内容正文:
第五章 化工生产中的重要非金属元素
(满分:100分 考试时间:90分钟)
一、选择题(本大题共16小题,每小题3分,共48分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1.浙江龙泉青瓷以其清丽的釉色、优美的造型而久负盛名,是中国传统瓷器的瑰宝。下列说法错误的是( )。
A.青瓷的青色来自氧化铁
B.陶瓷是传统的无机非金属材料
C.瓷器的质量与原料矿物组成、升温速度、煅烧时间等因素有关
D.青瓷化学性质稳定,耐酸碱腐蚀
2.下列说法不正确的是( )。
A.新型无机非金属材料主要包括高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等
B.新型无机非金属材料具有特殊的结构和性能
C.高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损等优点
D.传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐
3.下列物质不能与水反应的是( )。
A.SO2 B.NH3
C.NO2 D.SiO2
4.纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是( )。
A.X可用作木材防火剂
B.步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3+H2SO4H2SiO3↓+Na2SO4
C.步骤Ⅱ中的Y生成可用SiO2与水反应代替
D.步骤Ⅲ若在实验室完成,一般在坩埚中进行
5.关于铵盐的叙述不正确的是( )。
A.铵盐易溶于水
B.铵盐中氮元素均为-3价
C.铵盐受热易分解
D.取氮肥加适量水溶解,加入浓NaOH溶液,加热产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则该氮肥含有铵根离子
6.下列说法正确的是( )。
A.由SiO2不能与水反应生成硅酸可知,SiO2不是酸性氧化物
B.CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀,可知酸性H2CO3>H2SiO3
C.由SiO2可制作光导纤维可知,SiO2可导电
D.由SiO2可与NaOH溶液反应,也可与氢氟酸反应,可知SiO2为两性氧化物
7.硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大,但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注,下列说法正确的是
( )。
A.NO2和SO2均为酸性氧化物,是酸雨的主要成因
B.汽车尾气中产生NO的原因是汽车燃料油中含氮,NO是其燃烧产物
C.植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料,实现氮的固定
D.工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除
8.物质的量相等的下列气体,常温下在密闭容器中混合,完全反应后容器内压强降低最多的是( )。
A.NH3和O2 B.NO和O2
C.H2和Cl2 D.HCl和NH3
9.已知某物质X能发生如下转化。下列物质及其反应的叙述错误的是( )。
A.若X为N2,则A为硝酸
B.若X为S,则A为硫酸
C.反应①和②一定为氧化还原反应,反应③一定为非氧化还原反应
D.若X为非金属单质或非金属氢化物,则A不一定能与金属铜反应生成Y
10.下列说法正确的是( )。
A.浓硝酸在光照条件下变黄,说明浓硝酸不稳定,生成的有色产物能溶于浓硝酸
B.在KI-淀粉溶液中通入氯气,溶液变蓝,说明氯气能与淀粉发生显色反应
C.在某溶液中加入硝酸酸化的氯化钡溶液,有白色沉淀生成,说明溶液中含S
D.将铜片放入浓硫酸中,无明显实验现象,说明铜在冷的浓硫酸中发生钝化
11.(2025年浙江1月选考)提纯NaCl粗品(含少量的Ca2+、Mg2+、K+和S得到NaCl纯品的方案如图,所用试剂为BaCl2溶液、Na2CO3溶液、盐酸和NaOH溶液。
下列说法不正确的是( )。
A.用过量的BaCl2溶液除去S
B.Ca2+、Mg2+、S通过生成沉淀后过滤除去
C.4种试剂的使用顺序为BaCl2溶液,Na2CO3溶液、盐酸、NaOH溶液
D.调pH后的滤液蒸发至大量固体析出,趁热过滤、洗涤、干燥后即得NaCl纯品
