由单质和化合物反应生成另一单质和另一化合物，属于置换反应，正确；D项，氯化氢中氢原子与氯原子通过共用1对电子结合，只含共价键，属于共价化合物，错误。 17．（2025·江苏省南前黄中学攀行动二）实验室可用SiC与Cl2反应(SiC＋2Cl2SiCl4＋C)制取少量SiCl4(沸点为57.6℃，易水解)。下列实验原理和装置不能达到实验目的的是 A．用装置甲制取氯气 B．用装置乙得到纯净干燥的Cl2 C．用装置丙制取四氯化硅 D．用装置丁收集四氯化硅并吸收尾气 【答案】B 【解析】A项，二氧化锰和浓盐酸在加热条件下生成氯化锰、氯气、水，用装置甲制取氯气，不符合题意；B项，制取纯净干燥的Cl2，应该先除杂后干燥，符合题意；C项，SiC＋2Cl2SiCl4＋C，用装置丙制取四氯化硅，不符合题意；D项，SiCl4沸点为57.6℃，用冰水收集SiCl4，为防止SiCl4水解，用碱石灰吸收尾气，符合题意。 18．（2024·江苏省镇江模拟）硅胶吸附剂的结构示意图如图所示，常用作干燥剂。在其中添加CoCl2可使其指示吸水量的多少来决定硅胶是否失效，原理为CoCl2(蓝色)＋6H2O＝CoCl2·6H2O(粉红色)，失效的硅胶可加热再生，下列说法错误的是 A．当硅胶变粉红色说明硅胶失效了 B．SiO2是酸性氧化物，硅胶可干燥HF和Cl2等酸性气体 C．失效的硅胶再生时加热的温度不宜过高 D．当硅胶遇到大量的水分子时，水分子与硅羟基形成了过多氢键从而使硅胶失去吸附力 【答案】B 【解析】A项，由题中信息可知，硅胶吸水后，会变成CoCl2·6H2O(粉红色)，故变成粉红色后说明硅胶失效了，正确；B项，二氧化硅可以和HF反应，故硅胶不能干燥HF，错误；C项，加热的温度过高时硅胶分解，从而失去吸水能力，正确；D项，由硅胶结构可知，硅胶用作干燥剂，是通过硅羟基和水分子之间形成氢键而达到吸水的目的，故当硅胶遇到大量的水分子时，水分子与硅羟基形成了过多氢键从而使硅胶失去吸附力，正确。 04 考查硅酸盐及无机非金属材料 19．（2025·徐州下学期2月调研）2025年4月，第十个“中国航天日”即将到来。下列有关中国空间站说法正确的是 A．外表面高温结构碳化硅陶瓷——硅酸盐材料 B．太阳能电池的单晶硅——半导体材料 C．外壳的烧蚀材料之一酚醛树脂——天然高分子材料 D．外层热控保温材料石墨烯——有机高分子材料 【答案】B 【解析】A项，碳化硅（SiC）陶瓷属于新型无机非金属材料，而硅酸盐材料（如传统陶瓷、玻璃）的主要成分是硅酸盐，二者成分不同，错误；B项，单晶硅是典型的半导体材料，广泛用于太阳能电池，其导电性可通过掺杂调控，正确；C项，酚醛树脂是人工合成的酚类和醛类缩聚产物，属于合成高分子材料，而非天然高分子材料，错误；D项，石墨烯是单层碳原子构成的二维材料，属于无机非金属材料，而非有机高分子材料，错误。 20．（2025·江苏省南通市开学考）制造5G芯片的氮化铝属于 A．金属材料 B．无机非金属材料 C．复合材料 D．有机高分子材料 【答案】B 【解析】A项，氮化铝是化合物不是合金，不属于金属材料，错误；B项，氮化铝是一种新型陶瓷材料，属于无机非金属材料，正确；C项，氮化铝是一种新型陶瓷，不属于复合材料，错误；D项，氮化铝中不含碳元素不是有机物，不属于有机高分子材料，错误。 1．（2025·江苏省南前黄中学攀行动二）中国科学家对量子材料的研究处于国际领先水平，近年来对石墨烯、硅烯、锗烯等低维量子材料的研究发展迅速。下列说法正确的是 A．X射线衍射法可直接确定石墨烯的晶体结构 B．第一电离能：C＜Si C．硅、锗属于同周期元素 D．金刚石和锗常用作半导体材料 【答案】A 【解析】A项，X射线衍射法能够通过分析衍射图谱确定晶体的结构，石墨烯作为晶体可用此方法确定结构，正确；B项，同主族元素中，第一电离能随原子半径增大而减小，C（碳）的第一电离能大于Si（硅），错误；C项，硅位于第三周期，锗位于第四周期，二者同主族但不同周期，错误；D项，金刚石为绝缘体，而锗是半导体材料，错误。 2．