2024届高三化学一轮专题训练—碳族元素及其化合物

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2024届高三新高考化学大一轮专题训练—碳族元素及其化合物
一、单选题
1．（2023春·江苏南京·高三南京师范大学附属扬子中学校联考阶段练习）化学与生活、科技密切相关。下列说法正确的是
A．食品包装袋中常有硅胶、生石灰、还原铁粉等，其作用都是防止食品氧化变质
B．稳定且有非凡的比表面积的铝硅酸盐沸石(ZEO-1)属于金属材料
C．螺旋碳纳米管TEM与石墨烯互为同素异形体
D．清华大学打造的世界首款异构融合类脑芯片——天机芯的主要材料与光导纤维的相同
2．（2023春·天津·高三统考期中）下列物品或设施，含有硅单质的是
A．光导纤维 B．计算机芯片 C．门窗玻璃 D．混凝土桥墩
3．（2023春·安徽合肥·高三合肥一中校考期中）科学生产中蕴藏着丰富的化学知识。化学改善人类的生活，创造美好的世界。下列生产、生活情境中涉及的原理错误的是
选项
生产生活情境
原理
A
太阳能电池板被广泛应用
利用单晶硅的光电性质
B
葡萄酒中通常添加少量SO2
既可以杀菌，又可以防止营养成分被氧化
C
世博停车场安装催化光解设施，可处理汽车尾气中CO和NOx
NOx和CO发生反应生成无毒气体
D
“明如镜、声如磐”的瓷器，可由黏土经高温烧结而成
主要化学成分是SiO2
A．A B．B C．C D．D
4．（2023春·四川资阳·高三四川省资阳中学校考期中）下列说法正确的是
A．普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂为原料制成
B．向蔗糖中加入浓硫酸后出现发黑现象，说明浓H2SO4具有吸水性
C．大量燃煤排放的二氧化硫是导致光化学烟雾的主要原因
D．SO2是有毒气体，我国禁止其用于食品加工行业
5．（2023·河北衡水·校联考二模）中华文化博大精深、源远流长。下列文物主要是由金属材料制成的是
  
  
  
  
A．虎门古炮
B．磁州窑白底黑花瓶
C．象牙雕饰
D．云锦龙袍
A．A B．B C．C D．D
6．（2023春·山西运城·高三康杰中学校考期中）近年来，我国在探索太空，开发深海，建设世界第一流的高铁、桥梁、码头，5G技术等方面取得了举世瞩目的成就。下列说法不正确的是
A．中国深海载人潜水器“蛟龙号”使用发动机所用的氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料
B．“神舟十一号”宇宙飞船舱外表面使用的高温结构陶瓷的主要成分是碳化硅
C．2022年北京冬奥会展示的智能服饰含有石墨烯，石墨烯与金刚石互为同素异形体
D．华为首款5G手机搭载了智能7nm制程SOC“麒麟980”手机芯片，其主要成分是二氧化硅
7．（2023·湖南怀化·统考二模）下列离子方程式正确的是
A．用氢氟酸在玻璃表面刻蚀花纹：
B．溶液中滴加稀氨水：
C．用氯化铁溶液蚀刻覆铜板：
D．将等物质的量浓度的和溶液以体积比1：1混合：
8．（2023秋·云南大理·高三统考期末）化学与社会、生产、生活和科技都密切相关。下列有关说法错误的是
A．“玉兔二号”月球车使用的太阳能电池板材料是硅
B．施肥时，草木灰不能与铵盐混合使用，是因为它们之间发生反应会降低肥效
C．水垢中的，可先用溶液处理，而后用酸除去
D．钢管表面镀锌可以防止钢管被腐蚀，镀层破损后，钢管反而会加速腐蚀
9．（2023春·浙江杭州·高三校联考期中）下列指定反应的方程式不正确的是
A．向含有和的混合溶液中通入少量：
B．同体积同浓度的溶液与溶液混合：
C．铜与浓硝酸溶液反应：
D．保存溶液的试剂瓶用橡胶塞不用玻璃塞的原因是：
10．（2023春·浙江杭州·高三校联考期中）在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是
A．
B．漂白粉
C．
D．
11．（2023春·辽宁沈阳·高三沈阳铁路实验中学校考阶段练习）2022年11月《联合国气候变化框架公约》第二十七次缔约方大会(COP27)在埃及举行，会议主题为“实施(Together For Implementation)”。11月30日，神舟十五号载人飞船入轨后，于11月30日5时42分，成功对接于空间站“天和”核心舱前向端口。下列说法正确的是
A．燃煤中添加生石灰能有效吸收，实现碳中和
B．“天和”核心舱其腔体使用的氮化硼陶瓷属于无机非金属材料
C．空气中的含量越高越有利于人体健康
D．核心舱搭载的柔性太阳能电池，二氧化硅是太阳能电池板的核心材料
12．（2022春·四川广元·高三广元中学校考开学考试）下列物质间的转化，能通过化合反应一步直接实现的是
A． B．
C． D．
13．（2022秋·四川绵阳·高三三台中学校考阶段练习）如图所列各组物质中，物质之间按箭头方向不能通过一步反应实现如图所示转化的是

