高中化学人教版 (2019)必修 第二册化工生产中的重要非金属元素单元综合与测试精品练习
展开一、选择题(本题包括15小题,每小题3分,共45分。每小题仅有一个选项符合题意)
1.(2019·高考北京卷)下列我国科研成果所涉及材料中,主要成分为同主族元素形成的无机非金属材料的是( )
解析:选A。SiC中的C、Si分别为第二周期和第三周期的第ⅣA族元素,二者均为非金属元素,形成的SiC为无机非金属材料,A项正确;聚氨酯中含有C、H、N等元素,三种元素不属于同主族元素,且聚氨酯为有机材料,B项错误;碳包覆银纳米线由C、Ag元素组成,两种元素不属于同主族元素,C项错误;钛合金是金属材料,D项错误。
2.下列说法不正确的是( )
A.雷雨天气可增加土壤中硝酸盐类氮肥的含量
B.许多领域中用液氮制得低温环境
C.造成光化学烟雾的罪魁祸首是SO2
D.正常雨水因溶有CO2而显酸性,但酸性较弱,不属于酸雨
解析:选C。光化学烟雾是汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物和氮氧化合物等一次污染物在阳光(紫外线)作用下发生光化学反应生成的二次污染物。
3.下列叙述正确的是( )
A.晶体硅具有半导体性能,可用于制作光导纤维
B.常温下铁能被浓硝酸钝化,可用铁制容器贮运浓硝酸
C.浓硫酸具有吸水性,故能使蔗糖炭化
D.SO2不能作为一种食品添加剂
解析:选B。光导纤维的主要成分为二氧化硅,不是晶体硅,A错误;浓硝酸具有强氧化性,常温下铁遇浓硝酸钝化,可用铁制容器贮运浓硝酸,B正确;浓硫酸具有脱水性,故能使蔗糖炭化,C错误;食品中添加适量的二氧化硫可以起到漂白、防腐和抗氧化等作用,是一种食品添加剂,D错误。
4.下列实验过程中,始终无明显现象的是( )
A.将NO2通入FeSO4溶液中
B.将CO2通入BaCl2溶液中
C.将NH3通入AlCl3溶液中
D.将SO2通入Ba(NO3)2溶液中
解析:选B。将NO2通入FeSO4溶液中,NO2与水反应生成的HNO3能将Fe2+氧化为Fe3+,溶液由浅绿色变为棕黄色,A项错误;将CO2通入BaCl2溶液中,始终无明显现象,B项正确;将NH3通入AlCl3溶液中:Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NHeq \\al(+,4),出现白色沉淀,C项错误;将SO2通入Ba(NO3)2溶液中,SO2与H2O反应生成H2SO3,使溶液呈酸性,在酸性条件下NOeq \\al(-,3)能将SO2氧化为SOeq \\al(2-,4),与Ba2+反应产生BaSO4白色沉淀,D项错误。
5.为了除去CO2中的SO2,下列仪器和药品组合合理的是( )
仪器:①洗气瓶 ②干燥管
药品:③固态生石灰 ④苏打溶液 ⑤小苏打溶液
A.①⑤ B.②⑤
C.①③ D.①④
解析:选A。洗气瓶必须与液态试剂对应,干燥管必须与固态试剂对应。SO2既能与NaHCO3溶液反应,又能与Na2CO3溶液反应;CO2只能与Na2CO3溶液反应,不能与NaHCO3溶液反应。
6.(2020·高考全国卷Ⅲ)喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体溶液,能出现喷泉现象的是( )
解析:选B。H2S与稀盐酸不反应,且在稀盐酸中的溶解度较小,向圆底烧瓶中挤入少量稀盐酸,不能造成圆底烧瓶内气压明显减小,不能形成喷泉,A项错误;HCl能与稀氨水反应,向圆底烧瓶中挤入少量稀氨水会造成圆底烧瓶内气压明显减小,能形成喷泉,B项正确;NO与稀硫酸不反应,且在稀硫酸中的溶解度非常小,向圆底烧瓶中挤入稀硫酸,不能造成圆底烧瓶内气压明显减小,不能形成喷泉,C项错误;CO2在饱和NaHCO3溶液中的溶解度较小,向圆底烧瓶中挤入饱和NaHCO3溶液,不能造成圆底烧瓶内气压明显减小,不能形成喷泉,D项错误。
7.下列实验室制取NH3并进行干燥、收集验满和尾气处理的各装置和原理能达到实验目的的是( )
解析:选D。氯化铵受热分解为氨和氯化氢,氨和氯化氢在试管口遇冷又化合为氯化铵,不能得到氨,A错误;浓硫酸与氨反应,不能干燥氨,B错误;由于氨的密度比空气的小,导气管应伸入试管底部进行气体的收集,C错误;氨极易溶于水,易产生倒吸现象,用倒置的漏斗能防倒吸,D正确。
8.某同学设计如图所示的微型实验装置验证SO2的性质,通过分析实验,判断下列说法正确的是( )
A.a棉球褪色,说明SO2具有氧化性
B.b棉球褪色,说明SO2具有酸性氧化物的通性
C.c棉球褪色,说明SO2具有漂白性
