第五章 化工生产中重要非金属元素章末练习 2024-2025学年高中化学人教版（2019）必修第二册

化工生产中重要非金属元素章末练习 一、选择题(本题共16小题，每小题3分，共48分。每小题只有一个选项符合题目要求) 1.(2024·兰州高一期中)化学与生活、生产、科技、环境等密切相关。下列说法正确的是(　　) A.常温下pH<7的雨水称为酸雨 B.SiO2是应用最为广泛的半导体材料 C.玻璃的主要成分是CaCO3和Na2SiO3 D.豆科植物的根瘤菌将氮气转化为氨属于氮的固定 2.(2024·天津滨海新区高一段考)下列有关反应颜色变化的叙述正确的是(　　) A.湿润的蓝色石蕊试纸与氨气接触后→试纸变为红色 B.二氧化硫通入紫色石蕊溶液中→溶液先变红后褪色 C.蔗糖中加入浓硫酸搅拌→蔗糖变白色 D.品红溶液中通入SO2→溶液变无色 3.下列叙述正确的是(　　) A.H2O2、SO2、氯水、过氧化钠、臭氧、活性炭都有漂白性，其原理相同 B.将SO2通入BaCl2溶液中可生成BaSO4沉淀 C.检验SO2中含有CO2的方法是通过澄清石灰水 D.向含有BaCl2和NaOH的混合溶液中通入少量的CO2气体，有白色沉淀生成 4.(2023·安徽宿州高一期中)氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大。下列关于氮及其化合物的说法正确的是(　　) A.N2与过量O2反应可直接生成NO2 B.用浓NH4Cl溶液处理过的舞台幕布不易着火是因为NH4Cl隔绝了空气 C.NH3氧化为NO是工业制硝酸的重要反应 D.向某无色溶液中加入稀NaOH溶液，把湿润的红色石蕊试纸放在试管口，不变蓝，则原溶液中不含 5.(2024·江西赣州高一期中)哲学中“量变引起质变”规律广泛应用于化学反应。下列反应不符合这一规律的是(　　) A.铁和稀硝酸反应 B.碳酸钠和盐酸反应 C.氨水吸收尾气中SO2 D.硫和铜在加热条件下反应 6.(2023·南昌二中高一检测)下列实验不能达到目的的是(　　) A B C D 实验室制氨气 实验室氨气尾气吸收 用氯化氢气体和饱和食盐水做喷泉实验 验证浓H2SO4的脱水性、强氧化性 7.(2023·陕西延安中学高一期中)下列现象或事实中不能用同一原理解释的是(　　) A.浓硝酸和氯水用棕色试剂瓶保存 B.硫化钠和亚硫酸钠固体长期暴露在空气中变质 C.浓硫酸和浓盐酸长期暴露在空气中浓度降低 D.二氧化硫和H2S使酸性高锰酸钾溶液褪色 8.(2024·银川高一期中)以下关于硫、氮及其化合物的说法正确的是(　　) A.硫元素、氮元素在自然界中既有游离态，又有化合态 B.N2性质稳定，可用作镁等金属的焊接保护气 C.浓硫酸不可用来干燥H2S、HI、NH3气体，因其具有强氧化性 D.NO2、SO2都为酸性氧化物，都可与水反应生成相应的酸 9.(2024·广州高一期中)从物质类别、元素化合价、物质所含元素在元素周期表中的位置的角度可以认识有关物质的化学性质。下列说法正确的是(　　) A.硅在周期表中处于金属与非金属的交界处，Si单质具有半导体性质 B.SiO2中Si的化合价为+4价，有氧化性，发生反应SiO2+CSi+CO2↑制得粗硅 C.SiO2属于两性氧化物，既能与氢氧化钠溶液反应，也能与氢氟酸反应 D.H2SiO3属于弱酸，可由反应SiO2+H2O===H2SiO3↓制得 10.(2024·甘肃天水高一段考)下列物质不能由两种单质直接化合生成的是(　　) ①FeS　②H2S　③NO2　④Mg3N2　⑤NH3　⑥CuS　⑦SiC　⑧FeCl2 A.②④⑧ B.③⑥⑦ C.③④⑤ D.③⑥⑧ 11.在一定条件下，将m体积NO和n体积O2同时通入倒立于水中且盛满水的容器中，充分反应后，容器内残留体积的气体，该气体与空气接触变为红棕色，则m∶n为(　　) A.3∶2 B.2∶3 C.8∶3 D.3∶8 12.(2024·长沙高一段考)下列说法错误的是(　　) A.除去NO2中NO气体方法是通入足量的O2 B.NO2与H2O的反应中氧化剂与还原剂的质量比为1∶2 C.