（2025·镇江市上学期期中）在给定条件下，下列物质间转化均能实现的是 A．制漂白粉：NaCl(aq)Cl2漂白粉 B．硅的制备：粗硅SiCl4Si C．硝酸工业：NH3NOHNO3 D．制银镜：AgNO3(aq)[Ag(NH3)2]OHAg 【答案】B 【解析】A项，工业上生产漂白粉是用氯气和石灰乳进行反应，而不是石灰水，不合题意；B项，加热条件下粗硅与氯气反应生成四氯化硅，高温下氢气还原四氯化硅得到高纯硅，硅的制备：粗硅SiCl4Si，符合题意；C项，一氧化氮与水不反应，NO通入水中不能生成硝酸，不合题意；D项，银氨溶液与还原性糖，例如葡萄糖反应可制得银镜，蔗糖不是还原性糖，不合题意。 3．（2025·江苏南通市开学考）F、Cl元素的单质及其化合物应用广泛。石墨与F2在450℃反应，石墨层间插入F得到层状化合物(CF)x，该物质仍具有润滑性，其单层局部结构如图所示；ClO2具有强氧化性，易溶于水，是一种高效安全消毒剂，可用甲醇在酸性条件下与NaClO3反应制得；可用于制备高纯硅，主要过程如下：粗硅SiHCl3高纯硅下列说法不正确的是 A．粗硅制备高纯硅的两步反应中硅元素均被氧化 B．制备粗硅的化学方程式为SiO2＋CSi＋2CO↑ C．1 mol Si含Si-Si键的数目约为2×6.02×1023 D．制备高纯硅的原料气和H2应充分去除O2 【答案】A 【解析】A项，粗硅制备高纯硅的两步反应中，第一步Si→SiCl4，硅元素被氧化，第二步SiCl4→Si，硅元素被还原，错误；B项，制备粗硅的化学方程式为SiO2＋CSi＋2CO↑，正确；C项，1 mol Si含Si-Si键的数目约为2×6.02×1023，正确；D项，制备高纯硅的原料气HCl和H2应充分去除O2，防止硅被氧化，正确。 4．（2025·江苏省苏州市下学期摸底调研）在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的某些性质是相似的。如：Be(OH)2和Al(OH)3均为两性氢氧化物，Be(OH)2溶于强碱形成[Be(OH)4]2-；BeO和Al2O3都具有难溶于水、高熔点等性质。BeCl2和AlCl3在气态时通常以二聚体的形式存在。B和Si均能溶于NaOH溶液生成盐和H2。工业上用焦炭和SiO2在高温下反应制粗硅。硼酸(H3BO3)和硅酸都是弱酸，硼酸晶体有类似于石墨的片层状结构，常用作润滑剂。下列化学反应表示不正确的是 A．焦炭与石英砂反应：SiO2＋2CSi＋2CO↑ B．盛放碱液的试剂瓶不能用玻璃塞的原因：SiO2＋2OH－＝SiO32－＋H2O C．氯化铍溶液中滴加过量NaOH溶液：Be2＋＋2OH－＝Be(OH)2↓ D．硅与氢氧化钠溶液反应：Si＋2NaOH＋2H2O＝Na2SiO3＋2H2↑ 【答案】C 【解析】A项，焦炭与石英砂制备粗硅反应：SiO2＋2CSi＋2CO↑，正确；B项，盛放碱液的试剂瓶不能用玻璃塞因为二氧化硅和碱反应：SiO2＋2OH－＝SiO32－＋H2O；正确；C项，氯化铍溶液中滴加过量NaOH溶液，Be(OH)2会在强碱中溶解生成[Be(OH)4]2－，所以正确的为：Be2＋＋4OH－＝[Be(OH)4]2－，错误；D项，硅与氢氧化钠溶液反应为Si＋2NaOH＋2H2O＝Na2SiO3＋2H2↑，正确。 5．（2025·江苏省无锡市期末）C、Si及其化合物应用广泛。CH4具有较大的燃烧热（890.3 kJ·mol－1），常用作燃料；工业上可用CH4与H2O反应生产H2，CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) ∆H=+161.1 kJ·mol－1；用焦炭还原SiO2可制得粗硅，再发生两步反应可制得精硅：Si(s)＋3HCl(g)SiHCl3(g)＋H2(g)、SiHCl3(g)＋H2(g)Si(s)＋3HCl(g)，反应过程中可能会生成SiCl4；硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，是一种矿黏合剂，通入CO2生成H2SiO3沉淀。 