第20讲 无机非金属材料-(讲义)【红对勾讲与练】2025年高考化学大一轮复习全新方案

第四章 非金属及其化合物 第20讲 无机非金属材料 1.了解硅酸盐材料及新型无机非金属材料的性质和用途。2.掌握硅和二氧化硅的性质及应用,了解高纯硅 的制备。 考点一 硅、二氧化硅和硅酸   - 1.单质硅 (1)硅元素的存在 硅元素在自然界中主要以 和 的形式存在于地壳中。 (2)单质硅的物理性质及用途 晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固 体,其结构类似于金刚石,熔、沸点很高,硬度 大,导电能力介于导体和绝缘体之间,是良好 的 材料。 (3)高纯硅的制备 步骤 反应的化学方程式 粗硅的 制取 粗硅的 提纯 粗硅与 HCl反应 H2 还原 2.二氧化硅 存在 普通的沙(细小的石英晶体) 水晶(纯石英,无色透明晶体) 物理 性质 难溶于水,熔点 ,硬度 化 学 性 质 酸性 氧化物 碱 SiO2+2NaOH􀪅􀪅 盐 SiO2+Na2CO3 高温 􀪅􀪅 碱性 氧化物 SiO2+CaO 高温 􀪅􀪅 溶于 氢氟酸 氧化性 SiO2+2C 高温 􀪅􀪅Si+2CO↑ 用途 、光学仪器、电子部件 3.硅酸 . A 正确的打“√”,错误的打“×”。 (1)硅元素在自然界中只以化合态的形式存在。 ( ) (2)Si和SiO2 都可用于制造光导纤维。 ( ) (3)工业上制取粗硅的反应是SiO2+C 高温 􀪅􀪅Si+ CO2↑ 。 ( ) (4)NaOH溶液不能用玻璃瓶盛放。 ( ) (5)SiO2 与NaOH溶液、氢氟酸都能发生反应, 所以SiO2 是两性氧化物。 ( )  6 题组一 硅及其化合物的性质及应用 1.(2023·河南开封模拟)下列关于硅及其化合 物的叙述错误的是 ( ) A.硅是良好的半导体材料 B.二氧化硅可用来生产光导纤维 C.硅酸的酸性比碳酸的酸性弱 D.常温下,硅的化学性质不活泼,不与任何物 质反应 2.下列关于二氧化硅的说法正确的是 ( ) A.二氧化硅是酸性氧化物,故不能与酸反应 B.二氧化硅制成的光导纤维,由于导电能力 强而被用于制造光缆 C.二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应,但能与 碳酸钠固体在高温时发生反应 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 099 hh D.对于2C+SiO2 高温 􀪅􀪅Si+2CO↑中,氧化剂 与还原剂质量比为1︰2 3 (1)SiO2 虽既能与氢氟酸反应又能与NaOH溶液反 应,但不是两性氧化物,是酸性氧化物。 (2)SiO2 虽是酸酐,但难溶于水,不能直接与水作用 制备H2SiO3。 (3)H2CO3 酸性强于H2SiO3,但高温下可发生反应 Na2CO3+SiO2 高温 􀪅􀪅Na2SiO3+CO2↑。 (4)Si还原性强于 C,但高温下可发生反应2C+ SiO2 高温 􀪅􀪅Si+2CO↑。 题组二 高纯硅的制备 3.多晶硅是单质硅的一种形态,是制造硅抛光 片、太阳能电池及高纯硅芯片的主要原料。 已知第三代工业制取多晶硅流程如图所示。 下列说法错误的是 ( ) A.Y、Z分别为H2、Cl2 B.Y与SiHCl3 制备多晶硅的反应属于置换反应 C.SiHCl3 极易水解,其完全水解的产物为 H2SiO3、H2、HCl,据此推测SiHCl3 中硅 元素的化合价为+4 D.制取粗硅的过程中焦炭与石英会发生副反 应生成碳化硅和一氧化碳,在该副反应中, 氧化剂与还原剂的物质的量之比为1︰1 4.晶体硅是一种重要的非金属原料,由粗硅制 备纯硅的主要步骤如下: ① 粗 硅 与 干 燥 的 HCl 气 体 反 应 制 得 SiHCl3:Si(粗)+3HCl 300 ℃ 􀪅􀪅􀪅􀪅SiHCl3+H2; ②经过纯化的SiHCl3 与过量 H2 在1 000~ 1 100 ℃下反应制得纯硅。 