除去NO中NO2气体的方法是将气体依次通入盛有水和浓H2SO4的洗气瓶 D.NO2与溴蒸气的鉴别可以用水、AgNO3溶液或CCl4，但不能用湿润的碘化钾淀粉试纸 13.(2024·南宁高一期中)根据下列实验事实得出的相应结论正确的是(　　) 选项 实验事实 结论 A NH3的水溶液可以导电 NH3是电解质 B 向硝酸铁溶液中通入SO2，出现白色沉淀 BaSO3不溶于强酸 C 硝酸具有挥发性 硝酸不稳定 D Ca(ClO)2溶液中通入SO2产生白色沉淀 生成CaSO4沉淀 14.(2024·江西赣州高一期中)利用如图装置(夹持装置略，可增加加热装置)能探究指定元素化合价变化的是(已知：酸性KMnO4溶液可将NO、NO2均氧化生成)(　　) 选项 试剂 反应条件 元素不同价态间的转化 a b c A 稀盐酸 MnO2 淀粉⁃KI溶液 加热 Cl：-1→0→-1 B 稀硝酸 Al 酸性KMnO4溶液 - N：+5→+2→+5 C 浓硫酸 Cu 水 加热 S：+6→+4→-2 D 浓硝酸 铁片(少量) FeSO4溶液 加热 Fe：0→+2→+3 15.(2024·福建莆田高一期中)用如图所示装置完成相应实验(a、b、c中分别盛有试剂1、2、3)，下列能达到实验目的的是(　　) 选项 试剂1 试剂2 试剂3 实验目的 A 双氧水 MnO2 浓硫酸 制取干燥的H2 B 浓硫酸 Cu片 浓硫酸 制取干燥的SO2 C 浓盐酸 KMnO4 饱和NaCl溶液 制取Cl2并除去HCl D 浓硝酸 Fe片 H2O 制取干燥的NO2 16.(2024·扬州高一期中)Cu与浓硝酸反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到NaNO3和NaNO2的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示 下列有关判断正确的是(　　) A.常温下，Cu遇浓硝酸发生钝化，不可能发生上述反应 B.收集的氮氧化物的体积为20.16 L C.若参加反应的铜片为44.8 g，则生成0.3 mol NaNO3 D.反应过程中生成的Cu(NO3)2既是氧化产物，又是还原产物 二、非选择题(本题共4小题，共52分) 17.(10分)(2024·安徽淮南高一期中)硅单质及其化合物应用广泛。请回答下列问题： (1)传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，主要包括陶瓷、水泥和玻璃，其中制玻璃的主要原料为　　　　　　　　。  (2)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作　　　　。  (3)下列关于硅及其相关化合物的叙述正确的是　　　　(填字母)。  A.自然界中存在天然游离的硅单质 B.已知C与Si的最高正价都是正四价，由于CO2+H2O===H2CO3，用类比法可知：SiO2+H2O===H2SiO3 C.无机非金属材料AlN熔沸点很高，可作为耐高温材料制作特定仪器 D.Na[AlSi3O8]用氧化物形式表示为Na2O·Al2O3·6SiO2 E.玻璃、水泥、陶瓷都是传统的硅酸盐产品 (4)硅单质可作为硅半导体材料。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程如图： ①写出制粗硅的化学方程式：　　　　　　　　。  ②上述工艺生产中循环使用的物质除Si、SiHCl3外，还有　　　　。  (5)新型陶瓷材料氮化硅(Si3N4)可应用于原子反应堆，一种制备氮化硅的反应为 3SiO2+6C+2N2 Si3N4+6CO，若生成标准状况下33.6 L CO时，反应过程中转移的电子数为　　　　 NA。  18.(16分)SO2是硫元素中一种重要物质，在生产生活中有着重要用途。 (1)某研究小组用如图装置进行SO2与FeCl3溶液反应的相关实验(夹持装置已略去)。 ①通入足量SO2时C中观察到的现象为　　　　　　　　　　。  ②根据以上现象，该小组同学认为SO2与FeCl3溶液发生氧化还原反应。 a.写出SO2与FeCl3溶液反应的离子方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　。  