第五章　化工生产中的重要非金属元素

第五章化工生产中的重要非金属元素注意事项:1.全卷满分100分。考试用时90分钟。2.可能用到的相对原子质量:H1C12N14O16Na23Al27Si28S32Fe56Ba137。一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.中华传统文化中蕴含着很多化学知识,下列说法错误的是()A.“落红不是无情物,化作春泥更护花”蕴含着自然界中的碳、氮循环B.《元丰行示德逢》里“雷蟠电掣云滔滔,夜半载雨输亭皋”涉及化学反应N2+O22NOC.《天工开物》中有“至于矾现五色之形,硫为群石之将,皆变化于烈火”,其矾指的是金属硫酸盐D.《天工开物》中“凡火药,硫为纯阳”,其硫指的是浓硫酸2.下列说法正确的是()A.晶体硅具有半导体性质,可用于生产光导纤维B.玻璃中含有的SiO2可与NaOH溶液反应,故常用NaOH溶液雕刻玻璃C.晶体硅和二氧化硅都具有较大的硬度D.陶瓷、水泥、石英的主要成分是硅酸盐3.下列有关说法正确的是()A.二氧化硅可用于制造智能的芯片B.我国新一代运载火箭长征八号使用的碳化硅陶瓷是传统无机非金属材料C.5G技术的应用离不开光缆,晶体硅可用于制造光缆D.碳纳米管有相当高的强度和优良的电学性能,可用于生产复合材料、电池和传感器等4.物质的性质决定用途,下列有关叙述均正确且存在因果关系的是()选项叙述Ⅰ叙述ⅡANH4HCO3受热易分解NH4HCO3可用作化肥BFeCl3溶液能与Cu反应FeCl3溶液可用于蚀刻铜制印刷电路板C浓硫酸具有强氧化性浓硫酸可用作H2、O2、CO2的干燥剂DSO2能杀菌消毒且具有抗氧化性酿造葡萄酒时可大量添加SO25.湿地中氮循环的主要路径如图,下列说法正确的是()A.固氮作用是将气态含氮物质转化为固态含氮物质的过程B.反硝化作用过程中,NO3C.NH4+通过硝化作用生成的D.向湿地中排放含NO36.硫元素的“价—类”二维图如图所示,下列说法错误的是()A.a与c、d、e都有可能反应生成bB.d溶液久置于空气中会生成e,溶液的pH减小C.盐g与盐f之间一定能发生氧化还原反应D.将气体c通入BaCl2溶液中,无明显现象7.向铁和铜的混合物中加入一定量稀硝酸,充分反应后剩余固体m1g,再向反应后的溶液中加入一定量的稀硫酸,充分反应后剩余固体m2g。则m1和m2的关系是()A.m1>m2B.m1=m2C.m1≥m2D.不能确定8.用下列两种途径制取H2SO4(某些反应条件和产物已省略),下列有关说法错误的是()途径①:SH2SO4;途径②:SSO2SO3H2SO4A.途径①中的反应体现了浓硝酸的强氧化性和酸性B.在实际工业生产中,途径②的第三步在吸收塔中进行,宜用98.3%的硫酸作吸收剂C.由途径①和②分别制取1molH2SO4,理论上均消耗1molS,均共转移6mol电子D.途径②相对于途径①更能体现“绿色化学”的理念,因为途径②的污染相对于途径①更小9.关于非金属含氧酸及其盐的性质,下列说法正确的是()A.浓H2SO4具有强吸水性,能吸收蔗糖中的水分并使其炭化B.NaClO、KClO3等氯的含氧酸盐的氧化性会随溶液的pH减小而增强C.加热NaI与浓H3PO4混合物可制备HI,说明H3PO4比HI酸性强D.浓HNO3和稀HNO3与Cu反应的还原产物分别为NO2和NO,故稀HNO3氧化性更强10.某实验小组利用如图装置制备NH3并探究其性质。下列说法正确的是()A.①中固体可换成NH4ClB.②中药品可为无水CaCl2C.反应一段时间后,可取③中的固体溶于稀硝酸中确认反应是否完全D.反应一段时间后,④中锥形瓶收集到的液体呈碱性11.根据下列实验操作和现象,所得结论正确的是()选项实验操作现象结论A向NaHS溶液中滴入稀盐酸生成臭鸡蛋气味气体(经检验为H2S)非金属性:Cl>SB向某溶液中加入BaCl2溶液有白色沉淀生成该溶液中一定含有SOC将浓硫酸与蔗糖混合搅拌,并用湿润的品红试纸检验产生的气体蔗糖变黑,品红试纸褪色浓硫酸具有脱水性和氧化性D向浓硝酸中插入红热的木炭产生红棕色气体红棕色的NO2一定是由木炭和浓硝酸反应生成的12.硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O)广泛应用于照相定影及纺织业等领域。实验室利用“3SO2+2Na2S3S↓+2Na2SO3、S+Na2SO3Na2S2O3”原理制备Na2S2O3,装置如图:下列说法错误的是()A.制取SO2的反应体现了硫酸的酸性和氧化性B.装置B的作用是安全瓶,防倒吸C.为提高原子利用率,反应开始时C中Na2S与Na2SO3物质的量之比为2∶1D.该实验不足之处是缺少尾气处理装置13.某工厂拟综合处理含NH4+废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO,不考虑其他成分),下列说法正确的是()A.固体1中主要含有CaSO3B.X可以是空气,且需过量C.捕获剂所捕获的气体主要是COD.处理含NH4+废水时,发生的反应为NH4++5NO2-+4H+14.某兴趣小组设计用铁粉将NO还原为N2(同时生成FeO),下列说法不正确的是()甲乙丙丁戊己已知:①浓硝酸可氧化NO。②NaOH溶液能吸收NO2,不能吸收NO。A.装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→dB.装置戊中发生反应的化学方程式:2NO+2Fe2FeO+N2C.装置丁的作用是除去挥发出来的硝酸和产生的NO2D.装置乙的作用是干燥,防止水蒸气进入戊中干扰反应15.取7.2g某铁铝合金溶于足量的稀硝酸中,金属无剩余。测得产生的气体体积为V1L(标准状况)。向所得溶液中加过量的NaOH溶液出现红褐色沉淀,随后沉淀部分溶解,过滤得滤液Ⅰ。收集沉淀,洗涤、干燥、称重得m1g,再加热至恒重,得固体质量为7.2g。下列说法错误的是()A.合金中Fe与Al的物质的量之比为7∶3B.m1=9.63C.如果产生的气体只有NO,则V1=3.808D.滤液Ⅰ主要成分为NaOH、NaNO3、Na[Al(OH)4]二、非选择题(本题共5小题,共55分)16.(8分)硅是带来人类文明的重要元素之一,硅与二氧化硅广泛应用于通信行业。(1)工业上常用石英砂与焦炭在高温下反应制粗硅,其化学方程式是。

