第23讲碳硅及无机非金属材料提升练习2024年实战高考化学一轮复习
一、单选题，共19小题
1．（2021·广东韶关·统考一模）科学家创造了由18个碳原子构成的环碳(C18)，碳原子由单键和叁键交替连接在一起，结构如图所示。下列说法正确的是
A．C18与C60互为同系物
B．12C18和14C18互为同位素，化学性质几乎相同
C．C18和金刚石互为同分异构体
D．环碳中碳原子均达8电子稳定结构
2．（2023·全国·高三专题练习）海洋碳循环是全球碳循环的重要组成部分，是影响全球气候变化的关键控制环节。下图为海洋中碳循环的简单原理图。下列说法错误的是
A．海洋碳循环过程中能将太阳能转化为化学能
B．钙化释放CO2的离子方程式：2HCO+Ca2+=CaCO3↓+CO2↑+H2O
C．影响海洋碳循环的因素主要有海水的酸碱性、水温、藻类生物的分布等
D．光合作用，每生成0.1mol(CH2O)x转移电子数为4NA(NA表示阿伏伽德罗常数)
3．（2020·江西南昌·校联考一模）往含0.2 mol NaOH和0.1 mol Ba(OH)2的混合溶液中持续稳定地通入CO2气体6.72 L(标准状况下)，则在这一过程中，下列有关溶液中离子总物质的量(n)随通入CO2气体体积(V)的变化曲线中正确的是（离子水解忽略不计）
A． B．
C． D．
4．（2022秋·河南·高三校联考阶段练习）下列关于硅的说法不正确的是
A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体
B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料
C．用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被氧化
D．加热到一定温度时，硅能与氢气、氧气等非金属单质发生反应
5．（2023·全国·高三专题练习）二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。a～e是对①～⑤反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行判断，其中正确的是
①SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O
②SiO2+2CSi+2CO↑
③SiO2+4HF＝SiF4↑+2H2O
④Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
⑤SiO2+3CSiC+2CO↑
a.反应①中SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃
b.反应②中SiO2表现出氧化性
c.反应③中SiO2表现了酸性氧化物的通性
d.反应④符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐的道理
e.反应⑤中SiO2未参加氧化还原反应
A．ace B．bde C．cde D．ab
6．（2018秋·福建莆田·高三莆田八中校考期中）从石英砂制取高纯硅的主要化学反应如下：
①SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑
②Si(粗)＋2Cl2SiCl4
③SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl
关于上述反应的叙述不正确的是( )
A．①③是置换反应，②是化合反应
B．高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅
C．任一反应中，每消耗或生成28 g硅，均转移4 mol电子
D．高温下在炉子里将石英砂、焦炭、氯气、氢气按比例混合就能得到高纯硅
7．（2022·湖南常德·湖南省桃源县第一中学校考二模）工业上制备高纯硅有多种方法，其中的一种工艺流程如下：
已知：流化床反应的产物中，除SiCl4外，还有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等。下列说法正确的是
