备战高考化学无机非金属材料经典压轴题Word格式.docx
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B.青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为:
Na2O·
3FeO·
Fe2O3·
8SiO2·
H2O
C.1molNa2Fe5Si8O22(OH)2与足量的硝酸作用,至少需消耗8.5L2mol/LHNO3溶液
D.1molNa2Fe5Si8O22(OH)2与足量氢氟酸作用,至少需消耗7L2mol/LHF溶液
A.青石棉属于硅酸盐,不易燃,也不溶于水,A错误;
B.青石棉中铁元素的化合价由+2价和+3价两种,根据原子守恒和化合价不变的思想,化学组成用氧化物的形式可表示为:
8SiO2·
H2O,B正确;
C.8.5L2mol·
L-1HNO3溶液中硝酸的物质的量为17mol,青石棉用稀硝酸溶液处理时,亚铁离子被氧化为铁离子,硝酸被还原为一氧化氮,产物为NaNO3、Fe(NO3)3、NO、H2O、SiO2,1mol该物质能和18molHNO3反应,C错误;
D.7L2mol·
L-1HF溶液中HF的物质的量为14mol,1mol青石棉能与34mol氢氟酸反应生成四氟化硅,D错误。
4.下列说法正确的是()
A.Ⅰ图中:
如果MnO2过量,浓盐酸就可全部消耗
B.Ⅱ图中:
湿润的有色布条能褪色,烧杯NaOH溶液的作用是吸收尾气
C.Ⅲ图中:
生成蓝色的烟
D.Ⅳ图中:
用该装置可以验证酸性:
盐酸>
碳酸>
硅酸。
A.利用浓盐酸和MnO2在加热条件下反应制备氯气,随着反应进行,盐酸浓度会下降,下降到某种程度,二者不再反应无法生成Cl2,A项错误;
B.氯气的漂白性来源于Cl2与水反应生成的次氯酸,干燥布条中无水,所以无法产生次氯酸,颜色不会褪去,湿润布条含水,可以产生次氯酸,颜色会褪去;
若将尾气直接排放,其中未反应的氯气会污染空气,所以需要将尾气通入NaOH溶液中进行吸收,B项正确;
C.铜在氯气中燃烧,产生棕黄色的烟,C项错误;
D.利用盐酸与石灰石反应可制备CO2,所以可证明盐酸酸性强于碳酸;
由于盐酸具有挥发性,制备出的CO2中会含有HCl杂质,HCl杂质也能与硅酸钠溶液反应产生白色沉淀;
若不对制备出的CO2进行除杂,其中的HCl杂质会干扰碳酸和硅酸酸性强弱的验证过程,因此上述装置并不能实现验证酸性强弱的目的,D项错误;
5.下列实验现象与氧化还原反应有关的是()
A.氨水中滴加石蕊试液显蓝色
B.NO2通入水中,气体由红棕色逐渐转变为无色
C.向Fe2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液,生成红褐色沉淀
D.向硅酸钠溶液中滴加适量的稀盐酸,有透明的凝胶形成
A.氨水中滴加石蕊试液显蓝色,是由于一水合氨电离出氢氧根离子的缘故,没有发生氧化还原反应,故A错误;
B.NO2通入水中,气体由红棕色逐渐转变为无色,是由于反应生成NO和硝酸,N元素化合价发生变化,属于氧化还原反应,故B正确;
C.向Fe2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液,生成红褐色沉淀,发生的是复分解反应生成氢氧化铁沉淀,不是氧化还原反应,故C错误;
D.向硅酸钠溶液中滴加适量的稀盐酸,有透明的凝胶形成,发生的是复分解反应生成硅酸,不是氧化还原反应,故D错误;
故选B。
6.世界第一条大面积碲化镉薄膜“发电玻璃”生产线最近在成都投产,该材料是在玻璃表面镀一层碲化镉薄膜,光电转化率高。
下列说法错误的是
A.普通玻璃含有二氧化硅B.该发电玻璃能将光能不完全转化为电能
C.碲化镉是一种有机化合物D.应用该光电转化技术可减少温室气体排放
【答案】C
A.玻璃成分为硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅,故A正确,但不符合题意;
B.该发电玻璃能将光能转化为电能,但是不能完全转化,存在能量损耗,故B正确,但不符合题意;
C.碲化镉不含碳元素,是一种无机化合物,不是有机化合物,故C错误,但符合题意;
D.应用该光电转化技术可减少化石燃料的使用,减少二氧化碳的排放,故D正确,但不符合题意;
故选:
C。
7.下列除去杂质的方法正确的是()
物质
杂质
试剂
主要操作
A
Cl2(g)
HCl(g)
饱和食盐水、浓硫酸
