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版《188套重组优化卷》高考化学总复习考点专练10碳硅及其化合物无机非金属材料
考点专练10 碳、硅及其化合物 无机非金属材料
三年高考A
1.化学在生活中有着广泛的应用,下列对应关系错误的是( )
化学性质
实际应用
A
Al2(SO4)3和小苏打反应
泡沫灭火器灭火
B
铁比铜金属性强
FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板
C
次氯酸盐具有氧化性
漂白粉漂白织物
D
HF与SiO2反应
氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记
2.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.SiO2
SiCl4
Si
B.FeS2
SO2
H2SO4
C.N2
NH3
NH4Cl(aq)
D.MgCO3
MgCl2(aq)
Mg
3.下列叙述错误的是( )
A.氦气可用于填充飞艇
B.氯化铁可用于硬水的软化
C.石英砂可用于生产单晶硅
D.聚四氟乙烯可用于厨具表面涂层
B
1.在CO2中,Mg燃烧生成MgO和C。
下列说法正确的是( )
A.元素C的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体
B.Mg、MgO中镁元素微粒的半径:
r(Mg2+)>r(Mg)
C.在该反应条件下,Mg的还原性强于C的还原性
D.该反应中化学能全部转化为热能
2.下列有关说法正确的是( )
A.在酒精灯加热条件下,Na2CO3、NaHCO3固体都能发生分解
B.Fe(OH)3胶体无色、透明,能发生丁达尔现象
C.H2、SO2、CO2三种气体都可用浓硫酸干燥
D.SiO2既能和氢氧化钠溶液反应又能和氢氟酸反应,所以是两性氧化物
3.下列过程没有发生化学反应的是( )
A.用活性炭去除冰箱中的异味
B.用热碱水清除炊具上残留的油污
C.用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土保鲜水果
D.用含硅胶、铁粉的透气小袋与食品一起密封包装
4.常温下,下列各组物质中,Y既能与X反应又能与Z反应的是( )
X
Y
Z
①
NaOH溶液
Al(OH)3
稀硫酸
②
KOH溶液
SiO2
浓盐酸
③
O2
N2
H2
④
FeCl3溶液
Cu
浓硝酸
A.①③B.①④C.②④D.②③
5.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)硅胶可用作食品干燥剂( )
(2)利用如图所示装置进行下列实验,能证明酸性:
硝酸>碳酸>硅酸
①浓硝酸、②Na2CO3、③Na2SiO3溶液( )
(3)粗硅
SiCl4
Si物质间的转化可一步实现( )
(4)将气体通入澄清石灰水,溶液变浑浊,证明原气体是CO2( )
(5)烧结黏土制陶瓷不涉及到化学变化( )
(6)Na2SiO3溶液中通入过量SO2:
SiO
+SO2+H2O===H2SiO3↓+SO
( )
(7)SiO2既能和NaOH溶液反应,又能和氢氟酸反应,所以是两性氧化物( )
(8)可用磨口玻璃瓶保存NaOH溶液( )
(9)
可除去CO中的CO2( )
6.单质Z是一种常见的半导体材料,可由X通过如下图所示的路线制备。
其中X为Z的氧化物;Y为氢化物,分子结构与甲烷相似。
回答下列问题:
(1)能与X发生化学反应的酸是________;由X制备Mg2Z的化学方程式为_____________________________________________。
(2)由Mg2Z生成Y的化学方程式为_____________________________________,
Y分子的电子式为______________________________________。
(3)Z、X中共价键的类型分别是________、________。
7.研究CO2在海洋中的转移和归宿,是当今海洋科学研究的前沿领域。
(1)溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在,其中HCO
占95%。
写出CO2溶于水产生HCO
的方程式:
________________________________________。
(2)在海洋碳循环中,通过下图所示的途径固碳。
①写出钙化作用的离子方程式:
__________________________________________。
②同位素示踪法证实光合作用的化学方程式如下,将其补充完整:
________+________
(CH2O)x+x18O2+xH2O
(3)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上,其准确测量是研究海洋碳循环的基础。