A．电弧炉中发生的反应为
B．SiCl4进入还原炉之前需要经过蒸馏提纯
C．每生成高纯硅，需要(标准状况)
D．该工艺的产率高，符合绿色化学要求
8．（2023春·云南红河·高一云南省泸西县第一中学校考期末）“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品，玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是
A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品 B．制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英
C．硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高 D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐
9．（2021春·广东广州·高二广州市禺山高级中学校考阶段练习）新材料的新秀——石墨烯、氧化石墨烯已成为物理、化学、材料科学研究的国际热点课题。其结构模型见下图。下列有关说法正确的是
A．石墨烯是一种新型化合物 B．氧化石墨烯即石墨烯的氧化物
C．二者和石墨都是碳的同素异形体 D．氧化石墨烯具有一定的亲水性
10．（2023春·上海长宁·高二华东政法大学附属中学校考期中）二氧化碳的过量排放可对海洋生物的生存环境造成很大影响，其原理如下图所示。下列叙述错误的是
A．海水酸化能引起浓度增大、浓度减小
B．海水酸化能促进CaCO3的溶解，导致珊瑚礁减少
C．CO2能引起海水酸化，其原理为H++
D．使用太阳能、氢能等新能源可改善珊瑚的生存环境
11．（2023·湖北·高三统考专题练习）工业制备高纯硅的主要过程如下：
石英砂粗硅高纯硅
下列说法错误的是
A．制备粗硅的反应方程式为
B．1molSi含Si-Si键的数目约为
C．原料气HCl和应充分去除水和氧气
D．生成的反应为熵减过程
12．（2023·北京·高三统考专题练习）下列我国科研成果所涉及材料中，主要成分为同主族元素形成的无机非金属材料的是
A．4.03米大口径碳化硅反射镜 B．2022年冬奥会聚氨酯速滑服 C．能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线 D．“玉兔二号”钛合金筛网轮
A．A B．B C．C D．D
13．（2022秋·广东惠州·高二校考阶段练习）广东一直是我国对外交流的重要窗口，馆藏文物是其历史见证。下列文物主要由硅酸盐制成的是
文物
选项 A．南宋鎏金饰品 B．蒜头纹银盒 C．广彩瓷咖啡杯 D．铜镀金钟座
A．A B．B C．C D．D
14．（2023·山东·高三统考专题练习）下列之物具有典型的齐鲁文化特色，据其主要化学成分不能与其他三种归为一类的是
A．泰山墨玉 B．龙山黑陶 C．齐国刀币 D．淄博琉璃
15．（2022·江苏·模拟预测）“十四五”工作报告强调，中国将加速建设新能源供给消纳体系。硅基能源逐步取代碳基能源的革命，必须举全国之力破解芯片技术受制于人的困局。以下说法不正确的是
A．碳基能源主要指煤、石油、天然气，我国的煤炭资源禀赋优于石油
B．硅在地壳中的含量仅次于氧，从沙滩到用户，硅发生了还原反应
C．半导体工艺中一般需要在晶硅中掺杂第IIIA族与第VA族元素
D．半导体工艺中用刻蚀剂-电子级氟化氢可加压保存在玻璃罐体中
16．（2022·福建龙岩·统考一模）科研人员发现、在-50℃环境中，用水可制得直径在800 nm~10 um的光纤，其性能与石英光纤相似。下列说法正确的是
A．石英光纤的主要成分是硅
B．冰的密度比液态水小，是由于前者含有更多的氢键
C．冰光纤是一种胶体，具有丁达尔现象
D．冰光纤和石英光纤都是分子晶体
