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2012届高考化学总复习(大纲版)章节精练精析:第7章 碳族元素 无机非金属材料

时间:2011-12-15


第7章

碳族元素

无机非金属材料

第一节 碳族元素 1.近期《美国化学会杂志》报道,中国科学家以二氧化碳为碳源,金属钠为还原剂, 在 470 ℃、80 MPa 下合成金刚石具有深远意义,下列说法不正确的是( ) . A.由二氧化碳合成金刚石是化学变化 B.金刚石是碳的一种同位素 C.钠被氧化最终生成碳酸钠 D.金刚石与许多球形分子(富勒烯),如 C50、C60、C70、C120 等互为同素异形体 解析:选 B。根据题中信息知,二氧化碳被钠还原为金刚石,化学方程式应为 3CO2+ 4Na===2Na2CO3+C,该变化为化学变化,钠被氧化最终生成 Na2CO3。金刚石是碳的一种 单质,与碳的其他单质(如石墨、C60、C70 等)互为同素异形体,故 B 项错误,A、C、D 项正 确。 2.如果发现 114 号新元素 X(位于第 7 周期第ⅣA 族),下列有关 X 可能具有的性质不 . 合理的是( ) A.X 是金属元素 B.X 的+2 价化合物比+4 价化合物稳定 C.XO2 具有强氧化性 D.X 有稳定的气态氢化物 解析:选 D。根据碳族元素性质递变规律,可推知 114 号元素的金属性比铅还强,一定 + 是金属元素。它的稳定价态应与铅相同,即为+2 价,所以 XO 比 XO2 稳定。X4 易得电子 2+ 变成 X ,所以 XO2 具有强氧化性。X 是金属元素,不可能存在稳定的气态氢化物。 3.目前,关于二氧化碳是否为大气污染物有不同的观点。认为“二氧化碳不是大气污 染物”的理由是( ) ①二氧化碳是重要的化工原料 ②二氧化碳是植物光合作用的必需原料 ③二氧化碳是无色、无味、无毒的气体 ④除二氧化碳外,甲烷、一氧化二氮也是温室气体 A.①② B.②③ C.③④ D.①④ 解析:选 B。因 CO2 是无色、无味、无毒的气体,它可以参与植物的光合作用,因此 它不是大气污染物。 4. (2011 年天津一中高三月考)仅含碳、 氧两种元素的气体中, 碳和氧的质量之比为 3∶5, 则该气体可能是( ) ①由 CO 或 CO2 单独组成的纯净物 ②由 CO 和 CO2 共同组成的混合物 ③由 CO 和 O2 共同组成的混合物 ④由 O2 和 CO2 共同组成的混合物 A.①② B.②③ C.③④ D.②④ m(C) 3 3 m(C) 3 3 解析:选 B。CO 中 = > ,CO2 中 = < ,由此可知,②③符合题意。 m(O) 4 5 m(O) 8 5

5.如图装置持续通入 X 气体,并在管口 P 处点燃,实验结果使澄清石灰水变浑浊,则 X、Y 不可能是( ) . A.H2 和 NaHCO3

B.CO 和 Na2CO3 C.CO 和 CuO D.H2 和 CaCO3 解析:选 B。由“澄清石灰水变浑浊”说明在加热条件下有 CO2 气体生成;同时“P 处 点燃”说明有可燃性气体存在。A 项中 NaHCO3 受热分解:2NaHCO3=====Na2CO3+H2O+ CO2↑,产生的 CO2 使澄清石灰水变浑浊,同时 H2 可燃,符合题意;B 项中 CO 可燃,但 Na2CO3 受热不分解,不能使澄清石灰水变浑浊,不符合题意;C 项中 CO 可燃,且 CO+ CuO=====Cu+CO2,产生的 CO2 使澄清石灰水变浑浊,符合题意;D 项中 H2 可燃,CaCO3 受热分解:CaCO3=====CaO+CO2↑,产生的 CO2 能使澄清石灰水变浑浊,符合题意。 6.加热 m g NaHCO3 使其分解,并按以下步骤继续变化,最后得到 NaHCO3 的质量不 . 可能是( )
△ C O2 NaOH 高温 △ △