回答相关问题: (1)粗硅与 HCl气体反应完全后,经冷凝得 到 SiHCl3 (沸 点 为 36.5 ℃),只 含 有 少 量SiCl4(沸点为57.6 ℃)和 HCl(沸点为 -84.7 ℃),提纯SiHCl3 的方法为 。 (2)用SiHCl3 与过量 H2 反应制备纯硅的装 置如图所示(热源及夹持装置已略去): ①在加热D装置前应先打开A装置中分液漏 斗的活塞,目的是 。 ②C装置中烧瓶需要加热,采用的方法是 。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 考点二 无机非金属材料   - 1.硅酸盐材料 (1)常见硅酸盐材料比较 材料 水泥 玻璃 陶瓷 生产原料 、 黏土 、 、 石灰石 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 (2)玻璃生产中的两个重要反应(用化学方程 式表示) ; 。 2.新型无机非金属材料 新型无机非金属材料主要有高温结构陶瓷、 生物陶瓷、压电陶瓷、光导纤维等。 3.碳纳米材料 碳纳米材料是一类新型的无机非金属材料。 (1)类型:富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。 (2)用途:在能源、信息、医药等领域有广阔的 应用前景。 材料类型 性能 用途 碳纳米管 比表 面 积 大,高 强 度,优良的电学性能 生产复合材料、电池 和传感器等 石墨烯 电阻 率 低,热 导 率 高,具有很高的强度 用于光电器件、超级 电容器、电池和复合 材料等 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 100 第四章 非金属及其化合物 . A 正确的打“√”,错误的打“×”。 (1)沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐。 ( ) (2)工业生产水泥和玻璃均用到石灰石。 ( ) (3)传统的无机非金属材料均为硅酸盐材料。 ( ) (4)瓷坩埚可用于加热熔化烧碱或纯碱。 ( ) (5)碳化硅俗称金刚砂,它可用于高温结构陶瓷 的制作。 ( )  6 题组一 传统无机非金属材料 1.“九秋风露越窑开,夺得千峰翠色来”是赞誉 越窑秘色青瓷的诗句,描绘我国古代精美的 青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐 制品,下列有关说法正确的是 ( ) A.玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品 B.制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英砂 C.硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高 D.高温结构陶瓷的主要成分为硅酸盐 2.我国成功地发射了嫦娥一号探测卫星,对 月球土壤中14种元素的分布及含量进行探 测等。月球的矿产资源极为丰富,仅月球表 层5 cm厚的沙土就含铁单质有上亿吨,月球 上的主要矿物有辉石(CaMgSi2O6)、斜长石 (NaAlSi3O8)和橄榄石[(Mg或 Fe)2SiO4] 等。下列说法或分析不正确的是 ( ) A.辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿 B.斜长石的氧化物形式可表示为 Na2O· Al2O3·3SiO2 C.月球表层沙土中含有游离态铁是因为月球 的表面几乎没有氧气 D.橄榄石中铁元素为+2价 题组二 新型无机非金属材料 3.