下列化学反应表示正确的是 A．制粗硅的化学方程式：SiO2＋2CSi＋2CO↑ B．甲烷-空气碱性燃料电池正极反应式：CH4－8e－＋10OH－＝CO32－＋7H2O C．甲烷燃烧的热化学方程式：CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) ∆H=-890.3 kJ·mol－1 D．硅酸钠溶液中通入过量CO2反应的离子方程式：SiO32－＋CO2＋H2O＝CO32－＋H2SiO3↓ 【答案】A 【解析】A项，制粗硅用SiO2与C在高温下反应生成Si和CO，方程式为：SiO2＋2CSi＋2CO↑，正确；B项，甲烷-空气碱性燃料电池中甲烷为燃料，发生氧化反应，是负极，负极的反应式为：CH4-8e－＋10OH－＝CO32－＋7H2O，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，错误；C项，CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol－1，燃烧的热化学方程式中生成物水应该是液态，错误；D项，硅酸钠溶液通入过量的CO2生成硅酸和碳酸氢钠，离子方程式为：SiO32－＋2CO2＋2H2O＝2HCO3－＋H2SiO3↓，错误。 6．（2025·江苏省盐城市考前指导卷）硼和硅在周期表中处于对角线位置，性质相似但存在差异。硼的熔点(2 076℃)高于硅(1 414℃)，晶体硼的硬度接近金刚石。常温下乙硼烷(B2H6)和甲硅烷(SiH4)都是还原性的气体，B2H6有较大的燃烧热(2 165 kJ·mol－1)，是常见的燃料；SiH4可与CuO共热制Cu。BCl3水解生成一元弱酸硼酸(H3BO3)，Si(OC2H5)4水解生成SiO2；氨硼烷(H3NBH3)、硼氢化钠(NaBH4)是常见的制氢试剂。 下列说法正确的是 A．NH3BH3和NaBH4中都含有配位键 B．晶体硼和晶体硅都是共价化合物 C．SiH4 和BCl3的中心原子的杂化方式相同 D．1 mol SiO2和1 mol金刚石中都含有2 mol共价键 【答案】A 【解析】A项，氨硼烷(NH3BH3)中，B原子提供空轨道，N原子提供孤对电子，形成B←N配位键；硼氢化钠(NaBH4)中的阴离子BH4－，H⁻提供电子对，形成B←H配位键。因此两者均含配位键，正确；B项，晶体硼和晶体硅都是共价晶体，由同种原子通过共价键结合，属于单质而非化合物，错误；C项，SiH4的中心原子Si有4个σ键，无孤对电子，杂化方式为sp3；BCl3的中心原子B有3个σ键，无孤对电子，杂化方式为sp2。两者不同，错误；D项，SiO2是共价晶体，每个Si原子与4个O原子形成共价键，1 mol SiO2含4 mol Si-O共价键；金刚石也是共价晶体，每个C原子与4个相邻C原子成键，但每个键被2个原子共享，1 mol金刚石含2 mol C-C共价键，错误。 7．（2025·苏州第一学期质量测试）碳族元素及其化合物在自然界广泛存在且具有重要应用。甲烷是清洁能源，燃烧热大(890.3kJ·mol－1)，完全燃烧生成CO2，CO2催化加氢可制CH4；Na2CS3是一种杀菌剂；电解还原SiO2可制得半导体材料晶体Si，四氯化锗(GeCl4)水解可得到GeO2；醋酸铅[(CH3COO)2Pb]易溶于水，难电离，醋酸铅溶液可用于吸收H2S气体。 下列说法正确的是 A．晶体Si属于分子晶体 B．1 mol CS32－中含有σ键数为3 mol C．GeCl4的空间构型为平面正方形 D．CO2中的C原子和SiO2中的Si原子杂化方式相同 【答案】B 【解析】A项，晶体Si属于共价晶体，错误；B项，CS32－中1个C连接3个S原子，则1 mol CS32－中含有σ键数为3 mol，正确；C项，GeCl4的价层电子对数4＋＝4，空间构型为正四面体，错误；D项，CO2中的C原子与O原子以双键结合，则杂化方式为sp，SiO2中的Si原子与O原子以单键结合，则Si原子杂化方式sp3，D错误。 