2022屆高考化學(xué)三輪沖刺 碳、硅及其化合物仿真模擬訓(xùn)練
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1、2022屆高考化學(xué)三輪沖刺 碳、硅及其化合物仿真模擬訓(xùn)練 一、選擇題 1.開(kāi)發(fā)新材料是現(xiàn)代科技發(fā)展的方向之一。下列有關(guān)材料的說(shuō)法正確的是( ) A.氮化硅陶瓷是新型無(wú)機(jī)非金屬材料 B.普通玻璃、有機(jī)玻璃都屬于硅酸鹽 C.纖維素乙酸酯屬于天然高分子材料 D.單晶硅常用于制造光導(dǎo)纖維 2.在一定條件下,下列各組物質(zhì)不能反應(yīng)的是( ) ①CO2+H2O ②H2O+CO ③CO+CO2 ④CO2+C ⑤CaCO3+H2CO3 ⑥CO+Fe2O3 ⑦M(jìn)g+CO2 ⑧CO+Ca(OH)2 ⑨CO2+Na2O2 A.②③⑤⑥⑨ B.①④⑤⑥⑦
2、 C.①②③⑧⑨ D.僅③⑧ 3.石棉屬于硅酸鹽礦物,某種石棉的化學(xué)式可表示為Ca2MgxSiyO22(OH)2,該化學(xué)式中x、y的值分別是( ) A.5、8 B.8、3 C.3、8 D.8、5 4.工業(yè)上通過(guò)反應(yīng)“SiO2+2CSi+2CO↑”制取單質(zhì)硅,下列說(shuō)法正確的是( ) A.自然界中硅元素均以SiO2形式存在 B.硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng) C.該反應(yīng)條件下C的還原性比Si強(qiáng) D.生成4.48 L CO時(shí)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.4×6.03×1023 5.氯氣用途十分廣泛,可用于生產(chǎn)半導(dǎo)體材料硅,其生產(chǎn)的流程如下,下列說(shuō)法正確的是( )
3、 A.①③是置換反應(yīng),②是化合反應(yīng) B.高溫下,焦炭與氫氣的還原性均弱于硅的 C.任一反應(yīng)中,每消耗或生成28 g硅,均轉(zhuǎn)移2 mol電子 D.高溫下將石英砂、焦炭、氯氣、氫氣按一定比例混合可得高純硅 6.SiO2是一種化工原料,可以制備一系列物質(zhì)(如圖所示)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( ) A.高爐煉鐵時(shí),加入石灰石將鐵礦石中的脈石(主要成分為SiO2)轉(zhuǎn)化為易熔的爐渣 B.純凈的二氧化硅和單晶硅都是信息產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)材料 C.用鹽酸可除去石英砂(主要成分為SiO2)中少量的碳酸鈣 D.圖中所含反應(yīng)都不屬于氧化還原反應(yīng) 7.將足量的CO2不斷通入KOH、Ba(OH)2、K
4、AlO2的混合溶液中,生成沉淀的物質(zhì)的量與所通入CO2的體積關(guān)系如圖所示。下列關(guān)于整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中的敘述不正確的是( ) A.Oa段反應(yīng)的化學(xué)方程式是Ba(OH)2+CO2BaCO3↓+H2O B.a(chǎn)b段與cd段所發(fā)生的反應(yīng)相同 C.de段沉淀減少是由于BaCO3固體溶解 D.bc段反應(yīng)的離子方程式是2+3H2O+CO22Al(OH)3↓+ 二、非選擇題 8、M元素的一種單質(zhì)是一種重要的半導(dǎo)體材料,含M元素的一種化合物W可用于制造高性能的現(xiàn)代通訊材料——光導(dǎo)纖維,W與燒堿反應(yīng)生成含M元素的化合物X。 (1)在元素周期表中,M位于第________族,與M同族但相對(duì)原子質(zhì)量比M
5、小的N元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖為_(kāi)_______,M與N核外電子層結(jié)構(gòu)上的相同點(diǎn)是____________________________________________________。 (2)易與W發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的酸是________,反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________。 (3)將W與純堿混合高溫熔融時(shí)發(fā)生反應(yīng)生成X,同時(shí)還生成N的最高價(jià)氧化物Y;將全部的Y與全部的X在足量的水中混合后,又發(fā)生反應(yīng)生成含M的化合物Z。 ①分別寫(xiě)出生成X和Z的化學(xué)方程式: _______________________________________。 ②要將純堿高溫熔化,下列坩堝
