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第四章 非金属及其化合物 时间90分钟，满分100分 一、选择题本题包括16个小题，每小题3分，共48分 1．以下非金属氧化物与其引起的环境问题及主要来源对应正确的是 氧化物 环境问题 主要来源 A CO2 酸雨 化石燃料的燃烧 B SO2 光化学烟雾 汽车尾气的排放 C NO2 温室效应 工厂废气的排放 D CO CO中毒 燃料的不完全燃烧 解析形成酸雨的氧化物主要是SO2和氮的氧化物，CO2是造成温室效应的主要气体，引起光化学烟雾的主要气体为NO2，CO会造成煤气中毒，由此判断，选项D正确． 答案D 2．C、N、S元素都是生命体的重要组成元素，它们在自然界的平衡已受到较大的破坏．C、N、S元素在地球大气圈、岩石圈、水系、生物圈等的循环过程中会产生的物质是①HNO3 ②CO2 ③糖类 ④CH4 ⑤SO2 A．② B．②③⑤ C．②③④ D．①②③④⑤ 解析有机物中的碳可转化为CO2，CO2通过光合作用可转化为糖类，糖类等可通过发酵形成甲烷等；大气中的N2可转化为NO，NO可转化为NO2、硝酸等；含硫物质在自然界中可转化为SO2等含硫化合物． 答案D 3．2010惠州调研无色的混合气体甲中可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种．将100 mL气体甲经过下图实验处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则气体甲的组成可能为 A．NH3、NO2、N2 B．NH3、NO、CO2 C．NH3、NO2、CO2 D．NO、CO2、N2 解析因为为无色混合气体，则没有NO2，从反应流程看，气体部分被浓硫酸吸收，说明存在NH3，通过足量的Na2O2后，气体显红棕色，说明生成了NO2，则原来气体中存在NO以及CO2，最后气体被水吸收后几乎无气体剩余，则原气体中没有N2，NO和生成的氧气完全被水吸收生成HNO3，故B项符合题意． 答案B 4．有关气体制备所用试剂及检验气体所用试剂完全正确的组合是 A．CO2大理石和稀硫酸 澄清石灰水 B．Cl2二氧化锰和浓盐酸 品红溶液 C．O2二氧化锰和双氧水 带火星的木条 D．NH3NH4Cl固体和NaOH固体 湿润的红色石蕊试纸 解析A项，大理石与稀H2SO4反应生成微溶性的CaSO4，会使反应逐渐停止；B项，检验Cl2一般用湿润的淀粉KI试纸，而不用品红溶液；D项，制取NH3应用NH4Cl固体和CaOH2固体，不能用NaOH固体，因为NaOH会与玻璃试管的主要成分SiO2发生反应． 答案C 5．下列物质必须保存在棕色试剂瓶中的是 ①氯水 ②氨水 ③浓硝酸 ④氢氧化钠 ⑤溴水 A．全部 B．①③⑤ C．①③ D．①②④ 解析见光或受热易分解的物质应放在棕色试剂瓶中．氯水溴水中的HClOHBrO见光分解为HClHBr和O2.浓硝酸见光分解为NO2、H2O、O2. 答案B 6．下列关于用臭氧、活性炭对游泳池进行消毒和净化的说法中正确的是 A．臭氧和活性炭处理水的原理相同 B．由于氯气能和水中的有机物反应，生成有毒含氯化合物，因而不是理想的水处理剂 C．广谱高效杀菌剂二氧化氯的消毒原理是ClO2中氯元素显＋1价，具有强氧化性 D．漂白粉的保存不需要密封，可以露置在空气中 解析A项中处理水的原理，臭氧是利用其强氧化性，活性炭是利用其吸附性；B正确；C项中ClO2中Cl元素显＋4价，具有强氧化性，D项中漂白粉要密封保存，露置在空气中易失效． 答案B 7．如图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案．下列有关操作不可能引发喷泉现象的是 A．挤压装置①的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹 B．挤压装置②的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹 C．