2023版新教材高考化学复习特训卷第一部分高频考点分层集训第四单元非金属及其化合物课练9碳硅及其化合物和无机非金属材料

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实验制备草酸铁铵并测其纯度。(1)甲组设计由硝酸氧化葡萄糖制取草酸，其实验装置(夹持及加热装置略去)如图所示。①仪器a的名称是________。②55～60℃下，装置A中生成H2C2O4，同时生成NO2和NO且其物质的量之比为3∶1，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________。③装置B的作用是__________________；装置C中盛装的试剂是________。(2)乙组利用甲组提纯后的草酸溶液制备草酸铁铵。将Fe2O3在搅拌条件下溶于热的草酸溶液，滴加氨水至________，然后将溶液________、过滤、洗涤并干燥，制得草酸铁铵产品。(3)丙组设计实验测定乙组产品的纯度。准确称量5.000g草酸铁铵产品配成100mL溶液，取10.00mL于锥形瓶中，加入足量0.1000mol·L－1稀硫酸酸化后，再用0.1000mol·L－1KMnO4标准溶液进行滴定，平行滴定3次，消耗KMnO4标准溶液的平均体积为12.00mL。①滴定终点的现象是_______________________________________________________。②滴定过程中发现褪色速率开始较小后迅速增大，其主要原因是_________________________________________________________________________________________。③草酸铁铵产品的纯度为________%13．[2021·河北唐山4月模拟]碳酸盐在无机试剂制备中应用广泛。某研究小组用如下两种方法制备FeCO3。已知：FeCO3是白色固体，难溶于水。Ⅰ.该研究小组用炼铁厂的铁矾渣制备FeCO3，工艺流程如图1所示。铁矾渣主要含有K2Fe6(SO4)4(OH)12、ZnO、Fe2O3及少量的CaO、MgO、SiO2等。(1)试剂1是过量的________(填化学式，后同)，滤渣2的成分是________。(2)“沉铁”时发生反应的离子方程式是_____________________________________________________________________________________________________________。(3)“沉铁”后的滤液经“操作a”，再经过“过滤、洗涤、干燥”得到皓矾(ZnSO4·7H2O)，“操作a”是________；取28.70g皓矾(ZnSO4·7H2O)加热，剩余固体的质量变化如图2所示，100℃时所得固体的化学式为________。Ⅱ.该研究小组又采用如图3所示装置制取FeCO3(装置C后的装置及夹持装置略)。操作的关键是向Na2CO3溶液(pH＝12.11)中通入一段时间CO2至溶液pH为7，再滴加一定量FeSO4溶液，产生白色沉淀。(1)画出装置B并标明所用试剂。(2)先向1mol·L－1Na2CO3溶液中通入CO2的目的是____________________________。(3)FeCO3溶于乳酸[CH3CH(OH)COOH]能制得可溶性乳酸亚铁补血剂。该研究小组用酸性KMnO4溶液测定补血剂中的亚铁含量进而计算乳酸亚铁的质量分数，发现乳酸亚铁的质量分数总是大于100%，其原因是_______________________________________________(不考虑操作不当引起的误差)。课练9碳、硅及其化合物和无机非金属材料狂刷小题夯基础[练基础]1．A石英主要用于生产玻璃，也可用于制造光导纤维，晶体硅才用于制作集成电路板。2．DA项，SiO2能与氢氟酸反应，因此可用氢氟酸刻蚀玻璃，正确；B项，向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶，正确；C项，氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si3N4，正确；D项，硅是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能，不是石英，错误。