8．（2024·江苏盐城市期中）碳元素及其化合物在自然界广泛存在且具有重要应用。C、C、C是碳元素的3种核素，碳元素不仅可以形成金刚石等单质，还能形成CO2、CH4、CH3OH、CH3CH2OH、HCOONa、NaHCO3重要化合物。CH4具有较大的燃烧热(890.3 kJ·mol－1)，是常见燃料。用NaOH溶液吸收CO2生成NaHCO3溶液是CO2“固定”再利用的方法之一、电解NaHCO3溶液可获得CH4；向NaHCO3溶液中加入铁粉，反应初期产生H2并生成FeCO3，FeCO3迅速转化为活性Fe3O4－x，活性Fe3O4－x、催化HCO3－加氢生成HCOO－。“侯氏制碱法”是以CO2、NH3、NaCl为原料制备Na2CO3。下列物质结构与性质或物质性质与用途具有对应关系的是 A．CO2不能燃烧也不助燃，可用于金属钠着火的灭火 B．刚石中碳原子形成立体空间网状结构，因此有很大的硬度 C．HCOO－离子间能形成氢键，所以HCOONa熔点比CH3OH高 D．CH3CH2OH有氧化性，可用于杀菌消毒 【答案】B 【解析】A项，金属钠着火时生成过氧化钠，CO2能与过氧化钠反应生成氧气能助燃，因此CO2不可用于金属钠着火的灭火，错误；B项，金刚石只有非极性共价键，碳原子间以极性键形成空间网状结构，有很大的硬度，正确；C项，氢键是H原子与N、O、F等原子之间形成的分子间作用力，HCOO－离子间不能形成氢键，错误；D项，细菌是一种蛋白质，酒精CH3CH2OH能使蛋白质变性失活从而起到杀菌消毒作用，与氧化性无关，错误。 9．（2025·江苏省无锡市期末）CO2的分离回收和资源化利用具有重要意义。 Ⅰ．CO2的分离回收 乙醇胺类水溶液对CO2气体具有优良的吸收性能。在20～40℃条件下，单乙醇胺(HOCH2CH2NH2)（）水溶液吸收CO2生成单乙醇氨基碳酸盐，升温至较高温度可实现吸收剂的再生。在吸收过程中，部分单乙醇胺会与CO2反应生成单乙醇氨基甲酸盐，对设备有强腐蚀性。N-甲基二乙醇胺[(CH3)N(CH2CH2OH)2]水溶液吸收CO2时，生成氨基碳酸氢盐，较低温度即可实现吸收剂再生。 （1）单乙醇胺水溶液吸收CO2生成单乙醇氨基碳酸盐的反应是_________（填“吸热”或“放热”）反应。 （2）利用20%单乙醇胺水溶液吸收CO2，测得高于40℃时，单乙醇胺水溶液吸收CO2的吸收率随温度升高呈现下降趋势，其主要原因是_________________________________________。 （3）单乙醇胺与CO2反应生成单乙醇氨基甲酸盐，该过程分两步进行： HOCH2CH2NH2XY（单乙醇氨基甲酸盐） 其中第①步反应类型为____________。 （4）与N-甲基二乙醇胺相比，单乙醇胺作为CO2吸收剂的缺点是__________________________。 Ⅱ．CO2的资源化利用 某研究团队使用催化二氧化碳加氢制甲醇。 （5）反应选择性研究。将一定比例CO2和H2的混合气体匀速通过装有Ni-Co/γ-Al2O3催化剂的反应器，测得CO2的转化率和产物的选择性随流动时间的变化如图-1所示，催化剂表面反应随流动时间的变化示意图如图-2所示，甲醇选择性发生变化的原因是____________________________________。 （6）反应机理研究。中间体*CHOOH转化为中间体*CHO是反应的决速步骤，表面氢或活性氢参与反应过程中的能量变化和部分中间体结构示意图分别如图-3和图-4所示。更有利于反应进行的氢为__________（填“表面氢”或“活性氢”），从结构和能量的视角分析其原因是_________________________________________________________。 