化学无机非金属材料的专项培优练习题(含答案)及答案解析

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【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
A.Cl2难溶于饱和食盐水,HCl极易溶于水,然后用浓硫酸干燥,可以除去氯气中的HCl,A正确;
B.SiO2能和氢氧化钠溶液反应,Fe2O3与NaOH不反应,不能用来除去SiO2中的Fe2O3,B错误;
C.FeCl3和Cu发生反应:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,除去了Fe3+,又引入了Cu2+,C错误;
(3)SiCl4在潮湿的空气中剧烈水解,产生白雾,说明有氯化氢产生,反应的方程式为SiCl4+3H2O=4HCl↑+H2SiO3↓;
(4)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,结合原子守恒判断A是氨气,即3Si(NH2)4 Si3N4+8NH3↑,所以氮化硅的化学式为Si3N4;
【答案】SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O①②SiCl4+3H2O=4HCl↑+H2SiO3↓Si3N43SiCl4+2N2+6H2 Si3N4+12HCl
【解析】
【分析】
根据题中反应流程可知,石英砂在高温下被碳还原得到粗硅,粗硅与氯气反应生成粗四氯化硅,精馏后得到较纯的四氯化硅,四氯化硅在高温下与氨反应生成四氨基硅,四氨基硅高温下生成氮化硅,据此解答。
(1)石英砂不能与碱性物质共同存放,以NaOH为例,用化学反应方程式表示其原因:_____________________。
(2)图示①~⑤的变化中,属于氧化还原反应的是_______________________。
(3)SiCl4在潮湿的空气中剧烈水解,产生白雾,军事工业中用于制造烟雾剂。SiCl4水解的化学反应方程式为____________________________。
【详解】
(1)石英砂的主要成分是二氧化硅,二氧化硅与强碱氢氧化钠溶液反应生成可溶性硅酸钠和水,反应的化学方程式为SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O;
(2)①石英砂到粗硅,硅元素化合价降低,属于氧化还原反应;②粗硅与氯气反应生成四氯化硅,硅元素化合价升高,属于氧化还原反应;③四氯化硅精馏属于物理变化;④四氯化硅与氨气反应,不存在化合价的变化,不是氧化还原反应;⑤Si(NH2)4高温生成氮化硅,没有化合价的变化,不是氧化还原反应;答案为①②;
D.根据相似相溶原理,用乙醚从黄花蒿中提取青蒿素,是利用萃取原理,D不正确;
故选B。
4.下列除去杂质的方法正确的是()
物质
杂质
试剂
主要操作
A
Cl2(g)
HCl(g)
饱和食盐水、浓硫酸
洗气
B
SiO2
Fe2O3
氢氧化钠溶液
过滤
C
FeCl2
FeCl3
Cu
过滤
D
氢氧化铁胶体
氯化铁
过滤
A.AB.BC.CLeabharlann Baidu.D
(2)根据Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑,CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑,反应物和生成物中,Na2CO3、Na2SiO3、CaCO3、CaSiO3是离子化合物,属于离子晶体;SiO2是共价化合物,属于原子晶体;CO2属于分子晶体,且属于非极性分子,其电子式 ,有3种不同类型的晶体,故答案: ;3;
②水泥、玻璃、陶瓷都是硅酸盐产品
③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维
④普通玻璃是氧化物,成分可表示为SiO2
⑤粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应
⑥硅酸铜钡(BaCuSiOx,铜为+2价),x等于6,可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2
A.①②⑥B.①②③C.①②③④D.②③④⑤
【答案】A
【解析】
【点评】本题考查了物质的成分推断及有关化学反应的简单计算,侧重于学生的分析和计算能力的考查,为高考常见题型,注意掌握检验未知物的采用方法,能够根据反应现象判断存在的物质,注意合理分析题中数据,根据题中数据及反应方程式计算出铜和氧化铁的质量,难度中等.
