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

这是一份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，共17页。试卷主要包含了单选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

2024届高三新高考化学大一轮专题练习题—碳族元素及其化合物
一、单选题
1．（2023春·山东·高三统考期中）嫦娥五号月球探测器和长征五号运载火箭搭载空间站“天和”核心舱升空，都展现了我国的科技实力。“天和”核心舱采用大面积可展收柔性太阳电池翼，为空间站电解水提供电能。下列说法错误的是
A．嫦娥五号带回的“快递”——“月壤”中富含“完美能源”，和是同种核素
B．嫦娥五号月球探测器中芯片的主要成分是单质硅
C．“天和”核心舱中实现了太阳能→电能→化学能之间的能量转化
D．运载火箭的氢燃料燃烧属于放热反应
2．（2023春·广东肇庆·高三肇庆市第一中学校考期中）宏观辨识与微观探析是化学学科核心素养之一。下列物质性质对应的离子方程式书写错误的是
A．NO2通入水中：H2O+3NO2=2H++2NO+NO
B．焦炭制备粗硅：SiO2+C=Si+CO2↑
C．用食醋清洗水垢(CaCO3)的原理：2CH3COOH+CaCO3=CO2↑+Ca2++2CH3COO-+H2O
D．实验室若用磨砂玻璃塞盖在了盛放NaOH溶液的试剂瓶上：SiO2+2OH-=SiO+H2O
3．（2023春·湖北荆州·高三沙市中学校考阶段练习）下列关于C、N、、S等元素及其化合物的说法正确的是
A．它们的单质都是非金属单质，都不能导电
B．浓硫酸可用于干燥等气体，但不能用于干燥氨气
C．四种元素的所有氧化物都是酸性氧化物
D．它们的最高价氧化物都能与强碱反应生成含氧酸盐
4．（2023春·山东泰安·高三统考期中）化学与生产、生活、社会发展息息相关，下列说法错误的是
A．火炬“飞扬”出火口格栅喷涂碱金属的目的是利用焰色反应使火焰可视化
B．“神舟十四号”载人飞船使用的太阳能电池阵和锂离子电池组工作时，均将化学能转化成电能
C．清华大学研制的“天机芯”是全球首款异构融合类电脑芯片，其主要成分和光导纤维不相同
D．汽车安全气囊中使用的气体发生剂主要由叠氮化钠﹑三氧化二铁﹑硝酸铵等物质按一定比例混合而成，其中硝酸铵能用碳酸氢钠代替
5．（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
6．（2023春·江苏·高三校联考专题练习）化学与科技、生产、生活密切相关。下列叙述正确的是
A．用于3D打印的高聚物光敏树脂是纯净物
B．在钢铁部件表面进行钝化处理属于物理变化
C．电热水器用镁棒防止内胆腐蚀是牺牲阳极法
D．硼硅玻璃中含有的是一种复杂的氧化物
7．（2023春·山西运城·高三康杰中学校考期中）下列操作或装置能达到实验目的的是




A．用于熔融固体
B．可测得氯水的值为2
C．若导管中液面低于烧杯中液面，证明发生了铁的吸氧腐蚀
D．若将甲中注射器活塞往右拉，能自动恢复到原位，说明甲装置气密性好

A．A B．B C．C D．D
8．（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
9．（2023春·北京大兴·高三统考期中）回收利用是目前解决空间站供氧问题的有效途径，其物质转化如下图所示。下列说法中不正确的是
  
