第五章化工生產中的重要非金屬元素單元檢測題-(有答案和詳細解析)

第五章化工生產中的重要非金屬元素單元檢測題一、選擇題：本題共10小題，每小題2分，共20分。每小題只有一個選項符合題目要求。1．《厲害了，我的國》“中國名片”中航天、軍事、天文等領域的發(fā)展受到世界矚目。它們與化學有著密切聯(lián)系。下列說法正確的是()A．“中國天眼”的“眼眶”是鋼鐵結成的圈梁，屬于新型無機非金屬材料B．“復興號”車廂連接處關鍵部位使用的增強聚四氟乙烯板屬于無機非金屬材料C．“神舟十一號”宇宙飛船返回艙外表面使用的高溫結構陶瓷是新型無機非金屬材料D．“天宮二號”空間實驗室的太陽能電池板的主要材料是二氧化硅解析A項，“中國天眼”的“眼眶”是鋼鐵結成的圈梁，屬于金屬材料；B項，增強聚四氟乙烯板屬于有機高分子材料；C項，新型無機非金屬材料在性能上比傳統(tǒng)無機非金屬材料有了很大的提高，可適用于不同的要求。如高溫結構陶瓷、壓電陶瓷、透明陶瓷、超導陶瓷等都屬于新型無機非金屬材料；D項，硅是人類將太陽能轉換為電能的常用材料，利用高純硅的半導體性能，可以制成光電池，將光能直接轉換為電能，二氧化硅為光導纖維的成分。答案C2．滬昆高速鐵路是國家重要的交通線路，在工程建設中用量最大的硅酸鹽材料是()A．鋼筋 B．水泥C．玻璃 D．陶瓷解析鋼筋屬于金屬材料，A項錯誤；水泥是混凝土的主要成分，屬于硅酸鹽材料，B項正確；玻璃屬于硅酸鹽材料，但是在滬昆高速鐵路工程建設中用量不大，C項錯誤；陶瓷屬于硅酸鹽材料，但是在滬昆高速鐵路工程建設中用量不大，D項錯誤。答案B3．下列屬于純凈物的是()A．液氨 B．氨水C．漂白粉 D．氯水解析液氨(液態(tài)的氨氣)是純凈物。氨水(氨氣的水溶液)、漂白粉(主要成分是氯化鈣和次氯酸鈣)、氯水(氯氣的水溶液)都是混合物。答案A4．下列物質在一定條件下能夠與硫黃發(fā)生反應，且硫作還原劑的是()A．O2 B．FeC．H2 D．Zn解析硫是較活潑的非金屬元素，能與許多金屬、非金屬發(fā)生反應。硫與活潑非金屬單質氧氣反應時，表現(xiàn)出還原性；硫與金屬單質、氫氣等反應時，表現(xiàn)出氧化性；硫與變價金屬反應時，一般生成低價金屬的硫化物。答案A5．華裔科學家高錕因“在光學通信領域中光在光導纖維中傳輸”的研究方面所取得的開創(chuàng)性成果獲得了諾貝爾物理學獎。光導纖維的主要成分是()A．Si B．SiO2C．Na2SiO3 D．SiCl4解析光導纖維的主要成分為SiO2。答案B6．下列各組物質均在試管里進行反應，反應過程中，在試管口觀察不到紅棕色氣體出現(xiàn)的是()A．濃硝酸和銅片共熱B．濃硫酸和銅片共熱C．稀硝酸和銅片共熱D．濃硫酸和硝酸鉀晶體、銅片共熱解析濃硝酸和銅片共熱，濃硫酸和硝酸鉀晶體、銅片共熱，都有紅棕色的二氧化氮氣體生成；稀硝酸和銅片共熱生成無色氣體一氧化氮，一氧化氮在試管口遇氧氣生成紅棕色的二氧化氮；濃硫酸和銅片共熱生成無色的二氧化硫氣體。答案B7．綠色化學是指從技術、經(jīng)濟上設計可行的化學反應，盡可能減少對環(huán)境的負作用。下列化學反應不符合綠色化學理念的是()A．消除硫酸廠尾氣排放造成的污染：SO2＋2NH3＋H2O=(NH4)2SO3B．消除制硝酸工業(yè)尾氣的氮氧化物污染：NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2OC．制取硝酸銅：Cu＋4HNO3(濃)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2OD．制取硫酸銅：2Cu＋O2eq\o(=,\s\up15(△))2CuOCuO＋H2SO4(稀)=CuSO4＋H2O解析硫酸廠尾氣中的二氧化硫用氨水吸收后可以轉化為銨鹽，用作肥料；一氧化氮和二氧化氮都是大氣污染物，可用氫氧化鈉溶液吸收，轉化為亞硝酸鈉；先將銅氧化為氧化銅，氧化銅再與稀硫酸反應制取硫酸銅，既減少硫酸的消耗量，又無大氣污染物二氧化硫產生；選項A、B、D符合綠色化學的理念。銅與濃硝酸制取硝酸銅，既消耗較多的硝酸，又產生大氣污染物二氧化氮，工業(yè)上一般不用濃硝酸與銅反應制取硝酸銅，選項C不符合綠色化學的理念。答案C8．