― ― ― ― NaHCO3 ― → CO2 ― → CO ― → CO2 ― → NaHCO3 A.0.5m g B.m g C.2m g D.0.8m g 解析:选 C。上述转化过程中的主要化学反应有 2NaHCO3=====Na2CO3+CO2↑+H2O, CO2+C=====2CO,2CO+O2=====2CO2, CO2+NaOH===NaHCO3, CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O。 由上述反应得如下关系: 2NaHCO3~CO2~2CO~2CO2~2NaHCO3 当 CO 燃烧产生的 CO2 与 NaOH 恰好反应只生成 NaHCO3 时,NaHCO3 的质量最大,为 m g。若 NaOH 过量或 CO2 有剩余,则生成 NaHCO3 的质量小于 m g。 7.(2011 年河北衡水中学高三调研考试)在含有 7.4 g Ca(OH)2 的澄清石灰水中通入 CO2 气体后,得 8 g 白色沉淀,则通入 CO2 气体的体积在标准状况下( ) A.一定是 2.24 L B.一定小于 2.24 L C.一定大于 2.24 L D.可能小于 2.24 L,也可能大于 2.24 L 解 析 : 选 D 。 往 Ca(OH)2 溶 液 中 通 入 CO2 气 体 , 可 能 发 生 两 个 反 应 : CO2 + Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O,当 CO2 过量时:CaCO3+H2O+CO2===Ca(HCO3)2,由题目可 7.4 g 知所给 Ca(OH)2 的物质的量 n[Ca(OH)2]= - =0.1 mol,理论上最多可制得碳酸钙 10 74 g·mol 1 g,消耗 CO2 2.24 L。而现在只制得碳酸钙 8 g,则可能有两种情况:一种是 CO2 的量少了, 只发生第一个反应,另一种情况是 CO2 过量,有一部分参与了第二个反应。 8.碳酸氢钠受热容易分解为碳酸钠。现加热 5.00 g 碳酸钠和碳酸氢钠的混合物,使碳 酸氢钠完全分解,混合物质量减少了 0.31 g,则原混合物中碳酸钠的质量为( ) A.3.38 g B.4.58 g C.4.16 g D.4.41 g 解析:选 C。假设原混合物中 NaHCO3 的质量为 x,则: 2NaHCO3=====Na2CO3+H2O+CO2↑ ?m 84×2 106 62 x 0.31 g 84×2 62 = 解得:x=0.84 g x 0.31 g 原混合物中 Na2CO3 的质量为 5.00 g-0.84 g=4.16 g。 9.(2011 年山西实验中学高三月考)用来分离 CO2 和 CO 混合气体并干燥的装置如图所 示,图中 a、c、d 为止水夹,b 为分液漏斗活塞,通过 Y 形管和止水夹分别接两球胆,现装
△ 高温 点燃 △

置内的空气已排尽。为使实验成功,甲、乙、丙分别盛放的试剂为(

)

甲 乙 丙 A 18.4 mol/L H2SO4 饱和 NaHCO3 溶液 12 mol/L 盐酸 B 2 mol/L H2SO4 饱和 Na2CO3 溶液 饱和 NaOH 溶液 C 2 mol/L H2SO4 18.4 mol/L H2SO4 饱和 NaOH 溶液 D 18.4 mol/L H2SO4 18.4 mol/L H2SO4 饱和 NaOH 溶液 解析:选 C。分离 CO2、CO 必须满足甲能溶解 CO2,然后对 CO 干燥,分离出 CO,再 加入难挥发性酸制出 CO2,对 CO2 干燥又得到 CO2。

10.(2011 年江苏盐城中学高三模拟)向一定量的 K2CO3 溶液中缓慢滴加稀盐酸,并不 断搅拌。随着盐酸的加入,溶液中离子数目也相应地发生变化。如图所示,四条曲线与溶液 中的离子的对应关系,完全正确的是( ) a b c d - + - 2- A K CO3 HCO3 Cl + - - - B K CO2 Cl HCO3 3 + - - 2- C CO3 HCO3 Cl K + - - - D K HCO3 Cl CO2 3 + 解析:选 C。向 K2CO3 溶液中逐滴加稀盐酸,则 n(K )不变,即 a 曲线;由于发生反应 - + - - + - + CO2 +H ===HCO3 ,HCO3 +H ===CO2↑+H2O,则 n(CO2 )是由 0.5n(K )逐渐减小到零 3 3 - - 2- 即 b 曲线,同时 n(HCO3 )由原点开始逐渐增大,当 n(CO3 )=0 后 ,n(HCO3 )又逐渐减小到 - 零即 c 曲线,n(Cl )是始终增加的即 d 曲线。 11.(2009 年高考宁夏卷)如图表示有关物质(均由短周期元素形成)之间的转化关系,其 中 A 为常见的金属单质,B 为非金属单质(一般是黑色粉末),C 是常见的无色无味液体,D 是淡黄色的固体化合物。(反应条件图中已省略)

