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- 2021-07-08 发布
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一、单项选择题
1.材料与化学密切相关,表中对应关系错误的是( )
选项
材料
主要化学成分
A
刚玉、金刚石
三氧化二铝
B
大理石、石灰石
碳酸钙
C
普通水泥、普通玻璃
硅酸盐
D
沙子、石英
二氧化硅
解析:选A。刚玉和金刚石的成分分别是三氧化二铝和碳;大理石和石灰石的主要成分都是碳酸钙;普通玻璃和普通水泥都是常见的硅酸盐材料;沙子和石英的主要成分都是二氧化硅。
2.《天工开物》记载:“凡埏泥造瓦,掘地二尺余,择取无沙粘土而为之”“凡坯既成,干燥之后,则堆积窖中燃薪举火”“浇水转釉(主要为青色),与造砖同法”。下列说法错误的是( )
A.沙子和粘土的主要成分为硅酸盐
B.“燃薪举火”使粘土发生了复杂的物理化学变化
C.烧制后自然冷却成红瓦,浇水冷却成青瓦
D.粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料
解析:选A。沙子的主要成分为二氧化硅,二氧化硅是氧化物,不属于硅酸盐,A项错误。粘土烧制成瓦的过程中发生了复杂的物理化学变化,B项正确。由“浇水转釉(主要为青色),与造砖同法”可知,C项正确。粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料,D项正确。
3.(新题预测)平昌冬奥会“北京8分钟”,主创团队用石墨烯制作了 20 ℃ 能发热4 h的智能服饰;用铝合金管材和碳纤维制作了高2.35 m、重量仅为10 kg的熊猫木偶,向世界展现了新时代的中国形象。下列说法中,不正确的是( )
A.石墨烯是能导热的金属材料
B.铝合金是密度较低的金属材料
C.碳纤维是耐低温的无机非金属材料
D.新型材料种类多、用途广
解析:选A。石墨烯为非金属材料,A错误。
4.昆仑玉的成分可简单看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2,则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为( )
A.CaO·MgO·SiO2·H2O
B.2CaO·5MgO·8SiO2·H2O
C.2CaO·MgO·SiO2·2H2O
D.5CaO·2MgO·8SiO2·H2O
解析:选B。根据硅酸盐改写成氧化物的要求和元素守恒,昆仑玉的氧化物形式可表示为2CaO·5MgO·8SiO2·H2O。
5.(2020·泰州一模)下列叙述正确的是( )
A.利用高纯硅可以制成光电池,将光能直接转化为电能
B.CO、CO2均易与血红蛋白结合而中毒
C.从SiO2制备高纯Si的过程反应中只涉及置换反应
D.SiO2和H2O反应可直接制备H2SiO3
解析:选A。高纯硅的一个用途就是制成光电池;CO2与血红蛋白不结合;从SiO2制备高纯Si的过程反应中还涉及化合反应;SiO2和H2O不反应。
6.将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中,生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2体积(V)的关系正确的是( )
解析:选D。CO2与KOH和Ca(OH)2都会反应,但存在着竞争,如果先与KOH反应,则反应后生成的K2CO3立即会与 Ca(OH)2反应生成CaCO3,因此,可以看成CO2先与Ca(OH)2反应,所以通CO2后立即有CaCO3生成。第二步还要判断CO2是先跟KOH反应还是先与生成的CaCO3反应,同样可以采用假设法判断,即如果先与CaCO3反应,则生成的Ca(HCO3)2又会与KOH反应,因此是先与KOH反应,此过程生成沉淀的物质的量不变,当KOH反应完全,再与CaCO3反应,直至沉淀完全溶解,故选D。
7.在水玻璃中通入少量的CO2气体,充分反应后加热蒸干,再高温充分灼烧,冷却后所得的固体物质为( )
A.Na2SiO3
B.Na2SiO3与Na2CO3
C.SiO2与Na2CO3
D.SiO2、Na2SiO3及Na2CO3
解析:选A。通入少量CO2生成少量Na2CO3和H2SiO3,
高温充分灼烧又发生反应:H2SiO3SiO2+H2O,SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑。
二、不定项选择题
8.水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域,是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2:65%~70%、C:30%~35%)制取水玻璃的工艺流程:
下列说法正确的是( )
A.原材料稻壳灰价格低廉,且副产品活性炭有较高的经济价值
B.操作A与操作B完全相同
C.该流程中硅元素的化合价未发生改变
D.反应器中发生的反应为氧化还原反应
解析:选AC。A项,稻壳灰来源广泛价格低廉,活性炭具有吸附性,有较高的经济价值,正确;B项,操作A为过滤,操作B为蒸发浓缩,是两种不同的操作,错误;C项,二氧化硅中硅元素的化合价是+4价,硅酸钠中硅元素的化合价也是+4价,所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变,正确;D项,反应器中发生的反应为SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O,此反应没有化合价的变化,属于非氧化还原反应,错误。
9.如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程,下列说法正确的是( )
A.SiO2属于两性氧化物
B.盛放Na2CO3溶液的试剂瓶能用玻璃塞
C.硅胶吸水后可重复再生
D.图中所示转化反应都是氧化还原反应