醫(yī)學研究表明：偏硅酸(也稱硅酸)有軟化血管的作用，對心臟病、高血壓有一定的療效。偏硅酸中含有硅、氫、氧三種元素，其中硅的化合價為＋4價，則其化學式為()A．Na2SiO3 B．H2SiO4C．H2SiO3 D．SiO2解析酸中必有H元素，則A、D項不正確；在H2SiO4中，硅的化合價為＋6價，B項不正確；在H2SiO3中，硅的化合價為＋4價，C項正確。答案C9．下列關于硝酸的說法不正確的是()A．濃硝酸是一種易揮發(fā)的液體混合物B．濃硝酸在空氣中敞口放置，因吸收水蒸氣而濃度減小C．濃硝酸不穩(wěn)定，易分解生成二氧化氮、氧氣和水D．常溫下，濃硝酸常保存在棕色試劑瓶中解析濃硝酸是一種易揮發(fā)的液體混合物，在空氣中敞口放置，其濃度會不斷減小，濃硝酸不具有吸水性，濃硝酸不穩(wěn)定，見光易分解生成二氧化氮、氧氣和水，所以濃硝酸常保存在棕色試劑瓶中。答案B10．中華傳統(tǒng)文化博大精深，其中涉及很多的化學知識。下列有關說法不正確的是()A．“滴水石穿、繩鋸木斷”不包含化學變化B．工業(yè)生產玻璃、水泥、漂白粉，均需要用石灰石為原料C．“落湯螃蟹著紅袍”肯定發(fā)生了化學變化D．中國藍是古代人工合成的藍色化合物，其化學式為BaCuSi4O10，其中硅的化合價為＋4價解析石頭大多為大理石(主要成分為碳酸鈣)，其能與水、二氧化碳反應生成Ca(HCO3)2，Ca(HCO3)2是可溶性物質，發(fā)生化學變化，故A項錯誤。制玻璃的原料：石英砂、石灰石、純堿等；制水泥的原料：石灰石和黏土；制漂白粉時，用石灰石制得氧化鈣進而得到消石灰，用氯氣與消石灰反應得到漂白粉，因此工業(yè)上生產玻璃、水泥、漂白粉均需要用石灰石為原料，故B項正確。龍蝦和螃蟹被煮熟時，它們殼里面的一種蛋白質——甲殼蛋白會受熱扭曲分解，釋放出一種類似于胡蘿卜素的色素物質，有新物質生成，屬于化學變化，故C項正確。根據(jù)化合價的代數(shù)和為零可知硅的化合價為＋4價，故D項正確。答案A二、選擇題：本題共5小題，每小題4分，共20分。每小題有一個或兩個選項符合題目要求，全部選對得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。11．陶瓷是火與土的結晶，是中華文明的象征之一，其形成、性質與化學有著密切的關系。下列說法錯誤的是()A．“雨過天晴云破處”所描述的瓷器青色，來自氧化鐵B．聞名世界的秦兵馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫燒結而成C．陶瓷是應用較早的人造材料，主要化學成分是硅酸鹽D．陶瓷化學性質穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點解析“雨過天晴云破處”所描述的瓷器青色與氧化亞鐵有關，氧化鐵顯紅色，A項錯誤；秦兵馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫燒結而成，B項正確；陶瓷以黏土為原料，經(jīng)高溫燒制而成，屬于人造材料，主要成分是硅酸鹽，C項正確；陶瓷主要成分是硅酸鹽，硅酸鹽中硅元素化合價處于最高價，化學性質穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點，D項正確。答案A12．如圖是自然界中N、S兩種元素的循環(huán)過程：根據(jù)上圖內容，判斷下列說法正確的是()A．圖示過程表示了地球臭氧層的破壞過程B．圖中涉及的氧化物均為酸性氧化物C．機動車尾氣含有氮的氧化產物D．圖示中描述的過程所涉及的反應均為氧化還原反應解析圖示過程表示的是酸雨的形成過程，A項錯誤；圖中的NO2不是酸性氧化物，B項錯誤；機動車啟動時會發(fā)生反應N2＋O2eq\o(=,\s\up15(高溫))2NO，C項正確；圖示中的反應SO2＋H2O=H2SO3不是氧化還原反應，D項錯誤。答案C13．下列敘述不正確的是()A．灑落的汞可用硫粉處理B．稀硫酸可用鐵制容器裝C．可用氨水清洗試管壁上的氧化鋁D．