硅是组成无机非金属材料的一种主要元素, 下列有关硅的化合物的叙述错误的是 ( ) A.氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料, 氮化硅的化学式为Si3N4 B.碳化硅(SiC)的硬度大,熔点高,可用于制 作高温结构陶瓷和轴承 C.光导纤维是一种新型无机非金属材料,其 主要成分为Si D.氮化硅、氧化铝、碳化硅和二氧化锆都可作 为制高温结构陶瓷的材料 4.(2023·北京房山区模拟)碳 纳米管是一种具有特殊结构 的材 料,具 有 许 多 异 常 的 力 学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管 及纳米材料研究的深入,其广阔的应用前景 也不断地展现出来。下列关于碳纳米管的说 法错误的是 ( ) A.在常温下碳纳米管化学性质稳定 B.碳纳米管具有比表面积大、导电等特点 C.碳纳米管是一种新型有机材料 D.碳纳米管与金刚石互为同素异形体 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋   1.(2023·广东卷)“高山流水觅知音”。下列中国 古乐器中,主要由硅酸盐材料制成的是 ( ) A.九霄环 佩木古琴 B.裴李岗 文化骨笛 C.商朝后 期陶埙 D.曾侯乙 青铜编钟 2.(2023·湖北卷) 工业制备高纯硅的主要过程 如下: 石英 砂 焦炭 1 800~2 000 ℃ →粗 硅 HCl 300 ℃ →SiHCl3 H2 1 100 ℃ →高纯硅 下列说法错误的是 ( ) A.制 备 粗 硅 的 反 应 方 程 式 为 SiO2+2C 高温 􀪅􀪅Si+2CO↑ 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 101 hh B.1 mol Si含Si—Si的数目约为4×6.02×1023 C.原料气HCl和H2 应充分去除水和氧气 D.生成SiHCl3 的反应为熵减过程 3.(2022·河北卷)定窑是宋代五大名窑之一, 其生产的白瓷闻名于世。下列说法正确的是 ( ) A.传统陶瓷是典型的绝缘材料 B.陶瓷主要成分为SiO2 和 MgO C.陶瓷烧制的过程为物理变化 D.白瓷的白色是因铁含量较高 4.(2020·浙江7月选考)Ca3SiO5 是硅酸盐水 泥的重要成分之一,其相关性质的说法不正 确的是 ( ) A.可 发 生 反 应:Ca3SiO5 +4NH4Cl △ 􀪅􀪅 CaSiO3+2CaCl2+4NH3↑+2H2O B.具有吸水性,需要密封保存 C.能与SO2 反应生成新盐 D.与 足 量 盐 酸 作 用,所 得 固 体 产 物 主 要 为SiO2 5.(经典高考题)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: 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 , 还可以使用 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 、 (填化学式)。 (4)草 酸 钙 沉 淀 经 稀 H2SO4 处 理 后,用 KMnO4 标准溶液滴定,通过测定草酸的量可 间接获知钙的含量,滴定反应为 MnO-4 + H++H2C2O4 →Mn2++CO2+H2O。实验 中称 取0.400 g水 泥 样 品,滴 定 时 消 耗 了 0.050 0 mol·L-1 的KMnO4 溶液36.00 mL, 则该水泥样品中钙的质量分数为 。 学习至此,请完成课时作业20 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋  微专题(五) 化学与STSE   1.