【答案】（1）放热 （2）温度升高，CO2溶解度下降，单乙醇氨基碳酸盐发生分解 （3）加成反应 （4）单乙醇胺水溶液吸收CO2生成稳定性强的碳酸盐，吸收液再生能耗大；副产物单乙醇氨基甲酸盐对设备有强腐蚀性 （5）随着流动时间增加，催化剂表面NiOx增多，有利于CO2选择性生成CO，不利于CO2选择性生成CH3OH （6）①活性氢 ②表面氢与金属原子之间存在作用力，且表面氢结合氧原子的方向阻力大，两者共同导致表面氢参与的反应活化能高，反应速率慢 【解析】（1）根据单乙醇胺(HOCH2CH2NH2)水溶液吸收CO2生成单乙醇氨基碳酸盐，升温至较高温度可实现吸收剂的再生，说明升高温度反应逆向进行，则正反应为放热反应；（2）CO2溶解度随温度升高而降低，温度高于40℃时，CO2溶解度降低，单乙醇氨基碳酸盐发生分解，单乙醇胺水溶液吸收CO2的吸收率随温度升高呈现下降趋势；（3）单乙醇胺与CO2先发生加成反应得到单乙醇氨基甲酸HOCH2CH2NHCOOH，单乙醇氨基甲酸HOCH2CH2NHCOOH再与单乙醇氨反应生成单乙醇氨基甲酸盐，第一步反应为加成反应；（4）根据题目信息，与N-甲基二乙醇胺相比，单乙醇胺作为CO2吸收剂的缺点是：单乙醇胺水溶液吸收CO2生成稳定性强的碳酸盐，吸收液再生能耗大；副产物单乙醇氨基甲酸盐对设备有强腐蚀性；（5）由图2可知，随着流动时间增加，催化剂表面NiOx增多，有利于CO2选择性生成CO，不利于CO2选择性生成CH3OH，甲醇选择性下降；（6）由图3可知，有活性氢参与的反应活化能低，更有利于进行；并且由图4可知，表面氢与金属原子之间存在作用力，且表面氢结合氧原子的方向阻力大，两者共同导致表面氢参与的反应活化能高，反应速率慢。 10．（2025·扬州中学1月）为了缓解温室效应与能源供应之间的冲突，从空气中捕集CO2并将其转化为燃料或增值化学品成为了新的研究热点。 （1）二氧化碳通过催化方法还原可以生产多种高价值的基础化学品，受到了研究人员的广泛关注。二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为： CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g) ∆H1＝－164.7 kJ·mol－1 CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2(g) ∆H1＝＋41.2 kJ·mol－1 在密闭容器中，1.01×105 Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)＝1∶4时，CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如图所示。CH4的选择性可表示为×100%。 反应2CO(g)＋2H2(g)CO2(g)＋CH4(g) ∆H＝________kJ·mol－1。 ②580℃以后CO2平衡转化率升高的主要原因是______________________________________________ _____________________________________________________________________________。 ③某同学认为该反应的最佳温度范围为360℃～400℃，你是否赞同，并说明理由：_______________________________________________________________________________________。 （2）为了进一步研究CO2的甲烷化反应，科学家研究催化剂M/TiO2(M表示Ni或Ru)在300℃光照的条件下进行反应，催化反应的核心过程如题图所示： ①步骤Ⅲ发生的反应为______________________________________(*X代表吸附态中间体)。 ②研究发现，光诱导电子从TiO2转移到M，富电子的M表面可以促进H2的解离和CO2的活化，从而提高反应效率。已知Ni和Ru的电负性分别为1.91和2.20，使用Ru/TiO2催化剂的反应效率_________(填“高于”或“低于”)使用Ni/TiO2作催化剂的反应效率。 