(1)A、 C、 代表的物质分别为_______、 B、 D ________、 ________、 ________(填化学式); (2)反应①中的 C、D 均过量,该反应的化学方程式是

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________; (3)反应②中,若 B 与 F 物质的量之比为 4∶3,G、H 分别是________、________(填化 学式); (4)反应③产物中 K 的化学式为____________; (5)反应④的离子方程式为________________________。 解析:(1)由 C 是常见的无色无味液体,推知 C 为 H2O;D 是淡黄色的固体化合物,推知 D 为 Na2O2;C、D 反应后生成 NaOH,并且又能和常见金属单质 A 反应,可知 A 为 Al;由 B 为黑色非金属单质,猜测为碳。 (2)分步书写,减少错误。先写出 Na2O2 与 H2O 的反应,再写出生成的 NaOH 与 Al 的反 应。 (3)根据 C 和 O2 反应的物质的量,两者比值为 4∶4 时,产物为 CO2,比值为 4∶2 时, 产物为 CO,现在比值为 4∶3,所以产物为 CO2 和 CO 的混合物。 (4)反应③Na2O2 和 CO2 反应生成 Na2CO3 和 O2。 (5)反应④溶液甲的成分为 NaOH 和 NaAlO2,通入 CO2 后,CO2 可以和 NaAlO2 溶液反 应生成 Al(OH)3 沉淀,同时 CO2 又和 NaOH 反应生成 Na2CO3,两者相加,即得总方程式, 然后再拆为离子方程式。 答案:(1)Al C H2O Na2O2 (2)2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑, 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ (3)CO2 CO (4)Na2CO3 - - - (5)CO2+AlO2 +OH +H2O===CO2 +Al(OH)3↓ 3 12. 某学生设计了一个实验(装置如图所示)证明 PbO 中含有氧元素, 反应方程式为: PbO +C=====Pb+CO↑,PbO+CO=====Pb+CO2。 回答下列问题:
强热 强热

(1)此装置图中有个明显的错误,请指出:_________________________。 (2) 盛 澄 清 石 灰 水 的 试 管 开 始 一 段 时 间 可 能 没 有 现 象 , 请 指 出 可 能 的 原 因 : _________________________________________________________________________。 (3) 烧 杯 中 醋 酸 二 氨 合 铜 的 作 用 是 ________________________________________________________________________。 (4)若用空气代替干燥的氮气,行吗?为什么? ________________________________________________________________________。 解析:该学生是想通过检验氧化铅跟碳反应生成的气体产物来证明氧化铅中含有氧元 素。 醋酸二氨合铜溶液是用来吸收一氧化碳的, 以免污染实验室空气, 但试管中不带橡胶塞, 显然无法使 CO 进入盛有醋酸二氨合铜溶液的烧杯中。开始时,澄清石灰水不变浑浊是因为 主要发生反应 PbO+C=====Pb+CO↑。不能用空气代替 N2,主要是因为空气中的 O2 会和 碳反应生成 CO2,且空气中存在的少量 CO2 会干扰 PbO 中氧元素的检验。 答案:(1)试管没有塞橡胶塞 (2)在高温时 PbO 与碳反应的主要产物是 CO,生成的 CO2 很少 (3)吸收 CO 气体 (4)不行,因为空气中的氧气会与碳反应生成 CO2,空气本身也存在少量的 CO2,这些 都会干扰实验结果 13.水蒸气通过灼热的焦炭后,流出气体的主要成分是 CO 和 H2,还有 CO2 和水蒸气
强热

等。请用图中提供的仪器,选择必要的试剂,设计一个实验,证明上述混合气中有 CO 和 H2。(加热装置和导管等在图中略去)