6、中不可選用的是________。 A.普通玻璃坩堝 B.石英玻璃坩堝 C.鐵坩堝 (4)100 g W與石灰石的混合物充分反應(yīng)后,生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2 L,100 g該混合物中石灰石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是________。 9、硅是重要的化學(xué)元素之一,在從傳統(tǒng)材料到信息材料的發(fā)展過(guò)程中,其創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)奇跡。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題: (1)硅在元素周期表中的位置是________________。 (2)工業(yè)上生產(chǎn)粗硅的反應(yīng)有SiO2+2CSi(粗硅)+2CO↑;SiO2+3CSiC+2CO↑。若產(chǎn)品中單質(zhì)硅與碳化硅的物質(zhì)的量之比為1∶1,則參加反應(yīng)的C和SiO2的質(zhì)量之比為_(kāi)
7、_______。 (3)工業(yè)上可以通過(guò)如圖所示的流程制取純硅: ①若反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式為Si(粗硅)+3HClSiHCl3+H2,則反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為_(kāi)__________________________________________。 ②整個(gè)制備過(guò)程必須嚴(yán)格控制無(wú)水、無(wú)氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì),寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:______________________________________。 ③假設(shè)每一輪次制備1 mol純硅,且生產(chǎn)過(guò)程中硅元素沒(méi)有損失,反應(yīng)Ⅰ中HCl的利用率為90%,反應(yīng)Ⅱ中H2的利用率為93.75%,則在第二輪次
8、的生產(chǎn)中,補(bǔ)充投入HCl和H2的物質(zhì)的量之比是________。 10、單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料。通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì)),粗硅與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅(反應(yīng)溫度450~500 ℃),四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是實(shí)驗(yàn)室制備四氯化硅的裝置示意圖。 相關(guān)信息如下: a.四氯化硅遇水極易水解; b.硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物; c.有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見(jiàn)下表: 物質(zhì) SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl3 PCl5 沸點(diǎn)/℃ 57.7 12.8 - 315 - 熔點(diǎn)/
9、℃ -70.0 -107.2 - - - 升華溫度/℃ - - 180 300 162 請(qǐng)回答下列問(wèn)題: (1)寫(xiě)出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:_____________________________________。 (2)裝置A中g(shù)管的作用是______________;裝置C中的試劑是____________;裝置E中的h瓶需要冷卻的理由是___________________________________________。 (3)裝置E中h瓶收集到的粗產(chǎn)物可通過(guò)精餾(類似多次蒸餾)得到高純度四氯化硅,精餾后的殘留物中,除鐵元素外可能還含有的雜質(zhì)元素是
10、________(填寫(xiě)元素符號(hào))。 (4)為了分析殘留物中鐵元素的含量,先將殘留物預(yù)處理,使鐵元素還原成Fe2+,再用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液在酸性條件下進(jìn)行氧化還原滴定,反應(yīng)的離子方程式為5Fe2++MnO+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O。 ①滴定前是否要滴加指示劑?_______(填“是”或“否”),請(qǐng)說(shuō)明理由:_______________________。 ②某同學(xué)稱取5.000 g殘留物,經(jīng)預(yù)處理后在容量瓶中配制成100 mL溶液,移取25.00 mL試樣溶液,用1.000×10-2 mol· L-1 KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí),消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL,
