2023届高中化学人教版二轮专题复习第35讲-碳硅铅及其化合物（练习）

第35讲-碳硅铅及其化合物习题一、选择题Ⅰ和Ⅱ均正确但不具有因果关系的是选项陈述Ⅰ陈述ⅡA用焦炭和石英砂制取粗硅可制作光导纤维B利用海水制取溴和镁单质可被氧化，可被还原C石油裂解气能使溴的溶液褪色石油裂解可得到乙烯等不饱和烃D水解可生成胶体可用作净水剂2.陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是A．“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁B．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成C．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐D．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点A．NaHCO3受热易分解，可用于制胃酸中和剂B．SiO2熔点高硬度大，可用于制光导纤维C．Al2O3是两性氧化物，可用作耐高温材料D．CaO能与水反应，可用作食品干燥剂4.是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法不正确的是()A．可发生反应：B．具有吸水性，需要密封保存C．能与，反应生成新盐D．与足量盐酸作用，所得固体产物主要为5.下列有关物质性质的应用正确的是（）A．液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂B．二氧化硅不与强酸反应，可用石英器皿盛放氢氟酸C．生石灰能与水反应，可用来干燥氯气D．氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝6.古丝绸之路贸易中的下列商品，主要成分属于无机物的是A．瓷器B．丝绸C．茶叶D．中草药7.铅蓄电池是常见的二次电池，其原理图如图所示。铅蓄电池的工作原理为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。下列判断错误的是（）A．铅蓄电池的结构中O2的作用可提高电池的工作效率B．铅蓄电池放电时Pb电极的电极反应为：Pb-2e-=Pb2+C．电池工作时，H+移向PbO2板D．实验室用铅蓄电池作电源，用惰性电极电解CuSO4溶液，当阴极析出铜时，铅蓄电池内消耗H2SO4物质的量至少是二、非选择题1.金属铝质轻且有良好的防腐蚀性，在国防工业中有非常重要的作用。完成下列填空：（1）铝原子核外电子云有______种不同的伸展方向，有_____种不同运动状态的电子。（2）镓（Ga）与铝同族。写出镓的氯化物和氨水反应的化学方程式_____。（3）硅与铝同周期。SiO2是硅酸盐玻璃（Na2CaSi6O14）的主要成分，Na2CaSi6O14也可写成Na2O·CaO·6SiO2。盛放NaOH溶液的试剂瓶若用玻璃瓶塞容易形成粘性的硅酸盐而无法打开，发生反应的化学方程式_______________。长石是铝硅盐酸，不同类长石其氧原子的物质的量分数相同。由钠长石化学式NaAlSi3O8可推知钙长石的化学式为________。（4）用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。如：2Al+4BaO3Ba↑+BaO·Al2O3。常温下Al的金属性比Ba的金属性______________（选填“强”“弱”）。利用上述方法可制取Ba的主要原因是__________。a．高温时Al的活泼性大于Bab．高温有利于BaO分解c．高温时BaO·Al2O3比Al2O3稳定d．Ba的沸点比Al的低2.硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：（1）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式_________________________________。②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式_____________________；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是_____。（2）下列有关硅材料的说法正确的是_______(填字母)。A．碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥B．氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承C．