A．反应Ⅰ中，反应物的总能量低于生成物的总能量
B．反应Ⅱ中碳元素化合价升高
C．回收的最终产物为和
D．上述过程中可以循环使用
10．（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：
11．（2023春·福建厦门·高三福建省同安第一中学校考阶段练习）硅是构成地壳的主要元素之一，下列有关说法正确的是
A．常温下，硅性质稳定，在自然界以游离态形式存在
B．晶体硅具有半导体性质，可用于生产光导纤维
C．陶瓷、水泥、石英都属于硅酸盐材料
D．玻璃中含有的可与HF反应，故常用HF溶液雕刻玻璃纹饰
12．（2023春·黑龙江七台河·高三勃利县高级中学校考期中）芯片是信息革命的核心技术和主要推动力，利用高温电炉冶炼得到的粗硅难以满足制作芯片所需要的纯度要求，因此必须对粗硅进行提纯。工业上采用Si与HCl在350℃左右的条件下反应生成SiHCl3，之后将其还原、结晶得到高纯度的单晶硅产品。已知SiHCl3的熔点为-128℃，沸点为33℃，且遇O2与H2O均剧烈反应。现要在实验室中制取少量SiHCl3，其实验装置如下图所示，下列说法不正确的是

A．不可以用无水CaCl2、硅胶等固体干燥剂替换干燥管中的碱石灰
B．使用浓H2SO4和NaCl混合加热制取利用了浓H2SO4的难挥发性
C．冰盐浴的目的为降低收集容器的温度，使SiHCl3冷凝为液体
D．工业上用过量焦炭与石英砂混合冶炼粗硅，其反应为
13．（2023春·湖北武汉·高三校联考期中）下列关于材料的说法中正确的是
A．化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐
B．航天员手臂“延长器”所用材料为碳纤维，碳纤维与石墨烯互为同位素
C．制造5G芯片的氮化铝晶圆属于新型无机非金属材料
D．光导纤维主要成分为，可用作太阳能电池
14．（2023春·湖北武汉·高三校联考期中）在给定条件下，下列选项中所示的物质间转化均能实现的是
A．
B．
C．
D．

二、非选择题
15．（2020春·福建宁德·高三福建省宁德第一中学校考阶段练习）元素周期表是学习化学的工具，也为化学的进一步探索与研究提供了理论指导，化学学习者和研究者一直关注周期表的运用与发展。试回答下列问题：
(1)“大爆炸理论”指出：200亿年以前，宇宙中所有物质都包含在一个密度无限大，温度无限高的原始核中，由于某种原因它发生了爆炸，首先产生了中子、质子和电子，随后就产生了元素。你由此可知最先产生的元素是_____(填写元素符号)。
(2)2006年11月16日美国和俄罗斯科学家联合宣布，他们合成出了118号元素，新原子的质量数为297，则该新原子中子数与质子数之差为_____。
(3)人们研究发现第一周期与第二周期一些元素的性质与同族元素性质共性很少，有人建议将氢放在VIIA，写出一种能支持该观点的化合物：______。
(4)研究周期表发现存在对角线规则，处于对角线上的元素性质相似，如硼与硅处于对角线，请写出硼和氢氧化钠溶液反应的离子方程式：______。
16．（2023春·黑龙江牡丹江·高三牡丹江市第三高级中学校考期中）Ⅰ、某同学用下图所示装置(固定、加热仪器和橡胶管略)进行有关氨制取的实验探究。回答下列问题：
(1)实验室常用装置①制取NH3，其反应的化学方程式为___________；
  