化学与生活 (1)明矾净水:明矾电离出的 Al3+ 水解生成 Al(OH)3 胶体,Al(OH)3 胶体可吸附水中的 悬浮物形成沉淀。 (2)漂 白 剂:漂 白 粉、漂 白 液(有 效 成 分 为 NaClO)、H2O2、Na2O2、O3 等的漂白原理为 氧化漂白。 (3)胶体:制豆腐、江河入海口三角洲的形成 原理是胶体聚沉;胶体的丁达尔现象可解释 树林中的晨曦、舞台上的光柱等。 (4)灭火器:干粉灭火器内装的一般是磷酸铵 盐干粉灭火剂;泡沫灭火器是利用盐类的水 解原理。 (5)钡餐:硫酸钡难溶于水和酸,可作X光透 视肠胃时的药剂。 (6)消 毒 剂:漂 白 粉、漂 白 液(有 效 成 分 为 NaClO)、H2O2、K2FeO4、胆矾、75%乙醇等, 原理是使蛋白质变性。 (7)氮肥:NH4HCO3、NH4NO3 等可溶的含 氮化合物。 (8)抗酸药:NaHCO3、Al(OH)3 能与酸反应。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 102 参 考 答 案 生成二氧化氮气体,不可用排空气法收集 NO气体,故B错 误;氨气催化氧化生成一氧化氮和水,一氧化氮和氧气反应 生成二氧化氮,二氧化氮溶于水生成硝酸,工业上以 NH3、 空气、水为原料生产硝酸,故C正确;NH3 可与 NO2 反应生 成氮气,反应的化学方程式为8NH3+6NO2 催化剂 △ 􀪅􀪅􀪅􀪅7N2+ 12H2O,故D正确。 3.(1)4NH3+5O2 催化剂 △ 􀪅􀪅􀪅􀪅4NO+6H2O (2)C+4HNO3(浓) △ 􀪅􀪅CO2↑+4NO2↑+2H2O (3)取少量溶液于试管中,加入氢氧化钠溶液,稍微加热,若 有使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体产生,则证明溶液中含 有NH+4 (4)3NO2+H2O􀪅􀪅2H++2NO-3 +NO 0.1 mol 解析:由氮元素化合价—物质类别关系图分析可知,A为氨 气,B为二氧化氮,C为硝酸。(4)物质B为 NO2,二氧化氮 和 水 反 应 生 成 硝 酸 和 一 氧 化 氮,反 应 的 离 子 方 程 式 为 3NO2+H2O􀪅􀪅2H++2NO-3 +NO,反应中3 mol NO2 参 加反应,转移电子的物质的量为2 mol,当反应消耗0.15 mol 物质B时,转移电子的物质的量为0.15 mol× 2 3=0.1 mol。 4.C 由转化关系可知,①中氮元素化合价降低被还原,发生还 原反应,A错误;②中氮元素化合价升高被氧化,需要加入氧 化剂才 能 实 现,B错 误;④中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 为 3NO2+H2O􀪅􀪅2HNO3+NO,则46 g二氧化氮与足量水 反应,转移电子物质的量 为 46 g 46 g/mol × 2 3= 2 3 mol,C正 确;常温下Al与浓硝酸发生钝化反应,D错误。 5.C 反应①使用催化剂可以提高反应速率,但不能提高甲烷 的平衡转化率,A错误;反应②的化学方程式为CO2+2NH3 一定条件 􀪅􀪅􀪅􀪅􀪅CO(NH2)2+H2O,则该反应的原子利用率小于 100%,B错误;由天然气经过各步转化,最终生成 NH4NO3 涉及的化学反应有CH4+2H2O 催化剂 􀪅􀪅􀪅􀪅CO2+4H2、N2+ 3H2 高温、高压 催化剂 􀜩 􀜨􀜑􀜑􀜑􀜑􀜑 2NH3、2NH3+2O2 􀪅􀪅NH4NO3+H2O, 则有NH4NO3~2NH3~3H2~ 3 4CH4 ,但合成氨的反应为 可逆反应,故生成1.0 mol NH4NO3 需要CH4 的物质的量 大于0.75 mol,C正 确;反 应③中,NH3 和 O2 反 应 生 成 NH4NO3,该 反 应 的 化 学 方 程 式 为 2NH3 +2O2 􀪅􀪅 NH4NO3+H2O,则理论上当n(NH3)︰n(O2)=1︰1时, 恰好完全反应,D错误。 