12.“封管实验”具有简易、方便、节约、绿色等优点,下列关于三个“封管实验”(夹持装置未画出)的说法正确的是( )。
A.加热时,①中上部汇集了NH4Cl固体
B.加热时,②中溶液变红,冷却后又变为无色
C.加热时,③中溶液变红,冷却后红色褪去,体现SO2的还原性
D.三个“封管实验”中所发生的化学反应都是可逆反应
13.利用下图实验装置,探究NO与Cu能否发生氧化还原反应。下列说法错误的是( )。
A.②中的水可除去NO2和硝酸蒸气
B.当④中红棕色气体消失时,再点燃酒精灯
C.因反应生成N2,故无需尾气处理
D.④中红色固体变黑说明NO能氧化Cu
14.用下列仪器或装置(图中夹持装置略)进行相应实验,不能达到实验目的的是( )。
A.制取并验证SO2的还原性
B.检验浓硫酸与铜反应产生的SO2
C.除去CO2中少量SO2
D.检验混合气体中的SO2和SO3
15.有a、b、c、d、e五种气体,现进行下列实验:
实验操作
实验现象
a和b混合
气体变成红棕色
c和d混合
产生白烟
d和e分别通入紫色石蕊溶液中
溶液都变成红色
b和e分别通入H2S溶液中
都产生淡黄色沉淀
则a、b、c、d、e分别是( )。
A.NO、O2、HCl、NH3、CO2
B.O2、NO、NH3、HCl、SO2
C.HCl、CO2、NH3、H2S、CH4
D.NO、O2、NH3、HCl、SO2
16.将质量为m g的铁粉均分成两份:
①第一份加入100 mL稀硝酸,产生的NO标准状况下为2.688 L;
②另一份加入足量等浓度稀硝酸,产生标准状况下3.36 L NO。
下列说法正确的是( )。
A.m=16.8
B.实验①中反应后铁有剩余
C.所用硝酸的物质的量浓度为1.2 mol·L-1
D.实验②发生反应后溶液中Fe2+与Fe3+物质的量之比为2∶3
二、非选择题(本大题共4小题,共52分)
17.(12分)酸雨与工业化的快速发展及化石燃料的大量使用有关。某工业烟气中含有CO、CO2、N2、SO2等气体,用Na2SO3溶液吸收并回收SO2的过程如图所示。
(1)SO2的浓度:Ⅰ (填“>”或“<”)Ⅱ。
(2)在这个过程中可以循环使用的物质是 。
(3)上述吸收过程中主要反应的化学方程式是 。
(4)解吸过程需要加热,在这个过程中常伴有少量S产生。
①证明产物中含S的实验方法是取少量解吸产物的溶液,
.
(填操作和现象)。
②产生S的原因是
。 18.(14分)硫代硫酸钠是一种重要的化工产品。某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O)。
Ⅰ.[查阅资料]
(1)Na2S2O3·5H2O是无色透明晶体,易溶于水,其稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成。
(2)向Na2CO3和Na2S混合溶液中通入SO2可制得Na2S2O3,所得产品常含有少量Na2SO3和Na2SO4。
(3)Na2SO3易被氧化;BaSO3难溶于水,可溶于稀盐酸。
Ⅱ.[制备产品]
实验装置如图所示(省略夹持装置):
实验步骤:
(1)检查装置气密性,按图示加入试剂。
仪器a的名称是 ;E中的试剂是 (填字母)。
A.稀硫酸
B.NaOH溶液
C.饱和NaHSO3溶液
(2)先向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液,再向A中烧瓶滴加浓硫酸。
(3)待Na2S和Na2CO3完全消耗后,结束反应。过滤C中混合物,滤液经 (填操作名称)、结晶、过滤、洗涤、干燥,得到产品。
Ⅲ.[探究与反思]
(1)为验证产品中含有Na2SO3和Na2SO4,该小组设计了以下实验方案,请将方案补充完整。
(所需试剂从稀硝酸、稀硫酸、稀盐酸、蒸馏水中选择)
取适量产品配成稀溶液,滴加足量BaCl2溶液,有白色沉淀生成,
若沉淀未完全溶解,并有刺激性气味的气体产生,则可确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4。
(2)为减少装置C中生成Na2SO4的量,在不改变原有装置的基础上对Ⅱ中实验步骤(2)进行了改进,改进后的操作是
19.(12分)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。在实验室利用如图装置探究NO2能否被NH3还原。
(1)A装置中盛放浓氨水的仪器名称是 ,D装置中盛放无水氯化钙的仪器名称是 。
(2)试剂甲是 ,D中无水氯化钙的作用是
(3)E装置中发生反应的离子方程式是
(4)在一定温度和催化剂条件下,若NO2能够被NH3还原,发生反应的化学方程式为 ,
