第五章化工生产中的重要非金属元素单元检测题-(有答案和详细解析)

第五章化工生产中的重要非金属元素单元检测题一、选择题：本题共10小题，每小题2分，共20分。每小题只有一个选项符合题目要求。1．《厉害了，我的国》“中国名片”中航天、军事、天文等领域的发展受到世界瞩目。它们与化学有着密切联系。下列说法正确的是()A．“中国天眼”的“眼眶”是钢铁结成的圈梁，属于新型无机非金属材料B．“复兴号”车厢连接处关键部位使用的增强聚四氟乙烯板属于无机非金属材料C．“神舟十一号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷是新型无机非金属材料D．“天宫二号”空间实验室的太阳能电池板的主要材料是二氧化硅解析A项，“中国天眼”的“眼眶”是钢铁结成的圈梁，属于金属材料；B项，增强聚四氟乙烯板属于有机高分子材料；C项，新型无机非金属材料在性能上比传统无机非金属材料有了很大的提高，可适用于不同的要求。如高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷等都属于新型无机非金属材料；D项，硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料，利用高纯硅的半导体性能，可以制成光电池，将光能直接转换为电能，二氧化硅为光导纤维的成分。答案C2．沪昆高速铁路是国家重要的交通线路，在工程建设中用量最大的硅酸盐材料是()A．钢筋 B．水泥C．玻璃 D．陶瓷解析钢筋属于金属材料，A项错误；水泥是混凝土的主要成分，属于硅酸盐材料，B项正确；玻璃属于硅酸盐材料，但是在沪昆高速铁路工程建设中用量不大，C项错误；陶瓷属于硅酸盐材料，但是在沪昆高速铁路工程建设中用量不大，D项错误。答案B3．下列属于纯净物的是()A．液氨 B．氨水C．漂白粉 D．氯水解析液氨(液态的氨气)是纯净物。氨水(氨气的水溶液)、漂白粉(主要成分是氯化钙和次氯酸钙)、氯水(氯气的水溶液)都是混合物。答案A4．下列物质在一定条件下能够与硫黄发生反应，且硫作还原剂的是()A．O2 B．FeC．H2 D．Zn解析硫是较活泼的非金属元素，能与许多金属、非金属发生反应。硫与活泼非金属单质氧气反应时，表现出还原性；硫与金属单质、氢气等反应时，表现出氧化性；硫与变价金属反应时，一般生成低价金属的硫化物。答案A5．华裔科学家高锟因“在光学通信领域中光在光导纤维中传输”的研究方面所取得的开创性成果获得了诺贝尔物理学奖。光导纤维的主要成分是()A．Si B．SiO2C．Na2SiO3 D．SiCl4解析光导纤维的主要成分为SiO2。答案B6．下列各组物质均在试管里进行反应，反应过程中，在试管口观察不到红棕色气体出现的是()A．浓硝酸和铜片共热B．浓硫酸和铜片共热C．稀硝酸和铜片共热D．浓硫酸和硝酸钾晶体、铜片共热解析浓硝酸和铜片共热，浓硫酸和硝酸钾晶体、铜片共热，都有红棕色的二氧化氮气体生成；稀硝酸和铜片共热生成无色气体一氧化氮，一氧化氮在试管口遇氧气生成红棕色的二氧化氮；浓硫酸和铜片共热生成无色的二氧化硫气体。答案B7．绿色化学是指从技术、经济上设计可行的化学反应，尽可能减少对环境的负作用。下列化学反应不符合绿色化学理念的是()A．消除硫酸厂尾气排放造成的污染：SO2＋2NH3＋H2O=(NH4)2SO3B．消除制硝酸工业尾气的氮氧化物污染：NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2OC．制取硝酸铜：Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2OD．制取硫酸铜：2Cu＋O2eq\o(=,\s\up15(△))2CuOCuO＋H2SO4(稀)=CuSO4＋H2O解析硫酸厂尾气中的二氧化硫用氨水吸收后可以转化为铵盐，用作肥料；一氧化氮和二氧化氮都是大气污染物，可用氢氧化钠溶液吸收，转化为亚硝酸钠；先将铜氧化为氧化铜，氧化铜再与稀硫酸反应制取硫酸铜，既减少硫酸的消耗量，又无大气污染物二氧化硫产生；选项A、B、D符合绿色化学的理念。铜与浓硝酸制取硝酸铜，既消耗较多的硝酸，又产生大气污染物二氧化氮，工业上一般不用浓硝酸与铜反应制取硝酸铜，选项C不符合绿色化学的理念。答案C8．医学研究表明：偏硅酸(也称硅酸)有软化血管的作用，对心脏病、高血压有一定的疗效。偏硅酸中含有硅、氢、氧三种元素，其中硅的化合价为＋4价，则其化学式为()A．Na2SiO3 B．H2SiO4C．H2SiO3 D．SiO2解析酸中必有H元素，则A、D项不正确；在H2SiO4中，硅的化合价为＋6价，B项不正确；在H2SiO3中，硅的化合价为＋4价，C项正确。答案C9．下列关于硝酸的说法不正确的是()A．浓硝酸是一种易挥发的液体混合物B．