第10讲碳、硅及其重要化合物（检测）-2023年高考化学一轮复习讲义（解析版）

第10讲碳、硅及其重要化合物(精准检测卷)

时间：50分钟

一、选择题(12个小题，每小题只有一个正确选项，每题5分，共60分)

1.科技改变生活，新材料带来新科技。下列说法正确的是

A.“冰立方”的ETFE膜(乙烯-四氟乙烯共聚物)的单体为乙烯、四氟乙烯

B.北京冬奥会火炬“飞扬”的喷口外壳采用的聚硅氮烷树脂属于无机小分子化合物

C.北京冬奥会礼仪服采用石墨烯片聚热保暖，石墨烯和聚乙块互为同分异构体

D.“天机芯”是全球首款异构融合类脑计算芯片，其主要成分和光导纤维的主要成分相同

【答案】A

【解析】A.乙烯-四氟乙烯共聚物是乙烯、四氟乙烯发生加聚反应得到的产物，所以乙烯-

四氟乙烯共聚物的单体为乙烯和四氟乙烯，故A正确；

B.聚硅氮烷树脂属于高分子聚合物，故B错误；

C.石墨烯属于无机非金属材料，聚乙焕属于有机高分子化合物，石墨烯和聚乙焕不互为同

分异构体，故C错误；

D.光导纤维的主要成分是二氧化硅，芯片的主要成分是硅，故D错误；

答案选A。

2.C、Si同处于IVA族，它们的单质或化合物有重要用途。实验室可用CCh回收废液中的

苯酚，工业上用SiO2和焦炭高温下反应制得粗硅，再经如下2步反应制得精硅：

l

Si(s)+3HCl(g)=SiHCh(g)+H2(g)∆H=-141.8kJ∙mol,SiHCh(g)+H2(g)=Si(s)+3HCl(g),反应

过程中可能会生成SiCko有关反应Si(s)+3HCl(g)T=∙SiHCI3(g)+H2(g)的说法正确的是

A.该反应的AH<0,∆S>0

B.其他条件不变，增大压强SiHeI3平衡产率减小

C.实际工业生产选择高温，原因是高温时Si的平衡转化率比低温时大

D.如图所示，当8警>3,SiHCI3平衡产率减小说明发生了副反应

∏(Sι)

【答案】D

【解析】A.该反应当中，反应前气体的计量系数和为3,反应后气体的计量系数和为2,

故反应的4S<0,A错误；

B.加压向气体计量系数减小的方向移动，对于该反应来说是正向移动，SiHCI3平衡产率增

大，B错误；

C.由题干信息可知，该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，即高温时Si的平衡转化

率比低温时小，C错误；

D.由图可知，当吗R>3,SiHCI3平衡产率减小，说明此时SiHCl3参与了其他的反应,

n（Sι）

导致平衡体系内SiHCl3浓度降低，产率降低，D正确；

故选D。

3.化学让生活变得更美好，下列关于化学物质应用的说法错误的是

A.浓硫酸可用于蚀刻玻璃、石英制品

B.硅胶、生石灰均可作食品包装中的干燥剂

C.石墨烯的电阻率低、热导率高，可用作动力电池材料

D.氮化硅陶瓷的熔点高、硬度大，可用于制作切削刀具

【答案】A

【解析】A.浓硫酸与SiCh不反应，HF能与SiCh反应，故浓硫酸不可用于刻蚀玻璃、石英

制品，氢氟酸可以，A错误；

B.硅胶、生石灰都有吸水性，可作食品包装中的干燥剂，B正确；

C.石墨烯的电阻率低、热导率高，可用于制作动力电池材料，C正确；

D.氮化硅陶瓷的硬度大，可用于制作切削刀具，D正确；

故答案为A。

4.天然Si。。晶体称为水晶，是古代重要宝石品种。有关SiOz的说法错误的是

A.属于原子晶体B.属于非电解质C.属于酸性氧化物D.含有Si=O键

【答案】D

【解析】A.Sio2属于原子晶体，A正确；

B.SiCh难溶于水，在熔融状态下也不能导电，属于非电解质，B正确；

C.SiO2属于酸性氧化物，能和强碱反应生成硅酸盐和水，C正确；

D.SiCh晶体中只含有Si-O键，不含Si=O键，D错误；

故选D。

5.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COCb可使其指示吸水

量的多少来决定硅胶是否失效，原理如下：CoCl2（蓝色）=CoCb∙6H2θ（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Cb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，与硅羟基形成了过多氢键从而失去吸附力