还可以在空气中使用具有碱性的Na2CO3溶液来吸收NO2,相关反应的化学方程式是 。
(5)此实验装置存在一个明显的缺陷是
20.(14分)A是由四种短周期常见元素组成的正盐,D是红棕色气体,G能使品红溶液褪色;A与其他物质在一定条件下存在如下转化关系(部分产物略去):
试回答下列问题:
(1)A、E的化学式依次为 、 。
(2)写出下列反应的化学方程式:
①C→D: 。
②F→G: 。
(3)检验A溶液中阳离子的方法是
若B→C的反应中转移2.5 mol电子,则生成的C在标准状况下的体积为 。
(4)将D和G同时通入水中,生成C和一种强酸,则反应的离子方程式为
第五章 化工生产中的重要非金属元素
(满分:100分 考试时间:90分钟)
一、选择题(本大题共16小题,每小题3分,共48分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1.A
氧化铁为红棕色固体,瓷器的青色不可能来自氧化铁,A错误;陶瓷是传统的无机非金属材料,其化学性质稳定,耐酸碱腐蚀,B、D正确;瓷器的质量与原料矿物组成、升温速度、煅烧时间等因素有关,C正确。
2.D
新型无机非金属材料主要成分不一定为硅酸盐,如光导纤维(SiO2)、碳化硅(SiC)。
3.D
SO2与水反应生成H2SO3,NH3与水反应生成NH3·H2O,NO2与水反应生成HNO3和NO,SiO2不与水反应。
4.C
硅酸钠耐高温具有阻燃性,可用作木材防火剂,故A项正确。硅酸钠与稀硫酸反应生成硅酸,所以步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3+H2SO4H2SiO3↓+Na2SO4,故B项正确。SiO2与水不反应不能够生成硅酸,故C项错误。灼烧固体一般在坩埚中进行,故D项正确。
5.B
像NH4NO3中氮元素的化合价为-3价和+5价,B不正确。
6.B
SiO2能与强碱反应生成硅酸盐和水,所以SiO2是酸性氧化物,故A错误;CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀硅酸,根据强酸可以制弱酸,可知酸性H2CO3>H2SiO3,故B正确;SiO2可制作光导纤维,是因为SiO2的导光性,SiO2不导电,故C错误;SiO2可与NaOH等强碱溶液反应生成盐和水,SiO2虽然可与氢氟酸反应,但不生成盐和水且不能与其他酸反应,SiO2和酸的反应不具有普遍性,所以SiO2不是两性氧化物,SiO2是酸性氧化物,故D错误。
7.D
NO2与碱反应生成硝酸盐、亚硝酸盐和水,发生了氧化还原反应,NO2不属于酸性氧化物,SO2属于酸性氧化物,是酸雨的主要成因,A错误;汽车燃油的成分是烃类,不含N元素,而汽车尾气中产生NO的原因是空气中的N2和O2在高温条件下反应生成了NO,B错误;氮的固定是指将游离态的氮转化为化合态的过程,C错误;工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除,原理为2CaO+2SO2+O22CaSO4,可减少SO2的排放,D正确。
8.D
NH3和O2在常温下不反应,因此压强不变;2NO+O22NO2,反应后的气体物质的量减小;H2和Cl2常温下不反应,因此压强不变;HCl和NH3两者恰好完全反应,生成NH4Cl固体,无气体剩余,压强降低最多。
9.C
若X为N2,则Y是NO,Z是NO2,A为硝酸,A正确;若X为S,则Y是SO2,Z是SO3,A为硫酸,B正确;若X为N2,Y是NO,Z是NO2,NO2与水反应生成硝酸和NO,反应①、②、③均属于氧化还原反应,C错误;若X为H2S,Y为S,Z是SO2,A为亚硫酸,则亚硫酸不能与金属铜反应,D正确。
10.A
A项,浓硝酸光照下发生分解生成NO2,NO2溶于浓硝酸中使浓硝酸呈黄色;B项,Cl2氧化I-生成I2,淀粉遇I2变蓝色;C项,溶液中若存在Ag+或S等,也会产生相同的实验现象;D项,常温时,Cu与浓硫酸不发生反应。
11.C
BaCl2与S反应生成BaSO4沉淀,用过量的BaCl2可以除去S,A项正确;Ca2+与Na2CO3溶液反应生成CaCO3沉淀,Mg2+与NaOH反应生成Mg(OH)2沉淀,S与BaCl2反应生成BaSO4沉淀,通过生成沉淀后过滤除去,B项正确;Na2CO3溶液不仅要除去Ca2+,还要除去过量的Ba2+,所以Na2CO3溶液必须在BaCl2溶液之后加入,NaOH溶液加入顺序相对灵活,可在BaCl2溶液之前或之后,但盐酸要在过滤沉淀之后加入,以除去过量的OH-和C,4种试剂的使用顺序可以为BaCl2溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液、盐酸,C项错误;调pH后的滤液蒸发至大量固体析出,趁热过滤、洗涤、干燥后即可得到NaCl纯品,D项正确。