可用稀硝酸清洗試管壁上的銀解析汞有毒，常溫下能夠與硫反應生成硫化汞，灑落的汞可用硫粉處理，故A項正確；濃硫酸具有強氧化性，常溫下能夠使鐵鈍化，濃硫酸可用鐵制容器裝，而稀硫酸與鐵發(fā)生反應，所以稀硫酸不可用鐵制容器裝，故B項錯誤；氨水為弱堿溶液，不能與氧化鋁反應，故C項錯誤；硝酸具有強氧化性，能夠氧化單質銀，所以可用稀硝酸清洗試管壁上的銀，故D項正確。答案BC14．1.92g銅投入一定量的濃硝酸中，銅完全溶解，生成氣體顏色越來越淺，共收集到672mL氣體(標準狀況)，將盛有此氣體的容器倒扣在水中，通入氧氣恰好使氣體完全溶解在水中，則需要標準狀況下的氧氣體積為()A．504mL B．336mLC．224mL D．168mL解析可能發(fā)生反應的化學方程式：Cu＋4HNO3(濃)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，4NO2＋2H2O＋O2=4HNO3，4NO＋2H2O＋3O2=4HNO3。由得失電子守恒可知，銅失去電子的數(shù)目與氧氣得到電子的數(shù)目相等，因此需標況下氧氣的體積＝1.92g÷64g·mol－1×2÷4×22.4L·mol－1＝0.336L。答案B15．(2020·全國卷Ⅰ)下列氣體去除雜質的方法中，不能實現(xiàn)目的的是()氣體(雜質)方法ASO2(H2S)通過酸性高錳酸鉀溶液BCl2(HCl)通過飽和的食鹽水CN2(O2)通過灼熱的銅絲網(wǎng)DNO(NO2)通過氫氧化鈉溶液解析SO2和H2S都具有較強的還原性，都可以被酸性高錳酸鉀溶液氧化，因此在用酸性高錳酸鉀溶液除雜質H2S時，SO2也會被吸收，故A項不能實現(xiàn)除雜目的；氯氣中混有少量的氯化氫氣體，可以用飽和食鹽水除去，飽和食鹽水在吸收氯化氫氣體的同時，也會抑制氯氣在水中的溶解，故B項能實現(xiàn)除雜目的；氮氣中混有少量氧氣，在通過灼熱的銅絲網(wǎng)時，氧氣可以與之發(fā)生反應：2Cu＋O2eq\o(=,\s\up15(△))2CuO，而銅與氮氣不反應，故C項能實現(xiàn)除雜目的；NO2可以與NaOH發(fā)生反應：2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O，NO與NaOH溶液不能發(fā)生反應，盡管NO可以與NO2一同跟NaOH發(fā)生反應：NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O，但由于雜質的含量一般較少，所以也不會對NO的量產生較大的影響，故D項能實現(xiàn)除雜的目的。答案A三、非選擇題：本題共5小題，共60分。16．(12分)硅在地殼中的含量較高。硅及其化合物的開發(fā)由來已久，在現(xiàn)代生活中有廣泛應用。(1)1810年瑞典化學家貝采利烏斯在加熱石英砂、木炭和鐵時，得到一種“金屬”。這種“金屬”可能是____________________________。(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸鹽材料。其中，生產普通玻璃的主要原料有______________________________。(3)高純硅是現(xiàn)代信息、半導體和光伏發(fā)電等產業(yè)都需要的基礎材料。工業(yè)上提純硅有多種技術路線，其中一種工藝流程示意圖及主要反應如下：發(fā)生的主要反應電弧爐SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up15(1800～2000℃))Si＋2CO↑流化床反應器Si＋3HCleq\o(=,\s\up15(300℃))SiHCl3＋H2還原爐SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up15(1100℃))Si＋3HCl①用石英砂和焦炭在電弧爐中高溫加熱也可以生產碳化硅，該反應的化學方程式為______________________________________________；碳化硅又稱________，其晶體結構與________相似。