􀪋􀪋高考真题演练·明考向􀪋􀪋 1.D 实验室配制AlCl3 溶液时向其中加入少量的稀盐酸以抑 制Al3+水解,A正确;蔗糖和淀粉的水解常采用稀硫酸作催 化剂,B正确;稀硝酸具有强氧化性,能与不活泼的金属银发 生反应,使之溶解,可用于清洗附有银镜的试管,C正确;苯 的磺化是苯和浓硫酸共热,反应生成苯磺酸的反应,故不需 要浓硝酸,D错误。 2.A 固氮是将N2 转化为含氮化合物,不一定是转化为NH3, 比如将N2 转化为NO,A错误;侯氏制碱法发生反应的化学 方 程 式 为 H2O+NH3+CO2+NaCl􀪅􀪅NaHCO3↓ + NH4Cl,B正确;氮元素在自然界中既有游离态又有化合态, 多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循 环”,D正确。 3.C NO既不溶于水也不与水反应,A错误;稀 HNO3 与Cu 反应得到硝酸铜、水和NO,得不到NO2,B错误;NO有氧化 性,CO有还原性,在高温、催化剂条件下二者可发生氧化还 原反应转化为无毒的N2 和CO2,C正确;O3 有强氧化性,不 能作还原剂将硝酸根离子还原,D错误。 4.A 据图可知FeSO4 分解时生成SO2 和SO3,部分S元素被 还原,则Fe元素应被氧化,X为Fe2O3,A错误;H2SO4 与 KNO3 在蒸馏条件下生成 HNO3 和K2SO4,为复分解反应, B正确;H2SO4 与 KNO3 混合后,蒸馏过程中生成 HNO3, 说明 HNO3 的沸点比 H2SO4 的低,C正确;硫酸、硝酸均可 以和铁反应,所以制备使用的铁锅易损坏,D正确。 第20讲 无机非金属材料 考点一 硅、二氧化硅和硅酸 􀪋􀪋必备知识整合·强基础􀪋􀪋 1.(1)氧化物 硅酸盐 (2)半导体 (3)SiO2+2C 高温 􀪅􀪅Si(粗)+2CO↑ Si(粗)+3HCl △ 􀪅􀪅SiHCl3+H2 SiHCl3+H2 高温 􀪅􀪅Si(纯)+3HCl 2.高 大 Na2SiO3+H2O CaSiO3 Na2SiO3+CO2↑ SiO2+4HF􀪅􀪅SiF4↑+2H2O 光导纤维 3.H2SiO3↓+Na2CO3 H2SiO3 △ 􀪅􀪅SiO2+H2O Na2SiO3+2HCl􀪅􀪅H2SiO3↓+2NaCl 秒判正误 (1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× 􀪋􀪋对点题组突破·提能力􀪋􀪋 1.D 硅是良好的半导体材料,故 A正确;光导纤维的主要成 分为二氧化硅,故B正确;非金属性:Si<C,硅酸的酸性比碳 酸弱,故C正确;常温下,硅的化学性质不活泼,但硅可与氢 氧化钠溶液和氢氟酸反应,故D错误。 2.C A项,SiO2 与氢氟酸反应;B项,光导纤维传导 光 不 导 电;D项,反应中氧化剂(SiO2)与还原剂(C)的物质的量之比 为1︰2,质量比为60︰24。 3.D D项中的反应为3C+SiO2 高温 􀪅􀪅SiC+2CO↑,氧化剂与 还原剂均为C,二者之比为1︰2。 4.(1)蒸馏 (2)①排出装置内的空气,以防爆炸 ②水浴加热 考点二 无机非金属材料 􀪋􀪋必备知识整合·强基础􀪋􀪋 1.(1)石灰石 纯碱 石英砂 (2)Na2CO3+SiO2 高温 􀪅􀪅Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2 高温 􀪅􀪅CaSiO3+CO2↑ 秒判正误 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ 􀪋􀪋对点题组突破·提能力􀪋􀪋 1.C 陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品,A项错误;纯碱、石 灰石和石英砂是制玻璃的原料,而制水泥的原料是黏土和石 灰石,B项错误;高温结构陶瓷是新型无机非金属材料,其主 要成分不是硅酸盐,D项错误。 