浓硝酸在空气中敞口放置，因吸收水蒸气而浓度减小C．浓硝酸不稳定，易分解生成二氧化氮、氧气和水D．常温下，浓硝酸常保存在棕色试剂瓶中解析浓硝酸是一种易挥发的液体混合物，在空气中敞口放置，其浓度会不断减小，浓硝酸不具有吸水性，浓硝酸不稳定，见光易分解生成二氧化氮、氧气和水，所以浓硝酸常保存在棕色试剂瓶中。答案B10．中华传统文化博大精深，其中涉及很多的化学知识。下列有关说法不正确的是()A．“滴水石穿、绳锯木断”不包含化学变化B．工业生产玻璃、水泥、漂白粉，均需要用石灰石为原料C．“落汤螃蟹着红袍”肯定发生了化学变化D．中国蓝是古代人工合成的蓝色化合物，其化学式为BaCuSi4O10，其中硅的化合价为＋4价解析石头大多为大理石(主要成分为碳酸钙)，其能与水、二氧化碳反应生成Ca(HCO3)2，Ca(HCO3)2是可溶性物质，发生化学变化，故A项错误。制玻璃的原料：石英砂、石灰石、纯碱等；制水泥的原料：石灰石和黏土；制漂白粉时，用石灰石制得氧化钙进而得到消石灰，用氯气与消石灰反应得到漂白粉，因此工业上生产玻璃、水泥、漂白粉均需要用石灰石为原料，故B项正确。龙虾和螃蟹被煮熟时，它们壳里面的一种蛋白质——甲壳蛋白会受热扭曲分解，释放出一种类似于胡萝卜素的色素物质，有新物质生成，属于化学变化，故C项正确。根据化合价的代数和为零可知硅的化合价为＋4价，故D项正确。答案A二、选择题：本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题有一个或两个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。11．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、抗氧化等优点解析“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色与氧化亚铁有关，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。答案A12．如图是自然界中N、S两种元素的循环过程：根据上图内容，判断下列说法正确的是()A．图示过程表示了地球臭氧层的破坏过程B．图中涉及的氧化物均为酸性氧化物C．机动车尾气含有氮的氧化产物D．图示中描述的过程所涉及的反应均为氧化还原反应解析图示过程表示的是酸雨的形成过程，A项错误；图中的NO2不是酸性氧化物，B项错误；机动车启动时会发生反应N2＋O2eq\o(=,\s\up15(高温))2NO，C项正确；图示中的反应SO2＋H2O=H2SO3不是氧化还原反应，D项错误。答案C13．下列叙述不正确的是()A．洒落的汞可用硫粉处理B．稀硫酸可用铁制容器装C．可用氨水清洗试管壁上的氧化铝D．可用稀硝酸清洗试管壁上的银解析汞有毒，常温下能够与硫反应生成硫化汞，洒落的汞可用硫粉处理，故A项正确；浓硫酸具有强氧化性，常温下能够使铁钝化，浓硫酸可用铁制容器装，而稀硫酸与铁发生反应，所以稀硫酸不可用铁制容器装，故B项错误；氨水为弱碱溶液，不能与氧化铝反应，故C项错误；硝酸具有强氧化性，能够氧化单质银，所以可用稀硝酸清洗试管壁上的银，故D项正确。答案BC14．1.92g铜投入一定量的浓硝酸中，铜完全溶解，生成气体颜色越来越浅，共收集到672mL气体(标准状况)，将盛有此气体的容器倒扣在水中，通入氧气恰好使气体完全溶解在水中，则需要标准状况下的氧气体积为()A．504mL B．336mLC．224mL D．168mL解析可能发生反应的化学方程式：Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，4NO2＋2H2O＋O2=4HNO3，4NO＋2H2O＋3O2=4HNO3。由得失电子守恒可知，铜失去电子的数目与氧气得到电子的数目相等，因此需标况下氧气的体积＝1.92g÷64g·mol－1×2÷4×22.4L·mol－1＝0.336L。答案B15．(2020·全国卷Ⅰ)下列气体去除杂质的方法中，不能实现目的的是()气体(杂质)方法ASO2(H2S)通过酸性高锰酸钾溶液BCl2(HCl)通过饱和的食盐水CN2(O2)通过灼热的铜丝网DNO(NO2)通过氢氧化钠溶液解析SO2和H2S都具有较强的还原性，都可以被酸性高锰酸钾溶液氧化，因此在用酸性高锰酸钾溶液除杂质H2S时，SO2也会被吸收，故A项不能实现除杂目的；氯气中混有少量的氯化氢气体，可以用饱和食盐水除去，饱和食盐水在吸收氯化氢气体的同时，也会抑制氯气在水中的溶解，故B项能实现除杂目的；氮气中混有少量氧气，在通过灼热的铜丝网时，氧气可以与之发生反应：2Cu＋O2eq\o(=,\s\up15(△))2CuO，而铜与氮气不反应，故C项能实现除杂目的；NO2可以与NaOH发生反应：2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O，NO与NaOH溶液不能发生反应，尽管NO可以与NO2一同跟NaOH发生反应：NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O，但由于杂质的含量一般较少，所以也不会对NO的量产生较大的影响，故D项能实现除杂的目的。