测量溶解无机碳,可采用如下方法:
①气提、吸收CO2。
用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收(装置示意图如下)。
将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。
②滴定。
将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3,再用xmol·L-1HCl溶液滴定,消耗ymLHCl溶液。
海水中溶解无机碳的浓度=________mol·L-1。
(4)利用如图所示装置从海水中提取CO2,有利于减少环境温室气体含量。
①结合方程式简述提取CO2的原理:
_________________________________________。
②用该装置产生的物质处理b室排出的海水,合格后排回大海。
处理至合格的方法是_______________________________________________________________
______________________________________________________________。
8.晶体硅(熔点1410℃)是良好的半导体材料。
由粗硅制纯硅过程如下:
Si(粗)
SiCl4
SiCl4(纯)
Si(纯)
写出SiCl4的电子式:
________________________;在上述由SiCl4制纯硅的反应中,测得每生成1.12kg纯硅需吸收akJ热量,写出该反应的热化学方程式:
_______________________________________。
9.铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X射线防护材料等。
回答下列问题:
(1)铅是碳的同族元素,比碳多4个电子层。
铅在元素周期表的位置为第________周期、第________族;PbO2的酸性比CO2的酸性________(填“强”或“弱”)。
(2)PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体,反应的化学方程式为_______________________________________。
(3)PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得,反应的离子方程式为_____________________________________;
PbO2也可以通过石墨为电极,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。
阳极发生的电极反应式为________________,阴极上观察到的现象是________________;若电解液中不加入Cu(NO3)2,阴极发生的电极反应式为__________________,这样做的主要缺点是________________。
(4)PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示,已知失重曲线上的a点为样品失重4.0%(即
×100%)的残留固体。
若a点固体组成表示为PbOx或mPbO2·nPbO,列式计算x值和m∶n值_____________________________。
两年模拟
1.物质的性质决定其用途,下列有关物质的用途正确的是( )
A.铝耐腐蚀,用铝质容器腌制咸菜
B.过氧化钠具有强氧化性,用过氧化钠漂白食品
C.活性炭表面积大、吸附能力强,用活性炭除去生活用水的臭味
D.石英透光性能好,用石英制太阳能电池
2.下列说法正确的是( )
A.氨常用作制冷剂,是因为其沸点极低,很容易液化
B.光导纤维具有很强的导电能力,所以大量用于制造通信光缆
C.SiCl4在战争中可用作烟雾弹,是因为它与水反应时生成白色烟雾
D.用洁净的铂丝蘸取某溶液,在酒精灯火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃观察到火焰颜色为紫色,说明原溶液中不含Na+
3.从石墨中分离出来的石墨烯是最薄、最坚硬、几乎透明的物质,可制成电阻率最小的纳米材料,其结构如图所示。
下列关于石墨烯的说法不正确的是( )
A.具有良好的导电性和透光性
B.石墨烯属于新型有机化合物,熔沸点较高
C.石墨烯、金刚石互为同素异形体
D.在氧气中燃烧可能生成CO2、CO或二者的混合物
4.硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。
下列说法正确的是( )
A.陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐
B.水玻璃是纯净物,可用于生产黏合剂和防火剂