2.B 辉石、斜长石及橄榄石的成分均为硅酸盐类,属于硅酸盐 矿,A项正确;斜长石(NaAlSi3O8)改写成氧化物的形式应为 Na2O·Al2O3·6SiO2,B项错误;月球上含有游离态铁是因 为月球环境中没有氧化金属铁的物质或者条件,故月球的表 面 几 乎 没 有 氧 气,C 项 正 确;橄 榄 石 [(Mg或 Fe)2SiO4] 中,Si、O元素分别为+4价和-2价,由化合物中化合价代 数和为0,可确定铁元素为+2价,D项正确。 3.C 光导纤维的主要成分是二氧化硅,属于新型无机非金属 材料,C错误。 4.C 碳纳米管是碳的一种单质,在常温下碳单质化学性质稳 定,属于新型无机非金属材料,A正确、C错误;碳纳米管具 有纳米尺度的直径,比表面积大,有相当高的强度和优良的 电学性能,B正确;碳纳米管与金刚石都是碳的单质,二者互 为同素异形体,D正确。 􀪋􀪋高考真题演练·明考向􀪋􀪋 1.C 九霄环佩木古琴主要成分是木材,琴弦由动物筋制得,A 错误;骨笛由动物骨骼制成,B错误;陶埙属于陶瓷,由硅酸 盐制成,C正 确;曾 侯 乙 青 铜 编 钟 主 要 由 合 金 材 料 制 成,D 错误。 2.B SiO2 和C在高温条件下发生反应生成Si和CO,A正 确;在晶体硅中,每个Si与其周围的4个Si形成共价键并形 成立体空间 网 状 结 构,因 此 平 均 每 个Si形 成2个 共 价 键, 1 mol Si含Si—Si的数目约为2×6.02×1023,B错误;HCl 易与水形成盐酸,SiHCl3 易水解,H2 在高温条件下遇氧气 会爆炸,原 料 气 应 充 分 去 除 水 和 氧 气 ,C正 确;Si+3HCl 300 ℃ 􀪅􀪅􀪅􀪅SiHCl3+H2,该反应是气体分子数减少的反应,为熵 减过程,D正确。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 -531- hh 3.A 陶瓷是良好的绝缘体,传统陶瓷是典型的绝缘材料,A 正确;陶瓷的主要成分为硅酸盐,而不是SiO2 和 MgO,B错 误;陶瓷烧制过程发生复杂的化学反应,有新物质生成,属于 化学变化,C错误;由于Fe2+、Fe3+ 和铁的氧化物均有颜色, 故陶瓷中含铁量越高,陶瓷的颜色越深,白瓷的白色是因为 铁含量较低甚至几乎不含铁,D错误。 4.D Ca3SiO5 可看作CaSiO3·2CaO,它与 NH4Cl固体混合 加热,反 应 生 成 CaSiO3、CaCl2、NH3 和 H2O,A 正 确; Ca3SiO5 能够吸水,故需要密封保存,B正确;由于 H2SO3 的 酸性强于 H2SiO3,Ca3SiO5 与SO2 反应可生成CaSO3,C正 确;Ca3SiO5 与足量盐酸作用,析出 H2SiO3 沉淀,故所得固 体产物主要是 H2SiO3,D错误。 5.(1)将 样 品 中 可 能 存 在 的 Fe2+ 氧 化 为 Fe3+ 双 氧 水 (2)SiO2 SiO2+4HF􀪅􀪅SiF4↑+2H2O (3)防止胶体生 成,易于沉淀分离 Al(OH)3 Fe(OH)3 (4)45.0% 解析:(1)水泥样品中含有铁的氧化物。加入盐酸后的溶液 中可能含有Fe3+、Fe2+,Fe2+在pH为4~5时不能形成沉淀 除去,所以需要先加入氧化剂将Fe2+氧化为Fe3+,故加入硝 酸的目的是将样品中可能存在的Fe2+ 氧化为Fe3+;双氧水 是一种强氧化剂,可将Fe2+ 氧化为Fe3+,本身被还原为水, 不会引入新的杂质离子,故可用双氧水代替硝酸。