17．（2023春·江西萍乡·高二萍乡市安源中学校考期末）在20世纪90年代末，科学家发现碳有新的单质形态C60存在。后来人们又相继得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。21世纪初，科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子，大大丰富了碳元素单质的家族。下列有关碳元素单质的说法错误的是
A．金刚石和石墨的熔点肯定比C60高
B．熔点：C60
D．金刚石以非分子形式的粒子存在，属于共价晶体；C60、C70、管状碳分子和洋葱状碳分子以分子形式的粒子存在，属于分子晶体；这些碳单质互为同素异形体
18．（2023·全国·高三专题练习）下列关于二氧化硅的说法正确的是
A．二氧化硅是酸性氧化物，因此能与水反应生成硅酸
B．二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆
C．二氧化硅能与碳酸钠固体在高温时发生反应
D．用二氧化硅制取单质硅时，当生成2.24 L气体(标准状况)时，得到2.8 g硅
19．（2023·全国·高三专题练习）氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料。用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备Si3N4的操作流程如下(粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物)：
下列叙述不正确的是
A．“还原”步骤中焦炭主要被氧化为CO
B．“高温氮化”反应的化学方程式为3Si+2N2Si3N4
C．“操作X”可将原料气通过灼热的铜粉
D．“稀酸Y”可选用稀硝酸或稀硫酸
二、多选题，共1小题
20．（2023·全国·高三专题练习）由粗硅制备硅烷(SiH4)的基本流程如图所示：
已知：反应Ⅰ的化学方程式为Si＋3HClSiHCl3＋X，反应Ⅱ的化学方程式为SiHCl3＋YSi＋3HCl。下列说法不正确的是
A．X和Y为同一种物质
B．SiH4的稳定性比NH3强
C．流程中的4个反应均属于氧化还原反应
D．反应Ⅳ中SiH4、NH3两种气体在常温常压下体积比为4∶1
三、判断题，共9小题
21．（2023·全国·高三专题练习）12C、13C、14C是碳的三种同素异形体。(_____)
22．（2023·全国·高三专题练习）石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应。( )
23．（2023·全国·高三专题练习）与溶液反应生成盐和水，也可以和氢氟酸反应，所以是两性氧化物。(____)
24．（2023·全国·高三专题练习）二氧化硅可用于生产玻璃。(_____)
25．（2023·全国·高三专题练习）压电陶瓷能实现机械能与电能的相互转化。(_____)
26．（2023·全国·高三专题练习）传统的无机非金属材料均为硅酸盐材料。(_____)
27．（2023·全国·高三专题练习）用焦炭和石英砂制取粗硅，SiO2可制作光导纤维。(_____)
28．（2023·全国·高三专题练习）火炬“飞扬”使用的碳纤维属于有机高分子材料。(_____)
29．（2023·全国·高三专题练习）冰壶主材料花岗岩属于无机非金属材料。(_____)
四、填空题，共3小题
30．（2023·全国·高三专题练习）氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，在航空航天、汽车发动机、机械等领域有着广泛的应用。由石英砂合成氮化硅粉末的路线如图所示：
其中-NH2基团中各元素的化合价与NH3相同。请回答下列问题：
(1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学方程式表示其原因 。
(2)图示①～⑤的变化中，属于氧化还原反应的是 。
(3)在反应⑤中，3 mol Si(NH2)4在高温下加热可得1 mol 氮化硅粉末和8 mol A气体，则氮化硅的化学式为 。
(4)在高温下将SiCl4在B和C两种气体的气氛中，也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在一定条件下化合生成A。写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式 。