11、則殘留物中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是________。 11、在電子工業(yè)中利用鎂制取硅的反應(yīng)為2Mg+SiO22MgO+Si,同時(shí)會(huì)發(fā)生副反應(yīng):2Mg+SiMg2Si,Mg2Si遇鹽酸迅速反應(yīng)生成SiH4(硅烷),SiH4在常溫下是一種不穩(wěn)定、易自燃的氣體。下圖是進(jìn)行Mg與SiO2反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置。 試回答下列問(wèn)題: (1)由于O2和H2O(g)的存在對(duì)該實(shí)驗(yàn)有不良影響,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)通入X氣體作為保護(hù)氣,在A、B、C三種儀器中應(yīng)加入的試劑分別是:A________,B________,C________。(填序號(hào)) ①稀硫酸 ②濃硫酸 ③稀鹽酸 ④石灰石 ⑤純堿 ⑥鋅粒 (2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí),必須
12、先通入X氣體,再加熱反應(yīng)物,其理由是 ____________________________,當(dāng)反應(yīng)引發(fā)后,移走酒精燈,反應(yīng)能繼續(xù)進(jìn)行,其原因是 _____________。 (3)反應(yīng)結(jié)束后,待冷卻至常溫時(shí),往反應(yīng)后的混合物中加入稀鹽酸,可觀察到閃亮的火星,產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因用化學(xué)方程式表示為 ① ____________________________________, ②___________________________________。 參考答案及解析 一、選擇題 1.【答案】A 【解析】本題考查材料的應(yīng)用判斷。A、氮化硅陶瓷是新型無(wú)機(jī)非金屬材料,A正確;B、有機(jī)
13、玻璃不屬于硅酸鹽,B錯(cuò)誤;B、纖維素為天然高分子化合物,而纖維素乙酸酯是人工合成的,C錯(cuò)誤;D、單晶硅是半導(dǎo)體材料,二氧化硅是制造光導(dǎo)纖維的主要材料,D錯(cuò)誤。答案選A。 2.【答案】D 【解析】在一定條件下,①中生成H2CO3,②中生成CO2和H2,③中CO與CO2不反應(yīng),④中生成CO,⑤中生成Ca(HCO3)2,⑥中生成Fe和CO2,⑦中生成MgO和C,⑧中不反應(yīng),⑨中生成Na2CO3和O2,故答案選D。 3.【答案】A 【解析】依據(jù)化合物中元素正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為零,可得4+2x+4y=44+2,即x、y必須滿足關(guān)系式x+2y=21,由此可知,A項(xiàng)正確。 4.【答案】C 5.【答
14、案】A 【解析】二氧化硅與碳反應(yīng)生成硅和一氧化碳,四氯化硅與氫氣反應(yīng)生成硅和氯化氫,都是置換反應(yīng),硅和氯氣反應(yīng)生成四氯化硅,是化合反應(yīng),A正確;二氧化硅與碳反應(yīng)生成硅和一氧化碳,四氯化硅與氫氣反應(yīng)生成硅和氯化氫,根據(jù)還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性,則高溫下,焦炭與氫氣的還原性均強(qiáng)于硅,B錯(cuò)誤; 28 g硅的物質(zhì)的量為1 mol,每消耗或生成1個(gè)硅,化合價(jià)均變化4,即均轉(zhuǎn)移4個(gè)電子,所以每消耗或生成28 g硅,均轉(zhuǎn)移4 mol電子,C錯(cuò)誤;在高溫下將石英砂、焦炭、氯氣、氫氣按一定比例混合,則石英砂與焦炭反應(yīng),氯氣與氫氣反應(yīng),就不再按照題干的流程進(jìn)行,不會(huì)得到高純硅,D錯(cuò)誤。 6.【答案】