【答案】B

【解析】A.由题中信息可知，硅胶吸水后，会变成蓝色的CoCl2∙6H2O（粉红色），故变成粉

红色后则说明硅胶失效了，A正确；

B.二氧化硅可以和HF反应，故硅胶不能干燥HF,B错误；

C.温度过高会因显色剂逐步氧化而失去显色作用，C正确；

D.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，与硅羟基形成了过多氢键从而失去吸附力，D正确；

故选B,

6.我国拟定于2022年底发射“爱因斯坦”探针卫星，首次填补时域天文观测和高能天体物理

研究的国际空白。X射线主探器单体结构如图，下列有关物质的性质与用途不具有对应关系

的是

A.金属被有延展性，可作主探器的射线窗

B.石英对光线全反射，可作光导材料

C.SiCh属于原子晶体，可作耐高温材料

D.NahCSl遇光易分解，作为闪烁体

【答案】D

【解析】A.镀窗利用了被的延展性，将被做成被片，A不选；

B.石英对光线全反射，传导光的能力非常强，可作光导材料，B不选；

C.Siθ2属于原子晶体，熔点很高，可作耐高温材料，C不选；

D.Nai、CSl能作为闪烁体的原因是：吸收高能粒子，闪烁体中的电子被激发跃迁后又回到

基态，释放光能而发光，不涉及化学变化，即不涉及NahCSl的分解，D选；

答案选D。

7.我国古代劳动人民用“失蜡法”铸造青铜器：用蜂蜡作成铸件模型，再用黏土敷成外范，

烧成陶模，烧制过程蜡模全部融化流失，使整个铸件模型变成空壳，再往内浇灌青铜熔液,

便铸成器物。下列说法不正确的是

A.青铜是我国最早使用的合金材料，主要成分为铜和锡

B.蜂蜡的主要成分为有机物，其中的酯类物质难溶于水

C.黏土(Al2O3∙2SiO2∙2H2O)是由氧化物构成的混合物

D.陶制器皿属于传统硅酸盐材料，耐高温、耐腐蚀

【答案】C

【解析】A.青铜是我国最早使用的合金材料，是铜、锡的合金，故A正确;

B.蜂蜡的主要成分为酯类有机物，酯类物质难溶于水，故B正确；

C.黏土主要是由硅酸盐构成的混合物，故C错误；

D.陶制器皿属于传统硅酸盐材料，耐高温、耐腐蚀，故D正确;

选C。

8.利用下列装置进行实验，能达到相应实验目的的是

A.比较酸性：B.分离CCLt与L的混D.比较热稳定性:

C.制取少量CL

HCl>H2CO3>H2SiO3合溶液Na2CO3>NaHCO^

A.AB.BC.CD.D

【答案】C

【解析】A.盐酸的酸性强于碳酸，浓盐酸具有挥发性，挥发出的氯化氢会优先与硅酸钠溶

液反应，干扰二氧化碳与硅酸钠溶液的反应，无法比较碳酸和硅酸的酸性强弱，故A错误；

B.用蒸储方法分离四氯化碳与碘时，温度计应在支管口附近测定储出物的沸点，不能插入

溶液中，故B错误；

C.浓盐酸与高钵酸钾固体常温下反应生成氯化钾、氯化镒、氯气和水，则用题给装置能制

备少量氯气，故C正确；

D.碳酸氢钠受热易发生分解反应生成使澄清石灰水变混浊的二氧化碳气体，碳酸钠性质稳

定,受热不发生分解反应，则比较碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性时，大试管中应盛放碳酸钠、