3．C碳具有还原性，所以碳在高温时可以把氧化铜中的铜置换出来，故A正确；碳和二氧化碳在高温时可生成一氧化碳，所以在一定条件下CO2能转变成CO，故B正确；二氧化碳不显酸性，不能使被石蕊染成紫色的干花变红，故C错误；金刚石、石墨和C60只含有碳元素，都是碳的单质，故D正确。4．C氮化硅具有高强度，低密度，耐高温的优点，用于制造汽车发动机的新型耐高温结构材料，故A正确；Si是良好的半导体材料，制成的硅光电池，将太阳光的光能直接转化为电能，故B正确；二氧化硅具有良好的光学特性，是制造光导纤维的主要原料，能够与氢氧化钠等强碱反应，遇强碱会“断路”，但是二氧化硅不与除氢氟酸(氢氟酸属于弱酸)以外的酸起反应，故遇强酸不会“断路”，故C错误；无水CoCl2呈蓝色，吸水会变为粉红色，如果变色硅胶中加入CoCl2，可以根据变色硅胶颜色变化判断是否吸水，故D正确。5．B电解饱和NaCl溶液反应为：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，故不可以制备钠单质，应该电解熔融的NaCl，不能达到实验目的，A不符合题意；由于反应H2O2＋SO2=H2SO4，H2SO4＋BaCl2=BaSO4↓＋2HCl，故向氯化钡和过氧化氢的混合溶液中通入二氧化硫产生白色沉淀，达到实验目的，B符合题意；由于AlCl3为共价化合物，熔融状态时不能导电，故工业上需电解熔融的氧化铝可制备铝单质，不能达到实验目的，C不符合题意；由于SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑，用石英坩埚不能熔融纯碱，应该用铁坩埚熔融纯碱，不能达到实验目的，D不符合题意。6．B制备流程需要高温，能耗高，SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑，产物有污染，A正确；单质氧化性强弱顺序是：C>Si，所以Si的还原性比C强，B错误；流程中反应分别为：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(1800℃～2000℃))Si＋2CO↑、Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(300℃))SiHCl3＋H2、SiHCl3＋2H2eq\o(=,\s\up7(1100℃))Si＋3HCl，均属于置换反应，C正确；焦炭还原SiO2得到粗硅，第2、3步的目的是提纯产品，D正确。故选B。7．AN2和CO均为双原子分子，标准状况下，22.4L的N2和CO的混合气体的物质的量为eq\f(22.4L,22.4L/mol)＝1mol，故1mol混合气体中含2NA个原子，故A正确；醋酸是弱酸，不能完全电离，且溶液的体积未知，无法计算溶液中的氢离子的个数，故B错误；稀盐酸与Na2SiO3溶液混合生成硅酸胶状沉淀，反应的离子方程式为SiOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(3))＋2H＋=H2SiO3(胶体)，故C错误；少量铁粉与稀硝酸反应生成铁离子、NO和水，反应的离子方程式为Fe＋NOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))＋4H＋=Fe3＋＋NO↑＋2H2O，故D错误。[练高考]8．A本题考查物质的性质。Na2SiO3可溶于水，A项符合题意。9．A“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色与氧化亚铁有关，而氧化铁显红色，A项错误；秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成，B项正确；陶瓷以黏土为原料，经高温烧制而成，属于人造材料，主要成分是硅酸盐，C项正确；陶瓷主要成分是硅酸盐，硅酸盐中硅元素化合价处于最高价，化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点，D项正确。10．