31．（2023·全国·高三专题练习）硅及其化合物在生活生产中有广泛应用。请按要求回答下列问题。
(1)工业上制备高纯硅的示意图如下：
①根据下图所示物质反应过程中的能量变化，写出用石英砂和焦炭制取粗硅，同时生成CO的热化学方程式： 。
②步骤Ⅱ产物中含有SiHCl3(沸点为33.0℃)，还有少量SiCl4(沸点为57.6℃)和HCl(沸点为-85.1℃)。若先将步骤Ⅱ产物降至室温，提纯SiHCl3，方法是 。所用到的玻璃仪器除酒精灯、温度计、锥形瓶、尾接管外，还需要 、 。
(2)已知：硅的最高价氧化物对应的水化物有H2SiO3和原硅酸()。常温下，H2SiO3：=2.0×10-10、=1.0×10-12；H2CO3：=4.5×10-7、=4.7×10-11。
①向盛有饱和Na2SiO3溶液(滴有酚酞溶液)的试管中通入足量CO2；充分反应后，用激光笔照射上述液体时发现有光亮的通路。预测液体颜色的变化： ；写出该反应的离子方程式： 。
②写出原硅酸脱水得到的产物(写两种) 、 。
32．（2023·全国·高三专题练习）综合利用CO2、CO对构建低碳环保社会有重要意义。
(1)Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。如果寻找吸收CO2的其他物质，下列建议合理的是 (填字母)。
A．可在碱性氧化物中寻找
B．可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找
C．可在具有强氧化性的物质中寻找
(2)Li4SiO4可用于吸收、释放CO2，原理是在500℃时，CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3；平衡后加热至700℃，反应逆向进行，放出CO2，Li4SiO4再生，写出CO2与Li4SiO4反应的化学方程式： 。
(3)如图所示，利用缺铁氧化物(如Fe0.9O)可实现CO2的综合利用，构建低碳环保社会。
①过程Ⅰ反应中二氧化碳作为 (填“氧化剂”或“还原剂”)，每生成3molFe3O4可转化CO2的体积为 (标准状况)。
②请说明该转化的优点： 。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】A． C18与C60是组成元素相同、结构不同、性质不同的两种单质，属于同素异形体，A错误；
B．同位素是质子数相同中子数不同的原子，12C和14C互为同位素，12C18和14C18均为C18二者不互为同位素、虽然由不同的碳原子构成，但化学性质几乎相同，B错误；
C． C18和金刚石是组成元素相同，结构不同，性质不同的两种单质，属于同素异形体，不互为同分异构体，C错误；
D． 环碳中每个碳原子均参与形成1个碳碳三键、1个碳碳单键，均达8电子稳定结构，D正确；
答案选D。
2．D
【分析】如图CO2在弱碱性条件下转化成Na2CO3、NaHCO3，遇氯化钙发生
2 +Ca2+=CaCO3↓+CO2↑+H2O，生成CaCO3沉淀钙化同时释放CO2，再经光合作用，形成有机物参与海洋碳循环。
【详解】A．CO2经光合作用形成有机物参与海洋碳循环，过程中能将太阳能转化为化学能，故A正确；
B．钙化生成CaCO3沉淀同时，释放CO2的离子方程式：
2+Ca2+=CaCO3↓+CO2↑+H2O，故B正确；
C．温度高或酸性条件下，二氧化碳在水中溶解度小，影响海洋碳循环的因素主要有海水的酸碱性、水温、藻类生物的分布等，故C正确；
D．光合作用，碳由+4价降为0价，每生成0.1mol(CH2O)x转移电子数为0.4xNA，故D错误；
故本题选D。
3．B