洗气
B
SiO2
Fe2O3
氢氧化钠溶液
过滤
C
FeCl2
FeCl3
Cu
D
氢氧化铁胶体
氯化铁
A.AB.BC.CD.D
【答案】A
A.Cl2难溶于饱和食盐水,HCl极易溶于水,然后用浓硫酸干燥,可以除去氯气中的HCl,A正确;
B.SiO2能和氢氧化钠溶液反应,Fe2O3与NaOH不反应,不能用来除去SiO2中的Fe2O3,B错误;
C.FeCl3和Cu发生反应:
2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,除去了Fe3+,又引入了Cu2+,C错误;
D.氢氧化铁胶粒和氯化铁溶液都能通过滤纸,应该用渗析的方法除去氢氧化铁胶体中的氯化铁溶液,D错误;
答案选A。
除杂质时要注意不能除去了原有杂质,又引入新杂质。
8.C、Si、S都是自然界中含量丰富的非金属元素,下列关于其单质及化合物的说法中正确的是
A.三种元素在自然界中既有游离态又有化合态
B.二氧化物都属于酸性氧化物,能与碱反应而不能与任何酸反应
C.最低价的气态氢化物都具有还原性,易与O2发生反应
D.其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱:
H2SO4>H2SiO3>H2CO3
A、Si元素是亲氧元素,在自然界中无游离态,A项错误;
B、SiO2能与HF反应,B项错误;
C、C、Si、S低价态气态氢化物为CH4、SiH4、H2S,都具有还原性,易与O2发生反应,C项正确;
D、根据元素性质的递变性,最高价氧化物对应水化物的酸性强弱:
H2SO4>H2CO3>H2SiO3,D项错误;
本题答案选C。
9.青石棉(cricidolite)是世界卫生组织确认的一种致癌物质,是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一,青石棉的化学式为:
Na2Fe5Si8O22(OH)2,青石棉用稀硝酸溶液处理时,还原产物只有NO,下列说法正确的是()
A.青石棉是一种易燃品且易溶于水
C.1molNa2Fe5Si8O22(OH)2与足量的硝酸作用,至少需消耗6L3mol/LHNO3溶液
D.1molNa2Fe5Si8O22(OH)2与足量氢氟酸作用,至少需消耗5.5L2mol/LHF溶液
【答案】BC
A.青石棉属于硅酸盐材料,不易燃,也不溶于水,故A错误;
B.硅酸盐写成氧化物形式的先后顺序为:
活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、二氧化硅、水,所以青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为:
Na2O⋅3FeO⋅Fe2O3⋅8SiO2⋅H2O,故B正确;
C.6L3mol/LHNO3溶液中硝酸的物质的量为18mol,1mol青石棉用稀硝酸溶液处理时,亚铁离子被氧化为铁离子,硝酸被还原为一氧化氮,根据转移电子守恒可知,产物为2molNaNO3、5molFe(NO3)3(有3mol的+2价铁氧化)、1molNO等,因此1mol该物质能和(2+5×
3+1)mol=18molHNO3反应,故C正确;
D.5.5L2mol/LHF溶液中HF的物质的量为11mol,HF与二氧化硅反应的方程式为:
SiO2+4HF=SiF4+2H2O,由此可知HF的量不足,故D错误;
故答案为:
BC。
10.已知:
甲、乙、丙、丁为常见化合物,A、B为单质,相互转化关系如图。
其中甲是天然气的主要成分。
回答下列问题:
(1)丁物质的名称:
______,丙物质的化学式:
_________________________________________。
(2)检验化合物乙的化学方程式:
___________________________________________________。
(3)试剂X可能的化学式:
________、________(要求:
所选物质类别不同)。
(4)通过分析表明:
燃料充分燃烧的条件之一是______________________________。
(5)取变红溶液于试管中加热,观察到的现象有_______________________________________。
【答案】水COCO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2OO2CuO充足的氧气红色溶液变成紫色,有气泡冒出