(2)若用装置②制取并收集干燥的NH3，烧瓶内装的试剂可能是___________，分液漏斗中装的试剂可能是___________。
  
Ⅱ、硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。请回答下列问题：
(3)下列物质不属于硅酸盐的是___________(填标号)。
A．陶瓷 B．玻璃 C．水泥 D．生石灰
(4)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O，工艺师常用___________(填物质名称)来雕刻玻璃。
(5)用Na2SiO3溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作___________，Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是___________(填标号)。
A．普通玻璃坩埚      B．石英玻璃坩埚   C．氧化铝坩埚      D．铁坩埚
(6)工业上常用2C＋SiO2Si＋2CO↑制备硅单质，该反应中有元素化合价升高的物质是___________(填化学式，下同)，氧化剂是___________。
17．（2023春·广西柳州·高三柳州地区高中校考期中）(Ⅰ)非金属元素在生活、生产中扮演着非常重要的角色。请根据题意填空。
(1)木棍放在浓硫酸中变黑，体现了浓硫酸的_______(填“脱水性”或“氧化性”)。
(2)已知玻璃中的成分有，实验室盛放碱溶液的试剂瓶应使用_______(填“玻璃塞”或“橡胶塞”)的试剂瓶。
(3)可与水反应，请写出该反应的离子方程式：__________________。
(Ⅱ)化学与人类生活、生产密切相关。请根据题意填空。
(4)黑火药是我国古代的四大发明之一，黑火药着火时，发生如下氧化还原反应：。在此反应中，氧化剂为_______________(填化学式)，当该反应转移3mol电子时，产生气体的体积为________________L(标准状况下)。
(5)湿法制备高铁酸钾()是在碱性环境中进行，反应体系中有六种反应微粒：、、、、、。请依据上述信息，写出并配平湿法制高铁酸钾的离子方程式：_______。
18．（2023春·辽宁铁岭·高三西丰县高级中学校考期中）请根据要求书写出方程式。
(1)2021年3月18日，在由全球权威电子行业媒体ASPENCORE主办的2021年中国IC领袖峰会上，苏州芯联成软件有限公司获优异表现，芯片的主要成分是___________，写出其工业用二氧化硅制备其粗产品的化学反应方程式___________
(2)精美的雕花玻璃使我们的世界变得绚丽多彩，雕花玻璃涉及的主要反应的化学方程式为___________。
(3)1754年，Briestly用硵砂(主要成分NH4Cl)和熟石灰共热制得了氨，化学反应方程式为___________。
(4)可利用CH4等气体除去烟气中的氮氧化物，生成物为可参与大气循环的气体，请写出CH4与NO反应的化学方程式___________。
(5)将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反应可以回收S，其物质转化如图所示。该图示的总反应为___________。

  