12.A
加热时,①上部汇集了固体NH4Cl,是由于氯化铵不稳定,受热易分解,分解生成的氨气和氯化氢遇冷重新反应生成氯化铵,A正确;②加热时氨气逸出,封管中颜色变为无色,冷却后氨气溶解,又变为红色,B错误;二氧化硫与有机色素化合生成无色物质而具有漂白性,受热分解,恢复颜色,所以加热时,③溶液变红,冷却后又变为无色,C错误;可逆反应应在同一条件下进行,题中实验分别在加热条件下和冷却后进行,不是可逆反应,D错误。
13.C
装置①中铜和稀硝酸反应生成一氧化氮气体,整个装置中残留有空气,NO能与O2反应生成NO2气体,并且硝酸具有挥发性,混合气体通过装置②中水吸收除去NO2和硝酸蒸气,通过装置③中浓硫酸干燥得到较为纯净的一氧化氮气体,加热条件下NO通入装置④中与Cu反应,根据氧化还原反应规律可知,若④中红色固体变黑,说明NO能氧化Cu生成N2和CuO。硝酸具有挥发性,NO2和水反应生成硝酸和NO,②中的水可除去NO2和硝酸蒸气,故A正确;当装置④中红棕色气体消失时,说明装置中空气已排尽,可排除氧气的干扰,再点燃酒精灯进行实验验证,故B正确;反应生成了N2,但尾气中仍含有一定量的NO气体,会造成环境污染,需进行尾气处理,故C错误;若④中红色固体变黑,即Cu发生氧化反应生成了黑色的CuO,说明NO能氧化Cu,故D正确。
14. A
常温下,Cu与浓硫酸不发生反应,不能制得SO2气体,A项错误;加热时,浓硫酸与铜反应生成SO2,SO2使品红溶液褪色,可证明生成了SO2,NaOH溶液用于吸收尾气,B项正确;H2SO3的酸性强于H2CO3,除去CO2中少量SO2,可将混合气体通入饱和NaHCO3溶液中,C项正确;由于H2SO3的酸性比盐酸的弱,将混合气体通入BaCl2溶液中,产生白色沉淀,证明含有SO3,品红溶液褪色,证明含有SO2,D项正确。
15.D
a和b混合,气体变成红棕色,说明是氧气和一氧化氮;c和d混合,产生白烟,由选项可知,是氨气和氯化氢;b和e分别通入H2S溶液中,都产生淡黄色沉淀,说明b为氧气,则a为NO,e为二氧化硫;d和e分别通入紫色石蕊溶液中,溶液都变成红色,说明是氯化氢和二氧化硫,则d为氯化氢,c为氨气,因此a、b、c、d、e五种气体分别为NO、O2、NH3、HCl、SO2,故D符合题意。
16.A
铁和足量稀硝酸反应的化学方程式为Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,若铁过量,先发生反应Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,剩余的铁会继续与生成的硝酸铁反应。比较①②数据,①中硝酸不足,根据②计算铁的质量,根据3.36 L NO物质的量为0.15 mol,结合Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,②中反应的m(Fe)=0.15 mol×56 g·mol-1=8.4 g,m=8.4×2=16.8,A正确;根据A中计算得到①②中参加反应的铁的质量为8.4 g,2.688 L NO的物质的量为0.12 mol,实验①中硝酸不足,剩余的铁会和生成的硝酸铁反应生成硝酸亚铁,若只生成硝酸亚铁,反应的化学方程式为3Fe+8HNO3(稀)3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,需要铁的质量为0.12 mol××56 g·mol-1=10.08 g>8.4 g,说明铁不足,溶液中Fe2+和Fe3+共存,铁粉没有剩余,B错误;反应①中分两步反应,Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,Fe+2Fe(NO3)33Fe(NO3)2,硝酸第一步反应已经耗尽,根据Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,以及2.688 L NO物质的量为0.12 mol,可得①中硝酸物质的量为4×0.12 mol=0.48 mol,其体积为0.1 L,所用硝酸的物质的量浓度为4.8 mol·L-1,C错误;实验②中硝酸过量,发生反应为Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,溶液中不存在Fe2+,D错误。
二、非选择题(本大题共4小题,共52分)
17.