D.可以使用浓硫酸吸收尾气
解析:选B。a棉球中品红褪色,说明SO2具有漂白性,故A错误;b棉球褪色,是因为SO2与碱液反应,碱性减弱,溶液褪色,说明SO2具有酸性氧化物的通性,故B正确;碘与SO2和水反应生成氢碘酸和硫酸,碘单质反应完全,c棉球褪色,说明SO2具有还原性,故C错误;SO2尽管有还原性,但不能被浓硫酸氧化,因此不能用浓硫酸吸收尾气;SO2具有酸性氧化物的通性,故可以用碱液吸收尾气,故D错误。
9.对下列事实的解释正确的是( )
A.蘸有浓硫酸和蘸有浓氨水的玻璃棒靠近没有白烟,说明硫酸与氨不反应
B.医疗上可用硫酸钡做X射线透视肠胃的内服药,是因为硫酸钡不溶于酸
C.SO2能用浓硫酸干燥,是因为SO2无还原性
D.常温下,浓HNO3可以用铝制容器贮存,说明铝与浓硝酸不反应
解析:选B。蘸有浓硫酸和蘸有浓氨水的玻璃棒靠近没有白烟,是因为浓硫酸没有挥发性,并不是不反应,A错误;医疗上可用硫酸钡做X射线透视肠胃的内服药,是因为硫酸钡不溶于酸,也不能被X光透过,B正确;SO2具有还原性,浓硫酸具有强氧化性,但由于硫元素在+4价与+6价之间没有中间价态,二者不能发生反应,因此SO2可以用浓硫酸干燥,C错误;常温下,浓HNO3可以将金属Fe、Al氧化,在金属表面产生一层致密的氧化物膜,阻止金属的进一步氧化,可以用铝制容器贮存,不能说明Al与浓硝酸不反应,D错误。
10.把3体积的NO2气体,依次通过下列3个分别装有足量①NaHCO3饱和溶液、②浓硫酸、③Na2O2的装置后,用排水法把残留气体收集到集气瓶中,集气瓶内气体应是(同温同压下测定)( )
A.1体积NO
B.2体积NO2和0.5体积O2
C.2体积O2
D.0.25体积O2
解析:选D。本题涉及的化学过程如下:
NO2eq \(――→,\s\up9(NaHCO3饱和溶液),\s\d9(①))eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(CO2,NO,H2O))eq \(――→,\s\up9(浓硫酸),\s\d9(②))eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(NO,CO2))eq \(――→,\s\up9(Na2O2),\s\d9(③))eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(NO2,O2)) eq \(――→,\s\up9(H2O),\s\d9(④))eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(HNO3,O2))
第①步生成2体积CO2、1体积NO;第②步得到干燥的2体积CO2、1体积NO;第③步得到1体积NO2、0.5体积O2;第④步通入水中发生反应:4NO2+O2+2H2O===4HNO3,故O2过量,最终剩余0.25体积O2。
11.如图是进行气体性质实验的常用装置,下列对有关实验现象的描述中,不正确的是( )
A.若水槽中盛有水,试管中盛满SO2,可看到试管中液面上升
B.若水槽中盛有水,试管中盛满NO2,可看到试管中液面上升并充满试管
C.若水槽中盛有水(滴有酚酞),试管中盛满NH3,可看到试管中液面上升并呈红色
D.若水槽中盛有NaOH溶液,试管中盛满Cl2,可看到试管中液面上升,黄绿色褪去
解析:选B。SO2易溶于水,溶于水的SO2部分与水反应生成亚硫酸,则可以看到试管中液面上升,故A正确;NO2与水反应生成硝酸和NO,NO不溶于水,则可以看到试管中液面上升,但水不会充满整个试管,故B错误;氨极易溶于水,溶于水的氨部分与水反应生成一水合氨,一水合氨电离使溶液显碱性,使酚酞变红,则可以看到试管中液面上升并呈红色,故C正确;氯气与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO和H2O,则可以看到试管中液面上升,黄绿色褪去,故D正确。
12.工业制硝酸的尾气含NO2、NO,通常用NaOH溶液吸收:NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O,2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O。NO2和NO的体积比是下列值时,不能被完全吸收的是( )
A.1∶1 B.2∶1
C.3∶1 D.1∶2
解析:选D。由题中两个化学方程式可知,当NO2和NO的体积比大于或等于1∶1时,能被NaOH溶液完全吸收。