A．甲为CuO、乙为CO2、丙为H2O
B．甲为C、乙为CO、丙为CO2
C．甲为H2SO4、乙为H2O、丙为H2
D．甲为CaCO3、乙为CaO、丙为Ca(OH)2
14．（2023春·浙江·高三浙江省普陀中学校联考期中）固体有晶体和非晶体之分(实际上还有介于两者之间的晶体)，下列对晶体SiO2和非晶体SiO2相关叙述中不正确的是

A．相同质量的晶体SiO2转变为非晶体SiO2属于熵增过程
B．晶体SiO2具有自范性，非晶体SiO2没有自范性
C．晶体SiO2不具有物理性质各向异性的特点
D．图中 a 表示的是晶态SiO2的衍射图谱

二、非选择题
15．（2022秋·湖南岳阳·高三统考阶段练习）Ⅰ、汽车尾气净化装置“催化转化器”是防止尾气(含一氧化碳、氮氧化物等气体)污染的有效方法，能使尾气中的一氧化碳和氮氧化物发生反应生成可参与大气生态循环的无毒气体。
(1)汽车尾气中易造成光化学烟雾的物质是_______________。
(2)写出催化转化器中，一氧化碳和一氧化氮反应的化学方程式为_______________。
(3)下列措施中有利于控制城市空气污染的是_________________。
a．推广电动汽车        b．加快煤炭开采和使用      c．开发和使用氢能
(4)造成温室效应的物质是______________。
(5)请写出任意一条可防治酸雨的措施___________________。
Ⅱ、
(6)硅酸盐具有特殊的性质与应用，回答下列问题：硅酸盐材料是传统无机非金属材料，下列产品属于硅酸盐的是______(填序号)。
①玻璃        ②陶瓷        ③水晶        ④硅芯片        ⑤光导纤维        ⑥水泥        ⑦砖瓦
(7)SiO2是一种酸性氧化物。
①用化学方程式表示盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞的原因__________。
②二氧化硅的用途有____(填字母)。
A．太阳能电池            B．光导纤维            C．计算机芯片            D．石英坩埚
16．（2023春·广西防城港·高三防城港市实验高级中学校考期中）材料与生活、生产息息相关，目前使用的材料主要有：金属材料、传统无机非金属材料、新型无机非金属材料、高分子材料、复合材料等。
(1)硅酸盐材料是重要的传统无机非金属材料，也是日常生活、交通工具、建筑行业等不可缺少的材料之一、下列不属于传统硅酸盐产品的是___________(填写序号)。
①光导纤维     ②水泥       ③玻璃        ④陶瓷
(2)玻璃是重要的建筑和装饰材料，玻璃属于___________(填“纯净物”或“混合物”)。雕花玻璃的花纹是利用氢氟酸对普通玻璃中的二氧化硅的腐蚀作用而制成的，写出该反应的化学方程式___________。
(3)氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高，化学性质稳定。工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃反应获得氮化硅，该反应属于化学反应基本类型中的___________反应；已知氮化硅中硅元素的化合价为+4价，则氮化硅的化学式为___________。
17．（2022秋·陕西西安·高三校考阶段练习）材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础。
(1)试管、烧杯和烧瓶等化学仪器的主要材质是_________。
A．玻璃 B．陶瓷
(2)钢铁是目前用量最大的铁合金。钢铁接触海水发生电化学腐蚀，其负极反应式为_________；
A．O2+2H2O+4e-=4OH-        B．Fe-2e-=Fe2+
(3)太阳能电池现已被广泛使用。生产太阳能电池主要用到的是_________(填字母)。
A．晶体硅 B．石墨 C．金属锂
(4)钢铁是日常生活中使用最为广泛的金属，在潮湿的环境中易发生_________(填“化学”或“电化学”)腐蚀，在铁制闸门上常嵌入_________(填“铜块”、“锌块”)来保护闸门防止腐蚀。
18．（2022秋·天津河北·高三统考期中）用化学知识回答下列问题。
I．实验室配制的溶液。
(1)需称量固体__________g。
(2)在该溶液的配制过程中，用到的玻璃仪器有：量筒、烧杯、玻璃棒、__________。
(3)如果在定容时仰视，则溶液浓度__________。(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)
II．根据元素化合物相关知识填空。
(4)中阳离子与阴离子个数比__________，检验其组成中所含阳离子的方法是__________。
(5)在潜水艇和消防员的呼吸面具中，所发生反应的化学方程式为__________，从氧化剂和还原剂的角度分析，在这个反应中的作用是__________。
(6)的水溶液俗称水玻璃，具有黏结力强、耐高温等特性，可以用作黏合剂和防火剂。实验室盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶应使用橡胶塞，而不用玻璃塞。请用反应的化学方程式解释原因__________。
(7)科学家研究发现含氮化合物和含硫化合物在形成雾霾时与大气中的氨有关，转化关系如图所示：(已知为和混合物)

回答下列问题：
①从物质分类的角度看，图中的物质属于酸性氧化物的有__________(填化学式)。
②图中物质溶于水所得溶液呈碱性的是__________(填化学式)。
③写出与反应生成的化学方程式：__________。
④氨气与一氧化氮在一定条件下反应可生成对空气无污染的物质，该反应的化学方程式为__________。