(2)工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅:①反应Ⅱ的化学方程式为。

②整个过程中必须严格控制无氧。在有氧环境下,除了有不安全因素外还可能使产品中混有杂质。整个过程中可以循环利用的物质是(填化学式)。

17.(10分)甲是日常生活中常见的金属,乙、丙、丁是常见的气体单质。气体B与气体C相遇产生大量的白烟,D是食盐的主要成分(部分反应物和生成物及溶剂水已略去)。(1)E的化学式为;甲在元素周期表的位置为。

(2)A的电子式为。

(3)实验室常用加热固体混合物制备B,其化学方程式为。

(4)丙在丁中点燃,其现象为。

(5)检验E溶液中阳离子的方法是。

18.(10分)氮的氧化物既是导致酸雨的物质,也是造成空气污染的重要物质,加大对氮的氧化物的治理是环境保护的重要举措。回答下列问题:(1)在一定条件下氨气可将氮氧化物转化为无污染的物质。写出NH3和NO2在一定条件下反应的化学方程式:,该反应中氧化剂是(填化学式,下同),还原剂是。

(2)汽车尾气中含有CO和NO,消除这两种物质的方法是安装催化转化器,使它们发生反应生成对大气无污染的气体,该反应的化学方程式为。

(3)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物,反应的化学方程式如下:NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O现有VL某NaOH溶液能完全吸收nmolNO2和mmolNO的混合气体。①所用烧碱溶液的物质的量浓度至少为mol·L1。

②若所得溶液中c(NO3-)∶c(NO2-)=1∶9,则原混合气体中NO2和NO19.(13分)浓硫酸与木炭在加热条件下可发生化学反应,为检验反应的产物,某同学设计了如图所示的实验。请据此回答下列问题。(1)仪器a的名称是。