小试管中应盛放碳酸氢钠，故D错误；

故选C。

9.在下列物质间的每一步转化中(反应条件已经略去)，不能只通过一步反应实现的是

A.Na→Na2O→Na2CO3→NaHCO3→NaOH

B.Si→SiO2→H2SiO3→Na2SiO3

C.NH3→NO→NO2→HNO3

D.NaAIo2-Al(OH)3—AI2O3-AlCb

【答案】B

【解析】A.Na和氧气在常温下反应生成Na2O,Na3O和二氧化碳反应生成Na2CO3,Na2CO3

和水、二氧化碳反应生成NaHCO3,NaHCO3和过量氢氧化钙反应生成碳酸钙和NaOH,故

A不符合题意；

B.SiO2难溶于水,SiO2和氢氧化钠生成Na2SiO3,Na2SiO3溶液和二氧化碳反应生成H2SiO3,

Sio2不能通过一步反应制备H2SiO.,,故B符合题意：

C.NH3发生催化氧化生成NO,NO和氧气反应生成NCh,NO2和水反应生成HNo3,故C

不符合题意；

D.NaAlo2溶液和二氧化碳反应生成AI(OH)3,Al(OH)3加热分解为ALOa,AbCh和盐酸反

应生成AICl3,故D不符合题意；

故选Bo

10.明朝李时珍名著《本草纲目》中记载：“以铅打成钱，穿成串，瓦盆盛生醋，以串横盆

中，离醋三寸，仍以瓦盆覆之，置阴处，候生霜刷下，仍合住。”(注：霜即醋酸铅，又称为

铅糖)。下列有关说法不正确的是

A.瓦盆也叫泥盆，用泥做成，瓦盆和建筑材料水泥、砖都属于硅酸盐产品

B.“离醋三寸，……置阴处，候生霜刷下“，说明醋酸具有挥发性

C.“铅打成钱，穿成串”的目的是增大接触面积，从而加快反应速率

D.该过程中涉及的铅、醋、醋酸铅三种物质均属于电解质

【答案】D

【解析】A.瓦盆也叫泥盆，用泥做成，瓦盆和水泥、砖都属于硅酸盐材料，A正确；

B.“离醋三寸，……置阴处，候生霜刷下”，铅和醋有段距离，能生成醋酸铅，说明醋酸具

有挥发性，B正确；

C.“铅打成钱，穿成串”的目的是增大接触面积，加快反应速率，C正确；

D.铅是单质，醋是混合物，二者既不是电解质，也不是非电解质；醋酸铅是(弱)电解质，

D错误；

故选D。

11.部分含碳物质的分类与相应碳元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是

A.固态P可做制冷剂用于人工降雨

B.P转化为r可通过化合反应来实现

C.m转化为n或o的反应均释放能量

D.n的一种同素异形体中既存在共价键也存在范德华力

【答案】C

【解析】依据价类二维图可知：m为甲烷、n为碳单质、。为CO、P为Co2、r为碳酸盐。

A.P为二氧化碳，可做制冷剂用于人工降雨，A项正确；

B.二氧化碳与氧化钙反应生成盐碳酸钙，是化合反应实现，B项正确：

C.甲烷转化为二氧化碳是放热反应，C项错误；

D.碳有多种同素异形体，如金刚石、石墨等，石墨既存在共价键也存在范德华力，D项正

确；

答案选C。

12.由于石墨烯独特的结构，在石墨烯薄膜上施加较低的电压(I-IoV)即可产生较高的热量，

平昌冬奥会”北京8分钟“主创团队用石墨烯制作了20℃能发热4h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

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

【答案】A

【解析】A.石墨烯属于碳单质，是能够导热的非金属材料，A错误；

B.石墨烯是碳的单质，B正确；

C.石墨烯属于碳单质，碳单质具有良好的导电性，可以导电，C正确；

D.根据题干信息可知，在石墨烯薄膜上施加较低的电压(I-IOV)即可产生较高的热量，使电

能转化为热能，D正确；

答案选A。

二、非选择题(共4小题，共40分)