【详解】根据电离方程式：NaOH=Na++OH-，Ba(OH)2= Ba2++2OH-，可知在含0.2 mol NaOH和0.1 mol Ba(OH)2的混合溶液中离子的总物质的量为0.2 mol×2+0.1 mol×3=0.7 mol。标准状况下6.72 LCO2的物质的量n(CO2)==0.3 mol，把CO2气体通入混合溶液中，首先发生反应：Ba2++2OH-+CO2=BaCO3↓+H2O，当0.1 mol Ba(OH)2恰好反应完全时消耗0.1 mol CO2（体积为2.24 L），此时离子的物质的量减少0.3 mol，溶液中离子的物质的量为0.4 mol，排除D选项；然后发生反应：CO2+2OH-=CO32-+H2O，当0.2 mol NaOH完全反应时又消耗0.1 mol CO2（体积为2.24 L），消耗总体积为4.48 L，离子的物质的量又减少0.1 mol，此时溶液中离子的物质的量为0.7 mol-0.3 mol-0.1 mol=0.3 mol，排除A选项；继续通入0.1 mol CO2气体，发生反应：CO32-+H2O+CO2=2HCO3-，根据方程式可知：0.1 mol CO2反应，溶液中离子的物质的量增加0.1 mol，此时溶液中离子的物质的量为0.3 mol+0.1 mol=0.4 mol，排除C选项，只有选项B符合反应实际，故合理选项是B。
4．C
【详解】A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体，A正确；
B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料，B正确；
C．用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被还原，C错误；
D．加热到一定温度时，硅能与氢气、氧气等非金属单质发生反应，D正确。
故选C。
5．B
【详解】通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是③，a、c判断错误；反应②是一个置换反应，SiO2表现出氧化性，b正确；反应④是一个复分解反应，符合用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d正确；反应⑤中硅的化合价和氧的化合价都没有改变，e正确。答案选B。
6．D
【详解】A．①③都是单质与化合物反应，生成单质和化合物的反应，属于置换反应，②是两种反应物生成一种产物的反应，属于化合反应，A正确；
B．在氧化还原反应中，还原剂的还原性强于还原产物，B正确；
C．根据元素化合价的变化，三个反应中，每消耗或生成28 g硅(1 mol)，均转移4 mol电子，C正确；
D．题中的三个反应是在三个不同反应器中发生，若在同一反应器中发生反应，则很难得到高纯硅，D错误；
故选D。
7．B
【分析】石英砂主要成分为二氧化硅，高温条件下二氧化硅与焦炭发生反应生成硅单质，硅与氯气反应生成SiCl4，再用氢气还原得到纯硅。
【详解】A．电弧炉中发生的反应为SiO2＋2CSi＋2CO↑，A错误；
B．流化床反应的产物中，除SiCl4外，还有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等，因此进入还原炉之前需要蒸馏提纯，B正确；
C．流化床反应中有多种含氯副产物，因此生成高纯硅，需要的氯气体积大于44.8L，C错误；
D．由已知可知流化床反应的产物中有多种副产物生成，导致Si的损失，不符合原子经济性原则，D错误；
故选B。
8．C
【详解】A．陶瓷是人类最早使用的硅酸盐材料，不是玻璃，A错误；
B．水泥的原料是黏土和石灰石，纯碱、石灰石、石英是制造玻璃的原料，生成玻璃不需要黏土，B错误；
C．硅酸盐性质稳定，熔点较高，所以硅酸盐制品一般具有性质稳定、熔点较高的特点，C正确；
D．沙子主要成分是二氧化硅，为氧化物，不是硅酸盐，D错误；
故答案选C。
9．D
【详解】A.石墨烯是碳的单质，而非化合物，A错误；
B.氧化石墨烯除了含C、O元素外，还含有氢元素，故不是石墨烯的氧化物，B错误；
C.氧化石墨烯中含C、H、O元素，不是碳的同素异形体，C错误；
D.由于氧化石墨烯结构中含有羟基和羧基等亲水基团，所以具有一定的亲水性，D正确；
答案为D。
10．C
【详解】A．海水酸化，H+浓度增大，平衡H++ 正向移动，浓度减小，浓度增大，A正确；
B．海水酸化，浓度减小，导致CaCO3溶解平衡正向移动，促进了CaCO3溶解，导致珊瑚礁减少，B正确；