【答案】（1）①－247.1 ②反应Ⅰ为放热反应，温度升高CO2平衡转化率降低；反应Ⅱ为吸热反应，温度升高CO2平衡转化率升高，580℃以后，温度对反应Ⅱ平衡移动的影响大于反应Ⅰ ③不赞同。虽然反应温度为360℃～400℃时CO2转化率较高，但CO2生成CH4的选择性的大小无法确定(CH4选择性大小无法确定) （2）①*COOH→*CO＋*OH ②高于 【解析】（1）①设反应Ⅲ：2CO(g)＋2H2(g)CO2(g)＋CH4(g)，根据盖斯定律Ⅲ＝Ⅰ－2×Ⅱ，则∆H＝∆H1－2×∆H2＝(－164.7 kJ·mol－1)－2×(＋41.2 kJ·mol－1)＝－247.1 kJ·mol－1；②反应Ⅰ为放热反应，温度升高CO2平衡转化率降低；反应Ⅱ为吸热反应，温度升高CO2平衡转化率升高，580℃以后，温度对反应Ⅱ平衡移动的影响大于反应Ⅰ，导致CO2平衡转化率升高；③由图可知温度范围约为360℃～400℃时二氧化碳实际转化率最高，催化剂的活性最大，但CO2生成CH4的选择性的大小无法确定，故答案为：不赞同。虽然反应温度为360℃～400℃时CO2转化率较高，但CO2生成CH4的选择性的大小无法确定(CH4选择性大小无法确定)；（2）①由图知，步骤Ⅲ发生的反应为：*COOH→*CO＋*OH；②光诱导电子从TiO2转移到M，富电子的M表面可以促进H2的解离和CO2的活化，从而提高反应效率可得电负性越大，催化效率越高。已知Ni和Ru的电负性分别为1.91和2.20，使用Ru/TiO2催化剂的反应效率高于使用Ni/TiO2作催化剂的反应效率。 1．（2025·江苏卷）CO2与NO3－通过电催化反应生成CO(NH2)2，可能的反应机理如图所示(图中吸附在催化剂表面的物种用“*”标注)。下列说法正确的是 A．过程Ⅱ和过程Ⅲ都有极性共价键形成 B．过程Ⅱ中NO3－发生了氧化反应 C．电催化CO2与NO3－生成CO(NH2)2的反应方程式：CO2＋2NO3－＋18H＋CO(NH2)2＋7H2O D．常温常压、无催化剂条件下，CO2与NH3·H2O反应可生产CO(NH2)2 【答案】A 【解析】A项，过程Ⅱ为：*CO2和*NO3－在酸性条件下被还原为*CO和*NH2的反应，生成了N—H等极性共价键；过程Ⅲ为*CO和*NH2生成*CO和*NH2CO(NH2)2的反应，生成了C—N极性共价键，正确；B项，过程Ⅱ是得电子的还原反应，N元素的化合价由＋5降为-2，C元素的化合价由＋4降为＋2，错误；C项，所给离子方程式电荷不守恒，根据反应机理图可知，过程Ⅱ需要外界提供电子，则正确的反应方程式为CO2＋2NO3－＋18H＋＋16e－CO(NH2)2＋7H2O，错误；D项，常温常压、无催化剂条件下，CO2与NH3·H2O反应生成(NH4)2CO3或NH4HCO3，错误。 2．（2025·云南卷）稻壳制备纳米Si的流程图如下。下列说法错误的是 A．SiO2可与NaOH溶液反应 B．盐酸在该工艺中体现了还原性 C．高纯Si可用于制造硅太阳能电池 D．制备纳米Si：SiO2＋2MgSi＋2MgO 【答案】B 【解析】稻壳在一定条件下制备纳米SiO2，纳米SiO2和Mg在650℃发生置换反应生成MgO和纳米Si，加盐酸将MgO转化为MgCl2，过滤、洗涤、干燥得到纳米Si。 A项，SiO2是酸性氧化物，与NaOH反应生成Na2SiO3和H2O，正确；B项，盐酸参与的反应为：MgO＋2HCl＝MgCl2＋H2O，该反应是非氧化还原反应，盐酸体现酸性，没有体现还原性，错误；C项，高纯硅可以将太阳能转化为电能，故可用于制硅太阳能电池，正确；D项，SiO2和Mg在650℃条件下发生置换反应得到MgO和纳米Si，反应的化学方程式为SiO2＋2MgSi＋2MgO，正确。 3．（2025·湖北卷）下列描述不能正确地反映事实的是 A．室温下SiO2与碳不发生反应，高温下可生成Si和CO B．室温下苯与溴不发生反应，温度升高生成大量溴苯 C．通常含硒的化合物有毒性，但微量硒元素有益健康 D．