甲是天然气的主要成分,则甲是甲烷,甲与A,B与A能燃烧,则A是氧气,丁电解生成A、B,则B是氢气,丁是水,乙与水加入紫色石蕊试液后溶液变红,则乙是二氧化碳,丙与乙可以相互转化,则丙是一氧化碳,据此分析解答。
(1)根据分析可知丁是水,丙是CO,故答案为:
水;
CO;
(2)检验二氧化碳的方法是将气体通入澄清石灰水,反应方程式为:
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O;
(3)由丙转化到乙,则试剂X可以是氧气,也可以是氧化铜等物质,所属的类别分别是单质和氧化物;
O2;
CuO;
(4)通过分析表明:
燃料充分燃烧的条件之一是要有充足的氧气;
充足的氧气;
(5)取变红溶液于试管中加热会发生碳酸分解的过程,故可以观察到的现象是红色溶液变成紫色,有气泡冒出;
红色溶液变成紫色,有气泡冒出。
11.云母是一种重要的硅酸盐,它具有韧度、弹性、透明度、高介电强度、化学惰性和热稳定性。
白云母可看作叶腊石中1/4的SiⅣ被AlⅢ所取代,再由KⅠ平衡其电荷后形成的。
而叶腊石可以看作SiO2中有1/3的SiⅣ被AlⅢ取代,再由KⅠ平衡其电荷形成的。
(1)白云母写成氧化物形式的化学式为_______________。
(2)研究表明,在硅酸盐中,AlⅢ很容易取代SiⅣ,取代后不会引起原硅酸盐结构大的变化。
从立体几何的知识看,AlⅢ与SiⅣ最直接的关系是_______________。
(3)黑云母的化学式为KMg3AlSi3O10(OH)2,在水与二氧化碳的同时作用下,风化为高岭土[AI2Si2O5(OH)4]。
①写出离子反应方程式_______________。
②上述反应为什么能够发生_______________
③风化后Al为什么不能以Al3+形式被地下水溶解_______________
【答案】K2O·
3Al2O3·
6SiO2·
2H2OAlⅢ与SiⅣ的半径相近,插入后不会引起结构改变2KMg3AlSi3O10(OH)2+14H2CO3+H2O=2K++6Mg2++14HCO3-+4H4SiO4+Al2Si2O5(OH)4碳酸较硅酸酸性强,强酸可取代弱酸中性条件下Al3+完全水解,主要以沉淀形式存在
(1)由复杂硅酸盐改写成氧化物形式的一般原则是先写一系列金属氧化物,并按金属活动性顺序排列,较活泼的金属氧化物写在前面,再写SiO2,含有氢元素的H2O最后写,氧化物之间加黑点隔开,各氧化物的系数均为整数,并写在相应氧化物前面,写成氧化物后,原化学式中的各元素、原子的个数比应保持不变,因此白云母写成氧化物形式的化学式为K2O·
2H2O,故答案为:
K2O·
2H2O;
(2)从立体几何的知识来看,由于AlⅢ与SiⅣ的半径相近,在硅酸盐中,AlⅢ插入后很容易取代SiⅣ,不会引起原硅酸盐结构大的变化,故答案为:
AlⅢ与SiⅣ的半径相近,插入后不会引起结构改变;
(3)①由题干信息可知,黑云母在水与二氧化碳的同时作用下,风化为高岭土[AI2Si2O5(OH)4],反应的离子方程式为2KMg3AlSi3O10(OH)2+14H2CO3+H2O=2K++6Mg2++14HCO3-+4H4SiO4+Al2Si2O5(OH)4,故答案为:
2KMg3AlSi3O10(OH)2+14H2CO3+H2O=2K++6Mg2++14HCO3-+4H4SiO4+Al2Si2O5(OH)4;
②上述反应中碳酸与黑云母反应生成了硅酸,因为碳酸的酸性比硅酸强,可以强酸制弱酸,所以上述反应可以发生,故答案为:
碳酸较硅酸酸性强,强酸可取代弱酸;
③由于中性条件下Al3+完全水解,主要以Al(OH)3的沉淀形式存在,因此风化后Al为什么不能以Al3+形式被地下水溶解,故答案为:
中性条件下Al3+完全水解,主要以沉淀形式存在。
12.以粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2,还有少量的Fe2O3)为原料制取Al2O3的流程如下:
(1)操作Ⅰ的名称是__。
(2)用H2SO4“酸浸”时的离子方程式为__(任写一个)。
(3)简述如何检验酸浸后溶液中是否有Fe3+__。
(4)“煅烧”时的化学方程式为__。
(5)沉淀A与氢氟酸反应的化学方程式为__。