(1)<
(2)Na2SO3
(3)Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3
(4)①先加入过量盐酸,不产生沉淀,再加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成 ②加热过程中,S(或HS)被空气中的氧气氧化成S(或2S+O22S)
(1)(2)烟气中含有CO、CO2、N2、SO2等气体,通过亚硫酸钠吸收二氧化硫,因此富集了二氧化硫,亚硫酸氢钠受热易分解,生成二氧化硫、水和亚硫酸钠,因此SO2的浓度:Ⅰ<Ⅱ,可以循环使用的是Na2SO3。
18.
Ⅱ.(1)分液漏斗 B (3)蒸发
Ⅲ.(1)过滤,用蒸馏水洗涤沉淀,向沉淀中加入足量稀盐酸
(2)先向A中烧瓶滴加浓硫酸,产生的气体将装置中空气排尽后,再向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液
Ⅱ.(1)仪器a为分液漏斗;在A装置中产生污染环境的气体SO2,故E装置用于处理未反应的SO2,在给定的三种溶液中,只有NaOH溶液能吸收SO2。(3)从溶液中得到晶体的操作包括蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥这五步。
Ⅲ.(1)根据Ⅰ中(3)可知BaSO3可溶于稀盐酸,而BaSO4难溶于稀盐酸,则在配制的稀溶液中加入BaCl2溶液后,将生成的沉淀过滤、洗涤后,向沉淀中加入稀盐酸,沉淀未完全溶解,说明溶液中含有S,沉淀溶解的部分生成的刺激性气味的气体为SO2,则沉淀中含有BaSO3,故原溶液中含有S。(2)由Ⅰ中(3)可知Na2SO3易被氧化,故装置中的空气能将Na2SO3氧化,为了减少Na2SO4的生成量,应先将装置中的空气排尽,可先用A装置中生成的SO2将装置中的空气排尽。
19.
(1)分液漏斗 球形干燥管
(2)碱石灰 干燥NO2气体
(3)Cu+4H++2NCu2++2NO2↑+2H2O
(4)8NH3+6NO27N2+12H2O 4NO2+2Na2CO3+O24NaNO3+2CO2
(5)缺少尾气处理装置
(1)由图可知,A装置中盛放浓氨水的仪器名称是分液漏斗。D装置中盛放无水氯化钙的仪器名称是球形干燥管。(2)由分析可知,试剂甲是碱石灰。D中无水氯化钙的作用是干燥NO2。(3)装置E中浓硝酸和铜片反应生成NO2、Cu(NO3)2和H2O,离子方程式为Cu+4H++2NCu2++2NO2↑+2H2O。(4)NH3和NO2在一定温度和催化剂条件下反应生成N2和H2O,反应的化学方程式为8NH3+6NO27N2+12H2O。NO2和Na2CO3溶液在空气中反应生成NaNO3和CO2,反应的化学方程式为4NO2+2Na2CO3+O24NaNO3+2CO2。(5)NO2是有毒气体,故在此实验装置中还缺少尾气处理装置。
20.
(1)(NH4)2SO3 HNO3
(2)①2NO+O22NO2 ②BaSO3+2HClBaCl2+H2O+SO2↑
(3)取少量A溶液于试管中,滴加NaOH浓溶液并加热,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口,若试纸变蓝说明有N,否则不含 11.2 L或11 200 mL
(4)NO2+SO2+H2O2H++S+NO
D是红棕色气体能与H2O反应且是C的氧化产物,说明D是NO2,C是NO,B是NH3,E是HNO3,G能使品红溶液褪色,G是SO2,说明F是BaSO3,A溶液中加入BaCl2产生白色沉淀F,说明A中含有S,A加入NaOH溶液产生NH3,说明含有N,且A是正盐,故A是(NH4)2SO3。(1)根据流程结合分析可知:A是(NH4)2SO3,E是HNO3。(2)①C→D为NO和O2反应生成NO2,其化学方程式为2NO+O22NO2。②F为BaSO3,G为SO2,F→G的化学方程式为BaSO3+2HClBaCl2+H2O+SO2↑。(3)检验亚硫酸铵中的N,需取少量A溶液于试管中,加入NaOH浓溶液并加热,用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体,若试纸变蓝证明是NH3,从而说明溶液中含有N,否则不含。B→C的反应为4NH3+5O24NO+6H2O,在反应中转移20 mol电子生成4 mol NO,故转移2.5 mol电子,生成0.5 mol NO,在标准状况下体积为11.2 L。(4)D、G分别为NO2和SO2,两者同时通入水中,生成NO和一种酸,在反应中NO2→NO发生还原反应,则SO2发生氧化反应生成H2SO4,对应的离子反应为NO2+SO2+H2O2H++S+NO。
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