C.某硅酸盐的化学式为KAlSi3O8,可用K2O·Al2O3·6SiO2表示
D.高纯硅可用于制造光导纤维,高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池
5.下列物质:
①氢氟酸;②浓H2SO4;③烧碱溶液;④Na2CO3固体;⑤氧化钙;⑥浓HNO3。
其中在一定条件下能与SiO2反应的有( )
A.①②⑥B.②③⑥C.①③④⑤D.全部
6.硅烷(SiH4)在空气中易自燃或爆炸,可作橡胶等产品的偶联剂,硅烷的制备方法为Mg2Si+4HCl===2MgCl2+SiH4↑。
下列说法不正确的是( )
A.制备硅烷的反应属于复分解反应
B.硅烷自燃反应中的氧化剂是SiH4
C.硅烷自燃产生SiO2和H2O
D.制备硅烷时应隔绝氧气
7.某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半,该元素( )
A.在自然界中只以化合态的形式存在
B.单质常用作半导体材料和光导纤维
C.最高价氧化物不与任何酸反应
D.气态氢化物比甲烷稳定
8.寿山石的主要成分为叶腊石,其组成为Al2O3·4SiO2·H2O,可以表示为Al2Si4Ox(OH)y。
其中x、y的数值分别是( )
A.10、2B.6、4C.8、2D.2、8
9.二氧化硅(SiO2)又称硅石,是制备硅及其化合物的重要原料(见下图)。
下列说法正确的是( )
A.SiO2既能与HF反应,又能与NaOH反应,属于两性氧化物
B.SiO2和Si都是光导纤维材料
C.在硅胶中加入CoCl2可显示硅胶吸水是否失效
D.图中所示转化反应都是非氧化还原反应
10.在常温下Y既能与X反应,又能与Z反应且都是非氧化还原反应的是(可以在水溶液中)
选项
X
Y
Z
A
SiO2
HF
Si
B
C
CO2
Na2CO3
C
Ca(HCO3)2
Na2CO3
HNO3
D
NaOH
CO
Na2O2
11.在含2molNaOH、1molNa2SiO3的溶液中滴加稀盐酸至过量,下列关于沉淀质量(m)与盐酸体积(V)之间关系的图像正确的是( )
12.将适量纯硅粉与纯钠按一定比例混合溶于足量水中,恰好完全反应,转移电子数为1.806×1023。
硅与钠的质量比为X,在标准状况下收集到的气体为VL。
下列推断正确的是( )
A
B
C
D
X
14∶23
1∶2
2∶1
14∶23
V
6.72
4.48
4.48
3.36
13.工业上,用二氧化硅与焦炭在高温下反应制Si:
SiO2+2C
Si+2CO↑,副反应为Si+C
SiC(金刚砂)。
请回答下列问题:
(1)工业上,冶炼粗硅时焦炭的作用是________。
(填序号)
①氧化剂②还原剂③燃料④催化剂
若粗硅中含有较多的碳化硅,主要原因是______________________________。
(2)碳化硅俗名金刚砂,它具有优良的耐磨、耐腐蚀特性,应用广泛。
若用二氧化硅与焦炭制备金刚砂,产品中混有杂质硅和二氧化硅,主要原因是_______________________________________________________。
(3)某碳化硅样品中混有Si、SiO2。
将20.0g该样品加入到过量的氢氧化钠溶液中,充分反应,收集到2240mL氢气(标准状况),过滤得到11.4gSiC固体,滤液稀释至500mL。
写出有关反应的离子方程式:
_______________________________________________;
稀释后溶液中硅酸钠的物质的量浓度为_______________。
14.某实验小组设计了如下装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。
已知:
PdCl2溶液可用于检验CO,反应的化学方程式为CO+PdCl2+H2O===CO2+2HCl+Pd(产生黑色金属钯粉末,使溶液变浑浊)。
(1)实验时要通入足够长时间的N2,其原因是_______________________________。
(2)装置B的作用是___________________________________________。
(3)装置C、D中所盛试剂分别为________、________,若装置C、D中溶液均变浑浊,且经检测两气体产物的物质的量相等,则该反应的化学方程式为____________________________________。
(4)该装置的缺点是_________________________________________。
(5)资料表明,上述反应在焦炭过量时会生成副产物SiC。
取18gSiO2和8.4g焦炭充分反应后收集到标准状况下的气体13.44L,假定气体产物只有CO,固体产物只有Si和SiC,则Si和SiC的物质的量之比为_____________。
(6)设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强:
____________________________________________________。
15.硅是带来人类文明的重要元素之一,在传统材料发展到信息材料的过程中创造了一个又一个奇迹。
(1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。
工业上可以采用化学气相沉积法,在H2的作用下,使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面,该反应的化学方程式为_______________________________。
(2)一种用工业硅(含少量铁、铜的单质及化合物)和氮气(含少量氧气)合成氮化硅的工艺主要流程如下:
已知硅的熔点是1420℃,高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。
①N2净化时,铜屑的作用是:
_________________________________;
硅胶的作用是____________________________________。
②在氮化炉中反应为3Si(s)+2N2(g)===Si3N4(s) ΔH=-727.5kJ/mol,开始时须严格控制氮气的流速以控制温度的原因是______________________________。
③X可能是________(选填“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”或“氢氟酸”)。
(3)工业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅:
①整个制备过程必须严格控制无水无氧。
SiHCl3遇水剧烈反应,该反应的化学方程式为_______________________________________________________。
②假设每一轮次制备1mol纯硅,且生产过程中硅元素没有损失,反应Ⅰ中HCl的利用率为90%,反应Ⅱ中H2的利用率为93.75%。
则在第二轮次的生产中,补充投入HCl和H2的物质的量之比是________。
答案
三年高考A
1.B [A项,Al2(SO4)3和小苏打发生相互促进的水解反应,生成Al(OH)3、Na2SO4和CO2,可以用于泡沫灭火器灭火,正确;B项,FeCl3和Cu反应生成FeCl2和CuCl2只能说明Cu的还原性比Fe2+强,并不能说明铁比铜金属性强,错误;C项,次氯酸盐可以转化为氧化性更强且具有漂白性的HClO,故漂白粉可以漂白织物,正确;D项,氢氟酸中的HF可与玻璃中的SiO2反应生成SiF4气体,所以可用于在玻璃器皿上刻蚀标记,正确。
]
2.C [SiO2不与盐酸反应,A错误;SO2与水反应生成H2SO3,不是H2SO4,B错误;N2和H2在高温高压条件下生成NH3,NH3与HCl反应生成NH4Cl,C正确;电解MgCl2溶液得不到Mg,D错误。
]
3.B [A项,氦气的密度比空气小,故可用于填充飞艇,正确;B项,FeCl3在水中水解可生成胶状物Fe(OH)3,具有较大的表面积,可吸附水中的悬浮物和色素,故可用作净水剂,但不能降低水中的Ca2+和Mg2+,错误;C项,石英砂(SiO2)可在高温下用碳单质还原制取单晶硅,正确;D项,聚四氟乙烯作厨具表面涂层,可耐高温,且烹煮食物时不粘锅,正确。
]
B
1.C [A项,碳元素存在金刚石、石墨、C60、C70、石墨烯等多种同素异形体,错误;B项,Mg和Mg2+的质子数相同,但Mg有3个电子层,Mg2+有2个电子层,所以Mg半径大于Mg2+半径,错误;C项,该反应中镁作还原剂,C为还原产物,由氧化还原反应的“强弱规律”可知,Mg的还原性强于C的还原性,正确;D项,该反应中化学能除转化为热能外还有部分转化为光能(因为燃烧时发出光),错误。
]
2.C [A项,Na2CO3固体在酒精灯加热条件下,不分解,错误;B项,Fe(OH)3胶体呈红褐色,错误;C项,H2、SO2、CO2三种气体都可用浓硫酸干燥,正确;D项,由于SiO2与氢氟酸反应不能生成盐,所以SiO2是酸性氧化物而不是碱性氧化物,错误。
]
3.A [A项,活性炭吸附冰箱中的异味,属于物理变化,符合题意;B项,热碱水能加快油污中油脂的水解,使油污变为易溶于水的物质,达到除去炊具上油污的目的,油脂水解属于化学反应,不符合题意;C项,KMnO4溶液能将水果释放出的催熟剂乙烯氧化,有利于水果的保鲜,属于化学反应,不符合题意;D项,硅胶具有吸水性,可防止食品受潮,属于物理变化,铁粉与食品包装袋中的氧气反应,起还原剂作用,避免O2氧化食品,导致食品变质,属于化学变化,不符合题意。
]
4.B [①Al(OH)3是两性氢氧化物,既能跟强酸反应又能跟强碱反应,②SiO2与浓盐酸不反应,③常温下,N2既不与O2反应,也不与H2反应,④常温下,Cu既与FeCl3溶液反应,又与浓硝酸反应,B正确。
]
5.