【答案】过滤Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O(或Al2O3+6H+=Al3++3H2O任写一个)取适量该溶液于试管中,加入KSCN,若变红则有Fe3+2Al(OH)3
Al2O3+3H2OSiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2,还有少量的Fe2O3)和稀硫酸混合,发生反应Al2O3+3H2SO4═Al2(SO4)3+3H2O,Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO4)3+3H2O,SiO2和稀硫酸不反应,过滤溶液得滤渣Ⅰ为SiO2;
根据Fe3+遇KSCN溶液变红色检验溶液中是否有Fe3+;
Al(OH)3加热分解为Al2O3和水;
SiO2与氢氟酸反应生成SiF4和水。
(1)操作Ⅰ实现了固体SiO2和溶液的分离,操作Ⅰ的名称是过滤。
(2)用H2SO4“酸浸”时Al2O3、Fe2O3与硫酸反应,反应的离子方程式分别为Al2O3+6H+=Al3++3H2O、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O。
(3)Fe3+遇KSCN溶液变红色,检验溶液中是否有Fe3+的方法是:
取适量该溶液于试管中,加入KSCN,若变红则有Fe3+。
(4)“煅烧”时Al(OH)3分解为Al2O3和水,化学方程式为2Al(OH)3
Al2O3+3H2O。
(5)沉淀A是SiO2,SiO2与氢氟酸反应生成SiF4和水,化学方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O。
本题考查了物质的制备流程,明确物质的性质是解本题关键,会从整体上分析每一步发生的反应及基本操作,注意离子检验操作方法的准确表达。
13.光纤通讯是光导纤维传送信号的一种通讯手段,合成光导纤维及氮化硅(一种无机涂层)的工艺流程如下:
(1)反应Ⅰ的化学方程式为2C+SiO2
Si+2CO↑,其中还原剂为______,产物Si在周期表中位于______,该反应涉及的副反应可能有C+SiO2
Si+CO2↑(碳不足)和______(碳足量)。
(2)经反应Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物质如下:
组分名称
HCl
质量分数
沸点
图中“操作X”的名称为______;
的电子式为______。
(3)反应Ⅳ的化学方程式为
3SiCl4+4NH3
Si3N4+12HCl,若向2
L恒容密闭容器中投入1
mol
和1
,6
min后反应完全,则
min内,HCl的平均反应速率为______
mol•L-l•min-l;
反应Ⅲ的与Ⅳ产生的气体相同,则反应Ⅲ化学方程式为______。
反应Ⅲ中的原料气
和
在碱性条件下可构成燃料电池,其正极反应的电极方程式为______。
【答案】C第三周期IVA族3C+SiO2
SiC+2CO↑精馏
或蒸馏或分馏
0.25SiCl4+O2+2H2
SiO2+4HClO2+2H2O+4e-=4OH-
由流程可知,反应I为焦炭和石英砂高温条件下发生反应2C+SiO2
Si+2CO↑,反应Ⅱ主要为Si与氯气高温反应生成SiCl4,根据所得的四氯化硅粗品中所含的物质的沸点不同,经过精馏(或蒸馏或分馏)得到纯SiCl4,反应Ⅲ为SiCl4与氢气、氧气在1500℃时反应SiCl4+O2+2H2
SiO2+4HCl,反应IV为SiCl4与NH3在1400℃时反应3SiCl4+4NH3
Si3N4+12HCl,据此分析解答。
Si+2CO↑,C元素的化合价升高,Si元素的化合价降低,则其中还原剂为C,Si是14号元素,在周期表中位于第三周期IVA族,该反应涉及的副反应可能有C+SiO2
Si+CO2↑(碳不足)和3C+SiO2
SiC+2CO↑(碳足量),故答案为:
C;
第三周期IVA族;
3C+SiO2
SiC+2CO↑;
(2)四氯化硅粗品中所含的物质的沸点不同,经过蒸馏得到纯SiCl4,“操作X”的名称为精馏(或蒸馏或分馏),PCl3为共价化合物,则电子式为
,故答案为:
精馏(或蒸馏或分馏);
;
(3)2L恒容密闭容器中投入1molSiC14和1molNH3,SiC14过量,氨气反应完全,6min后反应完全,则生成的n(HCl)=3mol,0~6min内,HCl的平均反应速率为
=0.25mol•L-l•min-l;
反应Ⅲ的化学方程式为SiCl4+O2+2H2