b.请设计实验方案检验溶液中是否还有Fe3+：　　　 　　　　。  c.该小组同学向C中反应后的溶液中加入硝酸酸化的BaCl2溶液，若出现白色沉淀，即可证明反应生成了S。该做法　　　　　　　　　　(填“合理”或“不合理”)，理由是　　　　。  ③为了验证SO2具有还原性，实验中可以代替FeCl3溶液的试剂有　　　　　(填字母)。  A.浓硫酸 B.酸性KMnO4溶液 C.碘水 D.NaCl溶液 (2)某同学利用如图所示的装置研究SO2的性质(熔点：SO2-72 ℃，SO3 16.8 ℃，沸点：SO2-10 ℃，SO3 44.8 ℃)。 ①装置 Ⅰ 模拟工业生产中SO2催化氧化的反应，其化学方程式是　　　　　　　　　　　。  ②该同学按Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ顺序连接装置，若装置Ⅳ中有50 mL 2.5 mol·L-1NaOH溶液，反应后增重4.8 g，则装置Ⅳ中发生反应的化学方程式是　　　 　　　　。  19.(12分)(2024·山东淄博高一期中)在如图所示的物质转化关系中，A是常见的气态氢化物，也是一种重要的化工产品、化工原料，B是能使带火星的木条复燃的无色、无味气体，E的相对分子质量比D的大17，制取E的流程示意图如图所示，G是一种紫红色金属单质(反应条件和部分生成物未列出)。 (1)A的电子式为　　　　。  (2)反应A+B→C的化学方程式为　　　　　　　　。  (3)反应E+G→C的离子方程式为　　　　　　　　　　　　。  (4)D+F→E中氧化剂和还原剂的物质的量之比为　　　　。  (5)实验室保存E的浓溶液时用棕色试剂瓶，请用化学方程式解释原因：　　　　　　　　　　　　。  (6)有一瓶稀硫酸和稀硝酸的混合溶液，其中c=2.0 mol·L-1，c=1.0 mol·L-1。取100 mL该混合溶液与12.8 g铜粉反应，标准状况下生成NO的体积为　　　　L。  20.(14分)(2024·广东惠州高一段考)在生活中亚硝酸钠(NaNO2)应用十分广泛，它是一种白色固体，外观与NaCl极其相似；少量可做食品的护色剂，可防止肉毒杆菌在肉类食品中生长。某化学兴趣小组查阅资料得知2NO+Na2O2===2NaNO2，该学习小组利用下列装置制备干燥的亚硝酸钠(夹持及加热装置略去，部分仪器可重复使用)。 已知：①NO能被高锰酸钾氧化，但不能被浓硫酸氧化。 ②酸性高锰酸钾溶液可将氧化成。 回答下列问题： Ⅰ.NaNO2的制备： (1)装置A中的仪器名称分别是　　　　　　　，仪器按气流方向连接顺序为b→　　　　　　　　　　。  (2)反应开始前打开活塞a，通入过量氮气的目的是　　　 　　　　；  反应结束后打开活塞a，再通入过量氮气的目的是　　　 　　　　。  (3)装置D的作用是　　　 　　　　。  (4)判断Na2O2已被NO反应完全的现象是　　　 　　　　。  Ⅱ.测定NaNO2的纯度(假设杂质不与KMnO4反应)： (5)准确称取反应后的固体3.000 g于烧杯中，加入蒸馏水溶解，配成250 mL的溶液；取出25.00 mL的溶液于锥形瓶中，滴入0.1 mol·L-1酸性KMnO4溶液至恰好完全反应，消耗16 mL酸性KMnO4溶液。固体中NaNO2的纯度为　　　　%。  答案精析 1.D　2.D 3.D　[H2O2、氯水、过氧化钠和臭氧因具有强氧化性而具有漂白性，SO2因能和有色物质化合而具有漂白性，活性炭因具有吸附性而具有漂白性，A错误；SO2和BaCl2溶液不反应，B错误；SO2和CO2均能使澄清石灰水变浑浊，C错误。] 4.C　[N2与过量O2在高温或放电条件下反应生成NO，NO和O2反应生成NO2，故A错误；用浓NH4Cl溶液处理过的舞台幕布不易着火是因为NH4Cl受热分解生成氨气和氯化氢气体，从而隔绝了空气，故B错误；NH3催化氧化生成NO，该反应是工业制硝酸的重要反应，故C正确；反应后的溶液没有加热且使用稀NaOH溶液，因此不能判断原溶液中是否含有，故D错误。] 5.D　[硫和铜在加热条件下反应只生成Cu2S，与量无关，故选D。] 