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·新疆喀什·高三新疆维吾尔自治区喀什第二中学校考期中）化学与生产、生活、科技息息相关。下列说法错误的是
A．“中国天眼”的镜片材料为，属于新型无机非金属材料
B．液氢液氧火箭发动机工作时发生氧化还原反应
C．氢氟酸可以和反应，因此可以用氢氟酸溶蚀玻璃生产磨砂玻璃
D．超市中购买的矿泉水属于纯净物
2．（2023春·湖南长沙·高三长郡中学校联考阶段练习）2022年卡塔尔世界杯中使用了大量的化学材料。下列说法正确的是
A．比赛用球采用的新型聚氨酯皮革材料属于新型无机非金属材料
B．足球内部植入的惯性传感器的芯片的主要成分是二氧化硅
C．“任意球喷雾罐”喷出的白色泡沫中含有17%的丁烷，是利用了丁烷在常温下为白色液体的性质
D．氯乙烷气雾剂常用于治疗运动中的急性损伤，是利用了氯乙烷汽化时吸收热量，使皮肤快速冷冻，使皮下毛细血管收缩从而止血，同时止痛
3．（2023春·陕西延安·高三陕西延安中学校考期中）化学与生活密切相关，下列有关说法正确的是
A．单晶硅可用于制造光导纤维
B．冬奥会火种灯采用的是双层玻璃能够耐酸耐碱
C．碳纤维被誉为“新材料之王”，是一种新型有机高分子材料
D．液氨汽化吸收大量的热，可用作制冷剂
4．（2023·天津·统考三模）中华文化源远流长、博大精深。下列文物主要是由金属材料制成的是
文物
鎏金高士图银杯 南宋德化窑青白釉撇口瓶 明代象牙雕寿星 战国青瓷罐
选项 A B C D
A．A B．B C．C D．D
5．（2023春·辽宁大连·高三大连二十四中校考期中）下列有关说法中正确的是
A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体，常用作集成电路
B．SiO2既能和NaOH反应，又能和HF反应，所以二氧化硅属于两性氧化物
C．水晶、玛瑙、高温结构陶瓷、压电陶瓷均为硅酸盐产品
D．因为CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强
6．（2023春·黑龙江牡丹江·高三牡丹江市第三高级中学校考期中）化学知识与科技、生产、生活有密切的关系。下列叙述中错误的是
A．“天宫二号”空间运行的动力源泉——太阳能电池帆板，其核心材料为晶体硅
B．“天问一号”火星车使用的保温材料——纳米气凝胶，具有丁达尔效应
C．三星堆二号祭祀坑出土商代的铜人铜像，表明我国商代已经掌握冶炼铜技术
D．“北斗系统”组网成功，北斗芯片中的半导体材料为二氧化硅
7．（2023春·浙江·高三校联考阶段练习）下列说法不正确的是
A．钠是一种强还原剂，可以将钛等金属从其熔融的氯化物中置换出来
B．可以用黄铁矿制备硫酸，而不能用黄铜矿制备硫酸
C．二氧化硅是共价晶体，可直接用于制造光导纤维而不能直接做芯片
D．镁燃烧发出耀眼的白光，常用于制造信号弹和焰火，镁还能在或或中剧烈燃烧
8．（2023春·广东·高三校联考开学考试）劳动开创未来。下列劳动项目与所述的化学知识没有关联的是
选项 劳动项目 化学知识
A 烹任时加入少许料酒和白醋增香提味 乙醇和乙酸生成的乙酸乙酯有香味
B 用含NaOH和铝粉的疏通剂疏通厨卫管道 NaOH有强碱性，与铝粉反应放出大量气体
C 烘焙面包使用小苏打做膨松剂 受热分解产生
D 用氢氯酸雕刻石英制作艺术品 石英的主要成分是酸性氧化物
A．A B．B C．C D．D
9．（2023春·广东广州·高三广州市玉岩中学校考期中）2022年3月，中国载人航天工程总设计师周建平介绍，神舟十四号、神舟十五号两个乘组将在今年年底前“会师”太空。我国航天航空事业迎来飞速发展，下列有关说法正确的是
A．月球探测器使用的硅太阳能电池板，其主要成分是
B．造月球探测器中的瞄准镜时使用的光导纤维，其主要成分是
C．宇宙飞船返回舱表面使用的高温结构陶瓷属于传统无机非金属材料
D．火箭使用碳纳米管可以减轻火箭质量，这种材料属于新型无机非金属材料
10．（2023春·河北邢台·高三校联考阶段练习）下列实验装置(部分夹持装置已省略)正确且能达到实验目的的是
A．装置①用于做钾元素的焰色试验 B．装置②用于吸收并防倒吸