(2)装置A中出现现象,证明气体产物中有H2O。

(3)为验证产物中含有SO2,该同学思考如下:①装置B可证明产物中有SO2,现象是。

②该同学认为,如果去掉装置B也能实现产物SO2的验证,该同学依据的实验现象是。

③在不影响实验检验结果的情况下,理论上以下试剂中可以用来代替装置B中的品红溶液的有(填字母)。

A.H2O2溶液B.饱和NaHCO3溶液C.氯水D.H2S溶液(4)为验证产物中含有CO2,该同学思考如下:①装置C的作用是,发生反应的离子方程式是。

②如果装置C中溶液褪色,为避免SO2对CO2的检验造成干扰,可在原装置C与D之间插入下列装置,即C→→→D(填字母)。

a.溴水b.品红溶液c.饱和Na2CO3溶液d.NaOH浓溶液20.(14分)(1)将H2S转化为可再利用的资源是能源研究领域的重要课题。H2S的转化目前主要有以下两种方法:方法Ⅰ克劳斯燃烧法H2SS方法Ⅱ铁盐、铜盐氧化法H2SS①方法Ⅰ的化学方程式是。

②方法Ⅱ,将H2S和O2的混合气体通入FeCl3、CuCl2的混合溶液中反应回收S,物质转化如图1所示。下列说法不正确的是(填字母)。

A.Cu2+和H2S反应的离子方程式为S2+Cu2+CuS↓B.O2在转化过程中发生的反应为O2+4Fe2++4H+4Fe3++2H2OC.整个反应过程中溶液的pH变小(不考虑产生的H2O对溶液的稀释)D.提高混合气体中O2的比例可防止生成的硫单质中混有CuS(2)PtBaO双催化剂处理大气中的NO和H2S,工作原理如图2所示。①NO和O2在催化剂Pt表面发生反应的化学方程式为。

②通过BaO和BaNO32的相互转化实现NO2的储存和还原,储存NO2的物质是(填化学式③NO2协同处理H2S过程中,NO2与H2S按物质的量之比1∶2通入,每处理0.2molH2S时,转移电子数为0.4NA,则产物X的化学式为。

(3)某同学结合HNO3受热分解的规律,采用图3所示装置加热BaNO32固体探究BaNO32分解规律。加热过程中发现装置②中有气泡产生,但在上升的过程中消失;紫色石蕊溶液逐渐变为红色;②中溶液几乎不被压至装置③中。写出BaNO3图3加热前称重为mg(含试管),反应结束后,冷却,再次称重为ng(含试管),反应结束后装置②中溶液的物质的量浓度为mol·L1(用含m和n的式子表示,溶液体积视为100mL)。