6.A 7.C　[浓硝酸和氯水见光易分解，所以用棕色试剂瓶保存，故A不选；硫化钠和亚硫酸钠固体长期暴露在空气中都会被空气氧化，故B不选；浓硫酸具有吸水性，浓盐酸具有挥发性，二者在空气中浓度都降低，但不能用同一原理解释，故C选；SO2和H2S都具有还原性，都能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故D不选。] 8.A　[N2能与镁反应生成氮化镁，不可以作金属镁焊接的保护气，A错误；浓硫酸具有强氧化性，H2S、HI具有还原性，易被浓硫酸氧化，NH3为碱性气体，浓硫酸不可用来干燥NH3的原因是硫酸具有酸性，C错误；NO2和水反应生成硝酸和NO，发生了氧化还原反应，不属于酸性氧化物，D错误。] 9.A　[CO2能被C还原为CO，所以该反应中生成CO而不是CO2，B错误；SiO2和NaOH溶液反应生成盐和水，和HF反应生成SiF4和H2O，SiF4不属于盐，所以SiO2是酸性氧化物，不是两性氧化物，C错误；SiO2和水不反应，不能用SiO2和H2O制取H2SiO3，D错误。] 10.D　[③氮气和氧气在高温或放电条件下生成一氧化氮，不能直接生成NO2；⑥铜与硫共热反应生成硫化亚铜，不能由单质直接化合生成；⑧铁在氯气中燃烧生成FeCl3。] 11.C 12.A　[过量的氧气成为新杂质，A错误；由反应3NO2+H2O===2HNO3+NO可知，生成硝酸的NO2是还原剂，生成NO的NO2是氧化剂，所以氧化剂和还原剂的物质的量、质量之比都是1∶2，B正确；NO2和溴蒸气具有强氧化性，都能使KI⁃淀粉试纸变蓝，现象相同，不能鉴别，NO2通入水中生成无色溶液且有无色气体产生，溴蒸气溶于水得到橙黄色溶液，NO2通入硝酸银溶液无沉淀生成，溴蒸气通入硝酸银溶液生成淡黄色沉淀，NO2通入CCl4无明显现象，溴蒸气通入CCl4发生萃取，故可用水、AgNO3溶液或CCl4鉴别NO2与溴蒸气，D正确。] 13.D 14.B　[稀盐酸与MnO2在加热条件下不反应，A错误；稀硝酸和Al反应生成NO，NO与酸性KMnO4反应生成，B正确；SO2与水反应生成H2SO3，无化合价变化，C错误；浓硝酸与少量铁片在加热条件下反应，生成Fe、NO2和H2O，NO2溶于水与FeSO4反应生成Fe2，D错误。] 15.C　[双氧水在MnO2催化作用下分解放出氧气而不是氢气，A错误；常温下铜和浓硫酸不反应，B错误；常温下，铁在浓硝酸中发生钝化，D错误。] 16.C　[Cu与浓硝酸反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到NaNO3和NaNO2的混合溶液， n(Cu)==0.7 mol，n(NaOH)=0.5 L×2 mol·L-1=1 mol，由得失电子守恒可知，44.8 g Cu失去的电子等于HNO3转化为NaNO2得到的电子，则0.7 mol×(2-0)=n(NaNO2)×(5-3)，解得n(NaNO2)=0.7 mol，由Na原子守恒可知n(NaOH)=n(NaNO2)+n(NaNO3)，则n(NaNO3)=1 mol-0.7 mol=0.3 mol，A、D错误，C正确；没有说明是否为标准状况，无法计算氮氧化物的体积，B错误。] 17.(1)石英砂、纯碱、石灰石　(2)阻燃剂　(3)CDE (4)①SiO2+2CSi+2CO↑　②H2、HCl　(5)3 解析　(5)由反应的化学方程式可知，碳是反应的还原剂，氮气是氧化剂，反应生成6 mol CO时，反应转移12 mol电子，则生成标准状况下33.6 L CO时，反应过程中转移的电子数为×2×NA mol-1=3NA。 18.(1)①溶液由棕黄色变成浅绿色　②a.2Fe3++SO2+2H2O===S+4H++2Fe2+　b.取少量C中反应后的溶液于试管中，向其中滴入KSCN溶液，若显红色说明有Fe3+，反之无Fe3+　c.不合理　HNO3具有强氧化性，可以将溶解的SO2氧化成S，干扰实验　③BC (2)①2SO2+O22SO3　②3SO2+5NaOH===2Na2SO3+NaHSO3+2H2O 解析　(1)①Fe3+具有强氧化性，与 SO2发生反应：2Fe3++SO2+2H2O===S+4H++2Fe2+，溶液由棕黄色变为浅绿色。