某些镇痛类生物碱可用于医疗，但滥用会危害健康 【答案】B 【解析】A项，高温下SiO2与碳发生反应生成Si和CO，正确；B项，苯的溴代反应需催化剂，仅升温无法生成溴苯，错误；C项，硒化合物(如硒化氢)多数有毒，但硒是人体必需的微量元素，微量摄入有益健康，过量则有害，正确；D项，镇痛类生物碱的双重作用描述正确，例如吗啡等生物碱可用于镇痛治疗，但滥用会导致成瘾和健康危害，正确。 4．（2022·湖北高考真题）C60在高温高压下可转变为具有一定导电性、高硬度的非晶态碳玻璃。下列关于该碳玻璃的说法错误的是 A．具有自范性 B．与C60互为同素异形体 C．含有sp3杂化的碳原子 D．化学性质与金刚石有差异 【答案】A 【解析】A项，自范性是晶体的性质，碳玻璃为非晶态，所以没有自范性，错误；B项，碳玻璃和C60均是由碳元素形成的不同的单质，所以是同素异形体，正确；C项，碳玻璃具有高硬度，与物理性质金刚石类似，因而结构具有一定的相似性，所以含有sp3杂化的碳原子形成化学键，正确；D项，金刚石与碳玻璃属于同素异形体，性质差异主要表现在物理性质上，化学性质上也有着活性的差异，正确。 5．（2023·山东卷）三氯甲硅烷（SiHCl3）是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为31.8 ℃，熔点为－126.5 ℃，易水解。实验室根据反应Si＋3HClSiHCl3＋H2，利用如下装置制备SiHCl3粗品（加热及夹持装置略）。回答下列问题： （1）制备SiHCl3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Cl>H>Si，SiHCl3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SiHCl3纯度。 ①m1 g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m2 g，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m1、m2的代数式表示）。 【答案】（1）检查装置气密性 当管式炉中固体消失，烧瓶中无液体滴下 C、D之间没有吸水装置，缺少氢气的处理装置 （2）SiHCl3＋5NaOH＝Na2SiO3＋3NaCl＋H2↑＋2H2O （3）高温灼烧 冷却 AC ＋100% 【解析】氯化氢气体通入浓硫酸干燥后，在管式炉中和硅在高温下反应，生成三氯甲硅烷和氢气，由于三氯甲硅烷沸点为31.8 ℃，熔点为－126.5 ℃，在球形冷凝管中可冷却成液态，在装置C中收集起来，氢气则通过D装置排出，同时D可处理多余的氯化氢气体，据此解答。 （1）制备SiHCl3时，由于氯化氢、SiHCl3和氢气都是气体，所以组装好装置后，要先检查装置气密性，然后将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中，通入氯化氢气体，排出装置中的空气，一段时间后，接通冷凝装置，加热开始反应，制备反应结束时，Si完全反应，SiHCl3（常温下为无色液体）不再增加，则实验结束的现象是管式炉中固体消失、烧瓶中无液体滴下。SiHCl3容易水解，D中水蒸气容易进入C中，C和D之间应增加吸收水蒸气的装置，同时应增加氢气的处理装置；（2）已知电负性Cl＞H＞Si，则SiHCl3中氯元素的化合价为－1价，H元素的化合价为－1价，硅元素化合价为＋4价，所以氢氧化钠溶液和SiHCl3反应时，要发生氧化还原反应，得到氯化钠、硅酸钠和氢气，化学方程式为SiHCl3＋5NaOH＝Na2SiO3＋3NaCl＋H2↑＋2H2O；（3）m1 g样品经水解，干燥等预处理过程得到硅酸水合物后，高温灼烧，在干燥器中冷却后，称量，所用仪器包括坩埚和干燥器，所得固体氧化物为二氧化硅，质量为m2 g，则二氧化硅的物质的量为n(SiO2)＝ mol，样品纯度为＋100%＝＋100%。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$