C．CO2引起海水酸化的原理为：CO2+H2O H2CO3 H++， H++，导致H+浓度增大，C错误；
D．使用太阳能、氢能等新能源，可以减少化石能源的燃烧，从而减少CO2的排放，减弱海水酸化，从而改善珊瑚礁的生存环境，D正确；
答案选C。
11．B
【详解】A. 和在高温下发生反应生成和，因此，制备粗硅的反应方程式为，A说法正确；
B. 在晶体硅中，每个Si与其周围的4个Si形成共价键并形成立体空间网状结构，因此，平均每个Si形成2个共价键， 1mol Si含Si-Si键的数目约为，B说法错误；
C. HCl易与水形成盐酸，在一定的条件下氧气可以将HCl氧化；在高温下遇到氧气能发生反应生成水，且其易燃易爆，其与在高温下反应生成硅和HCl，因此，原料气HCl和应充分去除水和氧气 ，C说法正确；
D. ，该反应是气体分子数减少的反应，因此，生成的反应为熵减过程，D说法正确；
综上所述，本题选B。
12．A
【分析】本题主要考查有机物与无机物的区分（B选项为有机物，其他均为无机物），金属材料与非金属材料的区分。同时穿插考查了元素周期表中同主族的概念。
【详解】A.碳化硅(SiC)是由碳元素和硅元素组成的无机非金属材料，且碳元素与硅元素均位于元素周期表第IVA族，故A符合题意；
B.聚氨酯为有机高分子化合物，不属于无机非金属材料，故B不符合题意；
C.碳包覆银纳米材料属于复合材料，不属于无机非金属材料，且银不是主族元素，故C不符合题意；
D.钛合金为含有金属钛元素的合金，其属于金属材料，不属于无机非金属材料，故D不符合题意；
综上所述，本题应选A。
【点睛】本题依托有机物和无机物的概念考查了化学知识与生活中物质的联系，创新点在于除了要判断是否为无机非金属材料，还给其加了限制条件“同主族”，应注意有机物中一定含碳元素，但含碳元素的却不一定是有机物。
13．C
【详解】A．鎏金饰品是用金汞合金制成的金泥涂饰器物的表面，经过烘烤，汞蒸发而金固结于器物上的一种传统工艺，其中不含硅酸盐，故A项不符合题意；
B．蒜头纹银盒中主要成分为金属银，其中不含硅酸盐，故B项不符合题意；
C．广彩瓷咖啡杯是由黏土等硅酸盐产品烧制而成，其主要成分为硅酸盐，故C项符合题意；
D．铜镀金钟座是铜和金等制得而成，其中不含硅酸盐，故D项不符合题意；
综上所述，答案为C。
14．C
【详解】墨玉、黑陶、琉璃均为陶瓷制品，均属于硅酸盐制品，主要成分均为硅酸盐材料，而刀币的主要成分为青铜，故答案为：C。
15．D
【详解】A．碳基能源主要指煤、石油、天然气，我国的煤炭储量及开发技术均优于石油，A说法正确；
B．硅在地壳中的含量仅次于氧，从沙滩到用户，硅由SiO2转化为硅单质，化合价下降，发生了还原反应，B说法正确；
C．晶硅中掺杂第IIIA族与第VA族元素，形成PN结，在接通电源或受光的激发，自由电子可向空穴方向移动(单向移动) (见图)， C说法正确；
D．氟化氢可与玻璃容器中二氧化硅发生反应，故D说法错误。
故选D。
16．B
【详解】A．石英光纤的主要成分是二氧化硅，A错误；
B．水分子间存在氢键，冰中水分子空间排列有规则，分子中存在较多的氢键，增大了水分子之间的距离，因此冰的密度比液态水小，B正确；
C．物质冰光纤的构成微粒只有H2O一种，属于纯净物，不属于分散系，因此不属于胶体，也不具有丁达尔现象，C错误；
D．冰光纤构成微粒是H2O分子，属于分子晶体，而石英光纤则属于共价晶体，因此二者的晶体类型不相同，D错误；
故合理选项是B。
17．C
【详解】A．金刚石属于共价晶体，石墨属于混合型晶体，C60属于分子晶体，因此金刚石和石墨的熔点肯定比C60高，A正确；
B．分子晶体的相对分子质量越大，熔点越高，因此熔点：C60
D．金刚石属于共价晶体；C60、C70、管状碳分子和洋葱状碳分子分子晶体，这些碳单质互为同素异形体，D正确；
故选C。
18．C
【详解】A．二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，与水不反应，故A错误；
B．二氧化硅制成的光导纤维，由于其良好的光学特性而被用于制造光缆，故B错误；
C．在高温时，二氧化硅能够与碳酸钠固体反应生成硅酸钠和二氧化碳，故C正确；