②a.发生氧化还原反应，利用SO2的还原性，将Fe3+还原成Fe2+。③验证SO2具有还原性，需要加入氧化剂。浓硫酸与SO2不发生反应，A不符合题意；酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，且溶液显紫红色，如果紫红色褪去，则说明SO2具有还原性，B符合题意；碘水呈浅黄色，具有强氧化性，如果溶液颜色褪去，则说明二氧化硫具有还原性，C符合题意；二氧化硫不与氯化钠溶液反应，D不符合题意。(2)②该同学按Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ的顺序连接装置，则反应后的气体中的SO2与NaOH发生反应；如果全部生成亚硫酸钠，其质量增加4.0 g，如果全部生成亚硫酸氢钠，其质量增加8.0 g，实际质量增加4.8 g，所以是两种物质的混合物。反应后增重4.8 g为SO2的质量，反应的n(SO2)==0.075 mol，50 mL 2.5 mol·L-1NaOH中n(NaOH)=0.125 mol，则n(SO2)∶n(NaOH)=0.075∶0.125=3∶5，反应的化学方程式为3SO2+5NaOH===2Na2SO3+NaHSO3+2H2O。 19.(1) (2)4NH3+5O24NO+6H2O (3)3Cu+8H++2===3Cu2++2NO↑+4H2O (4)1∶2 (5)4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O (6)2.24 解析　A是常见的气态氢化物，也是一种重要的化工产品、化工原料，则A为NH3；B是能使带火星的木条复燃的无色、无味气体，则B为氧气；G是一种紫红色金属单质，G为Cu；根据转化关系，可知C为NO，D为NO2，F为H2O，E为HNO3。 (6)100 mL混合溶液中n(H+)=0.1 L×2×2 mol·L-1+0.1 L×1 mol·L-1=0.5 mol，12.8 g Cu的物质的量为=0.2 mol，由方程式3Cu+8H++2===3Cu2++2NO↑+4H2O，可知硝酸根离子不足，故标准状况下生成NO的体积应根据硝酸根离子计算，即产生0.1 mol NO，体积为0.1 mol×22.4 L·mol-1=2.24 L。 20.(1)三颈烧瓶、分液漏斗　g→h→e→f→c(d)→d(c)→e→f→i (2)排尽装置中的空气，防止空气中的CO2、H2O与Na2O2反应，使产品不纯　将整个装置中残留的NO全部排入酸性高锰酸钾溶液中吸收，防止污染空气 (3)除去挥发的HNO3并将生成的NO2转化为NO (4)装置B中淡黄色固体完全变为白色 (5)92 解析　(1)仪器A中，铜和浓硝酸反应制取NO2，用盛水的洗气瓶除去挥发的HNO3并将生成的NO2转化为NO，在盛有浓硫酸的洗气瓶中将NO干燥，通入玻璃管中与过氧化钠反应，后接盛有浓硫酸的洗气瓶防止后续装置中水蒸气进入玻璃管，最后用盛有酸性高锰酸钾溶液的烧杯吸收未反应完的NO，防止污染空气，故仪器按气流方向连接顺序为b→g→h→e→f→c(d)→d(c)→e→f→i。(2)空气中的CO2、H2O会和Na2O2反应，氧气则会把产品中的NaNO2氧化成NaNO3，故反应开始前打开活塞a，通入过量氮气排尽装置中的空气，反应结束后打开活塞a，继续通入过量氮气，将整个装置中残留的NO全部排入酸性高锰酸钾溶液中吸收，防止污染空气。(4)Na2O2为淡黄色固体，而NaNO2为白色固体，故判断Na2O2已被NO反应完全的现象是装置B中淡黄色固体完全变为白色。(5)依据电子守恒，酸性KMnO4和NaNO2的关系为2KMnO4~5NaNO2，则发生反应的n(NaNO2)=n(KMnO4)×=16×10-3 L×0.1 mol·L-1×=0.004 mol，则样品中NaNO2的质量：m(NaNO2)=0.004 mol×10×69 g·mol-1=2.76 g，则NaNO2的纯度为×100%=92%。 学科网（北京）股份有限公司 $$