C．装置③用于制取少量 D．装置④用于熔融
11．（2023春·甘肃兰州·高三兰州一中校考期中）下列说法正确的是
A．实验室里氢氟酸盛放于塑料试剂瓶中
B．、或都会导致酸雨的形成
C．为酸性氧化物，能与水化合生成硅酸
D．难溶于水，故能与溶液反应
12．（2023春·广东深圳·高三深圳市光明区高级中学校联考期中）高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。工业上制备高纯硅的流程如图所示：
下列说法错误的是
A．步骤①、②和③中的反应均为氧化还原反应
B．流程中的和可循环利用
C．步骤③中的不可用焦炭代替
D．由步骤①中的反应可知，碳的非金属性比硅强
13．（2023春·黑龙江七台河·高三勃利县高级中学校考期中）下列叙述正确的个数是
①向固体中滴加NaOH溶液或氢氟酸，固体均溶解，说明是两性氧化物
②、或都会导致酸雨的形成
③0℃，101 kPa含有1 mol硫原子的与的混合物，其体积小于22.4 L
④不能用澄清石灰水鉴别和
⑤液氨汽化时吸收大量的热，因此，液氨常用作制冷剂
⑥制造月球探测器中的瞄准镜时使用的光导纤维，其主要成分是二氧化硅
⑦常温下，铝可溶于过量浓硝酸，也可溶于过量NaOH溶液
A．5个 B．4个 C．3个 D．2个
14．（2023春·江西萍乡·高三统考期中）化学与生产生活紧密相关，下列说法正确的是
A．锂电池的负极是锂，电解质溶液可以是水溶液
B．常温下不需要加热就能进行的反应一定是放热反应
C．氮氧化物与酸雨的形成有关
D．水玻璃可用于制备木材防火剂，晶体硅的主要用途是制造光导纤维
二、非选择题
15．（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___________。
16．（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
17．（2022秋·山西太原·高三太原市进山中学校校考期末）A、B、C是中学化学中常见的三种物质，它们之间的相互转化关系如下(部分反应条件及产物略去)：
(1)若A是一种金属C是淡黄色固体，则B的化学式为______；A→C反应的化学方程式为______；写出C的一种用途______(用化学方程式表示)。
(2)若A是一种非金属，其常见单质为黑色固体，C是最主要的温室气体，则C的分子式为______，电子式为______。B→C反应的化学方程式为______。A和C是否能反应？______(填“能”或“不能”)，若能，写出反应的化学方程式：______(若不能，此空不填)。
18．（2021秋·陕西咸阳·高三咸阳市实验中学校考阶段练习）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。
(1)可用于制作计算机芯片和太阳能电池板的是_________(填化学式)。
(2)工艺师常用氢氟酸雕刻玻璃，该反应的化学方程式为_________。
(3)兵马俑中所用颜料成分之一为蓝紫色的硅酸铜钡(铜为价)，下列有关硅酸铜钡的说法不正确的是_________(填字母)。
A．可用氧化物形式表示为 B．性质稳定，不易脱色
C．x等于6 D．易溶解于强酸和强碱
(4)工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程如图：
①电弧炉中发生反应的化学方程式为_________。
②在流化床反应的产物中，大约占85%，还有等，有关物质的沸点数据如表，则提纯的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和_________。
物质
沸点/ 2355 57.6 31.8 8.2
③整个制作过程必须严格控制无水、无氧，遇水剧烈反应生成、气体和另一种物质，该反应的化学方程式为_________。
参考答案：
1．D
【详解】A．SiC是新型无机非金属材料，A正确；
B．氢气和氧气发生燃烧反应，为氧化还原反应，B正确；
C．氢氟酸可以和反应，玻璃的主要成分是，因此可以用氢氟酸溶蚀玻璃生产磨砂玻璃，C正确；