②在流化床反應的產物中，SiHCl3大約占85%，還有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有關物質的沸點數(shù)據(jù)如下表，提純SiHCl3的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和________。物質SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸點/℃235557.631.88.2－30.4－84.9－111.9解析(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑，因此得到的金屬狀物質可能為含有硅、碳的鐵合金。(2)生產普通玻璃的主要原料為石英砂、純堿和石灰石。(3)①石英砂與焦炭反應制取SiC的化學方程式為SiO2＋3CSiC＋2CO↑，SiC俗名金剛砂，結構類似于金剛石。②根據(jù)沸點的不同可選擇蒸餾法提純SiHCl3。答案(1)含有硅、碳的鐵合金(或硅鐵)(2)石英砂、純堿和石灰石(3)①SiO2＋3CSiC＋2CO↑金剛砂金剛石②精餾(或蒸餾)17．(12分)某實驗小組設計了如下裝置對焦炭還原二氧化硅的氣體產物的成分進行探究。已知：PdCl2溶液可用于檢驗CO，反應的化學方程式為CO＋PdCl2＋H2O=CO2＋2HCl＋Pd↓(產生黑色金屬鈀粉末，使溶液變渾濁)。(1)實驗時要通入足夠長時間的N2，其原因是_____________________。(2)裝置B的作用是________________________________________。(3)裝置C、D中所盛試劑分別為________________、______________，若裝置C、D中溶液均變渾濁，且經(jīng)檢測兩氣體產物的物質的量相等，則該反應的化學方程式為__________________________。(4)該裝置的缺點是_____________________________。(5)資料表明，上述反應在焦炭過量時會生成副產物SiC。取18gSiO2和8.4g焦炭充分反應后收集到標準狀況下的氣體為13.44L，假定氣體產物只有CO，固體產物只有Si和SiC，則Si和SiC的物質的量之比為_____。(6)設計實驗證明碳酸的酸性比硅酸的強：_______________________。解析(1)因為碳與二氧化硅反應要在高溫下進行，而高溫下碳與空氣中的氧氣反應，所以實驗時要將裝置中的空氣排盡，故實驗時要通入足夠長時間的N2。(2)根據(jù)裝置圖可知，B裝置可以作安全瓶，防止倒吸。(3)根據(jù)元素守恒，碳與二氧化硅反應可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C裝置用來檢驗有沒有二氧化碳，D裝置用來檢驗一氧化碳，所以裝置C、D中所盛試劑分別為澄清石灰水、PdCl2溶液；若裝置C、D中溶液均變渾濁，說明既有二氧化碳又有一氧化碳，經(jīng)檢測兩氣體產物的物質的量相等，根據(jù)元素守恒可知化學方程式為3SiO2＋4C2CO2↑＋2CO↑＋3Si。(4)一氧化碳有毒，不能排放到空氣中，而該實驗裝置沒有除去CO尾氣的吸收裝置。(5)18gSiO2物質的量為0.3mol,8.4g焦炭物質的量為0.7mol，充分反應后收集到標準狀況下的氣體13.44L，物質的量為0.6mol，假定氣體產物只有CO，固體產物只有Si和SiC，SiO2＋2C2CO↑＋Si0．3mol0.6mol0.6mol0.3molSi＋CSiC0．1mol0.1mol0.1mol得到Si和SiC的物質的量之比為0.2mol∶0.1mol＝2∶1。(6)驗證碳酸、硅酸的酸性強弱，將CO2氣體通入硅酸鈉溶液發(fā)生反應CO2＋H2O＋Na2SiO3=Na2CO3＋H2SiO3↓，溶液變渾濁，說明酸性H2CO3>H2SiO3。答案(1)避免空氣中的O2、CO2、水蒸氣對實驗產生干擾(2)作安全瓶，防止倒吸(3)澄清石灰水PdCl2溶液3SiO2＋4C2CO2↑＋2CO↑＋3Si(4)無尾氣吸收裝置(5)2∶1(6)向Na2SiO3溶液中通入CO2氣體，溶液變渾濁18．(12分)為了探究三種氣態(tài)氧化物(SO2、NO2、CO2)的性質，某同學設計了一組實驗：(1)實驗一：探究三種氣體在水中的溶解性，用三支相同的試管收集滿三種氣體，倒置在盛滿水的燒杯中，一段時間后，觀察到的現(xiàn)象如圖所示。