回答下列问题: (1) 盛 浓 H2SO4 的 装 置 用 途 是 ________________________________________________________________________, 盛 NaOH 溶 液 的 装 置 用 途 是 ________________________________________________________________________。 (2) 仪 器 B 中 需 加 入 试 剂 的 名 称 ( 或 化 学 式 ) 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________, 所 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3) 仪 器 C 中 需 加 入 试 剂 的 名 称 ( 或 化 学 式 ) 是 __________ , 其 目 的 是 ________________________________________________________________________。 (4) 按 气 流 方 向 连 接 各 仪 器 , 用 字 母 表 示 接 口 的 连 接 顺 序 g—ab—________________________________________________________________________ 。 (5) 能 证 明 混 合 气 体 中 含 有 CO 的 实 验 依 据 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6) 能 证 明 混 合 气 体 中 含 有 H2 的 实 验 依 据 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 可利用 CO、 解析: 本题主要考查学生的实验设计能力。 欲验证混合气体中有 CO 和 H2, H2 的还原性,即可与 CuO 反应产生 CO2、H2O,验证 CO2 与 H2O 的存在。但由于水蒸气与 灼热的炭反应的产物中也有 CO2 和 H2O, 故在将气体通入装有 CuO 的试管前需先除去 CO2、 H2O,可分别选用 NaOH 溶液和浓 H2SO4。 答案:(1)除去流出气体中的水蒸气 除去流出气体中的 CO2 (2)氧化铜(CuO) CuO+H2=====Cu+H2O,CuO+CO=====Cu+CO2 (3)无水硫酸铜(CuSO4) 检验 H2O 的生成 (4)(g—ab)—kj—hi—cd(或 dc)—fe—lm (5)原混合气体中的 CO2 已被除去,则 CO 和 CuO 反应生成的 CO2 使澄清石灰水变浑浊 (6)原混合气体中的 H2O 已被除去,则 H2 与 CuO 反应生成的 H2O 使无水硫酸铜由白色 变为蓝色 14.(2011 年湖北黄冈中学高三检测)A 是由 Ca(HCO3)2、NaHCO3、KHCO3、MgCO3、 CaCO3 中两种固体组成的混合物。 (1)若等物质的量的 A,无论组成的比例如何,与盐酸完全反应产生 CO2 的质量一定相 等,符合条件的 A 组合有______种。 (2)若等质量的 A,无论组分比例如何,与足量盐酸完全反应产生的二氧化碳质量一定 相等,符合条件的 A 的组成形式有两种,写出化学式:____________________________、 ________________________________________________________________________。
△ △

(3)取一定物质的量的 A,无论组成的比例如何,加热至不再产生气体为止,在标准状 况下,收集到气体 2.24 L;将残留固体完全溶于盐酸,产生气体通入足量澄清石灰水,产生 沉 淀 10 g 。 则 符 合 条 件 的 A 的 组 合 有 : ________________________________________________________________________。 解析:(1)依题意知,A 组分中,每种组分物质的量与产生二氧化碳的物质的量比例相 同,即 1 mol 固体产生 1 mol 二氧化碳。A 由 NaHCO3、KHCO3、MgCO3、CaCO3 中任意两 种盐组成,共有六种组合方式。 (2)符合条件的组合是:摩尔质量相同,每种组分相同物质的量,产生相同的二氧化碳。 碳酸镁与碳酸氢钠,碳酸钙与碳酸氢钾组合都符合要求。 (3)对于 MCO3 和 M(HCO3)2,加热后残留固体为 MO,溶于盐酸后不会产生气体,不符 合题意。 - - n(CaCO3)=10 g/100 g·mol 1=0.1 mol,n(CO2)=2.24 L/22.4 L·mol 1=0.1 mol,只有 2MHCO3=====M2CO3+CO2↑+H2O 符合题意,符合条件的 A 只有碳酸氢钠和碳酸氢钾。 答案:(1)6 (2)NaHCO3 和 MgCO3 KHCO3 和 CaCO3 (3)NaHCO3 和 KHCO3 第二节 硅 二氧化硅 无机非金属材料 1.(2011 年重庆市高三第一次诊断检测)硅在无机非金属材料中一直扮演着重要角色, 被誉为无机非金属材料的主角。下列物品用到硅单质的是( ) A.玻璃制品 B.石英钟表 C.计算机芯片 D.光导纤维 解析:选 C。玻璃制品、石英钟表、光导纤维用到的都是 SiO2,只有计算机芯片用到 的是硅单质。 2.(2011 年重庆南开中学高三月考)下列说法不正确的是( ) . A.因 SiO2 不溶于水,故 H2SiO3 不是 SiO2 对应的酸,或者说 SiO2 不是 H2SiO3 的酸酐 B.CO2 通入水玻璃可以得到硅酸沉淀 C.SiO2 熔点高、硬度大 D.氢氟酸能够雕刻玻璃,故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸 解析:选 A。SiO2 中 Si 为+4 价,H2SiO3 中 Si 为+4 价,且 H2SiO3=====SiO2+H2O, 故 A 项错误;B 项发生的反应是 Na2SiO3+CO2(少量)+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3;D 项发 生的反应是 4HF+SiO2===SiF4↑+2H2O。 3.下列反应不能一步完成的是( ) . A.SiO2→Na2SiO3 B.SiO2→H2SiO3 C.Na2CO3→Na2SiO3 D.H2SiO3→SiO2 解析:选 B。二氧化硅可与氢氧化钠直接反应生成硅酸钠;碳酸钠可与二氧化硅在高温 条件下反应生成硅酸钠;硅酸可直接加热分解生成二氧化硅,只有 B 符合题意。 4.磷酸钙系列陶瓷是一种新型无机非金属材料,它可用于制造人造骨骼,这是利用这 类材料的( ) A.耐高温特性 B.电学特性 C.光学特性 D.生物特性 解析:选 D。新型无机非金属材料有四大特性:耐高温特性、电学特性、光学特性和生 物特性。根据题意,上述材料可用于制造人造骨骼,所以具有生物特性。 5.(2011 年甘肃兰州一中高三期中考试)《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如 你初妆”“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目, 但古瓷中所用颜料成分一直 是个谜, 近年来科学家才得知大多为硅酸盐, 如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox, 铜为+2 价), 下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是( ) . A.可用氧化物形式表示为 BaO·CuO·2SiO2 B.性质稳定,不易脱色 C.易溶解于强酸和强碱 D.x 等于 6 解析:选 C。硅酸铜钡能稳定存在说明其性质稳定,不易褪色,不易与酸、碱反应。硅
△ △