15、D 【解析】CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑,CaSiO3的熔點(diǎn)低于SiO2的熔點(diǎn),故A項(xiàng)正確;光導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化硅,硅可用于制作半導(dǎo)體、芯片,純凈的二氧化硅和單晶硅都是信息產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)材料,故B項(xiàng)正確;碳酸鈣溶于鹽酸生成氯化鈣和水以及二氧化碳,二氧化硅和鹽酸不反應(yīng),可以用鹽酸除去石英砂(主要成分為SiO2)中少量的碳酸鈣,故C項(xiàng)正確;化學(xué)反應(yīng)前后有元素化合價(jià)發(fā)生變化的反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng),題圖中二氧化硅與碳反應(yīng)生成硅單質(zhì)和一氧化碳的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng),故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 7.【答案】B 二、非選擇題 8.解析 (1)M的單質(zhì)可作半導(dǎo)體材料,含M的化合物W可用于制造光導(dǎo)
16、纖維,可知M為Si,位于第ⅣA族,與之同族且相對(duì)原子質(zhì)量較小的是碳元素,兩者的共同點(diǎn)是最外層均有4個(gè)電子。(2)W為SiO2,易與氫氟酸反應(yīng)生成SiF4和H2O。(3)SiO2與純堿高溫反應(yīng)生成Na2SiO3(X)和CO2(Y)。(4)不論CaCO3是否過(guò)量,反應(yīng)生成的CO2只由CaCO3決定,由關(guān)系式CaCO3~CO2得:=,解得m(CaCO3)=50 g,石灰石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=50%。 答案 (1)ⅣA 最外層均有4個(gè)電子 (2)氫氟酸(或HF) SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O (3)①SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑;Na2SiO3+CO2+H2
17、O===Na2CO3+H2SiO3↓ ②AB (4)50% 9、【答案】(1)第三周期ⅣA族 (2)1∶2 (3)①SiHCl3+H2Si(純硅)+3HCl ②SiHCl3+3H2OH2SiO3↓+3HCl+H2↑ ③5∶1 【解析】(1)根據(jù)硅的原子序數(shù)為14,可知其在元素周期表中位于第三周期 ⅣA族。(2)根據(jù)產(chǎn)品中單質(zhì)硅與碳化硅的物質(zhì)的量之比為1∶1,再利用方程式計(jì)算。假設(shè)參加反應(yīng)的C為5 mol,SiO2為2 mol,則二者的質(zhì)量之比為(5 mol×12 g·mol-1)∶(2 mol×60 g·mol-1)=1∶2。(3)①根據(jù)流程圖中的信息知,反應(yīng)Ⅱ的反應(yīng)物有SiHC
18、l3和H2,生成物有Si(純硅)和HCl,利用觀察法將其配平。②由于SiHCl3中Si為+4價(jià)、H為-1價(jià)、Cl為-1價(jià),SiHCl3與H2O發(fā)生了氧化還原反應(yīng)(歸中反應(yīng)),其氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物均為H2,最后利用觀察法將其配平。 ③據(jù)題意: 綜合以上各反應(yīng)的數(shù)據(jù)可知,在第二輪次的生產(chǎn)中補(bǔ)充投入HCl的物質(zhì)的量為(-3)mol,投入H2的物質(zhì)的量為(-1) mol,二者的比值為5∶1。 10、【答案】(1)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O (2)平衡氣壓 濃H2SO4 SiCl4沸點(diǎn)較低,用冷卻液可得到液態(tài)SiCl4 (3)Al、Cl、P (4)①否 Mn
19、O有顏色,故不需其他指示劑 ②4.48% (4)①因MnO本來(lái)有顏色,故不再需其他指示劑。 ②由關(guān)系式: 5Fe2+ ~ MnO 5 1 n(Fe2+) 20.00×10-3 L×1.000×10-2 mol·L-1 n(Fe2+)=0.001 mol, w(Fe)=×100%=4.48%。 11、解析 (1)從給出的試劑看,可產(chǎn)生的氣體只有CO2和H2,CO2與Mg能反應(yīng),不能用作保護(hù)氣,因此保護(hù)氣為H2。制取H2的試劑是稀硫酸和鋅粒,濃硫酸為氣體干燥劑。(2)裝置內(nèi)的O2如果不被排出,O2與H2混合在加熱條件下會(huì)發(fā)生爆炸;移走酒精燈后反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行,說(shuō)明Mg與SiO2的反應(yīng)是放熱反應(yīng)。(3)Mg2Si與鹽酸會(huì)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成MgCl2和SiH4,SiH4常溫下可自燃。 答案 (1)① ⑥ ② (2)防止在加熱條件下H2和O2混合發(fā)生爆炸 SiO2和Mg粉的反應(yīng)是放熱反應(yīng) (3)①M(fèi)g2Si+4HCl===2MgCl2+SiH4↑ ②SiH4+2O2===SiO2+2H2O
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