2023版高考化学一轮复习课件 第四章 非金属及其化合物 第四节　无机非金属材料　化学与可持续发展

核心素养测评()　无机非金属材料　化学与可持续发展

一、选择题：本题包括12个小题，每小题仅有1个选项符合题意。

1．(2022·安徽合肥模拟)《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙黏土而为之”，“凡坯既成，干燥之后，则堆积窑中燃薪举火”，“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是(　　)

A．黏土是制砖瓦和水泥的主要原料

B．“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理化学变化

C．沙子的主要成分为硅酸盐

D．泥坯烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦

解析：C　由题目的“择取无沙黏土而为之”，说明黏土是制砖瓦和水泥的主要原料，选项A正确；“燃薪举火”是提供高温的环境，使黏土发生复杂的物理化学变化，选项B正确；沙子的主要成分为二氧化硅，选项 C错误；黏土中有一定量的Fe元素，泥坯烧制后自然冷却成红瓦(含氧化铁)，浇水冷却时C与水反应得到CO和H2，将三价铁还原为二价铁，形成青瓦，选项D正确。

2．(2022·湖北葛洲坝中学模拟)碳循环(如图)对人类生存、发展有着重要的意义。下列说法错误的是(　　)

A．碳是构成有机化合物的主要元素

B．光合作用是将太阳能转化为化学能的过程

C．化石燃料的大量燃烧是产生温室效应的原因之一

D．石油的年产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志

解析：D　有机化合物一定含有碳元素，所以碳是构成有机化合物的主要元素，A正确；光合作用是绿色植物将二氧化碳和水合成葡萄糖和氧气的过程，是将太阳能转化为化学能的过程，B正确；化石燃料中含碳元素，化石燃料的大量燃烧产生大量二氧化碳气体，故化石燃料的大量燃烧是产生温室效应的原因之一，C正确；乙烯的年产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志，D错误。

3．我国科学家合成的3 nm长的管状碳纳米管，长度居世界之首。这种碳纤维具有强度高、刚度(抵抗变形的能力)高、密度小、熔点高，化学稳定性好的特点，因此被称为“超级纤维”。下列对碳纤维的说法中不正确的是(　　)

A．它是制造飞机的理想材料

B．它的主要组成元素是碳元素

C．它的结构与石墨相似

D．碳纤维复合材料耐高温

解析：C　石墨的内部结构是层状的，碳纳米管是管状的。

4．(2021·山西太原高三期末)化学与社会、生活、生产密切相关。下列关于物质应用的解释错误的是(　　)

A．液氢可用作“长征5号”火箭的燃料，因为液氢无毒无污染，且燃烧热值高

B．高纯硅可用于制造光感电池，因为单质硅具有半导体性能，可将太阳能转化为电能

C．二氧化硅可用于制造光导纤维，因为二氧化硅硬度大且是酸性氧化物

D．钛被称为“第三金属”，钛合金可用于制造飞机的结构部件，因为钛合金强度高且耐腐蚀

解析：C　氢气的燃烧产物是水，无污染，燃烧热值高，可以用作火箭燃料，故A正确；硅单质是优良的半导体材料，用于制作光感电池，可以将太阳能转换为电能，故B正确；二氧化硅晶体能传递光信号，可以用于制造光导纤维，与二氧化硅的硬度和酸性氧化物的性质无关，故C错误；钛合金的密度小，质量轻，强度大，耐腐蚀，具有很多优良的物理、化学特性，可以用于制造飞机的结构部件，故D正确。

5．下列叙述正确的是(　　)

A．红宝石、珍珠、水晶、钻石等装饰的主要成分都是硅酸盐

B．硅酸钠的水溶液俗名为水玻璃，可用于制备硅胶和木材防火剂

C．制造玻璃是复杂的物理过程，玻璃的组成不同，性能不同

D．金刚石是自然界中硬度最大的物质，不可能与氧气发生反应

解析：B　红宝石的主要成分为Al2O3，珍珠的主要成分为CaCO3，水晶的主要成分为SiO2，钻石为碳单质，A选项错误；制造玻璃包含复杂的物理变化和化学变化，C选项错误；金刚石是碳单质，具有碳单质的化学性质，D选项错误。

6．(2021·黑龙江大庆实验中学高三开学考试)下列关于金属及其化合物，说法错误的是(　　)