13.天宫二号空间实验室已于2016年9月15日22时04分在酒泉卫星发射中心发射成功。

请回答下列问题：

（I）耐辐照石英玻璃是航天器姿态控制系统的核心元件。石英玻璃的成分是（填化

学式），该物质的类别属于（填“碱性氧化物”或“酸性氧化物”），实验室中不能用

玻璃塞试剂瓶盛放KOH溶液，原因是（用离子方程式表示）

（2）“碳纤维复合材料制品”应用于“天宫二号”的推进系统。碳纤维复合材料具有重量轻、

可设计强度高的特点。碳纤维复合材料由碳纤维和合成树脂组成，其中合成树脂是高分子化

合物，则制备合成树脂的反应类型是0

（3）太阳能电池帆板是“天宫二号”空间运行的动力源泉，其性能直接影响到“天宫二号”的

运行寿命和可靠性。

①天宫二号使用的光伏太阳能电池,该电池的核心材料是,其能量转化方式为。

②下图是一种全天候太阳能电池的工作原理：

太阳照射时的总反应为V3++VO2++H2O=V2++VO2++2H+,则负极反应式为；夜

间时，电池正极为（填“a”或"b”）。

2

【答案】（1）SiO2酸性氧化物SiO2+2OH-=SiO3+H2O

（2）聚合反应

（3）Si（或答“晶体硅”）太阳能转化为电能VO2++H2Oe=V（V+2H+b

【解析】（1）石英是SiCh;SiCh能与强碱反应生成硅酸盐和水；

（2）通过聚合反应合成高分子化合物；

（3）①太阳能电池的主要原料是高纯硅；②负极失电子发生氧化反应；

（1）石英玻璃的成分是SiCh;SiCh能与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，所以SKh属于酸性

2

氧化物；SiCh能与氢氧化钾反应生成硅酸钾和水，SiO2+2OH=Siθ3+H2O,所以实验室中

不能用玻璃塞试剂瓶盛放KoH溶液；（2）合成树脂是高分子化合物，制备合成树脂的反应

类型是聚合反应;（3）①太阳能电池的主要原料是高纯硅;太阳能电池把太阳能转化为电能；

②VO?+失电子生成VCh+,负极反应式是Vθ2++H2O-e=VO2++2H+;夜晚V?+失电子发生氧

化反应，所以a是负极、b是正极。

14.光纤通讯是光导纤维传送信号的一种通讯手段,合成光导纤维及氮化硅（一种无机涂层）

的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）反应I的化学方程式为2C+SiCh离温Si+2C0T,其中还原剂为（填化学式）,

该反应涉及的副反应可能有（碳不足）C+SiCh宣选Si+C021和（碳足量）。

（2）经反应∏所得的四氯化硅粗品中所含的物质如下:

组分名称

SiCl4SiHCl3SiH2Cl2HClBCl3PCl3

质量分数0.5450.4050.04620.00030.001930.00157

沸点/℃57.631.88.2-8512.575.5

图中“操作X”的名称为；PCb的电子式为。

（3）已知反应IV的化学方程式为3SiC14÷4NH31400X?Si3N4+i2HCl,则反应HI和IV中尾气

的用途为o若向一2L恒容密闭容器中投入ImOISiCL和ImolNH3,6min后反

应完全，则0〜6min内，Hel的平均反应速率为mol∙L-LminL

【答案】（1）C3C+SiO2**iSiC+2C0↑

••・・**

（2）精储（或蒸储或分储）：□?；：.&!：

•V・・JI•

（3）制取盐酸（或其他合理答案）0.25

【解析】（1）反应I的化学方程式为2C+SiCh海温Si+2C0T,其中碳元素化合价升高，还

原剂为C。碳足量时，生成的CO2与碳反应生成CO,方程式为3C+SiO2=SI=SiC+2CO丁。

（2）根据表中数据可知物质的沸点相差较大，因此图中“操作X”的名称为精镭（或蒸储或

••・•**

分储）；pen*是共价化合物，电子式为（3）根据方程式可知反应πι和IV中尾气

：CI：

是氯化氢，用途为制取盐酸。根据方程式可知反应中四氯化硅过量，生成氯化氢是3mol,

浓度是3mol÷2L=1.5moI∕L,则0〜6min内，HCl的平均反应速率为1.5mol∕L÷6min=

0.25mol∙L^l∙minlo

15.氮化硅（Si3N4）是一种优良的高温结构陶瓷，在工业生产和科技领域有重要用途。

I.工业上有多种方法来制备氮氯化硅，常见的方法有：

方法一直接氮化法：在1300~1400°C时，高纯粉状硅与纯氮气化合，其反应方程式为

方法二化学气相沉积法：在高温条件下利用四氯化硅气体、纯氮气、氢气反应生成氮化硅和

HCl,与方法一相比，用此法制得的氮化硅纯度较高，其原因是。

方法三Si（NH2）4热分解法：先用四氯化硅与氨气反应生成Si（NH2）4和一种气体

(填分子式)；然后使Si(NH2)4受热分解，分解后的另一种产物的分子式。

∏.(1)氨化硅抗腐蚀能力很强，但易被氢氟酸腐蚀，氨化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和