高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高E．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅3.铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X射线防护材料等。回答下列问题：（1）铅是碳的同族元素，比碳多4个电子层，铅在元素周期表的位置为，四氧化三铁可写成FeO·Fe2O3的形式，如果将Pb3O4也写成相对应的形式应为：。（2）PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式为：。PbO2可有PbO与次氯酸钠溶液反应制得，其反应的离子方程式为。PbO2也可以通过石墨为电极，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式，阴极观察到的现象是；若电解液中不加入Cu(NO3)2，阴极发生的电极反应式，这样做的主要缺点是。（3）PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如图所示，已知失重曲线上的a点为样品失重4.0%（即）的残留固体，若a点固体组成表示为PbO2或mPbO2·nPbO,计算x值和m：n，。4.铅精矿可用于冶炼金属铅，其主要成分为PbS。I．火法炼铅将铅精矿在空气中焙烧，生成PbO和SO2。（1）用铅精矿火法炼铅的反应的化学方程式为_____________________________。（2）火法炼铅的废气中含低浓度SO2，可将废气通入过量氨水中进行处理，反应的离子方程式为：______________。II．湿法炼铅在制备金属铅的同时，还可制得硫磺，相对于火法炼铅更为环保。湿法炼铅的工艺流程如下：已知：①不同温度下PbCl2的溶解度如下表所示。温度/℃20406080100溶解度/g②PbCl2为能溶于水的弱电解质，在Cl—浓度较大的溶液中，存在平衡：PbCl2（aq）+2Cl—（aq）PbCl42—（aq）（3）浸取液中FeCl3的作用是________________________。（4）结合信息判断，操作a为________________________，以利于PbCl2的析出。（5）将溶液3和滤液2分别置于如图所示电解装置的两个极室中，可制取金属铅并使浸取液中的FeCl3再生。①溶液3应置于______（填“阴极室”或“阳极室”）中。②简述滤液2电解后再生为FeCl3的可能原理：____________________________________。③若铅精矿的质量为ag，铅浸出率为b，当电解池中通过cmol电子时，金属铅全部析出，铅精矿中PbS的质量分数的计算式为_______________________________。(3PbO·PbSO4·H2O，其相对分子质量为990)简称“三盐”，不溶于水及有机溶剂。主要适用于不透明的聚氯乙烯硬质管、注射成型制品，也可用于人造革等软质制品。以铅泥(主要成分为PbO、Pb及PbSO4等)为原料制备三盐的工艺流程如下图所示。已知：KSP(PbSO4)=1.82×10-8，KSP(PbCO3)=1.46×10-13请回答下列问题：（1）写出步骤①“转化”的离子方程式__________________。（2）根据如图溶解度曲线(g/100g水)，由滤液I得到Na2SO4固体的操作为：将“滤液1”_________、_________、用乙醇洗涤后干燥。（3）步骤③“酸溶”，为提高酸溶速率，可采取的措施是________________(任意写出两条)（4）“滤液2”中可循环利用的溶质为_______(填化学式)。若步骤④“沉铅”后的滤液中铅离子沉淀完全，则此时c(SO42-)=________mol·L-1。（5）步骤⑥“合成”三盐的化学方程式为____________________。（6）若消耗铅泥，最终得到纯净干燥的三盐，假设铅泥中的铅元素有50％转化为三盐，则铅泥中铅元素的质量分数为___________。答案解析一、选择题1.A【解析】焦炭具有还原性，工业上常利用焦炭与石英砂（SiO2）在高温条件下制备粗硅，这与SiO2是否做光导纤维无因果关系，A符合题意；海水中存在溴离子，可向其中通入氯气等氧化剂将其氧化为溴单质，再经过萃取蒸馏物理操作分离提纯溴单质，另外，通过富集海水中的镁离子，经过沉淀、溶解等操作得到无水氯化镁，随后电解熔融氯化镁可制备得到镁单质，陈述I和陈述II均正确，且具有因果关系，B不符合题意；石油在催化剂加热条件下进行裂解可得到乙烯等不饱和烃，从而使溴的CCl4溶液褪色，陈述I和陈述II均正确，且具有因果关系，C不符合题意；FeCl3溶液中铁离子可发生水解，生成具有吸附性的氢氧化铁胶体，从而可用作净水剂，陈述I和陈述II均正确，且具有因果关系，D不符合题意。