答案与解析第五章化工生产中的重要非金属元素1.D2.C3.D4.B5.D6.C7.A8.A9.B10.D11.C12.A13.C14.D15.A1.D“落红不是无情物,化作春泥更护花”蕴含着自然界中的物质循环,其中包括碳、氮循环,A正确;氮气和氧气在放电条件下反应生成一氧化氮,B正确;矾指的是金属的硫酸盐,C正确;《天工开物》中“凡火药,硫为纯阳”,其硫指的是硫黄,D错误。2.C晶体硅可作半导体材料,二氧化硅可用于生产光导纤维,A错误;用于雕刻玻璃的是氢氟酸,B错误;晶体硅和二氧化硅具有熔点高、硬度大的性质,C正确;石英的主要成分是二氧化硅,D错误。3.D晶体硅可用于制造芯片,二氧化硅可用于制造光缆,A、C项错误;碳化硅陶瓷属于新型无机非金属材料,B项错误;碳纳米管是一种具有特殊结构及优异性能的纳米材料,可用于生产复合材料、电池和传感器等,D项正确。4.BNH4HCO3含氮元素且易被植物吸收,可用作氮肥,与其受热易分解的性质无关,A项错误;Cu能将Fe3+还原为Fe2+,且Cu被氧化为Cu2+,即FeCl3溶液能用于蚀刻铜制印刷电路板,B项正确;浓硫酸具有吸水性,可干燥H2、O2、CO2,C项错误;SO2有还原性且能杀菌消毒,葡萄酒中添加适量SO2,起到抗氧化和杀菌的作用,D项错误。5.D固氮作用是将游离态的氮转化为氮的化合物的过程,A错误;反硝化作用过程中NO3-转化为N2,NO3-中氮元素化合价降低发生了还原反应,B错误;NH4+NO2-,NH4+中氮元素化合价升高,生成的NO2-是氧化产物,C6.C根据化合价以及物质的类别可知a为H2S、b为S、c为SO2、d为H2SO3、e为H2SO4、f中含SO32-或HSO3-、g中含SO42-或HSO4-。a为H2S,可以和SO2、H2SO3、H2SO4发生反应生成硫单质,A正确;H2SO3具有较强的还原性,在空气中久置会被氧气氧化成硫酸,相同条件下,硫酸酸性更强,pH更小,B正确;g中含SO42-或HSO4-,f中含SO32-或HSO3-,g、7.A向铁与铜的混合物中,加入稀硝酸,充分反应后剩余固体m1g,该固体为Cu或Cu、Fe;铁和铜与硝酸反应都生成硝酸盐,再加入硫酸,提供氢离子,在酸性条件下,硝酸根离子具有强氧化性,剩余固体继续反应,充分反应后,剩余m2g,故m1一定大于m2。8.AS与浓HNO3反应生成H2SO4、NO2和H2O,该反应中只体现了浓硝酸的强氧化性,A项错误;吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO3,能防止产生酸雾,B项正确;途径①和②都是利用S制备H2SO4,制取1molH2SO4,理论上各消耗1molS,均转移6mole,C项正确;途径①产生污染大气的副产物NO2,即途径②与途径①相比更能体现“绿色化学”的理念,D项正确。9.B浓硫酸能使蔗糖炭化,体现其脱水性,A项错误;NaClO、KClO3等氯的含氧酸盐在酸性条件下的氧化性更强,B项正确;加热NaI与浓H3PO4混合物可制备HI,是利用高沸点酸制备低沸点酸,C项错误;相同条件下,根据铜与浓硝酸、稀硝酸反应的剧烈程度可知,浓硝酸的氧化性大于稀硝酸,D项错误。10.DNH4Cl分解生成的NH3和HCl会重新反应生成NH4Cl,A项错误;氨气会和氯化钙反应生成CaCl2·8NH3,不能用无水CaCl2来干燥NH3,B项错误;③中发生的反应为2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O,Cu和CuO均可和稀硝酸反应,不能判断反应是否完全,C项错误;④中锥形瓶中收集到的液体是氨水,呈碱性,D项正确。11.C向NaHS溶液中滴入稀盐酸,生成H2S,说明酸性:HCl>H2S,但无法比较Cl、S的非金属性,A错误;白色沉淀可能为AgCl,因此不能说明题述溶液中一定含有SO42-,B错误;根据C项的实验现象可知,体现了浓硫酸具有脱水性和氧化性,C正确;NO2不一定是由木炭和浓硝酸反应生成的,12.A70%的硫酸和Na2SO3制取SO2的反应中,只体现了硫酸的酸性,A项错误;装置B起安全瓶作用,防倒吸,B项正确;由“3SO2+2Na2S3S↓+2Na2SO3、S+Na2SO3Na2S2O3”可知反应开始时C中Na2S与Na2SO3物质的量之比为2∶1时,反应物恰好完全反应,可提高原子利用率,C项正确;SO2是有毒气体,应在装置C后接一装有NaOH溶液的尾气处理装置,D项正确。13.C该工业废气通过过量的石灰乳,CO2、SO2被吸收,生成CaCO3和CaSO3,A项错误;剩余的气体中含有N2、NO和CO,从后面产物有NaNO2知,通入的X可能是空气,将NO氧化为NO2,但不能过量,B项错误;气体2为N2、CO,N2为无污染气体,所以捕获的气体主要是CO,C项正确;处理含NH4+废水时,生成的是无污染气体,故不可能生成14.D装置甲用于制备NO气体,NO能与空气中的氧气反应生成NO2,因此制备出的NO气体中混有水蒸气、硝酸蒸气和NO2,水蒸气能与铁反应,干扰实验,需利用装置己除去;NO2与水反应生成硝酸和NO,硝酸蒸气可被水吸收,NO有毒,需要有尾气处理装置,结合题中已知可知,应先将反应后剩余的NO通过浓硝酸进行氧化,再通过NaOH溶液进行吸收,因此装置的连接顺序是a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d,A正确;NO与铁粉反应生成N2和FeO,其反应的化学方程式为2NO+2Fe2FeO+N2,B正确;装置丁的作用是除去挥发出来的硝酸和产生的NO2,C正确;根据上述分析可知,浓硝酸的作用是将NO氧化成NO2,D错误。