答案A三、非选择题：本题共5小题，共60分。16．(12分)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。(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技术路线，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＋2Ceq\o(=,\s\up15(1800～2000℃))Si＋2CO↑流化床反应器Si＋3HCleq\o(=,\s\up15(300℃))SiHCl3＋H2还原炉SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up15(1100℃))Si＋3HCl①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SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸点/℃235557.631.88.2－30.4－84.9－111.9解析(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑，因此得到的金属状物质可能为含有硅、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石英砂与焦炭反应制取SiC的化学方程式为SiO2＋3CSiC＋2CO↑，SiC俗名金刚砂，结构类似于金刚石。②根据沸点的不同可选择蒸馏法提纯SiHCl3。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②精馏(或蒸馏)17．(12分)某实验小组设计了如下装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO＋PdCl2＋H2O=CO2＋2HCl＋Pd↓(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。(1)实验时要通入足够长时间的N2，其原因是_____________________。(2)装置B的作用是________________________________________。(3)装置C、D中所盛试剂分别为________________、______________，若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为__________________________。(4)该装置的缺点是_____________________________。(5)资料表明，上述反应在焦炭过量时会生成副产物SiC。取18gSiO2和8.4g焦炭充分反应后收集到标准状况下的气体为13.44L，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，则Si和SiC的物质的量之比为_____。(6)设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强：_______________________。解析(1)因为碳与二氧化硅反应要在高温下进行，而高温下碳与空气中的氧气反应，所以实验时要将装置中的空气排尽，故实验时要通入足够长时间的N2。(2)根据装置图可知，B装置可以作安全瓶，防止倒吸。(3)根据元素守恒，碳与二氧化硅反应可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C装置用来检验有没有二氧化碳，D装置用来检验一氧化碳，所以装置C、D中所盛试剂分别为澄清石灰水、PdCl2溶液；若装置C、D中溶液均变浑浊，说明既有二氧化碳又有一氧化碳，经检测两气体产物的物质的量相等，根据元素守恒可知化学方程式为3SiO2＋4C2CO2↑＋2CO↑＋3Si。(4)一氧化碳有毒，不能排放到空气中，而该实验装置没有除去CO尾气的吸收装置。(5)18gSiO2物质的量为0.3mol,8.4g焦炭物质的量为0.7mol，充分反应后收集到标准状况下的气体13.44L，物质的量为0.6mol，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，SiO2＋2C2CO↑＋Si0．