一种镂盐，此盐中存在的化学键类型有。

(2)己知：25℃,I(HkPa条件下的热化学方程式：

3Si(s)+2N2(g)==Si3N4(s)ΔH=-750.2kJ∕mol

Si(s)+2C12(g)==SiCL(g)ΔH=-609.6kJ∕mol

ɪH2(g)+∣C12(g)==HC1(g)△H=-92.3kJ∕mol

请写出四氯化硅气体与氮气、氢气反应的热化学方程式：

III.工业上制取高纯硅和四氯化硅的生产流程如下：

已知：X、高纯硅、原料B的主要成分都可与Z反应，Y与X在光照或点燃条件下可反应，

Z的焰色呈黄色。

(1)原料B的主要成分是。

(2)写出焦炭与原料B中的主要成分反应的化学方程式：。

(3)上述生产流程中电解A的水溶液时，阳极材料能否用Cu?_(填“能”或“不能”)。

写出Cu为阳极电解A的水溶液开始一段时间阴阳极的电极方程式：

阳极：;阴极：。

【答案】L3Si+2N?野山工竽3\方法一所得到的产品中混有单质硅，或方法二除产品

是固体外，其他物质均为气体HClNH3

II.离子键、共价键3SiC14(g)+2N2(g)+6H2(g)=Si3N4(s)+12HCl(g)ΔH=-29.0kJ∕mol

高温ʌ

2+

III.二氧化硅SiO2+2C^=Si+2COT不能Cu-2e-Cu2H2O+2e-H2↑+2OH

【解析】I考查考生从题中获取信息，并结合已学知识去答题的能力：∏∙考查盖斯定律的应

用；III为无机推断题，Y与X在光照或者点燃条件下反应，则X、Y为H2、CL或Cl2、H2。

则A为NaC1,Z为NaoH。由于X可以和Z反应，所以X为Ch,Y为H2。Si可以和CL

反应生成SiCl4,所以粗产品的主要成分为Si,则原料B的主要成分为SiO2。

L方法一题中已经告知反应物和反应条件，所以该反应的化学方程式为

1300-1400"CC.、，

3Si+2N,Si3N4;

方法二该反应体系中出了Si3N4外都是气体，所含杂质很少，而方法一的产物中可能还会掺

有杂质硅；

方法三SiCl4和NFh反应得Si(NH2)4,则另一种气体为HeI(类似于甲烷和氯气的取代反应)；

Si(NH2)4受热分解得Si3N4和NH3=3Si(NH2)4=Si3N4+8NH,↑；

∏∙(1)镂盐中一定存在离子键和共价键；

(2)该反应的方程式为：3SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+i2HCl,ΔH=(3×609.6-750.2-12×92.3)

kJ∕mol=-29.0kJ∕mol,所以该反应的热化学方程式为：

3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)=Si3N4(s)+12HCl(g)ΔH=-29.0kJ∕mol；

I∏.(1)经分析，原料B的主要成分为SiCh;

高温小

(2)该反应的化学方程式为SiO2+2C-Si+2CO↑；

(3)若用CU做阳极材料,则Cu会放⅛(Cu的放电顺序在Cr前),发生电极反应:Cu-2e-=Cu2+;

阴极的电极方程式为：2H2θ+2e=H2f+2OH∖

16.硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。回

答下列问题：

(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属这种"金

属”可能是。

(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中，生产普通玻璃的主要原料有O

(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多

种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：

发生的主要反应

电弧炉1600-1800C

SiO2+2CSi+2CO↑

流化床反应器

250-3OO)C

Si+3HC1SiHCl3+H2

还原炉1100