酸铜钡中 Ba 为+2 价,Cu 为+2 价,Si 为+4 价,则 x=6。用氧化物形式表示复杂的硅酸 盐的组成,具体方法为:①遵循各元素种类和原子个数比不变的原则,分别写成氧化物的形 式; ②氧化物一般按活泼金属氧化物、 较活泼金属氧化物、 二氧化硅、 最后为水的顺序排列; ③氧化物之间用圆点隔开,各氧化物前面的计量数均为整数。因此,A、B、D 均正确。 6.下列叙述不合理的是(双选)( ) . A.氧化铝陶瓷具有两性,不可用来制造人造牙齿 B.SiO2 晶体是由氧原子和硅原子构成的,它的熔点高,硬度大 C.SiO2 和 CO2 都是酸性氧化物,在一定条件下都能和氧化钙反应 D.夏天到了,游客佩戴由涂加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛 解析:选 AD。Al2O3 具有两性,可与酸、碱反应,牙齿经常接触酸性物质,但氧化铝 陶瓷性质相当稳定,酸碱很难将其腐蚀,且氧化铝制成的假牙与天然牙齿十分接近,选项 A 说法错误。变色眼镜是添加氧化铜和 AgBr 的玻璃制作的,选项 D 也错误。 7.下列关于硅及硅的化合物的叙述不正确的是( ) . ①硅的晶体结构和金刚石相似,熔点高、硬度大 ②硅是地壳中含量最多的非金属元素 ③晶体硅是良好的半导体材料 ④SiO2 是制造光导纤维的重要原料 ⑤SiO2 的摩尔质量是 60 ⑥SiO2 是酸性氧化物,不溶于任何酸 A.①⑤⑥ B.②③⑤ C.③⑤⑥ D.②⑤⑥ 解析:选 D。Si 是地壳中含量仅次于 O 的非金属元素;SiO2 是酸性氧化物,不与一般 酸反应,却能与 HF 反应。 8.下列说法中不正确的是( ) . A.新型无机非金属材料具有光学特性、生物功能、电学特性,耐高温、高强度 B.高温结构陶瓷比金属材料具有更多优点,如不怕氧化、密度小等优点 C.光导纤维作通信材料有更多优点,但怕腐蚀,铺设也很不方便 D.光导纤维除用于通信外,还可能用于医疗、信息处理等许多方面 解析:选 C。光导纤维不怕腐蚀,铺设也很方便。 9.能正确表示下列反应的化学方程式的是( ) A.黄铁矿煅烧:2FeS2+5O2=====2FeO+4SO2 B.石英与石灰石共熔:SiO2+CaO=====CaSiO3 C.氨的催化氧化:4NH3+5O2=====4NO+6H2O △ D.氯气与石灰乳反应:2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+CaClO2+2H2O 解析:选 C。黄铁矿高温煅烧产物是 Fe2O3 和 SO2;石灰石的主要成分是 CaCO3;次氯 酸钙的化学式是 Ca(ClO)2。 10.(2011 年云南昆明高三教学质量检测)青石棉是一种致癌物质,是《鹿特丹公约》中 受限制的 46 种化学品之一,其化学式为 Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸溶液处理时, 还原产物只有 NO,下列说法不正确的是( ) . A.青石棉是一种硅酸盐原料 B.青石棉中含有一定量的石英晶体 C.青石棉的化学组成可表示为 Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O D.1 mol 青石棉能使 1 mol HNO3 被还原 解析:选 B。青石棉中的硅是以硅酸根形式存在的,故 A 项正确,B 项不正确;青石 棉中 Fe 的化合价为 ?2×1+8×4+22×(-2)+2×(-1)?=2.4, 5 ? ? + 可将 1 mol HNO3 故 Fe 以+2 价和+3 价存在于青石棉中, mol 青石棉中含 3 mol Fe2 , 1 还原为 NO。
催化剂 高温 高温