SiO2+4HCl,反应Ⅲ中的原料气H2和O2在碱性条件下可构成燃料电池,其正极反应的电极方程式为O2+2H2O+4e-=4OH-,故答案为:
0.25;
SiCl4+O2+2H2
SiO2+4HCl;
O2+2H2O+4e-=4OH-。
本题的易错点和难点为
(1)中副反应方程式的书写,要注意C和Si高温下能够化合生成SiC。
14.晶体硅是一种重要的非金属材料,制备高纯硅的主要步骤如下:
①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅;
②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3:
Si+3HCl
SiHCl3+H2;
③SiHCl3与过量H2在1000~1100℃反应制得纯硅。
已知SiHCl3能与H2O强烈反应,在空气中易自燃。
请回答下列问题。
(1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为___。
(2)粗硅与HCl反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3(沸点31.8℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点-84.7℃),提纯SiHCl3采用的方法为__。
(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图(热源及夹持装置已略去)。
①装置B中的试剂是__,装置C中的烧瓶需要加热,其目的是__;
②反应一段时间后,装置D中观察到的现象是__,装置D不能采用普通玻璃管的原因是__,装置D中发生反应的化学方程式为__;
③为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装置的气密性,控制好反应温度以及___;
④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后需再加入的试剂是___(填字母)。
a.碘水b.氯水c.NaOH溶液d.KSCN溶液e.Na2SO3溶液
【答案】SiO2+2C
Si+2CO↑分馏(或蒸馏)浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化石英管的内壁附有灰黑色晶体在该反应温度下,普通玻璃管会软化SiHCl3+H2
Si+3HCl排尽装置内的空气bd
(1)高温下,碳和二氧化硅反应生成硅和一氧化碳;
(2)利用沸点的不同提纯SiHCl3,可用蒸馏的方法;
(3)①生成的氢气含有水蒸气,用浓H2SO4干燥;
加热促使SiHCl3气化;
②SiHCl3和氢气反应有硅单质生成,根据硅的颜色判断D装置中的现象;
SiHCl3和H2反应生成硅和氯化氢;
③氢气是可燃性气体,易产生爆炸,SiHCl3在空气中易自燃,所以先通一段时间H2,将装置中的空气排尽;
④取少量产品于试管中加盐酸溶解,再滴加氯水和KSCN(aq),若溶液呈红色说明含Fe,若不呈红色说明不含Fe。
(1)高温下,碳做还原剂时,生成CO,制粗硅的化学方程式为SiO2+2C
Si+2CO↑;
(2)利用沸点的不同提纯SiHCl3,可用分馏(或蒸馏)的方法;
(3)①锌和稀硫酸反应制得的氢气中含有水蒸气,而SiHCl3能与水剧烈反应,所以实验中应使用干燥的氢气,一般选用浓H2SO4干燥氢气;
加热的目的是使SiHCl3汽化,进入装置D中;
②高温下,SiHCl3和氢气反应生成硅单质,硅单质是灰黑色固体,所以D装置中的现象是:
石英管的内壁附有灰黑色晶体,SiHCl3与过量的H2在1000℃~1100℃反应制得纯硅,化学方程式为SiHCl3+H2
Si+3HCl;
装置D不能采用普通玻璃管的原因是:
温度太高,普通玻璃管易熔化;
③氢气是可燃性气体,当氢气的量达到一定时易产生爆炸,SiHCl3在空气中易自燃,所以实验的关键是检查装置的气密性、控制好温度,以及先通一段时间H2将装置中的空气排尽;
④铁能和稀盐酸反应生成亚铁离子,亚铁离子有还原性,亚铁离子能被氯水氧化生成铁离子,铁离子遇硫氰化钾溶液变红色,所以可以用氯水和硫氰化钾溶液检验铁的存在,故选bd
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