A本题以新材料为背景考查金属材料、无机非金属材料、有机合成材料等知识；以我国科研成果为载体考查学生的识记、再现及辩识能力；借助物质的组成、性质考查学生宏观辨识与微观探析的学科核心素养，体现了增加民族自豪感的价值观念。B项，2022年冬奥会的速滑服是由有机合成材料制成的；C项，碳包覆银纳米线是金属材料；D项，钛合金筛网轮是金属材料。[练模拟]11．A“自古书契多编以竹简，其用缣帛者谓之为纸”，缣帛是丝织品，蚕丝的主要成分是蛋白质，故A错误；硅酸盐改写成氧化物形式时：活泼的金属氧化物写在前面，再写SiO2，含氢元素的H2O写在最后，所以BaCuSi4O10用氧化物形式表示：BaO·CuO·4SiO2，故B正确；液态的金属汞，受热易变成汞蒸气，汞属于重金属，能使蛋白质变性，属于有毒物质，但常温下，能和硫反应生成硫化汞，从而防止其变成汞蒸气，黄芽指呈淡黄色的硫黄，故C正确；择取无沙黏土而为之得到“瓦”，是传统无机非金属材料，主要成分为硅酸盐，故D正确。12．CSiO2和CO2都是共价化合物，A正确；都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应产生盐和水，B正确；SiO2不能溶于水且不能与水反应生成相应的酸，C错误；光在SiO2中可以全反射，因此SiO2可用于制光导纤维，固态CO2容易升华，升华时吸收大量的热，因此干冰可用于人工降雨，D正确。13．B酸性强弱与水溶性没有关系，则无法据此比较酸性强弱，故A错误；CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀，反应方程式是Na2SiO3＋H2O＋CO2=Na2CO3＋H2SiO3↓，反应原理是强酸制弱酸，说明碳酸比硅酸酸性强，故B正确；比较强酸制取弱酸是在溶液中进行的反应，则在高温下固体之间的反应不能比较酸性强弱，故C错误；HCl通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，其气体通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀，根据强酸制弱酸，只能说明盐酸的酸性比碳酸强，可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀，可能为盐酸与硅酸盐的反应，无法确定碳酸与硅酸酸性的强弱，故D错误。14．D①②③反应前后元素化合价发生改变，故①②③发生的反应均是氧化还原反应，A正确；由二氧化硅制高纯硅的流程图中反应过程中生成氢气和氯化氢，同时氯化氢和氢气也作为反应物参与化学反应，故氢气和氯化氢均可循环利用，B正确；二氧化硅熔点比较高，硬度比较大，C正确；三氯甲硅烷(SiHCl3)摩尔质量为135.5g·mol－1，D错误。综合测评提能力1．A此处的缣帛为丝织品，蚕丝的主要成分是蛋白质，故此处的纸的主要成分为蛋白质，故A正确；“日照香炉生紫烟”是指在日光的照耀下，水汽蒸腾，呈现出紫色的烟霞，是一种物理现象，并没有碘，故B错误；Fe3O4具有磁性，可以用于制造司南或指南针，故C错误；瓷器的主要原料为黏土，主要成分是硅酸盐，属于硅酸盐材料，故D错误。2．B烧陶过程中涉及到氧化还原反应，故A错；泥瓮、瓦的主要成分为黏土，属于传统的硅酸盐产品，故B正确；陶是以粘性较高、可塑性较强的粘土为主要原料烧制而成，故C错；金刚砂是由粘土中的二氧化硅与碳在高温下反应生成的碳化硅；含硅为1.0～4.5%，含碳量小于0.08%的硅合金钢叫做硅钢，均不属于硅酸盐材料，故D错。3．A气体进入两通管前必须除水，以免水蒸气在两通管中冷凝使其炸裂，故A不正确；实验中观察到装置B中石灰水变浑浊，说明产生的分解产物中有CO2，E中固体变为红色，F中石灰水变浑浊，则证明分解产物中有CO，故B正确；先通入N2，是为了将装置中的空气赶跑，以免空气中成分干扰反应和判断，故C正确；因为反应中生成有CO，CO会部分还原氧化铁得到铁，因此反应结束后，取A中固体溶于稀硫酸，向其中滴加1～2滴KSCN溶液，溶液无颜色变化，可能是反应中生成CO，部分还原氧化铁得到铁，其中的Fe将Fe3＋还原成Fe2＋，不能证明分解产物中不含Fe2O3，故D正确。4．C5．