解析:选C。SiO2是酸性氧化物,它能与氢氟酸反应是其特殊性质,A错;在图示转化关系中只有第一行的变化是氧化还原反应,其余均为非氧化还原反应,D错。
10.将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中,生成沉淀的物质的量与所通入CO2的体积关系如图所示。下列关于整个反应过程中的叙述不正确的是( )
A.Oa段反应的化学方程式是Ba(OH)2+CO2===BaCO3↓+H2O
B.ab段与cd段所发生的反应相同
C.de段沉淀减少是由于BaCO3固体的消失
D.bc段反应的离子方程式是2AlO+3H2O+CO2===2Al(OH)3↓+CO
解析:选B。CO2优先与Ba(OH)2反应(图像中Oa段),然后与KOH反应(图像中ab段),接着与KAlO2反应(图像中bc段),再与K2CO3反应(图像中cd段),最后与BaCO3反应(图像中de段)。
三、非选择题
11.综合利用CO2、CO对构建低碳社会有重要意义。
(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 ℃,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反应中二氧化碳做________(填“氧化剂”或“还原剂”),每生成3 mol Fe3O4可转化CO2的体积为________(标准状况)。
②请说明该转化的优点:___________________________________________________。
解析:(1)A项,Li2O、Na2O、MgO均属于碱性氧化物,均能吸收酸性氧化物CO2,可在碱性氧化物中寻找吸收CO2的其他物质,故A正确;B项,Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2,锂、钠与镁为ⅠA、ⅡA族元素,所以可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找吸收CO2的其他物质,故B正确;C项,Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2,但它们都没有强氧化性,且吸收二氧化碳与氧化还原反应无关,故C错误。(2)在500 ℃,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)根据图示可知,
Fe0.9O可以将CO2转化为C,过程Ⅰ反应的化学方程式为Fe0.9O+CO2===Fe3O4+C,则每生成3 mol Fe3O4消耗1 mol CO2,而Fe3O4又在太阳能高温作用下分解为Fe0.9O和氧气,可实现缺铁氧化物的循环利用。
答案:(1)AB (2)CO2+Li4SiO4Li2CO3+Li2SiO3 (3)①氧化剂 22.4 L ②将CO2转化为C和O2;利用了太阳能;Fe0.9O可循环使用(答案合理即可)
12.硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久,在现代生活中有广泛应用。回答下列问题:
(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时,得到一种“金属”。这种“金属”可能是________。
(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中,生产普通玻璃的主要原料有________________________________________________________________________。
(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线,其中一种工艺流程示意图及主要反应如下:
发生的主要反应
电弧炉
SiO2+2CSi+2CO↑
流化床
反应器
Si+3HClSiHCl3+H2
还原炉
SiHCl3+H2Si+3HCl
①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅,该反应的化学方程式为____________________;碳化硅又称________,其晶体结构与________相似。
②在流化床反应的产物中,SiHCl3大约占85%,还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等,有关物质的沸点数据如下表,提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和________。
物质
Si
SiCl4
SiHCl3
SiH2Cl2
SiH3Cl
HCl
SiH4
沸点/℃
2 355
57.6
31.8
8.2
-30.4
-84.9
-111.9
③SiHCl3极易水解,其完全水解的产物为___________________________________。
(4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料,这些原料是________。
解析:(1)加热石英砂、木炭和铁时,得到的为含有硅、碳的铁合金。(2)生产普通玻璃的主要原料为石英砂、纯碱和石灰石。(3)①
石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热反应生成碳化硅,化学方程式为SiO2+3CSiC+2CO↑;碳化硅俗称金刚砂;它的结构与金刚石(或单晶硅)相似。②比较SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl的沸点,可得常温下SiHCl3、SiCl4为液体,SiH2Cl2、SiH3Cl为气体,沉降除去产物中的固体后,冷凝得到SiHCl3、SiCl4的混合液体,用蒸馏法可分离二者。③SiHCl3 极易水解:SiHCl3+3H2O===H2SiO3↓+H2↑+3HCl。(4)氯碱工业产生的H2、HCl,能作为上述工艺生产的原料。