11.(1)普通玻璃的化学式是 Na2CaSi6O14,以氧化物形式可表示为________________, 钾云母的化学式是 K2H4Al6Si6O24,以氧化物形式表示为_______________________。 正 长 石 的 化 学 式 是 KAlSi3Ox , x 是 ________ , 以 氧 化 物 形 式 表 示 为 ________________________________________________________________________。 (2)三硅酸镁(2MgO·3SiO2·nH2O)被用来治疗胃溃疡,是因为该物质不溶于水,服用后能 中和胃酸,作用持久。写出三硅酸镁与盐酸(胃酸中含有盐酸)反应的化学方程式: ________________________________________________________________________。 解析:(1)在改写过程中严格遵循原子个数比不变和价态守恒原则。(2)根据酸与盐反应 的一般规律,其产物应为 MgCl2 和 H2SiO3。 答案:(1)Na2O·CaO·6SiO2 K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O 8 K2O·Al2O3·6SiO2 (2)2MgO·3SiO2·nH2O+4HCl===2MgCl2+3H2SiO3+(n-1)H2O 12.(2011 年桂林十八中高三月考)在如下所示物质的转化关系中,A 是一种固体单质, E 是一种白色沉淀。据图填写:

(1)B 的化学式是____________,目前 B 已被用作生产__________的主要原料。 (2)B 和 a 溶液反应的离子方程式: ________________________________________________________________________。 (3)C 和过量盐酸反应的离子方程式: ________________________________________________________________________。 (4)若将“过量盐酸”改为“过量 CO2”,则 A 的化学式可能是________,工业上制备 A 单 质 的 化 学 方 程 式 相 应 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析: 本题是框图推断题, 应综合考虑各物质间的转化关系, 注意联想物质的特征反应。 白色沉淀 E 是在过量盐酸的条件下生成的,可知 E 不溶于盐酸,E 受热又能分解,可推测 E - 为 H2SiO3。由此可顺次推出 A 为 Si,B 为 SiO2。a 溶液为可溶性碱溶液,C 中含有 SiO2 。 3 若将“过量盐酸”改为“过量 CO2”,则 A 可能为 Si 也可能为 Al。 答案:(1)SiO2 光导纤维 - - (2)SiO2+2OH ===SiO2 +H2O 3 + 2- (3)SiO3 +2H ===H2SiO3↓ (4)Al(或 Si) 2Al2O3(熔融)=====4Al+3O2↑(或 SiO2+2C=====Si+2CO↑) 冰晶石 13.(2009 年高考重庆卷)工业上电解饱和食盐水能制取多种化工原料,其中部分原料可 用于制备多晶硅。
通电 高温

(1)如图是离子交换膜法电解饱和食盐水示意图,电解槽阳极产生的气体是__________; NaOH 溶液的出口为____________(填字母);精制饱和食盐水的进口为__________(填字母); 干燥塔中应使用的液体是____________。 (2)多晶硅主要采用 SiHCl3 还原工艺生产,其副产物 SiCl4 的综合利用受到广泛关注。 ①SiCl4 可制气相白炭黑(与光导纤维主要原料相同),方法为高温下 SiCl4 与 H2 和 O2 反