A．黑色金属材料包括铁、铬、锰及其化合物

B．明矾为金属铝的化合物，可用作净水剂

C．俗语“真金不怕火炼”说明某些金属在高温的条件下也不与氧气发生反应

D．金属钠具有强还原性，可与TiCl4反应制取金属Ti

解析：A　根据金属的颜色和性质等特征，将金属分为黑色金属和有色金属，黑色金属主要指铁、锰、铬及其合金，不是化合物，故A错误；明矾中铝离子水解：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，生成胶体，具有吸附性，可用作净水剂，故B正确；俗语“真金不怕火炼”说明金是活动性最弱的金属，即使在高温下也不与氧气反应，说明化学性质稳定，故C正确；金属钠是活泼金属，具有强还原性，在一定条件下可以冶炼某些金属，故D正确。

7．(2021·广东适应性考试)“人世间一切幸福都需要靠辛勤的劳动来创造”。下列劳动与所涉及的化学知识不相符的是(　　)

解析：B　草木灰的主要成分为碳酸钾，属于钾肥，A与题意不符；84消毒液的有效成分为NaClO，具有强氧化性，能杀菌消毒，与漂白性无关，B符合题意；废液随意排放会造成污染，所以实验后，清洗仪器，及时合理处理废液，C与题意不符；浓硫酸具有强腐蚀性，使用不当易造成事故，应将浓硫酸放入分类、专人保管的安全柜中，D与题意不符。

8．化学在生活中有着广泛的应用，下列对应关系错误的是(　　)

解析：B　A项，Al2(SO4)3与NaHCO3在溶液中能发生水解相互促进的反应，生成Al(OH)3沉淀和CO2气体，能灭火，正确；B项，2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，只能说明还原性Cu强于Fe2＋，无法说明Fe与Cu的金属性强弱，错误；C项，次氯酸盐具有强氧化性，可以漂白织物，正确；D项，氢氟酸与玻璃中的SiO2反应，生成SiF4气体和水，故可以用氢氟酸刻蚀玻璃，正确。

9．2021年第31届世界大学生运动会将在成都举办。“绿色”是成都的城市发展理念，也是世大运的组织理念。下面有关说法不正确的是(　　)

A．成都推广使用的清洁燃料压缩天然气和液化石油气的主要成分均是烃类

B．兴建世大运场馆所用到的金属材料中可能含有非金属元素

C．“绿色化学”的核心是应用化学原理对环境污染进行治理

D．新能源汽车的使用有助于减少氮氧化合物的排放

解析：C　压缩天然气的主要成分是甲烷，液化石油气的主要成分是丙烷和丁烷，均是烃类，A正确；金属材料中可能含有非金属元素，如生铁中含有碳元素，B正确；绿色化学的核心是从源头上杜绝污染，不是用化学原理治理环境污染，C错误；新能源汽车的推广使用，可以减少氮氧化合物的排放，有助于减少光化学烟雾产生，D正确。

10．(2021·江苏扬州中学高三开学考试)下列有关物质性质与用途对应关系不正确的是(　　)

A．NaHCO3能与碱反应，可用作焙制糕点的膨松剂

B．CaO能与SO2反应，可作为工业废气处理时的脱硫剂

C．硅的导电性介于导体和绝缘体之间，可用于制造计算机硅芯片

D．饱和氯水既有酸性又有漂白性，加入适量NaHCO3固体，其漂白性增强

解析：A　NaHCO3不稳定，受热分解生成CO2气体，能够使面团松软，因而可用作焙制糕点的膨松剂，A错误；碱性氧化物CaO能与SO2反应生成固态的盐，因而可作为工业废气处理时的脱硫剂，减少对大气的污染，B正确；硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，可用于制造计算机硅芯片，C正确；Cl2溶于水，与水反应产生HCl、HClO，溶液中含有HCl使溶液显酸性，而HClO具有强氧化性，能够将有色物质氧化变为无色，因此饱和氯水既有酸性又有漂白性，氯气与水的反应是可逆反应，由于酸性：HCl＞H2CO3＞HClO，加入适量NaHCO3固体，反应消耗HCl，使化学平衡正向移动，导致溶液中c(HClO)增大，因而其漂白性增强，D正确。

11．(2021·芜湖高一期中)由二氧化硅制高纯硅的流程如下，下列判断中错误的是(　　)

 A．①②③反应中均为氧化还原反应

B．H2和HCl均可循环利用

C．SiO2是一种坚硬难熔的固体

D．SiHCl3摩尔质量为135.5 g

解析：D　反应①②③中，都有元素化合价的升降，均属于氧化还原反应，A正确；生成的H2和HCl分别在反应③②中应用，B正确；SiO2的熔、沸点很高，C正确；摩尔质量的单位是g·mol－1，D错误。

12．(2022·厦门二中模拟)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(　　)

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发生改变

D．反应器中发生的反应为氧化还原反应

解析：A　A项，稻壳灰来源广泛，价格低廉，活性炭具有吸附性，有较高的经济价值，正确；B项，操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误；C项，二氧化硅中，硅元素的化合价是＋4价，硅酸钠中，硅元素的化合价也是＋4价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，错误；D项，反应器中发生的反应为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，此反应没有化合价的变化，属于非氧化还原反应，错误。