答案:(1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁) (2)石英砂、纯碱和石灰石 (3)①SiO2+3CSiC+2CO↑ 金刚砂 金刚石(或单晶硅) ②精馏(或蒸馏) ③H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl (4)H2、HCl
13.某同学为了验证碳和硅两种元素非金属性的相对强弱,用如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去,气密性已检验)。
实验操作步骤:
Ⅰ.打开弹簧夹1,关闭弹簧夹2,并打开活塞a,滴加盐酸。
Ⅱ.A中看到白色沉淀时……关闭活塞a。
请回答:
(1)B中反应的离子方程式是________________________________________________。
(2)通过步骤Ⅰ、Ⅱ得知盐酸具有的性质是__________(填字母)。
A.挥发性 B.还原性
C.氧化性 D.酸性
(3)C装置的作用是_______________________________________________________,
X是__________(写化学式)。
(4)为了验证碳的非金属性强于硅,步骤Ⅱ中未写的操作和现象是________________________________________________________________________,
D中反应的化学方程式是______________________________________________。
(5)碳、硅的非金属性逐渐减弱的原因是________________________________(从原子结构角度加以解释)。
解析:B中CaCO3与盐酸反应的离子方程式为CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O,此反应表明盐酸具有酸性,A中看到的白色沉淀是AgCl沉淀,
此现象表明盐酸具有挥发性。C装置是用饱和NaHCO3溶液除去CO2中混有的HCl气体,以保证与Na2SiO3溶液反应生成白色胶状沉淀的是CO2,此反应的化学方程式为CO2+Na2SiO3+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3,从而说明碳酸的酸性强于硅酸,进而证明碳的非金属性强于硅。
答案:(1)CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O
(2)AD (3)除去CO2中的HCl气体 NaHCO3
(4)打开弹簧夹2,关闭弹簧夹1,当D中出现白色胶状沉淀后 Na2SiO3+CO2+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3
(5)碳和硅位于同一主族,从上到下,原子半径逐渐增大,得电子的能力减弱,非金属性减弱
14.(2017·高考全国卷Ⅱ)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:
回答下列问题:
(1)在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是______________________________________________________________
________________________________________________________________________,
还可使用____________代替硝酸。
(2)沉淀A的主要成分是________,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应,该反应的化学方程式为____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)加氨水过程中加热的目的是______________________________________。
沉淀B的主要成分为____________、______________(写化学式)。
(4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后,用KMnO4标准溶液滴定,通过测定草酸的量可间接获知钙的含量,滴定反应为MnO+H++H2C2O4―→Mn2++CO2+H2O。实验中称取0.400 g水泥样品,滴定时消耗了0.050 0 mol·L-1的KMnO4溶液36.00 mL,则该水泥样品中钙的质量分数为____________。
解析:(1)水泥熟料中的CaO和铁、铝、镁等金属的氧化物均能溶于盐酸,加入硝酸能将水泥样品中可能含有的Fe2+氧化为Fe3+,为了不引入新杂质,还可用H2O2代替硝酸。(2)根据图示流程可知,不溶于盐酸和硝酸的沉淀A为SiO2,SiO2能溶于弱酸氢氟酸,生成SiF4和H2O。(3)加入氨水调节溶液的pH=4~5的过程中加热,能防止胶体生成,易沉淀分离,结合流程图可知,沉淀B的主要成分是Al(OH)3和Fe(OH)3。(4)根据反应中转移电子数相等可找出关系式2MnO~5H2C2O4,结合消耗KMnO4 溶液的浓度和体积可求出n(H2C2O4)==4.5×10-3mol,
则该水泥样品中钙的质量分数为×100%=45.0%。
答案:(1)将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+ H2O2
(2)SiO2 SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O
(3)防止胶体生成,易沉淀分离 Al(OH)3 Fe(OH)3
(4)45.0%
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