①試管A中的氣體是________________。②寫出A燒杯中發(fā)生反應的化學方程式：_______________________。(2)實驗二：用三個集氣瓶收集滿二氧化硫、二氧化氮氣體，然后將其倒置在水槽中。分別緩慢通入適量O2或Cl2，如圖所示。一段時間后，D、E裝置的集氣瓶中充滿溶液，F(xiàn)裝置的集氣瓶中還有氣體剩余。(假設瓶內液體不擴散)：①寫出裝置E中反應的離子方程式：________________________。②假設該實驗條件下，氣體摩爾體積為aL·mol－1。則裝置D的集氣瓶中所得溶液的物質的量濃度為______________________。③通入氧氣前在F裝置的水槽里滴加幾滴紫色石蕊溶液，觀察到的現(xiàn)象是____________________，通入氧氣后，可能觀察到的實驗現(xiàn)象是______________________________________，寫出反應的總化學方程式：______________________________。解析(1)SO2易溶于水，CO2微溶于水，溶解的SO2、CO2部分與水反應分別生成H2SO3和H2CO3。NO2與水反應：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，設試管的體積為3V，則進入試管溶液的體積分數(shù)為eq\f(3V－V,3V)＝eq\f(2,3)，與A試管中的現(xiàn)象相符，則A試管中原氣體是NO2，B試管中是SO2，C試管中是CO2。(2)①NO2和O2，SO2和Cl2按一定比例可完全溶解于水中形成溶液，4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，SO2＋Cl2＋2H2O=2HCl＋H2SO4，而SO2溶于水只有部分SO2與水反應，SO2＋H2OH2SO3，很少量的H2SO3消耗很少量的O2,2H2SO3＋O2=2H2SO4。②設充滿NO2的集氣瓶容積為VL，n(NO2)＝eq\f(VL,aL·mol－1)＝eq\f(V,a)mol，倒置于水槽中通入O2形成eq\f(V,a)molHNO3，溶液體積為VL，故集氣瓶中HNO3的物質的量濃度為c(HNO3)＝eq\f(V/amol,VL)＝eq\f(1,a)mol·L－1。③H2SO3是中強酸，且濃度很小時酸性很弱，滴加紫色石蕊溶液顯淺紅色，通入氧氣后，H2SO3被氧化為H2SO4，酸性增強，石蕊溶液所顯紅色變深，總反應為2SO2＋O2＋2H2O=2H2SO4。答案(1)NO23NO2＋H2O=2HNO3＋NO(2)①Cl2＋SO2＋2H2O=4H＋＋2Cl－＋SOeq\o\al(2－,4)②eq\f(1,a)mol·L－1③溶液呈淺紅色溶液紅色加深2SO2＋O2＋2H2O=2H2SO419．(12分)根據(jù)下列變化進行推斷：eq\x(\a\al(無色,晶體A))eq\o(→,\s\up15(水))eq\x(\a\al(無色,溶液))eq\o(→,\s\up15(①先加BaCl2溶液),\s\do15(\o(\s\up7(再加NaOH),\s\do15(溶液，加熱))))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\x(\a\al(氣體B，遇,HCl冒白煙)),\x(\a\al(白色,沉淀C))\o(→,\s\up15(HCl),\s\do15(②))\x(\a\al(無色、無味、,使澄清石灰,水變渾濁的,氣體D))))已知A加強熱產生的氣態(tài)物質的平均相對分子質量為26.3。(1)推斷A、B、C、D的化學式：A____________，B____________，C____________，D____________。(2)寫出①②變化的離子方程式：①____________________________________________________。②____________________________________________________。解析