应,产物有两种,化学方程式为________________________。 ②SiCl4 可转化为 SiHCl3 而循环使用,一定条件下,在 20 L 恒容密闭容器中的反应: 4SiHCl3(g) 3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s) 达平衡后,H2 和 SiHCl3 物质的量浓度分别为 0.140 mol/L 和 0.020 mol/L,若 H2 全部来 源于离子交换膜法的电解产物,理论上需消耗纯 NaCl 的质量为________kg。 (3)采用无膜电解槽电解饱和食盐水, 可制取氯酸钠, 同时生成氢气, 现制得氯酸钠 213.0 kg,则生成氢气__________m3(标准状况)。 + - - 解析:(1)电解饱和食盐水的电极反应分别为:阴极:2H +2e ===H2↑;阳极:2Cl - + - + -2e ===Cl2↑。所以阳极产物为氯气,H 在阴极放电,水中的 c(OH )增大,与 Na 结合, + 即 NaOH 在阴极(a 处)产生。电解饱和食盐水所用的阳离子交换膜只允许阳离子(Na )通过, - 阻止阴离子和气体通过,电解过程中,Cl 在阳极大量消耗,因此应在阳极区(d 处)补充食盐 水。干燥塔干燥的气体为 Cl2,应用浓 H2SO4。 (2)①光导纤维为 SiO2,产物为两种,另一种产物只能为 HCl。 0.020 -1 -1 ②n(H2)=?0.140 mol·L + 2 mol·L ?×20 L=3 mol,由 ? ? 2NaCl+2H2O=====2NaOH+H2↑+Cl2↑ 2×58.5 g 2g m(NaCl) 6g m(NaCl)=351 g≈0.35 kg。 (3)由题意,可写出反应的化学方程式为: NaCl+3H2O=====NaClO3+3H2↑ 106.5 g 6 g 213.0 kg m(H2) m(H2)=12 kg,n(H2)=6000 mol,V(H2)=134.4 m3。 答案:(1)氯气 a d 浓硫酸 (2)①SiCl4+2H2+O2=====SiO2+4HCl ②0.35 (3)134.4 14. 未来的交通工具将采用新一代无机非金属材料制成的无水冷发动机。 这类材料中研 究得较多的是化合物 G。 (1)化合物 G 的相对分子质量为 140,G 中硅元素的质量分数为 60%,另有元素 Y。G 可以由化合物 E(含两种元素)与 NH3 反应而生成,同时产生 HCl 气体。请推断:①化合物 G 的化学式为__________,②1 mol NH3 和 0.75 mol E 恰好完全反应生成 G 和 HCl,则化合物 E 的分子式为________________________。 (2)粉末状 G 能够与空气中的氧气和水作用,所得产物中都有一种酸性氧化物,它是工 业上生产玻璃的主要原料。 与氧反应所得的产物还有一种单质, 与水反应生成另一种产物是 该种单质元素的氢化物。请写出化合物 G 与水反应的化学方程式 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)为了使化合物 G 能成为新一代汽车发动机材料,现采用常压下在 G 中添加氧化铝, 经高温烧结制成一种高强度、 超硬度、 耐磨损、 抗腐蚀的陶瓷材料, 它的商品名叫“赛伦”, 化学通式可表示为 Si6-xAlxOxY8-x。在接近于 1700 ℃时 x 的极限值约为 4.0,在 1400 ℃时 x 为 2.0,以保持整个化合物呈电中性。试问:“赛伦”中 Y 元素的化合价为:________。 140×60% 解析:(1)G 中 Si 的原子数为 =3,另一种元素不可能是 H,而是 N,N 的原 28 140×40% 子数为 =4, G 的化学式为 Si3N4。 分子中只有一个 Si 原子, 故 E 故其分子式为 SiCl4。 14 (2)Si3N4 与 O2 反应生成 SiO2 和 N2,与 H2O 反应生成 SiO2 和 NH3。(3)Si 为+4 价,Al 为+3 价,O 为-2 价,把 x=4 代入得 Y 的化合价 a:2×4+4×3+4×(-2)+4×a=0,a =-3。 答案:(1)Si3N4 SiCl4 (2)Si3N4+6H2O===3SiO2+4NH3↑
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