用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹 D．向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹 解析根据喷泉实验的原理，要发生喷泉现象，必须使烧瓶中压强迅速下降，导致外界压强大于烧瓶中的压强，从而使烧杯锥形瓶中的液体压到烧瓶中产生喷泉现象，①中的Cl2易溶于CCl4，③中的NH3易溶于水，所以可以使烧瓶中压强迅速下降，产生喷泉现象，④中HCl和浓氨水反应首先是浓硫酸注入水中放热使浓氨水放出氨气，同样也会导致烧瓶中压强减小，而②中H2不溶于NaOH溶液，也不与NaOH反应，所以不能发生喷泉现象． 答案B 8．某同学为检验某溶液中是否含有常见的四种无机离子，进行了下图所示的实验操作．其中检验过程中产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝．由该实验能得到的正确结论是 A．原溶液中一定含有SO B．原溶液中一定含有NH C．原溶液中一定含有Cl－ D．原溶液中一定含有Fe3＋ 解析所加试剂BaNO32、HCl干扰离子的检验．SO被氧化为SO，干扰SO的检验，Fe2＋被氧化为Fe3＋，干扰Fe3＋的检验，引入Cl－，干扰Cl－的检验，所以，A、C、D都不正确．最后产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明NH存在，B正确． 答案B 9．下列关于实验中颜色变化的叙述正确的是 A．将二氧化硫通入品红溶液中，溶液显红色，加热后变为无色 B．向溶液中加入新制氯水，再滴加KSCN溶液，若溶液变红色，则证明溶液中一定含有Fe2＋ C．将湿润的红纸条放进盛有氯气的集气瓶中，红纸条褪色 D．用标准高锰酸钾溶液滴定Na2SO3溶液，终点时溶液由紫色变为无色 解析A中，SO2遇品红溶液使之褪色，而加热后红色复原；B中，该操作不能排除原溶液中是否含有Fe3＋，正确的操作应该是先滴加KSCN溶液，若溶液不变红色，再加入新制氯水进行检验；D中，当Na2SO3被消耗完毕时，再滴加高锰酸钾溶液则出现紫色，故终点时的颜色变化是由无色变为紫色． 答案C 10．青海昆仑玉被定为2008年北京奥运会奖牌用玉，昆仑玉主要成分是由“透闪石”和“阳起石”组成的纤维状微晶结合体，透闪石Tremolite的化学成分为Ca2Mg5Si8O22OH2.下列有关说法不正确的是 A．透闪石的化学式写成氧化物的形式为 2CaO5MgO8SiO2H2O B．透闪石中Mg元素的质量分数是Ca元素质量分数的1.5倍 C．1 mol Ca2Mg5Si8O22OH2与足量的盐酸作用，至少需要14 mol HCl D．透闪石是一种新型无机非金属材料，难溶于水 解析由透闪石组成知它属于传统的硅酸盐材料，但难溶于水，D错误；依改写规则可判断A正确；透闪石中镁的总式量为120，是钙的1.5倍，B正确；与盐酸作用时，SiO2与盐酸不反应，其他金属元素则转化为金属氯化物，根据氯守恒易知C正确． 答案D 11．用4种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是 选项 操作及现象 溶液 A 通入CO2，溶液不变浑浊．先通入CO2再通入氨气，溶液变浑浊 CaCl2 溶液 B 通入CO2，溶液变浑浊．继续通CO2至过量，浑浊消失. Na2SiO3 溶液 C 通入CO2，溶液变浑浊．再加入品红溶液，红色褪去. CaClO2 溶液 D 通入CO2，溶液变浑浊．继续通CO2至过量，浑浊消失．再加入足量NaOH溶液，又变浑浊. CaOH2 溶液 解析A项，通入NH3后生成了CO，产生CaCO3沉淀；B项，发生反应Na2SiO3＋2CO2过量＋2H2O2NaHCO3＋H2SiO3↓，但H2SiO3不溶于过量CO2的水溶液；C项，发生反应CO2＋H2O＋CaClO2CaCO3↓＋2HClO，HClO能使品红溶液褪色；D项，依次发生如下反应CaOH2＋CO2CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋CO2＋H2OCaHCO32，CaHCO32＋2NaOHCaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O. 