D．由化学方程式SiO2+2C Si+2CO↑，可知当生成2.24 L(标准状况)即0.1 mol气体时，得到0.05 mol 即1.4 g硅，故D错误；
故答案选C。
19．D
【分析】用石英砂（粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物）和原料气（含N2和少量O2）制备Si3N4的操作流程，石英砂为SiO2，SiO2与焦炭在高温下发生反应SiO2+2CSi+2CO↑，粗硅与氮气反应生成Si3N4，再用稀酸Y进行酸洗，除去铁、铜，得到纯净的产物。
【详解】A．根据分析，焦炭与石英砂发生反应SiO2+2CSi+2CO↑，焦炭被氧化成CO，A正确；
B．“高温氮化”是Si与N2化合生成Si3N4，化学方程式为3Si+2N2Si3N4，B正确；
C．原料气中含有N2和少量的O2，氧气能与Cu反应生成CuO，N2不与Cu反应，操作X可将原料气通过灼热的铜粉得到纯净氮气， C正确；
D．粗硅中含有少量Fe和Cu，即Si3N4中含有少量Fe和Cu，Fe、Cu与稀硝酸反应，得到可溶于水的Fe(NO3)3和Cu(NO3)2，稀硝酸可以除去Si3N4中Fe和Cu，由于Cu不溶于稀硫酸，故不能用稀硫酸，D错误；
故选D。
20．BD
【分析】反应Ⅰ的化学方程式为Si＋3HClSiHCl3＋X，根据元素守恒，可知X是H2；反应Ⅱ的化学方程式为SiHCl3＋YSi＋3HCl，根据元素守恒，可知Y是H2；
【详解】A．根据题给反应Ⅰ、Ⅱ的化学方程式和原子守恒可得，X为H2，Y为H2，X、Y为同一种物质，故A正确；
B．非金属性越强，简单氢化物的稳定性越强，非金属性：N>Si，则简单氢化物的稳定性：NH3>SiH4，B错误；
C．流程中的4个反应均有元素化合价改变，均属于氧化还原反应，故C正确；
D．由反应Ⅳ的化学方程式Mg2Si＋4NH4Cl===SiH4↑＋4NH3↑＋2MgCl2可知，SiH4、NH3两种气体在常温常压下体积比为1∶4，故D错误；
选BD。
21．错误
【详解】12C、13C、14C是碳元素的三种同位素，故上述说法错误。
22．错误
【详解】金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，石墨转变为金刚石的反应中元素的化合价没有发生变化，属于非氧化还原反应，故错误。
23．错误
【详解】二氧化硅只能和酸中的HF反应，且和HF反应后生成的不是盐和水，故二氧化硅不是碱性氧化物，即不是两性氧化物，故答案为：错误；
24．正确
【详解】二氧化硅是制造玻璃、石英玻璃、水玻璃等的原材料，故正确。
25．正确
【详解】对压电陶瓷挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，并且压电陶瓷还能把电能转换成超声振动，所以压电陶瓷能够实现机械能和电能的互相转化，故正确。
26．错误
【详解】传统的无机非金属材料包括玻璃，陶瓷，水泥和其他胶凝材料，其中包含硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、石灰、石膏等，其中的石灰不是硅酸盐材料，故答案为：错误。
27．正确
【详解】焦炭与二氧化硅在高温条件下反应生成硅和CO，用焦炭和石英砂制取粗硅，SiO2可制作光导纤维，故上述说法正确。
28．错误
【详解】火炬“飞扬”使用的碳纤维是碳元素的单质，不是混合物，因此不属于有机高分子材料，故这种说法是错误的。
29．正确
【详解】冰壶主材料花岗岩是硅酸盐，硅酸盐属于无机非金属材料，故这种说法是正确的。
30． SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O ①② Si3N4 3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl
【分析】根据题中反应流程可知，石英砂在高温下被碳还原得到粗硅，粗硅与氯气反应生成粗四氯化硅，精馏后得到较纯的四氯化硅，四氯化硅在高温下与氨反应生成四氨基硅，四氨基硅高温下生成氮化硅，据此分析解答。
