2024届高考化学一轮复习课件 第四章 化工生产中的重要非金属元素 第4讲 无机非金属材料 化学与可持续发展

第4讲　无机非金属材料　化学与可持续发展

选题表

1.科技改变生活,新材料带来新科技。下列说法正确的是(　A　)

A.“冰立方”的ETFE膜(乙烯—四氟乙烯共聚物)的单体为乙烯、四氟乙烯

B.北京冬奥会火炬“飞扬”的喷口外壳采用的聚硅氮烷树脂属于无机小分子化合物

C.北京冬奥会礼仪服采用石墨烯片聚热保暖,石墨烯和聚乙炔互为同分异构体

D.“天机芯”是全球首款异构融合类脑计算芯片,其主要成分和光导纤维的主要成分相同

解析:聚硅氮烷树脂属于高分子聚合物,故B错误;石墨烯属于无机非金属材料,聚乙炔属于有机高分子化合物,石墨烯和聚乙炔不互为同分异构体,故C错误;光导纤维的主要成分是二氧化硅,芯片的主要成分是硅,故D错误。

2.健康饮食是人们生活质量提高的一种体现。下列说法不正确的是(　A　)

A.明矾的化学成分为硫酸钠,是传统的食品改良剂和膨松剂

B.奶粉中可添加硫酸亚铁、硫酸锌等作为营养强化剂

C.味精的主要成分是谷氨酸钠,是一种常用的增味剂

D.豆腐中含有盐卤(氯化镁或硫酸钙),菠菜中含有草酸,两者不宜混合烧制

解析:明矾的化学成分为KAl(SO4)2·12H2O,常用作净水剂,小苏打(NaHCO3)是传统的食品改良剂和膨松剂,故A错误;奶粉中添加硫酸亚铁、硫酸锌等可补充Fe、Zn等微量元素,作为营养强化剂,故B正确;味精为谷氨酸钠,是一种鲜味调味料,易溶于水,其水溶液有浓厚鲜味,故C正确;硫酸钙、草酸两者混合会发生反应CaSO4+H2C2O4

CaC2O4↓+H2SO4,故D正确。

3.(2021·全国乙卷)我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和,这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中能促进碳中和最直接有效的是(　D　)

A.将重质油裂解为轻质油作为燃料

B.大规模开采可燃冰作为新能源

C.通过清洁煤技术减少煤燃烧污染

D.研发催化剂将CO2还原为甲醇

解析:碳中和实际上就是通过植树造林、节能减排等方法实现二氧化碳的“零排放”。重质油裂解为轻质油,只是将长链烃变为短链烃,燃烧产生的二氧化碳的量不会改变,A错误;可燃冰作为新能源,其主要成分为甲烷,燃烧依旧会产生二氧化碳,B错误;清洁煤技术主要是减少二氧化硫、氮氧化物以及可吸入颗粒物等污染物的排放,但不能减少二氧化碳的排放,C错误;将二氧化碳转化为其他能源是实现碳中和最直接有效的一种方法,D正确。

4.下列解释事实的离子方程式错误的是(　B　)

A.盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞:SiO2+2OH-Si+H2O

B.酸雨的pH小于5.6:CO2+H2OH2CO3H++HC

C.饱和碳酸钠溶液中通入足量的二氧化碳:2Na++C+CO2+H2O2NaHCO3↓

D.KIO3与KI在酸性溶液中反应,溶液变成黄色:5I-+I+6H+3I2+3H2O

解析:正常雨水的pH为5.6,是因为溶有CO2,CO2+H2OH2CO3H++HC,而酸雨的pH小于5.6,并不是此反应的缘故,B错误。

5.“爱因斯坦”探针卫星的X射线主探器单体结构如图所示,下列有关物质的性质与用途不具有对应关系的是(　D　)

A.金属铍有延展性,可作主探器的射线窗

B.石英对光线全反射,可作光导材料

C.SiO2属于共价晶体,可作耐高温材料

D.NaI、CsI遇光易分解,可作闪烁体

解析:NaI、CsI能作为闪烁体的原因是吸收高能粒子,闪烁体中的电子被激发跃迁后又回到基态,释放光能而发光,不涉及化学变化,即不涉及NaI、CsI的分解,D符合题意。

6.(不定项)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(　AC　)

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:操作A为过滤,操作B为蒸发浓缩,是两种不同的操作,故B错误;反应器中发生的反应为SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O,此反应没有元素化合价的变化,属于非氧化还原反应,故D错误。

7.(不定项)科学家使用络合物作催化剂,用多聚物来捕获二氧化碳,反应可能的过程如图所示。下列叙述错误的是(　B　)

A.该反应若得以推广将有利于碳中和

B.反应过程中只有极性键的断裂和形成

C.总反应的化学方程式为CO2+3H2CH3OH+H2O

D.开发太阳能、风能等可再生能源可降低CO2、CH4温室气体的碳排放

解析:该反应可实现CO2转化为CH3OH而有利于碳中和,故A正确;第二、四步有H2参与反应,存在非极性键的断裂,故B错误;除去环上循环的物质和催化剂,总反应的反应物为CO2与H2,生成物为CH3OH与H2O,故C正确;开发太阳能、风能等可降低碳排放,故D正确。