13.下列计算结果正确的是( )
A.0.5 L 8 ml/L浓盐酸与足量MnO2完全反应产生22.4 L(标准状况下)Cl2
B.2H2S+SO2===3S+2H2O反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1
C.将NO2和O2等体积混合充满试管,倒置于水槽中,充分反应后,试管中剩余气体占试管容积的eq \f(1,8)
D.标准状况下,用一充满HCl气体的干燥烧瓶做喷泉实验,当水充满整个烧瓶后(假设溶液不外溢),烧瓶内盐酸的物质的量的浓度为eq \f(1,11.2) ml/L
解析:选B。只有浓盐酸才能与二氧化锰发生反应生成氯气,随着反应的进行,盐酸变稀将不再反应,所以0.5 L 8 ml/L 浓盐酸与足量MnO2完全反应产生Cl2的体积小于22.4 L(标准状况下),故A错误;该反应中,硫化氢做还原剂,氧化产物为S,二氧化硫做氧化剂,还原产物为S,由于硫化氢与二氧化硫的物质的量之比为2∶1,所以氧化产物与还原产物的物质的量之比也为2∶1,故B正确;将NO2和O2等体积混合充满试管,倒置于水槽中,发生4NO2+O2+2H2O===4HNO3,设试管的体积为8,则NO2和O2的体积都是4,根据化学方程式,4体积的NO2消耗1体积的氧气,剩余氧气的体积为3,所以试管中剩余气体占试管容积的eq \f(3,8),故C错误;设原氯化氢气体的体积为V L,则标准状况下n(HCl)=eq \f(V L,22.4 L/ml)=eq \f(V,22.4) ml,当水充满整个烧瓶后,溶液体积为V L,c(HCl)=eq \f(n,V)=eq \f(\f(V,22.4),V)=eq \f(1,22.4) ml/L,故D错误。
14.(2020·海口高一检测)将0.1 ml铜与40 mL 10 ml·L-1 HNO3充分反应后,溶液中含a ml H+。下列说法正确的是( )
A.生成的气体在标准状况下的体积为4.48 L
B.生成的气体在标准状况下的体积为1.49 L
C.被还原的硝酸的物质的量为(0.2-a) ml
D.反应后溶液中所含NOeq \\al(-,3)的物质的量为(0.2-a) ml
解析:选C。根据题意知,充分反应后,剩余的HNO3为a ml,生成的 Cu(NO3)2为0.1 ml,被还原的HNO3为0.04 L×10 ml·L-1-a ml-0.1 ml×2=(0.2-a) ml,生成的NOx为(0.2-a) ml,反应后溶液中所含NOeq \\al(-,3)为(0.2+a) ml。
15.(2020·宁波镇海中学高一质检)某同学用下列装置完成了浓硫酸和SO2的性质实验。
下列说法错误的是( )
A.反应后,试管Ⅰ中出现白色固体,将其放入水中,溶液显蓝色
B.试管Ⅱ中品红溶液逐渐褪色,对其加热,溶液又恢复红色
C.试管Ⅳ中酸性KMnO4溶液褪色,体现了SO2的漂白性
D.试管Ⅴ可以改为装有碱石灰的干燥管
解析:选C。铜和浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,无水硫酸铜是白色固体,加入水中,溶液显蓝色,A正确;二氧化硫使品红溶液褪色是因为它能与某些有色物质化合生成不稳定的无色物质,加热后这种不稳定的无色物质分解而恢复原来的颜色,B正确;二氧化硫使酸性KMnO4溶液褪色,体现了二氧化硫的还原性,C错误;氢氧化钠溶液的作用是吸收多余的二氧化硫,碱石灰也可以吸收二氧化硫,D正确。
二、非选择题(本题包括5小题,共55分)
16.(8分)(1)分别向盛有等量铜片的四支试管中加入等体积的①浓硫酸;②稀硫酸;③浓硝酸;④稀硝酸。其中,能随即发生剧烈反应的是________(填序号,下同),常温下缓慢反应(或微热后能发生剧烈反应)的是________,常温下不反应,但加热后发生剧烈反应的是________,加热也不发生反应的是________。由此可以得到上述四种溶液氧化性由强到弱的顺序是____________________。
(2)先将铜与浓硫酸反应产生的气体X持续通入如图所示装置中,一段时间后再将铜与浓硝酸反应产生的气体Y持续通入该装置中,可观察到的现象有________(填字母,下同)。
A.通入X气体后产生白色沉淀
B.通入X气体后溶液中无明显现象
C.通入Y气体后开始产生沉淀
D.通入Y气体后沉淀溶解
E.通入Y气体后溶液中无明显现象
由此可得到的结论是________。
A.HNO3的酸性比H2SO4的强
B.盐酸的酸性比H2SO3的强
C.HNO3能氧化H2SO3(或SO2)
