2019年高考化学总复习专题07碳硅及其化合物无机非金属材料考题帮练习含解析.docx
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碳、硅及其化合物无机非金属材料 1.[2017海南,2,2分]分别将足量下列气体通入稀Na2S溶液中,可以使溶液变浑浊的是 ( ) A.CO B.SO2C.HCl D.CO2 2.[2015山东理综,10,5分]某化合物由两种单质直接反应生成,将其加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生。下列化合物中符合上述条件的是 ( ) A.AlCl3 B.Na2OC.FeCl2 D.SiO2 3.[高考组合题]下列有关反应的离子方程式正确的是( ) A.[2017海南,6A]用醋酸除去水垢:2H++CaCO3 Ca2++CO2↑+H2O B.[2017江苏,6D]向碳酸氢铵溶液中加入足量石灰水:Ca2++HCO3-+OH- CaCO3↓+H2O C.[2015山东理综,12B]向Na2SiO3溶液中通入过量SO2:SiO32-+SO2+H2O H2SiO3↓+SO32- D.[2017浙江4月选考,13A]澄清石灰水中通入过量的二氧化碳:CO2+OH- HCO3- 4.[高考组合改编题][双选]下列叙述正确的是 ( ) A.[2017浙江4月选考,20C]CH4和CCl4中,每个原子的最外层都具有8电子稳定结构 B.[2016江苏,13A]室温下,向苯酚钠溶液中通入足量CO2,溶液变浑浊,说明碳酸的酸性比苯酚的强 C.[2013北京理综,6A改编]硅太阳能电池将化学能转化为热能 D.[2015新课标全国卷Ⅱ,13D改编]草酸溶液与高锰酸钾酸性溶液反应,溶液逐渐褪色 5.[2016江苏,1,2分]大气中CO2含量的增加会加剧“温室效应”。下列活动会导致大气中CO2含量增加的是( ) A.燃烧煤炭供热 B.利用风力发电C.增加植被面积 D.节约用水用电 6.[高考组合题]下列说法正确的是 ( ) A.[2015江苏,3B]相同条件下,等质量的碳按a、b两种途径完全转化,途径a比途径b放出更多热能 途径a:CCO+H2CO2+H2O 途径b:CCO2 B.[2014海南,10D]Si和SiO2都用于制造光导纤维 C.[2014海南,9A]玻璃容器可长期盛放各种酸 D.[2014四川理综,1B]硅胶可作袋装食品的干燥剂 7.[2013江苏,6,2分]甲、乙、丙、丁四种物质中,甲、乙、丙均含有相同的某种元素,它们之间具有如下转化关系: 甲乙丙。下列有关物质的推断不正确的是( ) A.若甲为焦炭,则丁可能是O2 B.若甲为SO2,则丁可能是氨水 C.若甲为Fe,则丁可能是盐酸 D.若甲为NaOH溶液,则丁可能是CO2 8.[2017北京理综,26,13分]TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物,制备纯TiCl4的流程示意图如下: 钛精矿粗TiCl4纯TiCl4 资料:TiCl4及所含杂质氯化物的性质 化合物 SiCl4 TiCl4 AlCl3 FeCl3 MgCl2 沸点/℃ 58 136 181(升华) 316 1 412 熔点/℃ -69 -25 193 304 714 在TiCl4中 的溶解性 互溶 微溶 难溶 (1)氯化过程:TiO2与Cl2难以直接反应,加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。 已知:TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g) ΔH1=+175.4 kJmol-1 2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH2=-220.9 kJmol-1 ①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式: 。 ②氯化过程中CO和CO2可以相互转化,根据右图判断:CO2生成CO反应的ΔH 0(填“>”“<”或“=”),判断依据: 。 ③氯化反应的尾气须处理后排放,尾气中的HCl和Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液,则尾气的吸收液依次是 。 ④氯化产物冷却至室温,经过滤得到粗TiCl4混合液,则滤渣中含有 。 (2)精制过程:粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。示意图如下: 物质a是 ,T2应控制在 。 (满分60分 35 分钟) 一、选择题(每小题6分,共30分) 1.[2018山东师大附中二模,6]近年来,有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”的观点。下列有关硅及其化合物的描述正确的是 ( ) A.硅单质常用于制备半导体和光导纤维 B.硅单质常温下性质稳定,自然界中硅元素主要以游离态的形式存在 C.二氧化硅既能与NaOH溶液反应,又能与氢氟酸反应,是两性氧化物 D.普通玻璃、水泥和陶瓷均为传统无机非金属材料 2.[2018长春高三质量监测(一),1]化学与社会、技术、环境、生活密切相关,下列有关说法中错误的是 ( ) A.石油裂解、煤的干馏和纳米银粒子的聚集都是化学变化 B.天然气、沼气都是比较清洁的能源,它们的主要成分都是烃类 C.碘酒、84消毒液、75%的酒精都可用于消毒 D.高纯硅广泛应用于太阳能电池和计算机芯片 3.[2018江西赣州十四县(市)联考,9]下列叙述Ⅰ和Ⅱ均正确并有因果关系的是 ( ) 选项 叙述Ⅰ 叙述Ⅱ A 常温下,SiO2与氢氟酸和NaOH溶液均可反应 SiO2是两性氧化物 B 常温下,NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小 往饱和Na2CO3溶液中通入CO2产生沉淀 C BaSO3难溶于水 SO2气体通入Ba(NO3)2溶液中产生沉淀 D 非金属性:Cl>S 酸性:HClO>H2SO4 4.[2018西安一中二模,22]将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合液中,下图能表示生成沉淀的物质的量与通入CO2的体积之间的关系的是 ( ) A B C D 5.[2018湖北八校联考,11]下列实验现象或结论判断错误的是 ( ) A.向Ca(OH)2和NaAlO2的混合溶液中通入CO2气体至过量,最终得到一种沉淀 B.向Na2CO3和NaHCO3的混合溶液中逐滴加入盐酸,一滴入盐酸马上产生CO2气体 C.不法商贩使用明矾与小苏打炸油条的化学原理与泡沫灭火器工作的化学原理类似 D.向CuSO4和FeCl3的混合溶液中加入过量氨水,只产生红褐色沉淀 二、非选择题(共30分) 6.[2017湖北黄冈四模,18,15分]有一含NaCl、Na2CO310H2O和NaHCO3的混合物,某同学设计如下实验,通过测量反应前后C、D装置质量的变化,测定该混合物中各组分的质量分数。 (1)加热前通入空气的目的是 ,操作方法为 。 (2)A、C、D装置中盛放的试剂分别为A ,C ,D 。 (3)若将A装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶,则测得的NaCl的含量将 (填“偏高”“偏低”或“无影响”,下同);若B中反应管右侧有水蒸气冷凝,则测定结果中NaHCO3的含量将 ;若撤去E装置,则测得Na2CO310H2O的含量将 。 (4)若样品质量为w g,反应后C、D增加的质量分别为m1 g、m2 g,由此可知混合物中NaHCO3的质量分数为 (用含w、m1、m2的代数式表示)。 7.[2018广东惠州高三第一次调研,26,15分]超细碳酸钙的粒径范围为1~100 nm,其应用非常广泛,取一定量的超细碳酸钙置于水中充分搅拌,可以形成胶体。图1为某企业生产超细碳酸钙的工业流程图: 图1 实验室中利用图2所示装置(部分夹持装置已略去)模拟工业生产超细碳酸钙。 图2 可供选择的药品:①石灰石 ②氯化铵 ③氢氧化钙 ④饱和氯化钙溶液 ⑤浓硫酸 ⑥6 molL-1盐酸 ⑦饱和食盐水 ⑧饱和NaHCO3溶液 (1)装置C中发生反应的离子方程式为 。 (2)打开分液漏斗活塞与点燃酒精灯,在实验中应该先进行操作的为 (填“前者”或“后者”)。 (3)过滤、洗涤、烘干装置C中的碳酸钙固体,请设计实验,验证所得的碳酸钙产品粒径是否符合“超细”的范围 。 (4)该装置也可模拟侯氏制碱法,则装置C中产生的沉淀的化学式为 。 图3所示为从图1所示工业流程母液结晶物中回收氨气的模拟实验装置。 图3 (5)试管F中的现象为无色溶液先出现沉淀,一段时间后沉淀重新溶解,则反应前F中所装的溶液可能为 。 (6)装置G的作用是 。 (7)工业精制氯化钙溶液的方法为加入少量石灰乳除去杂质Mg2+,离子方程式为Ca(OH)2(s)+ Mg2+(aq) Mg(OH)2(s)+Ca2+(aq)。要使溶液中的Mg2+沉淀完全(浓度小于10-5 molL-1可认为沉淀完全),则溶液中的钙离子物质的量浓度应该控制在 (填取值范围)。已知:Ksp[Ca(OH)2]=5.410-6,Ksp[Mg(OH)2]=1.210-11。 (满分78分 30 分钟) 一、选择题(每小题6分,共24分) 1.下列有关说法正确的是 ( ) A.生活中常见的陶瓷、水泥、石英玻璃的主要成分都是硅酸盐 B.干冰只能用于人工降雨 C.用二氧化碳生产肥料可以缓解温室效应 D.二氧化硅制成的玻璃纤维,因导电能力强而用于制造通信光缆 2.能证明硅酸的酸性弱于碳酸的实验事实是 ( ) A.CO2溶于水形成碳酸,SiO2难溶于水 B.CO2通入可溶性硅酸盐溶液中析出硅酸沉淀 C.高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2 D.氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体,通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀 3.均含有短周期元素W的X、Y、Z三种物质间的转化关系如图所示。下列说法不正确的是 ( ) A.W可能是非金属元素 B.X可能是氧化物 C.Y、Z之间的相互转化可能是氧化还原反应 D.Y和Z在溶液中反应可能生成X 4.如何解决好碳排放问题是关系到人类可持续发展的重大课题之一。目前,采用较多的方法是对二氧化碳进行捕集封存和富集再利用。下列与二氧化碳有关的叙述正确的是 ( ) A.CO2是形成酸雨的主要物质 B.CO2导致温室效应,是一种大气污染物 C.CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH>0,高温有利于该反应自发进行 D.实验室常用大理石与稀盐酸或稀硫酸反应制取二氧化碳 二、非选择题(共54分) 5.[14分]晶体硅是一种重要的非金属材料,制备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粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3,Si(粗)+3HCl SiHCl3+H2;③经纯化的SiHCl3与过量H2在1 100~1 200 ℃下反应制得纯硅。已知 SiHCl3能与 H2O 剧烈反应,在空气中易自燃。请回答下列问题: (1)第①步制备粗硅时1 mol C完全反应转移的电子数为 (设NA为阿伏加德罗常数的值)。 (2)粗硅与HCl反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3(沸点为33.0 ℃)中含有少量SiCl4(沸点为57.6 ℃)和HCl(沸点为-84.7 ℃),提纯SiHCl3的方法为 。 (3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去): ①装置B中的试剂是 。装置C中的烧瓶需要加热,其采用的方法是 。 ②反应一段时间后,装置D中观察到的现象是 ,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 。 6.