参考答案：
1．C
【详解】A．硅胶、生石灰只能吸收水分，无法除去氧气，不能防止食品氧化变质，故A错误；
B．铝硅酸盐沸石为无机非金属材料，故B错误；
C．碳纳米管与石墨烯为碳元素的不同单质，互为同素异形体，故C正确；
D．制作电脑芯片的材料为硅单质，光导纤维的材料为二氧化硅，故D错误；
故选：C。
2．B
【详解】A．光导纤维主要成分是二氧化硅，故A不符合题意；
B．计算机芯片主要成分是硅，故B符合题意；
C．门窗玻璃主要成分是硅酸盐，故C不符合题意；
D．混凝土桥墩主要是用水泥做的，主要成分是硅酸盐，故D不符合题意。
综上所述，答案为B。
3．D
【详解】A．太阳能电池板被广泛应用，利用的是硅可以做半导体且能实现光电转化的特性，A正确；
B．葡萄酒中添加少量SO2，二氧化硫有还原性，作抗氧化剂，既可以杀菌，又可以防止营养成分被氧化，B正确；
C．安装催化光解设施，CO和NOx在催化作用下可反应生成无毒的二氧化碳和氮气，减少污染物的排放，C正确；
D．瓷器由黏土经高温烧结而成，是传统硅酸盐产品，主要化学成分是硅酸盐，D错误；
故选：D。
4．A
【详解】A．普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂为原料在玻璃窑中经高温烧结而制成的，A正确；
B．向蔗糖中加入浓硫酸后出现发黑现象，体现浓H2SO4的脱水性，B错误；
C．造成光化学烟雾的主要因素是碳氢化合物和氮氧化物在紫外线作用下生成的有害浅蓝色烟雾，大量燃煤排放的二氧化硫是导致酸雨的主要原因，C错误；
D．SO2虽然是有毒气体，但在葡萄酒的生产中仍可使用SO2作为杀菌剂，但需严格控制用量，D错误；
故选A。
5．A
【详解】A．虎门古炮为铜合金制造，属于金属材料，A项符合题意；
B．磁州窑白底黑花㼛的主要成分是硅酸盐，B项不符合题意；
C．象牙雕饰的主要成分是有机物，C项不符合题意；
D．云锦龙袍的主要成分是丝绸织物，属于有机物，D项不符合题意；
故选A。
6．D
【详解】A．氮化硅陶瓷是性能优良的新型无机非金属材料，可用于制备蛟龙号使用的发动机，故A正确；
B．宇宙飞船舱外表面使用的高温结构陶瓷的主要成分是性能优良的新型无机非金属材料碳化硅，故B正确；
C．石墨烯与金刚石都是碳元素形成的不同种单质，互为同素异形体，故C正确；
D．手机芯片的主要成分是硅，不是二氧化硅，故D错误；
故选D。
7．A
【详解】A．氢氟酸和二氧化硅反应生成水和气体，HF是弱酸在离子方程式中不能拆，该反应的离子方程式为：，故A正确；
B．NH3H2O是弱碱，在离子方程式中不能拆，故B错误；
C．氯化铁和铜反应生成氯化亚铁和氯化铜，离子方程式为：，故C错误；
D．当OH-同时遇到NH、H+时，优先有H+反应，将等物质的量浓度的Ba(OH)2与NH4HSO4溶液以体积比1：1混合，Ba(OH)2电离出的OH-与NH4HSO4电离出的H+反应生成水，Ba(OH)2电离出的Ba2+与NH4HSO4电离出的反应生成BaSO4沉淀，反应的离子方程为：Ba2++2OH-+H+++ NH=BaSO4↓+H2O+NH3H2O，故D错误；
故选A。
8．D
【详解】A．硅是良好的光电转化材料，可用于制作太阳能电池板，故A正确；
B．草木灰主要成分为碳酸钾，与铵盐混合会相互促进水解，铵盐水解生成的一水合氨分解成氨气，氨气挥发导致肥效降低， 故B正确；
C．与碳酸钠反应生成更难溶的碳酸钙，碳酸钙可溶于盐酸或硝酸，从而除去水垢，故C正确；
D．镀锌钢管镀层破损后，形成原电池，Zn活泼作负极，能继续保护钢管不被腐蚀，故D错误；
故选：D。