参考答案：
1．A
【详解】A．和质子数相同，中子数不同，是不同的核素，故A错误；
B．单质硅的只要用途之一为做电脑的硅芯片，嫦娥五号月球探测器中芯片的主要成分是单质硅，故B正确；
C．“天和”核心舱采用大面积可展收柔性太阳电池翼，为空间站电解水提供电能，实现了太阳能→电能→化学能之间的能量转化，故C正确；
D．氢燃料燃烧属于放热反应，故D正确；
故选A。
2．B
【详解】A．NO2通入水中生成硝酸和NO，反应为：H2O+3NO2=2H++2NO+NO，故A正确；
B．焦炭制备粗硅反应生成硅和一氧化碳：SiO2+2CSi+2CO↑，故B错误；
C．醋酸为弱酸、碳酸钙为沉淀，用食醋清洗水垢(CaCO3)反应生成醋酸钙和水、二氧化碳，离子方程式为2CH3COOH+CaCO3=CO2↑+Ca2+ + 2CH3COO- + H2O，故C正确；
D．用磨砂玻璃塞盖在了盛放NaOH溶液的试剂瓶上后发生反应：2NaOH+SiO2= Na2SiO3+ H2O，生成的Na2SiO3将玻璃粘连在一起，离子方程式为SiO2+2OH-=SiO+H2O，故D正确；
故选B。
3．D
【详解】A．碳的单质如石墨能导电，A错误；
B．浓硫酸能与H2S发生氧化还原反应，不能用浓硫酸干燥氯化氢，B错误；
C．C和N形成的CO、NO、NO2等氧化物不是酸性氧化物，C错误；
D．四种元素的最高价氧化物分别为二氧化碳、N2O5、SiO2和SO3，能与强碱反应生成对应的含氧酸盐，D正确；
故答案选D。
4．B
【详解】A．碱金属燃烧火焰带有颜色，因此喷涂碱金属目的是利用焰色试验让火焰可视化，A正确；
B．航天器使用的太阳能电池阵是将太阳能转化为电能，而不是将化学能转化为电能，B错误；
C．“天机芯”是全球首款异构融合类电脑芯片，其主要成分是晶体硅，而光导纤维主要成分是二氧化硅，因此二者的主要成分不相同，C正确；
D．气体发生剂中的硝酸铵作冷却剂，碳酸氢钠受热分解吸收大量的热，也可作冷却剂，因此硝酸铵可以用碳酸氢钠代替，D正确；
故选B。
5．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。
6．C
【详解】A．高聚物光敏树脂是混合物，A错误；
B．在钢铁部件表面进行钝化处理过程中生成新物质，属于化学变化，B错误；
C．电热水器中镁棒比铁活泼，镁失去电子做负极发生氧化反应，其防止内胆腐蚀是牺牲阳极法，C正确；
D．硼硅玻璃中含有的是一种复杂的盐而不是氧化物，D错误；
故选C。
7．D
【详解】A．高温条件下，熔融氢氧化钠能与瓷坩埚中的二氧化硅反应，所以不能用瓷坩埚熔融氢氧化钠固体，故A错误；
B．氯水中具有强氧化性的次氯酸会使有机色质漂白褪色，所以用pH试纸无法测得氯水的pH，故B错误；
C．若铁发生吸氧腐蚀，烧杯中的氧气被消耗，气体压强减小会导致导管中的液面高于烧杯中液面，故C错误；
D．若将甲中注射器活塞往右拉，能自动恢复到原位，说明没有空气进入甲装置中，证明甲装置气密性好，故D正确；
故选D。
8．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。
9．B
【详解】A．反应Ⅰ为电解/光解H2O生成H2和O2，该反应为吸热反应，反应物的总能量低于生成物的总能量，A正确；
B．反应Ⅱ为CO2和H2反应生成H2O和CH4，C元素化合价从+4价降低为-4价，B错误；
C．从转化图中可知，CO2转化的最终产物为CH4和O2，C正确；
D．上述过程中，H2与CO2反应生成H2O，随后H2O分解生成H2，因此H2可循环使用，D正确；
故答案选B。
10．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。
11．D
【详解】A．硅的化学性质不活泼，但硅属于亲氧元素，在自然界中以化合态存在，不能以游离态存在，故A错误；
B．单质硅是半导体材料，常用来制作计算机芯片，二氧化硅可用于生产光导纤维，故B错误；
C．陶瓷、水泥属于硅酸盐材料，石英的主要成分是二氧化硅，不属于硅酸盐材料，故C错误；
D．可与HF反应，玻璃中含有，故常用HF溶液雕刻玻璃纹饰，故D正确；
故选D。
12．D
【分析】浓硫酸与NaCl固体混合加热发生复分解反应产生Na2SO4和HCl，HCl气体经浓硫酸干燥后与粗硅发生反应产生SiHCl3，然后经冰盐浴降温后冷凝为液体物质，多余的HCl可以被干燥管的碱石灰吸收然后排放，碱石灰还可以吸收空气中的H2O蒸气，防止SHCl3遇水剧烈反应导致变质。
【详解】A．干燥管中的碱石灰是碱性干燥剂，可以吸收HCl尾气，并可以防止空气中的水分进入收集容器，而不能用无水CaCl2、硅胶等固体干燥剂替换，A正确；
B．使用浓H2SO4和NaCl混合加热制取HCl利用了浓H2SO4的高沸点、难挥发性，B正确；
C，由于SiHCl3的熔点为-128C，沸点为-33C，所以冰盐浴的目的为降低收集容器的温度，使SiCl3冷凝为液体，C正确；
D.工业上用过量的焦炭与石英砂混合冶炼粗硅，发生反应产生Si、CO，反应的化学方程式为，D错误；
故答案为：D。
13．C
【详解】A．玛瑙的主要成分是二氧化硅，故A错误；
B．碳纤维与石墨烯互为同素异形体，不属于同位素，故B错误；
C．氮化铝是一种高温结构陶瓷，属于新型的无机非金属材料，故C正确；
D．光导纤维的主要成分是二氧化硅，太阳能电池的主要成分是Si，故D错误；
故选：C。
14．C
【详解】A．NO不属于酸性氧化物，不能与NaOH溶液反应，A错误；
B．亚硫酸的酸性弱于盐酸，二氧化硫和氯化钡溶液不反应，B错误；
C．氮气和氢气反应生成氨气，二氧化碳通入饱和食盐水中形成酸性溶液，再通入氨气生成碳酸氢钠，C正确；
D．二氧化硅难溶于水，也不能与水反应，D错误；
故选：C。
15．(1)H
(2)61
(3)NaH
(4)