15.A由题意可知铁铝合金质量与最终所得固体(Fe2O3)质量相等,其流程中Fe元素无损失,即合金中铝的质量等于Fe2O3中氧元素的质量,则m(Fe)∶m(Al)=(2×56)∶(3×16)=7∶3,而n(Fe)∶n(Al)=2×5656∶3×1627=9∶8,A项错误;合金中n(Fe)=7.2g160g/mol×2=0.09mol,即所得m[Fe(OH)3]=0.09mol×107g/mol=9.63g,B项正确;根据得失电子守恒,Fe、Al失去电子共3×(0.09+0.08)mol=3×0.17mol,则3×n(NO)=3×0.17mol,解得n(NO)=0.17mol,故V1=3.808,C项正确;依据题意可知滤液Ⅰ主要成分为16.答案(每空2分)(1)SiO2+2CSi+2CO↑(2)①SiHCl3+H2Si+3HCl②SiO2HCl、H2解析(1)工业上常用石英砂与焦炭在高温下反应制粗硅,同时生成CO,其化学方程式是SiO2+2CSi+2CO↑。(2)①反应Ⅱ的化学方程式为SiHCl3+H2Si+3HCl。②有氧环境下,还可能生成SiO2使制得的Si不纯,反应为Si+O2SiO2;整个过程中可以循环利用的物质是HCl、H2。17.答案(除标注外,每空2分)(1)NH4Cl(1分)第三周期ⅢA族(1分)(2)Na+[··O····(3)2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O(4)H2安静燃烧,产生苍白色火焰,集气瓶口出现白雾(5)取少量E溶液于试管中,向试管中滴加过量氢氧化钠溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,若试纸变蓝,说明溶液中存在NH解析乙、丙、丁是常见的气体单质,在高温、高压、催化剂条件下乙与丙反应得到B,B与C相遇有大量白烟生成,则B为NH3,C为HCl,进而可推知丙为H2,乙为N2,丁为Cl2,E为NH4Cl,NH4Cl与A反应生成NH3与D,D是食盐的主要成分,D为NaCl,则A为NaOH,甲是日常生活中常见的金属,能与NaOH反应生成氢气,则甲为Al。18.答案(除标注外,每空2分)(1)6NO2+8NH37N2+12H2ONO2(1分)NH3(1分)(2)2NO+2CON2+2CO2(3)①m+n解析(1)NH3和NO2反应生成的无毒物质为N2和H2O,则该反应为6NO2+8NH37N2+12H2O,由化合价变化可知NO2为氧化剂,NH3为还原剂。(2)CO和NO反应生成的对大气无污染的气体为N2和CO2,则该反应为2NO+2CON2+2CO2。(3)①结合NO、NO2与NaOH反应的化学方程式可知,反应中N原子与NaOH的物质的量之比为1∶1,完全吸收nmolNO2和mmolNO的混合气体所用NaOH的物质的量等于NO、NO2的物质的量之和,则c(NaOH)=(m+n)molVL=②NO2、NO混合气体与NaOH溶液反应的过程可以认为先后发生如下反应:NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2Ommolmmol 2mmol2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O(nm)mol n-m2mol 所得溶液中c(NO3-)∶c(NO2-)=n(NO3-)∶n(NO2-19.答案(除标注外,每空1分)(1)分液漏斗(2)白色固体变为蓝色(3)①品红溶液褪色②酸性KMnO4溶液颜色变浅(或褪色)(2分)③CD(2分)(4)①除去SO2,防止对CO2的检验产生干扰(2分)2MnO4-+5SO2+2H2O2Mn2++5SO42-+4H+(2分)解析(1)仪器a的名称为分液漏斗。(2)装置A中无水硫酸铜由白色变为蓝色,证明木炭与浓硫酸混合加热反应产生水。(3)①装置B中品红溶液褪色,可证明产物中含SO2。②CO2不能使酸性KMnO4溶液褪色,但SO2能使酸性KMnO4溶液颜色变浅或褪色,故若酸性KMnO4溶液颜色变浅或褪色,可证明产物中含SO2。③装置B中品红溶液可检验SO2,但又不影响CO2的检验。H2O2溶液可氧化吸收SO2,但无明显现象,A项错误;饱和NaHCO3溶液和SO2反应生成CO2,引入了CO2干扰后续实验,B项错误;氯水可氧化SO2,且自身颜色变浅或褪色,C项正确;H2S可与SO2反应生成S,溶液变浑浊,D项正确。(4)①装置D中澄清石灰水用于检验CO2,而SO2的存在会干扰CO2的检验,即装置C中酸性KMnO