(2)钙、 铁、铝和镁等金属的氧化物都能溶于盐酸和硝酸的混合液, 而二氧化 硅 不 与 盐 酸、硝 酸 反 应,故 沉 淀 A 的 主 要 成 分 为SiO2;二氧化硅可与氢氟酸反应,生成四氟化硅和水,该 反应 的 化 学 方 程 式 为 SiO2+4HF􀪅􀪅SiF4↑+2H2O。 (3)加入氨水时加热可以促进Fe3+、Al3+ 等水解,形成沉淀, 沉淀B主要为Fe(OH)3、Al(OH)3。(4)配平化学方程式可 得对应关系式: 2KMnO4~5H2C2O4~5CaC2O4~5Ca2+ 2 mol 5×40 g 0.050 0×36.00×10-3 mol m(Ca2+) m(Ca2+)=0.180 g 故w(Ca2+)= 0.180 g 0.400 g ×100%=45.0%。 素养微专题(五) 化学与STSE 【例1】 D 将重质油裂解为轻质油并不能减少二氧化碳的排 放量,达不到碳中和的目的,故 A不符合题意;大规模开采 可燃冰作为新能源,会增大二氧化碳的排放量,不符合碳中 和的要求,故B不符合题意;通过清洁煤技术减少煤燃烧污 染,不能减少二氧化碳的排放量,达不到碳中和的目的,故 C不符合题意;研发催化剂将二氧化碳还原为甲醇,可以减 少二氧化碳的排放量,达到碳中和的目的,故D符合题意。 【即时训练1】 A 在与环保相关领域中,将废气、废水(液)和 废渣三种废弃物简称为“三废”,故A正确;汽车尾气中的氮 氧化物在光化学烟雾的形成过程中起到启动和加速的作 用,所以与光化学烟 雾 产 生 密 切 相 关 的 是 氮 氧 化 物,B错 误;原子利用率是转化为产品的原子的利用率,定义是期望 产物的总质量与生成物的总质量之比,C错误;化肥的过度 使用会影响土壤的酸碱性和土壤结构,通过地下水也会造 成水体富营养化,故D错误。 【例2】 B 苯甲酸钠属于强碱弱酸盐,其水溶液呈碱性,A错 误;豆浆属于胶体,因此,其能产生丁达尔效应是由于胶体 粒子对光线的散射,B正确;SO2 可用于丝织品漂白是由于 其能与丝织品中有色成分化合为不稳定的无色物质,C错 误;维生素C具有很强的还原性,可用作水果罐头的抗氧化 剂,D错误。 【即时训练2】 B 燃煤脱硫可以减少二氧化硫的排放,可减 少酸雨污染,但不能减少二氧化碳的排放,与实现“碳达峰、 碳中和”不相关,故A错误;核酸检测是确认病毒类型的有 效手段,核酸是由许多核苷酸聚合成的生物大分子化合物, 属于高分子化合物,故B正确;“半江瑟瑟(碧绿色)半江红” 描述的是残阳照射下江水对光的反射,与丁达尔效应无关, 故C错误;利用植物在沼气池中可制备沼气,沼气为可再生 能源,故D错误。 【例3】 C Xe原子序数为54,在元素周期表中处于第5周期 0族,故A错误;赤铁矿的主要成分是Fe2O3,不是FeO,故 B错误;2H与3H具有相同的质子数,不同的中子数,互为 同位素,故C正确;金刚石是共价晶体,故D错误。 【即时训练3】 B 聚四氟乙烯可用作不粘锅的耐热涂层材 料,故A错误;硬铝密度小、强度高,适用于制造飞机外壳, 故B正确;硅是良好的半导体材料,可用于制作集成电路, 二氧化硅用于制作光导纤维,故C错误;蚕丝主要成分为蛋 白质,不属于碳水化合物,故D错误。 第21讲 常见气体的制备、净化和收集 􀪋􀪋对点题组突破·提能力􀪋􀪋 1.A 制备氨气选用NH4Cl固体和Ca(OH)2 固体加热制备, 而加 热 NH4Cl固 体 无 法 制 备,A 项 不 能 达 到 实 验 目 的; MnO2 与浓盐酸加热制备Cl2,Cl2 的收集选择 向 上 排 空 气 法,以 NaOH 溶液进行尾气吸收,B项能达到实验目的;Cu 丝和浓硫酸加热条件下制备SO2,SO2 可用品红溶液检验, 用浸了NaOH溶液的湿棉花进行尾气处理,C项能达到实验 目的;乙醇和乙酸在浓硫酸催化作用下加热制备乙酸乙酯, 用饱和Na2CO3 溶液接收乙酸乙酯可以降低酯的溶解度同 时除杂,导气管不伸入液面以下防止倒吸,D项能达到实验 目的。 