【详解】（1）大爆炸理论最先产生的元素是氢，其元素符号H，故答案为：H。
（2）合成出了118号元素，新原子的质量数为297，其中子数为297−118＝179，则该新原子中子数与质子数之差为179−118＝61，故答案为：61。
（3）第一周期与第二周期一些元素的性质与同族元素性质共性很少，有人建议将氢放在VIIA，是因为VIIA的负化合价为−1价，氢的负价也可以为−1价，能支持该观点的化合物为氢化金属，如NaH，故答案为：NaH。
（4）周期表发现存在对角线规则，处于对角线上的元素性质相似，如硼与硅处于对角线，硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠、氢气，则硼和氢氧化钠溶液反应的离子方程式：；故答案为：。
16．(1)2NH4Cl＋2Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
(2) CaO(或固体NaOH或碱石灰) 浓氨水
(3)D
(4)氢氟酸
(5) 阻燃剂 D
(6) C SiO2

【详解】（1）装置①为固体加热反应装置，故由此制取NH3，反应物为氯化铵和氢氧化钙，化学方程式为：2NH4Cl＋2Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。
（2）装置②为固液混合，且没有加热装置，由于氧化钙可与水反应，反应放热(或氢氧化钠溶于水放热)，使溶液中c(OH-)增大的同时，促使NH3·H2O的分解生成氨气，故烧瓶内装的试剂可能是CaO(或NaOH或碱石灰)。
（3）在无机非金属材料中，硅及其化合物是密切联系生产生活的一类重要物质，陶瓷、玻璃、水泥等都是硅酸盐产品，生石灰的成分是CaO不属于硅酸盐材料，故选D。
（4）氢氟酸能够与二氧化硅反应生成四氟化硅和水，能够腐蚀玻璃，可用来雕刻玻璃。
（5）Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃；硅酸钠不能燃烧，可以用作阻燃剂；SiO2和Na2CO3在高温下反应生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应，故要用铁坩埚熔融纯碱，故选D。
（6）反应2C＋SiO2Si＋2CO↑中，C元素化合价升高，Si元素化合价降低，氧化剂是SiO2。
17．(1)脱水性
(2)橡胶塞
(3)
(4) 硝酸钾、硫单质 22.4L
(5)

【详解】（1）木棍放在浓硫酸中变黑，木棍被碳化，体现了浓硫酸的脱水性；
（2）碱性溶液能和二氧化硅发生反应，故实验室盛放碱溶液的试剂瓶应使用橡胶塞的试剂瓶；
（3）可与水反应生成盐酸和次氯酸，；
（4）反应中硝酸钾中的氮元素化合价降低、硫单质中硫元素化合价降低，故氧化剂为硝酸钾、硫单质；根据反应可知，电子转移为，当该反应转移3mol电子时，产生气体共1mol，标况下体积为22.4L；
（5）湿法制备高铁酸钾()是在碱性环境中进行，则反应中三价铁在碱性环境中发生氧化反应生成六价铁，反应中还需要氧化剂次氯酸根离子，次氯酸根离子发生还原反应生成氯离子，根据质量守恒可知，还会生成水，结合电子守恒可得反应为：。
18．(1) Si
(2)4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O
(3)
(4)
(5)2H2S+O2=2S↓+2H2O

【详解】（1）硅芯片主要为Si单质。工业利用碳还原SiO2制得，反应为。答案为Si；；
（2）玻璃雕花利用HF与SiO2反应实现，反应为4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O。答案为4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O；
（3）硵砂(主要成分NH4Cl)和熟石灰[Ca(OH)2]共热制得了氨。答案为；
（4）甲烷除氮氧化物产生CO2和N2，反应为。答案为；
（5）从图看Cu2+和Fe3+为催化剂，而CuS为中间体，则反应为2H2S+O2=2S↓+2H2O。答案为2H2S+O2=2S↓+2H2O。