(1)√
(2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)× (9)√
6.解析 根据题意,单质Z为半导体,则Z是Si元素;其氧化物为二氧化硅,SiO2可与氢氟酸反应;根据流程图可知,二氧化硅与Mg反应生成Mg2Si,Mg2Si与盐酸反应生成的Y为氢化物,分子结构与甲烷相似,则Y的分子式是SiH4,加热分解可得到Si单质。
答案
(1)氢氟酸(HF) SiO2+4Mg
2MgO+Mg2Si
(2)Mg2Si+4HCl===2MgCl2+SiH4↑
(3)非极性键 极性键
7.解析
(1)CO2溶于水生成H2CO3,H2CO3电离出H+和HCO
。
(2)①根据钙化作用的反应物是HCO
和Ca2+,生成物是CaCO3和CO2,故不难写出反应的离子方程式为2HCO
+Ca2+===CaCO3↓+CO2↑+H2O。
②根据元素守恒及示踪原子的标记知,方程式中的填空为:
xCO2和2xH
O。
(3)①该装置为洗气瓶的装置,要注意装置中长管进、短管出,且用分液漏斗滴加酸化所用试剂稀硫酸,因HCl易挥发出来影响后续的滴定而不能用盐酸。
②根据该滴定过程得关系式:
CO2~HCO
~HCl,n(CO2)=n(HCl)=xmol·L-1×y×10-3L=xy×10-3mol,所以c(CO2)=
=
mol·L-1。
(4)①a室的电极连接电源的正极,作阳极,发生氧化反应:
2H2O―4e-===O2↑+4H+,c(H+)增大,H+从a室通过阳离子交换膜进入b室,发生反应:
HCO
+H+===CO2↑+H2O。
②海水的pH≈8,电解后的海水pH<6,呈酸性;c室的反应:
2H2O+2e-===H2↑+2OH-,可用c室排出的碱液与从b室排出的酸液中和调至接近装置入口海水的pH,即处理合格。
答案
(1)CO2+H2O===H2CO3、H2CO3
H++HCO
(2)①2HCO
+Ca2+===CaCO3↓+CO2↑+H2O②xCO2 2xH
O
(3)①②
(4)①a室:
2H2O―4e-===O2↑+4H+,H+通过阳离子膜进入b室,发生反应:
HCO
+H+===CO2↑+H2O ②c室的反应:
2H2O+2e-===H2↑+2OH-,用c室排出的碱液将从b室排出的酸液调至接近装置入口海水的pH
8.解析 根据氯、硅原子的最外层电子数即可写出SiCl4的电子式
。
1.12kg硅的物质的量n(Si)=
=40mol,则每生成1molSi吸收能量
=0.025akJ·mol-1,故其热化学方程式为:
SiCl4(g)+2H2(g)
Si(s)+4HCl(g) ΔH=+0.025akJ·mol-1。
9.解析
(2)由题意知:
该反应中,Cl元素的化合价升高,则可推出Pb元素化合价降低,又由于+2价Pb较稳定,因此PbO2还原产物为Pb2+,其化学方程式为:
PbO2+4HCl(浓)
PbCl2+Cl2↑+2H2O。
(3)由题意知:
PbO+ClO-―→PbO2,铅元素化合价升高,则Cl元素化合价应降低,故有PbO+ClO-―→PbO2+Cl-,利用化合价升降法配平,得反应的离子方程式为PbO+ClO-===PbO2+Cl-。
阳极应发生氧化反应,由Pb2+―→PbO2的过程可知阳极反应式为Pb2++2H2O-2e-===PbO2+4H+;阴极发生还原反应,其中Cu2+放电:
Cu2++2e-===Cu,石墨上析出铜,若电解液不加Cu(NO3)2,则阴极Pb2+放电:
Pb2++2e-===Pb,由此可见这样做的缺点是不能有效地利用Pb2+。
(4)PbO2分解的化学方程式:
PbO2
PbOx+
O2↑,知PbO2失重质量即为生成O2的质量;取m(PbO2)=239,则生成m(O2)=
×32,根据题意有
×32=239×4.0%,解得x,然后根据PbOx与mPbO2·nPbO中O和Pb原子个数比相等求得m∶n的值。
答案
(1)六 ⅣA 弱
(2)PbO2+4HCl(浓)
PbCl2+Cl2↑+2H2O
(3)PbO+ClO-===PbO2+Cl-Pb2++2H2O-2e-===PbO2+4H+
石墨上析出铜 Pb2++2e-===Pb 不能有效利用Pb2+
(4)根据PbO2
PbOx+
O2↑,有
×32=239×4.0%
x=1.4,根据mPbO2·nPbO,
=1.4,
=
。
两年模拟
1.C [以Al为材料制成的容器在空气中耐腐蚀,但这种容器不能用来腌制咸菜,原因是氯离子会破坏铝表面氧化膜加快铝的腐蚀,A错误;过氧化钠具有强氧化性,能够漂白有色物质,但生成的氢氧化钠具有强烈的腐蚀性,故过氧化钠不能漂白食品,B错误;石英可用于制备光导纤维,单晶硅用于制备太阳能电池,D错误。
]
2.C [氨常用作制冷剂,是因为液氨汽化时要吸收大量的热,使周围温度急剧下降,A项错误;光导纤维用于制造通信光缆,是利用光的全反射原理,光导纤维不能导电,B项错误;SiCl4用作烟雾弹,是因为SiCl4与水反应生成的H2S
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- 188套重组优化卷 188 重组 优化 高考 化学 复习 考点 10 及其 化合物 无机 非金属材料