9．A
【详解】A．由于钙离子和碳酸根离子结合生成CaCO3沉淀，故向含有NaOH和Ca(OH)2的混合溶液中通入少量CO2的离子方程式为：Ca2++CO2+2OH-=CaCO3↓+H2O，A符合题意；
B．已知NH4HSO4=+H++，H+结合OH-的能力比强，则同体积同浓度的NH4HSO4溶液与NaOH溶液混合：H++OH-=H2O，B不合题意；
C．铜与浓硝酸溶液反应方程式为：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，则其离子方程式为：，C不合题意；
D．保存NaOH溶液的试剂瓶用橡胶塞不用玻璃塞的原因是由于玻璃中的SiO2能与NaOH溶液反应，其离子方程式为：，D不合题意；
故答案为：A。
10．C
【详解】A．SiO2不溶于水，不能与水反应生成H2SiO3，A不合题意；
B．MnO2与稀盐酸不反应，且实验室制备Cl2是用MnO2和浓盐酸共热才能进行，B不合题意；
C．NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑，4NH3+5O24NO+6H2O，C符合题意；
D．S燃烧只能生成SO2，不能一步转化为SO3，D不合题意；
故答案为：C。
11．B
【详解】A．燃煤中添加生石灰能有效吸收二氧化硫，减少污染物排放，生石灰虽然也能吸收二氧化碳，但高温下又会分解生成二氧化碳，所以不能减少二氧化碳的排放，故A说法错误；
B．氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料，故B说法正确；
C．臭氧是空气污染物之一，空气中的含量不是越高越有利于人体健康，故C说法错误；
D．单晶硅是太阳能电池板的核心材料，故D说法错误；
故选B。
12．A
【详解】A．铁与氯化铁反应生成氯化亚铁，反应为化合反应，能通过化合反应一步直接实现，故A选；
B．氮气与氧气反应生成NO，所以不能通过化合反应一步直接实现，故B不选；
C．氧化铜与水不反应，所以不能通过化合反应一步直接实现，故C不选；
D．二氧化硅与水不反应，所以不能通过化合反应一步直接实现，故D不选；
故选：A。
13．D
【详解】A．CuO与CO反应生成CO2，CO2与NaOH反应生成H2O，CuO也可与H2反应生成H2O，以上转化均可通过一步反应实现，A正确；
B．C与O2反应生成CO，CO与O2反应生成CO2，C也可与O2反应生成CO2，以上转化均可通过一步反应实现，B正确；
C．H2SO4与NaOH反应生成H2O，H2O电解生成H2，H2SO4也可与Zn反应生成氢气，以上转化可通过一步反应实现，C正确；
D．CaCO3受热分解生成CaO，CaO与水反应生成Ca(OH)2，CaCO3无法通过一步反应生成Ca(OH)2，D错误；
故答案选D。
14．C
【详解】A．从图中可知，晶体SiO2原子排列有序，非晶体SiO2原子排列无序，从晶体二氧化硅到非晶体二氧化硅是熵增过程，A正确；
B．晶体SiO2中原子规则排列故晶体二氧化硅具有自范性，非晶体SiO2中原子排列无序故非晶体二氧化硅不具有自范性，B正确；
C．晶体SiO2具有物理性质各向异性的特点，C错误；
D．晶体的衍射图谱有明锐的衍射峰，故a表示的是晶态SiO2的衍射图谱，D正确；
故答案选C。
15．(1)NOx
(2)2CO+2NON2+2CO2
(3)ac
(4)CO2和CH4
(5)煤脱硫处理或减少化石能源的使用等
(6)①②⑥⑦
(7) SiO2能与NaOH反应产生粘黏性的Na2SiO3导致瓶塞无法打开 BD