[12分]选用如图装置对草酸钙晶体(CaC2O4H2O)的分解产物进行研究。 (1)按A、B、C顺序连接进行实验,一段时间后,观察到B装置中的无水硫酸铜变蓝,C装置中溶液变浑浊,证明产物中有 和 (填化学名称)。 (2)将B装置中无水硫酸铜换为碱石灰,按A、B、D、C顺序连接进行实验,一段时间后,观察到C装置中溶液变浑浊,B装置的作用是 ,D装置中的现象是 ,证明草酸钙晶体分解产物中有 。 (3)草酸钙晶体受热分解时,所得固体产物质量随温度变化的关系如下表所示: 温度区间/℃ 0~182 198~402 510~645 768~1 000 恒重质量/g 14.6 12.8 10.0 5.6 通过对上表数据的分析,温度区间位于198~402 ℃的固体产物的化学式为 ,10.0 g固体产物分解的化学反应方程式为 。 7.[14分]三氯甲硅烷(SiHCl3,可燃)还原法是当前制备高纯硅的主要方法,其生产流程如图所示: 石英砂粗硅SiHCl3(粗)SiHCl3(纯)高纯硅 (1)下列判断正确的是 (填序号)。 A.高纯度石英砂能用作制造CPU的半导体材料 B.石英砂在高温下与焦炭反应生成粗硅和二氧化碳 C.石英砂是制备光伏产业所需的玻璃的原料之一 D.硅性质稳定,不能溶解在任何酸或碱溶液中 (2)整个制备过程中必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇H2O剧烈反应生成 H2SiO3、HCl和另一种物质,写出该反应的化学方程式: 。H2还原 SiHCl3过程中若混入O2,可能引起的后果是 。 (3)该工艺流程中可循环利用的物质是 。 (4)取少量硅酸钠溶液于试管中,逐滴加入饱和氯化铵溶液,振荡。写出实验现象: 。 (5)工业上常用纯净的石英砂与C在高温下发生反应制造粗硅,粗硅中含有SiC,其中Si和SiC的物质的量之比为1∶1,制造粗硅时的反应为 ,该反应中,若生成5.6 g Si,转移电子的物质的量为 mol。 8.[14分]某矿石的主要成分为碳酸镁和石英,以此为原料制备高纯硅和硅胶的工艺流程如下: (1)“硅胶”常用作 ,也可以用作催化剂的载体。A的结构式为 。 (2)制备粗硅的化学反应方程式为 。 (3)操作Ⅰ的名称为 ,操作Ⅱ的名称为 ,实验室进行操作Ⅱ所用仪器有铁架台(带铁圈)、酒精灯、 、 等。 (4)操作Ⅲ需要在氯化氢气流中加热脱水的目的是 。 (5)溶液G用E酸化的化学反应方程式为 。 答案 1.B CO、CO2均不能与Na2S发生反应,A、D项不符合题意。将SO2通入Na2S溶液中,发生反应:3SO2(少量)+2Na2S2Na2SO3+3S↓或5SO2(足量)+2Na2S+2H2O4NaHSO3+3S↓,由于生成了难溶性的单质硫,所以溶液变浑浊,B项符合题意。向Na2S溶液中通入HCl气体,发生反应:Na2S+2HCl2NaCl+H2S↑,无难溶物生成,C项不符合题意。 2.A FeCl2不能由Fe和Cl2直接反应生成,C项不符合题意;SiO2不溶于水,也不能与Ba(HCO3)2溶液反应,D项不符合题意;Na2O可由Na和O2直接反应生成,但Na2O与Ba(HCO3)2溶液反应没有气体生成,B项不符合题意;AlCl3可由Al与Cl2直接反应生成,将AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中,Al3+和HCO3-发生相互促进的水解反应,生成Al(OH)3沉淀和CO2气体,A项符合题意。 3.D 醋酸(CH3COOH)为弱电解质,写离子方程式时不能拆写成H+和CH3COO-,A项错误。碳酸氢铵(NH4HCO3)电离出的NH4+也能与OH-反应生成NH3H2O,B项错误。由“过量SO2”可知,产物应该为HSO3-,C项错误。过量的CO2与Ca(OH)2溶液反应的产物为Ca(HCO3)2,离子方程式为CO2+OH- HCO3-,D项正确。 4.BD CH4中的H的最外层只有2电子,A项错误。碳酸与苯酚钠反应生成苯酚,说明碳酸的酸性强于苯酚的,B项正确。硅太阳能电池是将光能转化为电能,C项错误。草酸(H2C2O4)中C为+3价,具有还原性,能使高锰酸钾酸性溶液褪色,D项正确。 