D．超市中购买的矿泉水中含有无机盐属于混合物，D错误；
故选D。
2．D
【详解】A．聚氨酯皮革材料属于有机合成材料，A错误；
B．硅单质具有良好的半导体性能，用于制作芯片，B错误；
C．丁烷常温下为无色气体，C错误；
D．氯乙烷沸点很低，汽化时吸收热量，使得周围温度降低，能使皮肤快速冷冻，使皮下毛细血管收缩从而止血，同时止痛，常用于治疗运动中的急性损伤，D正确；
故选D。
3．D
【详解】A．光导纤维主要成分是二氧化硅，不是晶体硅，故A错误；
B．玻璃中含有二氧化硅，二氧化硅可以和氢氧化钠溶液反应，不耐碱，故B错误；
C．碳纤维是新型无机高分子材料，故C错误；
D．液氨汽化吸收大量的热，可用作制冷剂，故D正确；
故选D。
4．A
【详解】A．鎏金高士图银杯的材料主要为金属银，故A正确；
B．南宋德化窑青白釉撇口瓶的材料主要为硅酸盐材料，故B错误；
C．明代象牙雕寿星的材料主要为天然象牙雕刻而成，不是金属材料，故C错误；
D．战国青瓷罐属于瓷器，主要材料为黏土，故D错误；
故选A。
5．A
【详解】A．硅是非金属元素，晶体硅为良好的半导体材料，是制造芯片、集成电路主要原料，故A正确；
B．二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，四氟化硅不是盐，所以二氧化硅不是两性氧化物，属于酸性氧化物，故B错误；
C．水晶、玛瑙成分为二氧化硅，是氧化物，不是硅酸盐，故C错误；
D．反应只有在高温条件下才能进行，由于CO2是气体，生成后脱离反应体系使反应得以继续进行，但并不能说明硅酸的酸性比碳酸的酸性强，故D错误；
故选A。
6．D
【详解】A．天宫二号”空间运行的动力源泉——太阳能电池帆板，其核心材料为晶体硅，故A正确；
B．纳米气凝胶属于胶体，具有丁达尔效应，故B正确；
C．三星堆二号祭祀坑出土商代的铜人铜像，表明我国商代已经掌握冶炼铜技术，故C正确；
D．北斗芯片中的半导体材料为晶体硅，故D错误；
故选D。
7．B
【详解】A．钠性质活泼，具有强的还原性，钠与熔融的氯化钛反应生成钛和氯化钠，可用于冶炼钛，A正确；
B．也可以在高温下与氧气反应生成，从而能进一步制取硫酸，B错误；
C．硅芯片为单质硅，二氧化硅是共价晶体，可直接用于制造光导纤维，但不能直接做芯片，C正确；
D．镁有较强的还原性，能被或或氧化，反应过程中发光放热，为燃烧反应，即镁能在或或中剧烈燃烧，D正确；
故选B。
8．D
【详解】A．乙醇和乙酸在加热条件下反应可生成乙酸乙酯，乙酸乙酯有香味，A项有关联；
B．氢氧化钠和铝粉混合可以作为管道疏通剂使用，铝和氢氧化钠遇水反应生成气体，且放出大量的热，加快氢氧化钠对毛发等腐蚀，便于疏通，B项有关联；
C．受热分解产生，使面包变疏松，C项有关联；
D．氢氟酸雕刻石英的原因是，与是一种气体，促进反应进行，与是酸性氧化物无关，D项没有关联；
故选D。
9．D
【详解】A．月球探测器使用的硅太阳能电池板，其主要成分是Si，故A错误；
B．造月球探测器中的瞄准镜时使用的光导纤维，其主要成分是，故B错误；
C．高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，故C错误；
D．碳纳米管属于新型无机非金属材料，故D正确；
故选D。
10．C
【详解】A．铜丝的焰色反应为绿色，会干扰钾元素的焰色，则装置①不能用于做钾元素的焰色试验，故A错误；
B．氯化氢气体直接与水接触，会产生倒吸，则装置②不能用于吸收氯化氢并防倒吸，故B错误；
C．少量二氧化碳通入溶有氨气的氯化钙溶液中，二氧化碳与氨的氯化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀和氯化铵，则装置③可以用于制取少量碳酸钙，故C正确；
D．氢氧化钠高温下能与玻璃中的二氧化硅反应生成硅酸钠和水，则装置④不能用于熔融氢氧化钠，故D错误；
故选C。
11．A
【详解】A．氢氟酸能与玻璃中的SiO2反应生成SiF4气体，腐蚀玻璃，实验室里氢氟酸盛放于塑料试剂瓶中，A正确；
B．SO2 或 NOx 都会导致酸雨的形成，CO2导致温室效应，B错误；
C．SiO2属于酸性氧化物，但和水不反应，C错误；