D.BaSO4既不溶于水也不溶于HNO3溶液
解析:(2)因为HCl的酸性比H2SO3的强,所以SO2与BaCl2溶液不反应,即持续通入X气体(SO2)后溶液中无明显现象;NO2与水反应生成NO和HNO3,HNO3将H2SO3(或SO2)氧化生成SOeq \\al(2-,4),所以通入Y气体(NO2)后开始生成BaSO4沉淀。
答案:(1)③ ④ ① ② ③>④>①>② (2)BC BCD
17.(8分)硅酸盐具有特殊的性质与应用,回答下列问题:
(1)硅酸盐材料是传统无机非金属材料,下列产品属于硅酸盐的是________(填序号)。
①玻璃 ②陶瓷 ③石英玻璃 ④硅芯片 ⑤光导纤维 ⑥水泥 ⑦砖瓦
(2)在制备陶瓷、水泥时,都需要的原料是_____________________。
(3)磷酸钙陶瓷是一种新型无机非金属材料,可用于制造人造骨骼,这是利用了这类材料的________(填字母)。
A.耐高温的特性 B.电学特性
C.光学特性 D.生物功能
(4)向Na2SiO3溶液中通入CO2气体,现象是___________________________,说明酸性:________>________。
答案:(1)①②⑥⑦ (2)黏土 (3)D (4)生成白色胶状沉淀 H2CO3 H2SiO3
18.(12分)A、B、C、X是中学化学中常见的物质,它们之间的转化关系如图所示(部分产物已略去):
eq \x(A)eq \(――→,\s\up9(X))eq \x(B)eq \(――→,\s\up9(X))eq \x(C)
请回答下列问题:
(1)若X是强氧化性单质,则A不可能是________(填字母)。
a.C b.N2
c.S d.Na e.Mg
(2)若A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,C为红棕色气体,则A转化为B的化学方程式为_______________________________________________________。
(3)若A、B、C三种化合物的水溶液均呈酸性,写出A和B反应的化学方程式:______________________________________________________________。
(4)若X是金属单质,向B、C的溶液中均分别滴加AgNO3溶液和稀硝酸全部产生白色沉淀,则B的化学式是________;保存C溶液常加少量的X,其目的是_______________________________________________________________。
解析:(1)C、N、S均为变价元素,当X为O2时均符合图示转化关系;Na与O2常温下生成Na2O,Na2O在加热条件下与O2反应生成Na2O2,也符合图示转化关系。Mg的化合价只有+2价,不符合图示转化关系。(2)由题意可知,A为NH3,C为NO2,则B为NO。(3)由题意可知,A为H2S,B为SO2,C为SO3。(4)由题意可知,X为变价金属单质Fe,B、C的溶液中均含有Cl-,B为FeCl3,C为FeCl2,A为Cl2;保存FeCl2溶液时需加少量铁粉,防止Fe2+被氧化成Fe3+。
答案:(1)e (2)4NH3+5O2eq \(=====,\s\up9(催化剂),\s\d9(△))4NO+6H2O (3)2H2S+SO2===3S+2H2O (4)FeCl3 防止Fe2+被氧化成Fe3+
19.(14分)(2020·黑龙江省实验中学高一测试)单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用焦炭在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质),粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450~500 ℃),四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。
相关信息如下:
a.四氯化硅接触水会发生化学反应;
b.硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物;
c.有关物质的物理常数见下表:
请回答下列问题:
(1)写出装置A中发生反应的离子方程式:_________________________;
装置D中发生反应的化学方程式:_______________________________。