3mol0.6mol0.6mol0.3molSi＋CSiC0．1mol0.1mol0.1mol得到Si和SiC的物质的量之比为0.2mol∶0.1mol＝2∶1。(6)验证碳酸、硅酸的酸性强弱，将CO2气体通入硅酸钠溶液发生反应CO2＋H2O＋Na2SiO3=Na2CO3＋H2SiO3↓，溶液变浑浊，说明酸性H2CO3>H2SiO3。答案(1)避免空气中的O2、CO2、水蒸气对实验产生干扰(2)作安全瓶，防止倒吸(3)澄清石灰水PdCl2溶液3SiO2＋4C2CO2↑＋2CO↑＋3Si(4)无尾气吸收装置(5)2∶1(6)向Na2SiO3溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊18．(12分)为了探究三种气态氧化物(SO2、NO2、CO2)的性质，某同学设计了一组实验：(1)实验一：探究三种气体在水中的溶解性，用三支相同的试管收集满三种气体，倒置在盛满水的烧杯中，一段时间后，观察到的现象如图所示。①试管A中的气体是________________。②写出A烧杯中发生反应的化学方程式：_______________________。(2)实验二：用三个集气瓶收集满二氧化硫、二氧化氮气体，然后将其倒置在水槽中。分别缓慢通入适量O2或Cl2，如图所示。一段时间后，D、E装置的集气瓶中充满溶液，F装置的集气瓶中还有气体剩余。(假设瓶内液体不扩散)：①写出装置E中反应的离子方程式：________________________。②假设该实验条件下，气体摩尔体积为aL·mol－1。则装置D的集气瓶中所得溶液的物质的量浓度为______________________。③通入氧气前在F装置的水槽里滴加几滴紫色石蕊溶液，观察到的现象是____________________，通入氧气后，可能观察到的实验现象是______________________________________，写出反应的总化学方程式：______________________________。解析(1)SO2易溶于水，CO2微溶于水，溶解的SO2、CO2部分与水反应分别生成H2SO3和H2CO3。NO2与水反应：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，设试管的体积为3V，则进入试管溶液的体积分数为eq\f(3V－V,3V)＝eq\f(2,3)，与A试管中的现象相符，则A试管中原气体是NO2，B试管中是SO2，C试管中是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与水反应，SO2＋H2OH2SO3，很少量的H2SO3消耗很少量的O2,2H2SO3＋O2=2H2SO4。②设充满NO2的集气瓶容积为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，溶液体积为VL，故集气瓶中HNO3的物质的量浓度为c(HNO3)＝eq\f(V/amol,VL)＝eq\f(1,a)mol·L－1。③H2SO3是中强酸，且浓度很小时酸性很弱，滴加紫色石蕊溶液显浅红色，通入氧气后，H2SO3被氧化为H2SO4，酸性增强，石蕊溶液所显红色变深，总反应为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溶液呈浅红色溶液红色加深2SO2＋O2＋2H2O=2H2SO419．(12分)根据下列变化进行推断：eq\x(\a\al(无色,晶体A))eq\o(→,\s\up15(水))eq\x(\a\al(无色,溶液))eq\o(→,\s\up15(①先加BaCl2溶液),\s\do15(\o(\s\up7(再加NaOH),\s\do15(溶液，加热))))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\x(\a\al(气体B，遇,HCl冒白烟)),\x(\a\al(白色,沉淀C))\o(→,\s\up15(HCl),\s\do15(②))\x(\a\al(无色、无味、,使澄清石灰,水变浑浊的,气体D))))已知A加强热产生的气态物质的平均相对分子质量为26.3。(1)推断A、B、C、D的化学式：A____________，B____________，C____________，D____________。(2)写出①②变化的离子方程式：①____________________________________________________。②____________________________________________________。解析