【详解】（1）氮氧化物能形成光化学烟雾。答案为NOx；
（2）一氧化碳和一氧化氮经催化剂转化为无污染的物质即N2和CO2，反应为2CO+2NON2+2CO2。答案为2CO+2NON2+2CO2；
（3）a．推广电动汽车，电能无污染，a项符合题意；
b．加快煤炭开采和使用会造成环境污染，b项不符合题意；
c．开发和使用氢能产生H2O无污染，c项符合题意；
故选ac。
（4）CO2和CH4会造成温室效应导致全球气候变暖。答案为CO2和CH4；
（5）酸雨主要原因为SO2和NO、NO2的排放，从硫的角度对煤脱硫处理或减少化石能源的使用。NO和NO2使用催化剂或提倡使用电动车。答案为煤脱硫处理或减少化石能源的使用等；
（6）①玻璃为硅酸盐材料，①符合题意；
②陶瓷 为硅酸盐材料，②符合题意；
③水晶为SiO2，③不符合题意；
④硅芯片为Si单质，④不符合题意；
⑤光导纤维 为SiO2，⑤不符合题意；
⑥水泥为硅酸盐材料，⑥符合题意；
⑦砖瓦为硅酸盐材料，⑦符合题意；
故选①②⑥⑦；
（7）玻璃塞中含有SiO2能与NaOH反应产生粘黏性的Na2SiO3导致瓶塞无法打开。A．太阳能电池为Si，A项不符合题意；
B．光导纤维为SiO2，B项符合题意；
C．计算机芯片为Si，C项不符合题意；
D．石英坩埚为SiO2，D项符合题意；
故选BD；
答案为SiO2能与NaOH反应产生粘黏性的Na2SiO3导致瓶塞无法打开；BD。
16．(1)①
(2) 混合物 SiO2+ 4HF ＝ SiF4↑+ 2H2O
(3) 化合 Si3N4