A压滤操作，是利用抽气泵使抽滤瓶中的压强降低，以达到固液分离的目的，或者使用外加压力使过滤混合物在外加压强的作用下快速过滤的操作，故对比普通过滤，压滤的优点是：过滤和洗涤速度快，液体和固体分离比较安全，滤出的固体容易干燥，A正确；由流程图可知，脱色时加入活性炭进行吸附，发生物理变化，而不是氧化还原反应，B错误；除钙时的沉淀剂不能选用MgF2，否则将引入新的杂质Mg2＋，C错误；由于碳酸锰在高温下容易分解，故烘干的温度不宜过高，应保持一定的温度，以足够的时间进行彻底烘干，D错误。6．C高温结构陶瓷具有共价晶体的特性，具有耐高温、耐腐蚀、抗氧化等优良性能，故A正确；二氧化硅具有良好的导光性和对光全反射的性质，常用于制作光导纤维，故B正确；水泥、玻璃都是硅酸盐制品，水晶饰物主要成分是二氧化硅，故C错误；硅晶片是良好的半导体材料，是生产芯片的基础材料，故D正确。7．B实验室利用MnO2和浓盐酸在加热条件下制Cl2，可以达到实验目的，A项正确；用浓盐酸与MnO2在加热条件下制备的Cl2中含有H2O、HCl，先用饱和NaCl溶液除去HCl，再用浓硫酸除去水蒸气，且气体应从长导管进，短导管出，B项错误；SiC和Cl2在高温条件下反应可制备CCl4，可以达到实验目的，C项正确；SiCl4的沸点为57.6℃，沸点较低，可以通过冷凝的方法收集，由于SiCl4易水解，而且需要吸收过量的Cl2，因此需要接一个装有碱石灰的干燥管，既可以防止空气中的水蒸气进入，也可以吸收多余的Cl2，可以达到实验目的，D项正确。8．B硅酸盐用氧化物形式表示时，书写顺序为：活泼金属氧化物、不活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以硅酸铜钡用氧化物形式表示BaO·CuO·2SiO2，故A正确；硅酸铜钡能稳定存在，说明不易溶解于强酸和强碱，故B错误；青花瓷能长期不褪色，说明硅酸铜钡性质稳定不易脱色，故C正确；硅酸铜钡中Ba为＋2价、Cu为＋2价、Si为＋4价、O为－2价，根据化合价代数和等于0，可知x＝6，故D正确。9．CD由铝土矿制备较高纯度Al，可用氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠溶液，过滤后通入CO2气体生成氢氧化铝，氢氧化铝分解生成氧化铝，电解氧化铝可生成铝，电解时为降低熔点，可加入冰晶石，A错误；石英主要成分为二氧化硅，不是盐，与盐酸不反应，且玻璃也与盐酸不反应，B错误；粗硅的反应：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑，反应中SiO2为氧化剂，C为还原剂，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，C正确；黄铜矿(CuFeS2)与O2反应产生的Cu2S、SO2、FeO中Cu、O元素化合价降低，则Cu2S、FeO均是还原产物，SO2既是还原产物又是氧化产物，D正确。10．D向物质的量均为0.1mol的KOH、Ba(OH)2和NaAlO2的混合溶液中不断通入nmolCO2，CO2先和Ba(OH)2反应生成BaCO3沉淀，Ba(OH)2消耗完后，CO2再和KOH反应生成K2CO3，KOH消耗完后，CO2和NaAlO2反应生成Al(OH)3沉淀，NaAlO2消耗完后，CO2和溶液中的COeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(3))反应生成HCOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))，最后CO2和BaCO3反应生成Ba(HCO3)2。A.由分析可知，混合溶液的溶质与CO2反应的先后顺序依次为Ba(OH)2、KOH、NaAlO2，错误；B.由分析可知，向混合溶液中通入CO2，先有沉淀生成后沉淀溶解，则通入CO2的过程中溶液的导电能力先降低后增大，错误；C.