二、非选择题：本题包括3个小题。

13．综合利用CO2、CO对构建低碳社会有重要意义。

(1)Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。如果寻找吸收CO2的其他物质，下列建议合理的是________(填字母)。

A．可在碱性氧化物中寻找

B．可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找

C．可在具有强氧化性的物质中寻找

(2)Li4SiO4可用于吸收、释放CO2，原理是在500 ℃，CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3；平衡后加热至700 ℃，反应逆向进行，放出CO2，Li4SiO4再生，写出CO2与Li4SiO4反应的化学方程式：_______________________________________________________________。

(3)如图所示，利用缺铁氧化物(如Fe0.9O)可实现CO2的综合利用、构建低碳环保社会。

①过程Ⅰ反应中二氧化碳作________(填“氧化”或“还原”)剂，每生成3 mol的Fe3O4可转化CO2的体积为________(标准状况)。

②请说明该转化的优点：_________________________________________________。

解析：(1)Li2O、Na2O、MgO均属于碱性氧化物，均能吸收酸性氧化物CO2，可在碱性氧化物中寻找吸收CO2的其他物质，故A正确；Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，锂与钠、镁为ⅠA、ⅡA族元素，所以可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找吸收CO2的其他物质，故B正确；Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，但它们都没有强氧化性，且吸收二氧化碳与氧化还原反应无关，故C错误。(2)在500 ℃，CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3，反应物为CO2与Li4SiO4，生成物有Li2CO3，根据质量守恒可知产物还有Li2SiO3，所以化学方程式为CO2＋Li4SiO4Li2CO3＋Li2SiO3。(3)根据图示可知，Fe0.9O可以将CO2转化为Fe3O4和C，过程Ⅰ反应的化学方程式为Fe0.9O＋CO2===Fe3O4＋C，根据方程式可知生成3 mol的Fe3O4消耗1 mol CO2，而Fe3O4又在太阳能高温作用下分解为Fe0.9O和氧气，可实现铁的氧化物的循环利用。

答案：(1)AB　(2)CO2＋Li4SiO4Li2CO3＋Li2SiO3

(3)①氧化　22.4 L　②将CO2转化为C和O2；利用了太阳能；Fe3O4可循环使用

14．(2022·大同三中模拟)氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，在航空航天、汽车发动机、机械等领域有着广泛的应用。由石英砂合成氮化硅粉末的路线如图所示：

其中—NH2中各元素的化合价与NH3相同。请回答下列问题：

(1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学方程式表示其原因：________________________________________________________________________。

(2)图示①～⑤的变化中，属于氧化还原反应的是________。

(3)在反应⑤中，3 mol Si(NH2)4在高温下加热可得1 mol 氮化硅粉末和8 mol A气体，则氮化硅的化学式为________。

(4)在高温下将SiCl4在B和C两种气体的气氛中，也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在一定条件下化合生成A。写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式：________________________________________________________________________。

解析：(1)石英砂不能与碱性物质共同存放的原因是SiO2与碱性物质可以发生反应。(2)反应①是石英砂与焦炭发生氧化还原反应；反应②是硅单质与Cl2发生氧化还原反应。(3)氮化硅的化学式可通过题目信息运用质量守恒求得：3Si(NH2)4Si3N4＋8NH3↑。(4)结合题给信息，SiCl4与N2、H2反应可得到Si3N4和HCl。

答案：(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O

(2)①②

(3)Si3N4

(4)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl

15．(2022·石家庄外国语中学模拟)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：

法测定

回答下列问题：

(1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是_______________________________________________，还可使用____________代替硝酸。

(2)沉淀A的主要成分是____________，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为___________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)加氨水过程中加热的目的是__________________。沉淀B的主要成分为______________、______________(写化学式)。

解析：(1)水泥熟料中的CaO和铁、铝、镁等金属的氧化物均能溶于盐酸，加入硝酸能将水泥样品中可能含有的Fe2＋氧化为Fe3＋，为了不引入新杂质，还可用H2O2代替硝酸。(2)根据图示流程可知，不溶于盐酸和硝酸的沉淀A为SiO2，SiO2能溶于弱酸氢氟酸，生成SiF4和H2O。(3)加入氨水调节溶液的pH＝4～5的过程中加热，能防止胶体生成，易沉淀分离，结合流程图可知，沉淀B的主要成分是Al(OH)3和Fe(OH)3。

答案：(1)将样品中可能存在的Fe2＋氧化为Fe3＋　H2O2

(2)SiO2　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O

(3)防止胶体生成，易沉淀分离　Al(OH)3　Fe(OH)3