2.A【解析】陶瓷是以天然粘土以及各种天然矿物为主要原料经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料的各种制品。陶瓷的传统概念是指所有以黏土等无机非金属矿物为原料的人工工业产品。氧化铁为棕红色固体，瓷器的青色不可能来自氧化铁，A错误；秦兵马俑是陶制品，陶制品是由粘土或含有粘土的混合物经混炼、成形、煅烧而制成的，B正确；陶瓷的主要原料是取之于自然界的硅酸盐矿物，陶瓷的主要成分是硅酸盐，与水泥、玻璃等同属硅酸盐产品，C正确；陶瓷的主要成分是硅酸盐，硅酸盐的化学性质不活泼，具有不与酸或碱反应、抗氧化的特点，D正确。3.D【解析】NaHCO3能与HCl反应，NaHCO3用于制胃酸中和剂，NaHCO3用于制胃酸中和剂与NaHCO3受热易分解没有对应关系；SiO2传导光的能力非常强，用于制光导纤维，SiO2用于制光导纤维与SiO2熔点高硬度大没有对应关系；Al2O3的熔点很高，用作耐高温材料，Al2O3用作耐高温材料与Al2O3是两性氧化物没有对应关系；CaO能与水反应，用于食品干燥剂，CaO用于食品干燥剂与CaO与水反应有对应关系；答案选D。4.D【解析】将Ca3SiO5改写为氧化物形式后的化学式为：3CaO·SiO2，性质也可与Na2SiO3相比较，据此解答。Ca3SiO5与NH4Cl反应的方程式为：Ca3SiO5+4NH4ClCaSiO3+2CaCl2+4NH3↑+2H2O，A正确；CaO能与水反应，所以需要密封保存，B正确；亚硫酸的酸性比硅酸强，当二氧化硫通入到Ca3SiO5溶液时，发生反应：3SO2+H2O+Ca3SiO5=3CaSO3+H2SiO3，C正确；盐酸的酸性比硅酸强，当盐酸与Ca3SiO5反应时，发生反应：6HCl+Ca3SiO5=3CaCl2+H2SiO3+2H2O，D不正确。5.A【解析】液氨汽化时要吸收大量的热，，从而可以使环境的温度降低，因此可用作制冷剂，A正确；二氧化硅不与强酸反应，但是可以与氢氟酸发生反应，而石英器皿中的含义大量的二氧化硅，因此不可用石英器皿盛放氢氟酸，B错误；生石灰能与水反应，也可以与Cl2发生反应，因此不可用来干燥氯气，C错误；氯化铝是一种电解质，但是由于该物质是分子晶体，无离子，因此不能用于电解制铝，D错误。6.A【解析】瓷器是硅酸盐产品，不含碳元素，不是有机物，是无机物，A正确；丝绸的主要成分是蛋白质，是有机物，B错误；茶叶的主要成分是纤维素，是有机物，C错误；D、中草药的主要成分是纤维素，是有机物，D错误。7.B【解析】铅蓄电池的结构中正极产生的O2，可以快速通过隔板通道传送到负极还原为水，同时能够抑制负极上氢气的产生，从而可以提高电池的工作效率，A正确；铅蓄电池中Pb电极为负极，放电时负极发生氧化反应，电极反应式为：Pb-2e-+SO42-=PbSO4，B错误；铅蓄电池工作时为原电池，原电池中阳离子移向正极，因此H+移向PbO2板，C正确；实验室用铅蓄电池作电源，用惰性电极电解CuSO4溶液，当阴极析出铜，即时，转移电子，根据Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O，铅蓄电池内消耗H2SO4物质的量至少是，D正确。二、非选择题1.【答案】（1）413（2）GaCl3＋3NH3+3H2O=3NH4Cl+Ga(OH)3↓（3）SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2OCaAl2Si2O8（4）弱d【解析】（1）铝原子核外电子云有s、p，分别有1种、3种，共有4中不同的伸展方向，其核外有13个电子，则有13种不同运动状态；（2）类似氯化铝与氨水反应，则镓的氯化物和氨水反应的化学方程式为GaCl3＋3NH3+3H2O=3NH4Cl+Ga(OH)3↓；（3）盛放NaOH溶液的试剂瓶若用玻璃瓶塞容易形成粘性的硅酸盐而无法打开，发生反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O；由“长石是铝硅酸盐”，结合钠长石的化学式可知钙长石就是将钠长石的中钠更换为钙，铝硅酸阴离子不变，以及化合物中化合价代数和等于0可得钙长石的化学式为CaAl2Si2O8；（4）利用元素Ba、Al在元素周期表的位置可知金属活泼性：Al＜Ba；但Al在高温下可将氧化钡中钡置换出来，原因是Ba的沸点低于铝，高温时Ba转化为气体脱离反应体系，使反应正向进行，故答案为：弱；d。2.【答案】（1）SiHCl3+H2Si+3HClSiHCl3+3H2O＝H2SiO3↓+3HCl+H2↑H2与O2反应爆炸，生成的水与SiHCl3反应，生成的Si与O2反应生成SiO2（2）ABCD【解析】（1）①纯SiHCl3制备高纯硅利用的还原剂是氢气，反应的化学反应方程式为SiHCl3+H2Si+3HCl。②SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，根据原子守恒可知另一种物质是氢气，反应的化学反应方程式为SiHCl3+3H2O＝H2SiO3↓+3HCl+H2↑；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是H2与O2反应爆炸，生成的水与SiHCl3反应，生成的Si与O2反应生成SiO2。（2）碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥，A正确；氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承，B正确；高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维，C正确；普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高，D正确盐酸与硅不反应，E错误。3.【答案】（1）第六周期ⅣA族2PbO·PbO2（2）PbO2+4HCl(浓)PbCl2+Cl2+2H2OPbO+ClO－=PbO2+Cl－Pb2++2H2O－2e－=PbO2↓+4H+石墨上包上铜镀层Pb2++2e-=Pb↓不能有效利用Pb2+（3）1.42:3【解析】（1）碳和铅是同一主族元素，都为第四主族，铅比碳多4个电子层，说明在第六周期，所以铅的位置为第六周期ⅣA族。根据第四主族元素的化合价分析，铅有+2和+4价，所以将Pb3O4写成2PbO·PbO2。（2）二氧化铅与浓盐酸反应生成黄绿色气体，说明产生了氯气，同时生成氯化铅和水，方程式为PbO2+4HCl(浓)PbCl2+Cl2+2H2O。氧化铅和次氯酸钠反应生成二氧化铅和氯化钠，离子方程式为：PbO+ClO－=PbO2+Cl－。Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取PbO2。Pb2+发生氧化反应生成PbO2，所以阳极发生的电极反应式Pb2++2H2O－2e－=PbO2↓+4H+，阴极反应为，所以观察到的现象是石墨上包上铜镀层；若电解液中不加入Cu(NO3)2，阴极发生的电极反应式Pb2++2e-=Pb↓，这样做的主要缺点是不能有效利用Pb2+生成PbO2。（3）若a点固体组成表示PbOx，则根据，（2-x)/2×32=239×4.0%x=1.4；若组成为mPbO2·nPbO，根据原子守恒，氧原子与铅原子根据铋为（2m+n)/(m+n)=1.4解m:n=2:3。4.【答案】（1）2PbS+3O22PbO+SO2（2）2NH3•H2O+SO2eq\l(=)2NH4++SO32-+H2O（3）使Pb元素从难溶固体PbS转化成溶液中的PbCl42-，S元素转化成单质硫成为滤渣（4）加水稀释并冷却（5）①阴极室②阳极的电极反应为：Fe2+－e－eq\l(=)Fe3+，使c(Fe3+)升高，同时Cl-通过阴离子交换膜向阳极移动，使FeCl3再生③×100%【解析】（1）根据题意，铅精矿在空气中焙烧，与氧气反应生成PbO和SO2，反应方程式为2PbS+3O22PbO+SO2（2）二氧化硫是酸性气体，氨水是弱碱，用过量氨水吸收二氧化硫，得到亚硫酸铵和水，反应的离子方程式为：2NH3•H2O+SO2═2NH4++SO32-+H2O；（3）浸取液中FeCl3增加了氯离子浓度，溶液中存在平衡：PbCl2(aq)+2Cl-(aq)⇌PbCl42-(aq)，当氯离子浓度增大时，平衡正向移动，让铅以PbCl42-的形式存在溶液中，另外三价铁离子具有氧化性，S2-离子具有还原性，能够发生氧化还原反应，使硫元素转化成单质硫（4）根据表格数据，PbCl2为能溶于水的弱电解质，存在平衡：PbCl2(aq)+2Cl-(aq)⇌PbCl42-(aq)，加水稀释，氯离子的浓度降低，平衡逆向移动，冷却后，温度降低，PbCl2的溶解度降低，从而析出PbCl2固体；（5）①溶液3是含PbCl42-的溶液，要制得单质铅，元素铅的化合价降低，需要得到电子，发生还原反应，根据电解池的工作原理，阴极得到电子，故溶液3应放入阴极室；②阳极室是滤液2，滤液2是氯化亚铁溶液，亚铁离子在阳极失去电子，转化成三价铁离子，溶液中的阴离子氯离子通过阴离子交换膜，到达阳极室，与三价铁离子结合，得到氯化铁溶液，达到再生的目的；③由Pb2+→Pb，1molPb2+，转移2mol电子，当电解池中通过c

mol电子时，金属铅全部析出，所以就有cmol的Pb析出，铅浸出率为b，故原液中有铅离子物质的量为mol，故PbS的物质的量也为mol，m(PbS)=M(PbS)×n=