2.下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是()
①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素
【答案】Na2O·CaO·6SiO26:1:1 3大Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O42
【解析】
【分析】
根据普通玻璃的成份是Na2CaSi6O14和制取玻璃的反应原理进行分析解答。
【详解】
(1)普通玻璃的成份是Na2CaSi6O14,它的氧化物形式为Na2O·CaO·6SiO2,根据原子守恒,原料中SiO2、Na2CO3 Na2O、CaCO3 ,所以物质的量之比为6:1:1,故答案:Na2O·CaO·6SiO2;6:1:1;
D.氢氧化铁胶粒和氯化铁溶液都能通过滤纸,应该用渗析的方法除去氢氧化铁胶体中的氯化铁溶液,D错误;
答案选A。
【点睛】
除杂质时要注意不能除去了原有杂质,又引入新杂质。
5.工业制玻璃主要原料有石英、纯碱和石灰石.在玻璃窑中发生主要反应的化学方程式为:Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑
(2)高铁上的信息传输系统使用了光导纤维,其主要成分是________________;乘务员使用的无线通话机的芯片材料是________________。
(3)高铁上安装有许多玻璃,氢氟酸可以处理玻璃表面的微裂纹,氢氟酸与比例中的二氧化硅反应的化学方程式______________________________。
(4)高铁上的卫生间没有任何异味,是由于所使用的马桶、地漏和洗手盆下水口都是纳米硅胶的高科技产品,向硅酸钠溶液中加入稀盐酸可产生硅酸胶体,该反应的离子方程式_________。
【答案】黏土石灰石SiO2Si4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O2H++SiO32-==H2SiO3(胶体)
【解析】
【详解】
【分析】
【详解】
①硅元素在自然界以化合态存在,主要是硅酸盐和二氧化硅,是构成一些岩石和矿物的基本元素,①正确;
②水泥、玻璃、陶瓷都是传统无机非金属材料,主要是硅酸盐产品,制备原料都要用到含硅元素的物质,②正确;
③光导纤维的成分是二氧化硅,高纯度的硅单质广泛用于制作硅能电池,③错误;
④玻璃是混合物不是氧化物,主要成分是硅酸钠、硅酸钙、石英的混合物,成分可用氧化物的形式表示为:Na2O•CaO•6SiO2,④错误;
(4)硅酸钠与盐酸发生复分解反应生成难溶的硅酸和氯化钠,离子方程式为:2H++SiO32-=H2SiO3(胶体),故答案为:2H++SiO32-=H2SiO3(胶体)。
7.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下图所示:
其中—NH2中各元素的化合价与NH3相同。请回答下列问题:
(3)在上述普通玻璃的组成元素中某元素与铝元素同周期且原子半径比铝原子半径大,该元素离子半径比铝离子半径___________(填“大”或“小”),该元素与铝元素两者的最高价氧化物的水化物之间发生反应的离子方程式为__________________________。
(4)在上述普通玻璃的组成元素中,与铝元素同周期的另一元素的原子最外层共有________种不同运动状态的电子、________种不同能级的电子。
(1)普通玻璃的成份是Na2CaSi6O14,它的氧化物形式为________,则原料中SiO2、Na2CO3、CaCO3的物质的量之比为_________________________。
(2)在上述反应的反应物和生成物中,属于非极性分子的电子式___________________,有_____________种不同类型的晶体(填数字)
(1)水泥属于三大硅酸盐产品之一,主要原材料是黏土和石灰石,故答案为:黏土、石灰石;
(2)纯净的二氧化硅具有良好的导光性,可以用于制备光导纤维;硅单质是良好的半导体材料,可以用作芯片材料,故答案为:SiO2;Si;
(3)氢氟酸与二氧化硅反应生成四氯化硅气体和水,反应方程式为:4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O,故答案为:4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O;
(4)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________________。