D．SO2能与 CaCl2溶液不反应，假设可以反应则为弱酸制强酸不符合原理，D错误；
故答案为：A。
12．D
【分析】①中反应的化学方程式为；
②中反应的化学方程式为；
③中反应的化学方程式为。
【详解】A．反应①②③均有化合价的变化，均为氧化还原反应，A正确；
B．根据流程可知，和可以循环利用，B正确；
C．步骤③中的用焦炭代替会产生杂质，C正确；
D．由反应①可知，碳元素化合价升高，体现木炭的还原性，不能说明碳的非金属性比硅强，D错误；
故答案为：D。
13．B
【详解】①和氢氟酸反应生成的四氟化硅和水，且二氧化硅只能和氢氟酸反应，所以不是两性氧化物，属于酸性氧化物，①错误；
②或都会导致酸雨的形成，主要是引起温室效应，②错误；
③0℃，101 kPa是三氧化硫不是气态，含有1 mol硫原子的与的混合物，其体积小于22.4 L，③正确；
④和均能使澄清石灰水变浑浊，过量后均澄清，不能用澄清石灰水鉴别和，④正确；
⑤液氨汽化时吸收大量的热，使周围环境温度降低，因此，液氨常用作制冷剂，⑤正确；
⑥二氧化硅能传递光信号，制造月球探测器中的瞄准镜时使用的光导纤维，其主要成分是二氧化硅，⑥正确；
⑦常温下铝遇浓硝酸钝化，因此铝不能溶于过量浓硝酸中，⑦错误；
答案选B。
14．C
【详解】A． 锂电池的负极是锂，锂与水反应，电解质溶液不可以是水溶液，故A错误；
B． 加热是反应条件，与反应是否放热没有必然联系，常温下不需要加热就能进行的反应不一定是放热反应，故B错误；
C． 硫的氧化物和氮氧化物与酸雨的形成有关，故C正确；
D． 水玻璃可用于制备木材防火剂，晶体硅的主要用途是制造芯片，光导纤维的主要成分是二氧化硅，故D错误；
故选C。
15．(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。
16．(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。
17．(1) Na2O 2Na+O2Na2O2 2+2H2O=4NaOH+O2↑、2+2CO2=2Na2CO3+O2↑
(2) CO2 2CO+O22CO2 能 C＋CO22CO
【分析】(1)A是一种金属，C是淡黄色固体，则A为Na，B为Na2O ，C为Na2O2；(2)A是一种非金属，其单质为黑色固体，C是最主要的温室气体，则A为C，B为CO，C为CO2。
【详解】（1）由分析可知B为Na2O；Na在氧气中燃烧生成，则A→C反应的化学方程式为2Na+O2Na2O2；C为，可以在呼吸面具和潜水艇里作为供氧剂，化学方程式为2+2H2O=4NaOH+O2↑、2+2CO2=2Na2CO3+O2↑；
（2）由分析可知C的分子式为CO2，其电子式为；CO在O2中燃烧生成CO2，则B→C反应的化学方程式为2CO+O22CO2；C能和CO2发生归中反应生成CO，所以 A和C反应的化学方程式为: C＋CO22CO。
18．(1)
(2)
(3)D
(4) 蒸馏
【详解】（1）可用于制作计算机芯片和太阳能电池板的是；
（2）工艺师常用氢氟酸雕刻玻璃，氢氟酸与二氧化硅反应生成氟化硅和水，该反应的化学方程式为；
（3）A.硅酸盐改写成氧化物形式时:活泼的金属氧化物写在前面，再写，含有氢元素的最后写，所以硅酸铜用氧化物形式表示: BaO·CuO·2，故A正确；
B.BaCuSi2O6中铜显+2价，二价铜离子不容易被还原，所以性质较稳定，不容易褪色，故B正确；
C. 在硅酸铜中的铜元素化合价为+2，硅元素化合价为+4，氧元素的化合价为-2价，钡元素的化合价为+2价，则由化学式为，根据化合物中正负化合价的代数和为0可得:(+2) + (+2) + (+4)×2+(-2)×x=0，解得x=6，故C正确；
D. BaCuSi2O6是弱酸盐，所以能和强酸反应，和强碱不反应，故D错误；
故选:D。
（4）①石英砂的主要成分是二氧化硅，在反应中生成单质硅，反应为：；
②利用沸点的不同提纯SiHCl3属于蒸馏，SiHCl3(沸点31.8C)中含有少量 SiCl4(沸点57.6C)和HCl(沸点-84.9C)由于沸点差别较大，可以通过精馏(或蒸馏)除去杂质；
③常温下SiHCl3水解的反应方程式：。