8.(不定项)设计实验证明酸性强弱顺序:HCl>H2CO3>H2SiO3,下列说法中正确的是(　CD　)

A.装置A中的分液漏斗,使用时只需打开活塞

B.装置B中的药品为浓硫酸,作用是吸收挥发出的氯化氢

C.该实验设计原理为强酸制弱酸

D.该装置可以不设计尾气处理装置

解析:装置A中的分液漏斗,使用时要想让液体流出,除需打开活塞外,还应打开分液漏斗的玻璃塞,A不正确;为防止氯化氢对后续实验产生干扰,装置B中的药品为饱和碳酸氢钠溶液,作用是吸收挥发出的氯化氢,B不正确。

9.(不定项)硅胶吸附剂的结构示意图如图所示,常用作干燥剂。在其中添加CoCl2可使其指示吸水量的多少从而判断硅胶是否失效,原理如下:CoCl2(蓝色)+6H2OCoCl2·6H2O(粉红色),失效的硅胶可加热再生。下列说法错误的是(　B　)

A.当硅胶变粉红色说明硅胶失效了

B.SiO2是酸性氧化物,硅胶可干燥HF和Cl2等酸性气体

C.失效的硅胶再生时加热的温度不宜过高

D.当硅胶遇到大量的水分子时,与硅羟基形成了过多氢键从而失去吸附力

解析:二氧化硅可以和HF反应,故硅胶不能干燥HF,B错误;温度过高会因显色剂逐步氧化而失去显色作用,C正确。

10.高纯硅是制作光伏电池的关键材料,如图是一种生产高纯硅的工艺流程示意图:

已知:

①流化床反应器内的主反应为Si+3HClSiHCl3+H2;

②还原炉内的主反应为SiHCl3+H2Si+3HCl;

③SiHCl3极易水解:SiHCl3+3H2OH2SiO3+H2↑+3HCl↑。

回答下列问题。

(1)石英砂的主要成分为SiO2,SiO2是一种酸性氧化物,能与烧碱反应生成盐和水,下列物质中也能与烧碱反应生成盐和水的是　　　(填字母)。 

A.Al     B.Al2O3

C.CuO     D.NaHCO3

SiO2还能在一种常见的酸中溶解,生成一种气态含硅物质,这种酸的电子式为　　          　　。 

(2)电弧炉中生成粗硅,反应的化学方程式为　　　　　　　　　　。若电弧炉中焦炭过量,还会有SiC生成,石英砂和焦炭生成SiC的反应中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为　　　　。 

(3)整个操作流程都需隔绝空气,原因是                      

(答出两条即可)。

(4)流化床反应器中除生成SiHCl3外,还可能发生副反应,生成其他含硅化合物(如SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等),可以用分馏的方法加以分离,该操作方法的理论依据是　                            。 

(5)上述操作流程中可以循环利用的物质是　　　　　　。 

答案:(1)BD　　(2)SiO2+2CSi+2CO↑　1∶2　(3)防止SiHCl3发生水解、防止硅被氧化、防止氢气与氧气反应而发生爆炸(任写两条即可)　(4)各组分沸点相差较大   (5)H2、HCl

11.碳化物衍生碳以其独特的性能被广泛应用在超级电容器、催化剂载体等方面。常用氯气刻蚀法制备,该方法通过高温氯化2小时在SiC表面制备碳涂层。其方法如图:

(1)装置B所盛物质为　  　　　,其作用是　　　　　　　　。 

(2)仪器C的名称是　　　,所盛物质为　　　。 

(3)圆底烧瓶A中为二氧化锰,发生反应的化学方程式为　        ;

实验温度为40 ℃,加热方式是　　   　　,主要目的是             

　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)高温环境为氩气与氯气混合气氛,随着温度的升高,氯气与SiC反应,将Si原子从SiC中刻蚀掉形成碳层,反应的化学方程式为

　　　　　　　　　　　　　　　。 

(5)如果温度超过1 175 ℃,涂层上的碳结构发生如下变化:碳→骨架碳→非晶碳→石墨碳,则碳涂层硬度会　　　　(填“逐渐变高”或“逐渐变低”)。 

(6)装置F中盛有NaOH溶液用于除气和回收氩气,其生成的盐除了NaCl,还有两种类别不同的含氧酸钠盐:　         (填化学式)。 

解析:本实验需要用氯气刻蚀,在SiC表面制备碳涂层,所以装置A应是利用浓盐酸和二氧化锰共热反应制备氯气,装置B中盛放饱和食盐水除去氯气中混有的HCl气体,装置C对氯气进行干燥,然后和氩气混合通入装置E中进行反应,装置F中盛放NaOH溶液用于吸收尾气。

(6)未反应的氯气会和NaOH溶液反应生成NaCl和NaClO,SiCl4在碱性环境中水解会得到NaCl和Na2SiO3,所以含氧酸钠盐为NaClO、Na2SiO3。

答案:(1)饱和食盐水　除去HCl气体

(2)U形管　P2O5

(3)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O

温水浴　控制并降低氯气生成速率

(4)SiC+2Cl2C+SiCl4

(5)逐渐变低

(6)NaClO、Na2SiO3