(5)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______________________。
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.金属钠、金属镁都能在二氧化碳气体中燃烧,所以活泼金属着火时,不能用干粉灭火器灭火,A不正确;
B.太阳能电池板由高纯硅制成,它可实现光-电转换,将光能直接转化为电能,B正确;
C.氧化钙能够吸收空气中的水分,所以食品包装袋中常放入小袋的生石灰,目的是防止食品受潮,不能起到抗氧化作用,C不正确;
⑤粗硅制备单晶硅的反应是:Si+2Cl2 SiCl4、SiCl4+2H2 Si+4HCl,在这个过程中涉及到的反应为氧化还原反应,⑤错误;
⑥硅酸盐改写成氧化物形式时,活泼的金属氧化物写在前面,再写SiO2,含有氢元素的H2O最后写,所以硅酸铜钡用氧化物形式表示:BaO•CuO•2SiO2,⑥正确。
①②⑥正确,答案选A。
(3)在上述普通玻璃的组成元素中某元素与铝元素同周期且原子半径比铝原子半径大,该元素为钠,钠离子半径比铝离子半径大,钠元素与铝元素两者的最高价氧化物的水化物分别为强碱NaOH和两性氢氧化物Al(OH)3,他们之间发生反应的离子方程式为Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,故答案:大;Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O;
3.以下有关物质用途的叙述正确的是( )
A.金属钠、金属镁等活泼金属着火时,可以使用干粉灭火器来灭火
B.利用高纯度硅制造的太阳能电池板可将光能直接转化为电能
C.食品包装袋中常放入小袋的生石灰,目的是防止食品氧化变质
D.古有“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁”,今用乙醚从黄花蒿中可提取青蒿素是利用氧化还原反应原理
C.1.92 g固体成分为Cu
D.15.6 g混合物X中m(Fe2O3):m(Cu)=1:1
【答案】B
【解析】
途径a:15.6gX和过量盐酸反应生成蓝色溶液,所以是铜离子的颜色,但是金属Cu和盐酸不反应,所以一定含有氧化铁,和盐酸反应生成的三价铁离子可以和金属铜反应,二氧化硅可以和氢氧化钠反应,4.92g固体和氢氧化钠反应后,固体质量减少了3.0g,所以该固体为二氧化硅,质量为3.0g,涉及的反应有:Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O;Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,又Cu与NaOH不反应,1.92g固体只含Cu;结合途径b可知15.6gX和足量水反应,固体质量变为6.4g,固体质量减少15.6g﹣6.4g=9.2g,固体中一定还有氧化钠,其质量为9.2g,
(4)由普通玻璃的组成Na2CaSi6O14的元素中,与铝元素同周期的另一元素为Si,核外电子排布为1s22s22p63s23p2,原子最外层共有4种不同运动状态的电子、2种不同能级的电子,故答案:4;2。
6.中国高铁对实现“一带一路”的战略构想有重要的作用。
(1)建设高铁轨道需要大量的水泥,生产水泥的主要原材料是__________________。
A.由以上分析可知X中一定存在SiO2,故A正确;
B.15.6gX和足量水反应,固体质量变为6.4g,只有氧化钠与水反应,混合物中一定含有Na2O,故B错误;
C.Cu与NaOH不反应,1.92g固体只含Cu,故C正确;
D.设氧化铁的物质的量是x,金属铜的物质的量是y,由Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+得出:Fe2O3~2Fe3+~Cu,则160x+64y=6.4,64y﹣64x=1.92,解得x=0.02mol,y=0.05mol,所以氧化铁的质量为0.02mol×160g/mol=3.2g,金属铜的质量为0.05mol×64g/mol=3.2g,则原混合物中m(Fe2O3):m(Cu)=1:1,故D正确;
化学无机非金属材料的专项培优练习题(含答案)及答案解析
一、无机非金属材料练习题(含详细答案解析)
1.某混合物X由Na2O、Fe2O3、Cu、SiO2中的一种或几种物质组成.某校兴趣小组以两条途径分别对X进行如下实验探究.
下列有关说法不正确的是()
A.由Ⅱ可知X中一定存在SiO2
B.无法判断混合物中是否含有Na2O
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