由分析可知，CO2先和Ba(OH)2反应生成BaCO3沉淀，将Ba(OH)2反应完全需消耗0.1molCO2，CO2再和KOH反应生成K2CO3，将KOH反应完全需消耗0.05molCO2，共消耗0.15molCO2，当0.15＜n＜0.2时，CO2量不足，与NaAlO2反应生成Al(OH)3沉淀和Na2CO3，离子方程式为CO2＋2AlOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(2))＋3H2O=2Al(OH)3↓＋COeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(3))，错误；D.CO2先和Ba(OH)2反应生成BaCO3沉淀，将Ba(OH)2反应完全需消耗0.1molCO2，CO2再和KOH反应生成K2CO3，将KOH反应完全需消耗0.05molCO2，CO2和NaAlO2反应生成Al(OH)3沉淀，将NaAlO2转化为Al(OH)3至少需要消耗0.05molCO2，故当沉淀的物质的量达到最大值，至少需要通入0.2molCO2，正确。11．答案：(1)D(2)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O氢氟酸(3)防火剂D(4)CSiO2解析：(1)生石灰(CaO)不含Si元素，不属于硅酸盐。(2)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O，SiO2与HF反应，所以通常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)Na2SiO3水溶液又称“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火剂。含有SiO2的坩埚可与Na2CO3反应，Al2O3也可与Na2CO3反应。12．答案：(1)①球形冷凝管②12HNO3＋C6H12O6eq\o(=,\s\up7(55～60℃))3H2C2O4＋9NO2↑＋3NO↑＋9H2O③作安全瓶，防倒吸NaOH溶液(合理即可)(2)溶液pH在4.0～5.0之间蒸发浓缩、冷却结晶(3)①溶液变为粉红色，且半分钟内不褪色②反应生成的Mn2＋是该反应的催化剂③74.8解析：(1)①仪器A是球形冷凝管。②55～60℃下，硝酸与葡萄糖发生氧化还原反应生成H2C2O4，同时生成NO2和NO且其物质的量之比为3∶1，3HNO3→3NO2过程中N的化合价共降低3×1＝3，HNO3→NO过程中N的化合价降低3，C6H12O6→3H2C2O4过程中C的化合价共升高6×3＝18，所以NO2的化学计量数为3×3＝9，NO的化学计量数为3×1＝3，HNO3的化学计量数为12，再根据原子守恒可写出化学方程式：12HNO3＋C6H12O6eq\o(=,\s\up7(55～60℃))3H2C2O4＋9NO2↑＋3NO↑＋9H2O。③反应中生成的NO2和NO均为大气污染物，需要进行尾气处理。NO2和NO被吸收时可能会发生倒吸，装置B的作用是作安全瓶、防止倒吸。装置C中盛装的试剂是碱液(如NaOH溶液)用于吸收NO2和NO。(2)草酸铁铵易溶于水，常温下其水溶液的pH在4.0～5.0之间，则将Fe2O3在搅拌条件下溶于热的草酸溶液，滴加氨水至溶液pH在4.0～5.0之间。将pH在4.0～5.0之间的草酸铁铵溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤并干燥，制得草酸铁铵产品。(3)①高锰酸钾溶液发生氧化还原反应过程中颜色褪去，自身可作指示剂，滴定终点的现象是加入最后一滴高锰酸钾标准溶液，溶液变为粉红色，且半分钟内不褪色。②滴定过程中高锰酸钾被还原为Mn2＋，且随着反应的进行，Mn2＋的浓度增大，反应速率增大，说明反应生成的Mn2＋可以使反应速率增大，即Mn2＋起催化剂的作用。③滴定过程中，草酸铁铵产品溶液加稀硫酸酸化后生成草酸，草酸与高锰酸钾溶液发生反应的离子方程式为5H2C2O4＋2MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，则10.00mL草酸铁铵产品溶液中n(C2Oeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4)))＝n(H2C2O4)＝eq\f(5,2)n(MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4)))＝eq\f(5