【详解】(1)石英砂的主要成分是SiO2，SiO2与碱性物质可以发生反应，SiO2与NaOH溶液反应生成Na2SiO3和水，反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O；
(2)①石英砂被焦炭还原得到粗硅，硅元素化合价降低，属于氧化还原反应；②硅单质与氯气反应生成四氯化硅，硅元素化合价升高，属于氧化还原反应；③四氯化硅精馏属于物理变化；④四氯化硅与氨气反应，不存在化合价的变化，不是氧化还原反应；⑤Si(NH2)4高温生成氮化硅，没有化合价的变化，不是氧化还原反应；故图示①～⑤的变化中，属于氧化还原反应的是①②；
(3)3 mol Si(NH2)4在高温下加热可得1 mol 氮化硅粉末和8 mol A气体，气体应为NH3，根据原子守恒可得反应的化学方程式为3Si(NH2)4Si3N4＋8NH3↑，故氮化硅的化学式为Si3N4；
(4)A是氨气，则B和C是N2和H2，根据得失电子守恒、原子守恒配平SiCl4与N2、H2反应的化学方程式为3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl。
31．(1) SiO2(s)+2C(s)Si(s)+2CO(g) ΔH=+638.4kJ·mol-1 蒸馏 蒸馏烧瓶 直形冷凝管
(2) 溶液红色变浅至褪色 Si+2CO2+2H2O=H2SiO3(硅胶)+2HC H2SiO3 SiO2
【详解】（1）①根据两个反应过程能量变化图像可知： Ⅰ．Si(s)+O2(g)SiO2(s) ΔH=-859.4kJ·mol-1；Ⅱ．2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-221.0kJ·mol-1；根据盖斯定律Ⅱ-Ⅰ得热化学方程式SiO2(s)+2C(s)Si(s)+2CO(g) ΔH=-221.0kJ·mol-1+859.4kJ·mol-1=+638.4kJ·mol-1；
②若先将步骤Ⅱ产物降至室温，根据SiHCl3、SiCl4沸点不同，用蒸馏法提纯SiHCl3。蒸馏装置图为 ，用到的玻璃仪器除酒精灯、温度计、锥形瓶、尾接管外，还需要蒸馏烧瓶、直形冷凝管。
（2）①弱酸的电离平衡常数越大其酸性越强，根据题给数据可得酸性：H2CO3>H2SiO3>HC>HSi，向盛有饱和Na2SiO3溶液(滴有酚酞溶液)的试管中通入足量CO2，生成硅酸胶体和碳酸氢钠，该反应的离子方程式Si+2CO2+2H2O=H2SiO3(硅胶)+2HC；Na2SiO3溶液中Si发生水解而使溶液呈碱性，滴加酚酞开始溶液为红色，随着CO2通入，Na2SiO3反应生成H2SiO3，溶液碱性减弱，溶液由红色逐渐变无色；
②原硅酸()脱去一分子水得到的产物是H2SiO3，脱去两分子水得到的产物是SiO2。
32．(1)AB
(2)CO2＋Li4SiO4Li2CO3＋Li2SiO3
(3) 氧化剂 22.4L 将CO2转化为C和O2；利用了太阳能；Fe0.9O可循环利用(答案合理即可)
【详解】（1）Li2O、Na2O、MgO 都是ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物，都是碱性氧化物，都没有强氧化性，故选AB；
（2）在500℃时，CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3，反应物为CO2与Li4SiO4，生成物有Li2CO3，根据质量守恒可知生成物还有Li2SiO3，所以化学方程式为CO2＋Li4SiO4Li2CO3＋Li2SiO3。
（3）①过程Ⅰ反应中二氧化碳生成C，碳元素化合价降低发生还原反应，二氧化碳作为氧化剂；过程Ⅰ发生反应的化学方程式为Fe0.9O＋CO2===Fe3O4＋C，则每生成3molFe3O4消耗1molCO2，每生成3molFe3O4可转化CO2的体积为22.4L(标准状况)
②该转化的优点：将CO2转化为C和O2；利用了太阳能；Fe0.9O可循环利用。
答案第1页，共2页
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