5.A A项,煤炭燃烧会放出CO2,符合题意;风力发电、节约用水用电均与CO2无关,增加植被面积,会减少CO2的排放。 6.D 途径a中C与H2O在高温下的反应是吸热反应,化学反应的热效应只与反应物的初始状态和生成物的最终状态有关,故两种途径放出的热能相等,A项错误;Si不能用于制造光导纤维,B项错误;玻璃容器不能盛放氢氟酸,C项错误;硅胶具有吸水性且无毒,D项正确。 7.C A项正确,所发生的反应为2C+O2(不足)2CO,2CO+O22CO2,C+CO22CO。B项正确,所发生的反应为SO2(过量)+NH3H2ONH4HSO3,NH4HSO3+NH3H2O(NH4)2SO3+ H2O,(NH4)2SO3+H2O+SO22NH4HSO3。C项中,若甲为Fe,丁为盐酸,则乙为FeCl2,FeCl2与盐酸不反应,故C项错误。D项正确,所发生的反应为2NaOH+CO2Na2CO3+H2O, Na2CO3+ H2O+CO22NaHCO3,NaOH+NaHCO3Na2CO3+H2O。 8.(除标明外,每空2分)(1)①TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g) ΔH=-45.5 kJmol-1 ②>(1分) 随温度升高,CO含量增大,说明生成CO的反应是吸热反应 ③H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液 ④MgCl2、AlCl3、FeCl3 (2)SiCl4 高于136 ℃,低于181 ℃(或136~181 ℃) 【解析】 (1)①根据盖斯定律,将已知的两个热化学方程式相加即可得到所求热化学方程式。②由图像知,温度升高,CO2的物质的量减少,CO的物质的量增多,平衡向生成CO的方向移动,又温度升高平衡向吸热反应方向移动,因此CO2生成CO反应的ΔH>0。③根据题意,尾气中的HCl经吸收得到粗盐酸,因此吸收液为水;尾气中的Cl2经吸收得到FeCl3溶液,因此吸收液为FeCl2溶液;为防止HCl、Cl2吸收不完全污染环境,最后用NaOH溶液进行吸收。④由题给资料可知,冷却至室温时,滤渣中含有难溶于TiCl4的MgCl2以及微溶于TiCl4的AlCl3和FeCl3。(2)粗TiCl4中含有的杂质是与TiCl4互溶的SiCl4和少量微溶于TiCl4的AlCl3 和FeCl3,根据各物质的沸点差异,采用蒸馏的方法先除去沸点较低的SiCl4,再控制温度在136~181 ℃之间,蒸馏得到纯TiCl4。 1.D 硅单质可用于制备半导体,但不用于制备光导纤维,A项错误。硅元素在自然界主要以二氧化硅、硅酸盐、多硅酸盐的形式存在,B项错误。二氧化硅与氢氟酸反应生成SiF4气体(不属于盐)和H2O,二氧化硅与NaOH溶液反应生成Na2SiO3和水,故属于酸性氧化物,C项错误。普通玻璃、水泥、陶瓷属于传统无机非金属材料,D项正确。 2.A 纳米银粒子的聚集是物理变化,A项错误;天然气、沼气的主要成分都是甲烷,它们都是比较清洁的能源,B项正确;碘酒、84消毒液、75%的酒精都可用于消毒,C项正确;高纯硅广泛应用于太阳能电池和计算机芯片,D项正确。 3.B SiO2是酸性氧化物,而不是两性氧化物,叙述Ⅱ错误,A项不符合题意。往饱和Na2CO3溶液中通入CO2,发生反应:Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3,常温下,NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小,故有沉淀产生,叙述Ⅰ、Ⅱ均正确且有因果关系,B项符合题意。SO2气体通入Ba(NO3)2溶液中,在酸性条件下,NO3-将SO2氧化为SO42-,生成BaSO4沉淀,叙述Ⅰ、Ⅱ均正确但无因果关系,C项不符合题意。元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,由非金属性:Cl>S,可知酸性:HClO4>H2SO4,而酸性:HClO
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