【详解】（1）硅酸盐产品是指利用含硅物质制成的，如水泥、玻璃、陶瓷，是三大硅酸盐产品，而光导纤维的主要成分是二氧化硅，不是硅酸盐产品，所以答案选①。
（2）玻璃的成分有硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅，所以玻璃属于混合物；氢氟酸用于雕饰玻璃，是因为氢氟酸与二氧化硅反应，化学方程式为SiO2+ 4HF ＝ SiF4↑+ 2H2O。
（3）采用高纯硅与纯氮在1300℃反应获得氮化硅，Si与氮气反应生成氮化硅，所以该反应是化合反应；氮化硅中硅元素的化合价为+4价，N元素的化合价是－3价，根据化合物中正负化合价代数和为0的原则，所以氮化硅的化学式为Si3N4。
17．(1)A
(2)B
(3)A
(4) 电化学 锌块

【详解】（1）试管、烧杯和烧瓶等化学仪器的主要材质都是玻璃，属于传统硅酸盐产品，传统硅酸盐产品还有陶瓷和水泥，故选A，故答案为：A。
（2）钢铁在海水中发生吸氧腐蚀，Fe易失电子作负极，负极反应式为Fe-2e-=Fe2+，故选B。
（3）硅位于金属和非金属分界线处，其单质属于半导体材料，常常用于制作太阳能电、硅芯片等，故选A。
（4）钢铁是日常生活中使用最为广泛的金属，在潮湿的环境中钢铁表明有一层中性或酸性的水膜，易发生电化学腐蚀；原电池负极的金属加速被腐蚀，原电池正极的金属被保护，铁、锌和电解质溶液构成原电池，锌易失电子作负极，所以铁被保护，在铁制闸门上常嵌入锌块来保护闸门防止腐蚀。
18．(1)6.0
(2)胶头滴管、500mL容量瓶
(3)偏小
(4) 1:2 焰色试验
(5) 氧化剂、还原剂
(6)
(7) N2O5、SO2、SO3 NH3

【详解】（1）实验室配制的溶液，需称量固体的质量m=cVM= ；
（2）该溶液的配制的步骤有：计算、称量、溶解并冷却、移液、洗涤、定容、摇匀，用到的玻璃仪器有：量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、500mL容量瓶。
（3）如果在定容时仰视，溶液体积偏大，则溶液浓度偏小；
（4）由构成，阳离子与阴离子个数比1:2；钠元素焰色为黄色，检验Na+的方法是焰色试验。
（5）和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，反应的化学方程式为，中O元素化合价由-1升高为0、由-1降低为-2，从氧化剂和还原剂的角度分析,的作用是氧化剂、还原剂。
（6）实验室盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶应使用橡胶塞，而不用玻璃塞，原因是。
（7）①酸性氧化物是能与碱反应生成盐和水的氧化物，从物质分类的角度看，图中的物质属于酸性氧化物的有N2O5、SO2、SO3。
②氨气溶于水得到氨水，氨水呈碱性，图中物质溶于水所得溶液呈碱性的是NH3。
③与反应生成反应的化学方程式为。
④氨气与一氧化氮在一定条件下反应可生成对空气无污染的物质，则产物是氮气和水，根据得失电子守恒，反应的化学方程式为。