(2)装置A中g管的作用是______________________;装置C中的试剂是________,作用是____________。
(3)装置E中h瓶需要冷却的原因是_______________________________。
(4)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅,精馏后的残留物中,除铁元素外可能还含有的杂质元素是________(填元素符号)。
(5)过量的氯气可以用石灰乳来处理,请写出该反应的化学方程式:__________________________________________________________________。
解析:(1)装置A用来制备氯气,实验室利用浓盐酸和二氧化锰加热制备氯气,离子方程式为MnO2+4H++2Cl-eq \(=====,\s\up9(△))Mn2++Cl2↑+2H2O;装置D中Si与氯气发生反应生成四氯化硅,化学方程式为2Cl2+Sieq \(=====,\s\up9(450~500 ℃))SiCl4。(2)装置A中g管的作用是使内外压强相等,便于液体顺利流下;生成的氯气中混有氯化氢和水蒸气,首先利用饱和食盐水除去氯化氢,最后干燥氯气,则装置C中的试剂是浓硫酸,作用是干燥氯气。(3)根据表中数据可知,四氯化硅的沸点低,因此装置E中h瓶需要冷却,以冷凝收集四氯化硅。(4)根据表中数据可知,BCl3的沸点很低,在SiCl4之前被蒸出,则精馏后的残留物中,除铁元素外可能还含有的杂质元素是Al、P。(5)过量的氯气可以用石灰乳来处理,该反应的化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
答案:(1)MnO2+4H++2Cl-eq \(=====,\s\up9(△))Mn2++Cl2↑+2H2O 2Cl2+Sieq \(=====,\s\up9(450~500 ℃))SiCl4 (2)平衡气压 浓硫酸 干燥氯气 (3)四氯化硅的沸点低,需要冷凝收集 (4)Al、P (5)2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
20.(13分)实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下:
已知实验室可用饱和亚硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气。
(1)从图中选择制取气体的合适装置:氮气为________、氢气为________。
(2)氮气和氢气通过甲装置,甲装置的作用除了将气体混合外,还有_______________、__________________。
(3)从氨合成器出来经冷却的气体,连续通入乙装置的水中吸收氨, ________(填“会”或“不会”)发生倒吸,原因是___________________。
(4)用乙装置吸收一段时间氨后,再通入空气,同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内,可观察到的现象是__________________________________。
(5)写出乙装置中氨催化氧化的化学方程式:______________________。
(6)反应结束后锥形瓶内的溶液中含有的离子为H+、OH-、________、________。
答案:(1)a b
(2)干燥气体 控制氢气和氮气的流速
(3)不会 混合气体中含有大量难溶于水的氮气、氢气
(4)有红棕色气体产生
(5)4NH3+5O2eq \(=====,\s\up9(Pt),\s\d9(△))4NO+6H2O
(6)NHeq \\al(+,4) NOeq \\al(-,3)A.4.03米大口径碳化硅反射镜
B.2022年冬奥会聚氨酯速滑服
C.能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线
D.“玉兔二号”钛合金筛网轮
选项
气体
溶液
A
H2S
稀盐酸
B
HCl
稀氨水
C
NO
稀H2SO4
D
CO2
饱和NaHCO3溶液
物质
SiCl4
BCl3
AlCl3
FeCl3
PCl5
沸点/℃
57.7
12.8
-
315
-
熔点/℃
-70.0
-107.2
-
-
-
升华温度/℃
-
-
180
300
162
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