2.B SO2 和 Na2S溶液反应生成硫单质,SO2 体现氧化性,A 能达到实验目的;乙中右侧试管中四氯化碳呈现紫红色,说 明有碘单质生成,但是可能是氯气和碘化钾反应生成的碘单 质,B不能达到实验目的;稀硝酸与碳酸钙反应生成硝酸钙、 二氧化碳和水,CO2 可以排出装置中的氧气,避免 O2 的存 在导致无法观察到NO,再将铜丝伸入,让铜与稀硝酸反应, 即可验证稀硝酸的还原产物为NO,C能达到实验目的;首先 用高锰酸钾除掉SO2,之后用品红溶液检验SO2 是否除净, 此时如果澄清石灰水变浑浊,则可以证明混有CO2,D能达 到实验目的。 3.D 由实验装置图可知,装置A中发生的反应为在浓硫酸作 用下乙醇在170 ℃条件下发生消去反应生成乙烯和水,A能 达到实验目的;装置B中盛有的氢氧化钠溶液用于除去乙烯 气体中混有的二氧化硫和二氧化 碳 杂 质,B能 达 到 实 验 目 的;装置C中盛有的溴的四氯化碳溶液发生加成反应使溶液 褪色,为验证乙烯性质的装置,C能达到实验目的;乙烯的密 度与空气的密度接近,不能用排空气法收集乙烯气体,用排 水法收集最合适,D不能达到实验目的。 4.A 稀硝酸和Cu反应生成NO,NO不溶于水,不与水反应, 用排水法收集NO,进气方向是N→M,故A符合题意;浓硝 酸具有强氧化性,与Na2SO3 反应生成硫酸盐和 NO2 气体, 因此无法检验SO2 的氧化性,故B不符合题意;由于氨气极 易溶于水,因 此 氨 气 溶 于 饱 和 NH4Cl溶 液,不 能 用 排 饱 和 NH4Cl溶液的方法来收集氨气,故C不符合题意;二氧化锰 和浓盐酸在加热条件下反应,而该实验没有加热装置,因此 不能产生氯气,故D不符合题意。 5.C 制备水合肼时需先制备氨气,并将其通入 NaClO溶液 中,氨气极易溶于水,在两装置中间需要连接安全瓶用于防 倒吸,为有利于氨气与NaClO溶液反应,制备水合肼时氨气 应从c所在装置的c口进入,最后用e所在装置进行尾气处 理并防倒吸,则装置的连接顺序应是f→a→b→c→d→e(a、b 顺序可互换),故 A错误;e所在装置的漏斗用于防倒吸,若 没入水面以下,则不能起到防倒吸的作用,故B错误;f所在 装置中,利用CaO与水反应放热使氨气从氨水中逸出,可以 快速制备氨气,故C正确;水合肼具有还原性,而 NaClO具 有强氧化性,若滴加NaClO溶液过快,过量的NaClO能氧化 水合肼,降低产率,故D错误。 6.B 氯化铵受热分解为氨气和 HCl,遇冷重新生成氯化铵,因 此Ⅱ处蓝色石蕊试纸不会变红,A错误;Cu2(OH)2CO3 受 热分解为CuO、CO2、H2O,Cu2(OH)2CO3 为绿色,CuO为 黑色,因此Ⅰ处固体颜色由绿色变为黑色,二氧化碳、水能分 别与Na2O2 反应生成碳酸钠和 NaOH,因此Ⅱ处固体颜色 由淡黄色变为白色,B正确;氯酸钾在二氧化锰作催化剂的 条件 下 加 热 得 到 KCl和 氧 气,题 中 所 给 药 品 没 有 给 出 MnO2,Ⅰ、Ⅱ处均无明显现象,C错误;氧化铁与碳粉在加热 条件下发生反应:2Fe2O3+3C △ 􀪅􀪅4Fe+3CO2 或Fe2O3+ 3C △ 􀪅􀪅2Fe+3CO,CO2 不与CuO反应,CO与CuO在加热 条件下才反应,因此Ⅱ处无明显现象,D错误。 􀪋􀪋高考真题演练·明考向􀪋􀪋 1.A 浓硝酸具有挥发性,挥发出的硝酸也能与碘化钾溶液反 应生成碘单质,则淀粉-KI溶液变蓝色不能说明浓硝酸分解 生成二氧化氮,故A符合题意;铜与浓硫酸共热反应生成的 二氧化硫有漂白性,使品红溶液褪色,故B不符合题意;浓氢 氧化钠溶液与氯化铵溶液共热反应生成氨气,使酚酞溶液变 红,故C不符合题意;2-溴丙烷与氢氧化钠乙醇溶液共热发 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 -532-