答案B 12．2010合肥模拟如图所示，向一定量的铁粉中加入一定体积12 mol/L的HNO3，加热充分反应后，下列粒子在体系中一定大量存在的是 ①NO ②Fe3＋ ③H＋ ④NO ⑤NO2 A．① B．①⑤ C．②④⑤ D．①②③⑤ 解析若铁粉过量，体系中大量存在NO、Fe2＋、NO；若HNO3过量，体系中大量 存在NO、Fe3＋、H＋、NO2. 答案A 13．2009南京模拟X、Y、Z、W有如图所示的转化关系，则X、W可能是 ①C、O2 ②AlCl3、NaOH ③Fe、HNO3 ④S、O2 A．①②③ B．①② C．③④ D．①②③④ 解析①②③均有如图所示的转化关系，如C→CO→CO2；AlCl3→AlOH3→NaAlO2；Fe→FeNO32→FeNO33. 答案A 14．1.92 g Cu投入到一定量的浓HNO3中，Cu完全溶解，生成气体颜色越来越浅，共收集到标准状况下672 mL气体，将盛有此气体的容器倒扣在水槽中，通入标准状况下一定体积的O2，恰好使气体完全溶于水，则通入O2的体积为 A．504 mL B．336 mL C．224 mL D．168 mL 解析此题初审发现浓HNO3与Cu反应，产生NO2，当HNO3变稀产生NO，即672 mL气体不知道含NO2、NO各多少毫升，看似无从下手，但抓住反应本质Cu→Cu2 ＋，NOx＋O2＋H2O→HNO3即Cu失电子数等于O2得电子数，则有 VO2＝2422400 mL/mol＝336 mL. 答案B 15．2010临沂模拟关于硫酸和硝酸的说法中，下列叙述不正确的是 A．稀硫酸和稀硝酸都具有氧化性 B．硫酸和硝酸都是重要的化工原料 C．在铜分别与浓硫酸和浓硝酸的反应中，两种酸都表现了强氧化性和酸性 D．浓硫酸和浓硝酸都具有很强的腐蚀性、脱水性 解析浓硝酸不具有脱水性． 答案D 16．下列各组物质中，不是按 “→”表示一步完成关系相互转化的是 选项 a b c A Fe FeCl3 FeCl2 B Cl2 NaClO NaCl C Si SiO2 H2SiO3 D HNO3 NO NO2 解析SiO2不能直接生成H2SiO3，H2SiO3也不能一步直接生成Si. 答案C 二、非选择题本题包括6个小题，共52分 17．8分硅和氮均是自然界含量丰富的元素，其单质及其化合物在环境、能源及材料科学中有着重要影响和广泛应用．试回答下列问题 1向大气中排放NOx可能导致的环境问题有____________________．答两点已知足量NaOH溶液能完全吸收NO2生成氮的含氧酸盐．试写出该反应的离子方程式___________________. 2光导纤维的作用，让人们的生活更加丰富精彩，____________是制备光导纤维的基本原料． 3氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为__________，可由硅粉用Al2O3和Y2O3作助剂在氮气中高温烧结而成，氮气在反应中既是反应物，同时又起了______________作用．由于使用的硅粉表面含二氧化硅，在反应中需加入碳粉．在烧结过程中，二氧化硅、碳、氮气以物质的量之比3∶6∶2反应生成两种化合物，该反应的化学方程式为___________________________________． 4硅燃烧放出大量热量，“硅能源”有望成为二十一世纪的新能源．与“氢能源”比较“硅能源”具有________________________________等更加优越的特点，从而得到全球的关注和期待． 解析1氮氧化物会导致酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏等污染，NaOH溶液和NO2反应生成NaNO3和NaNO2； 2二氧化硅是制备光导纤维的基本原料； 3二氧化硅、碳、氮气以物质的量之比3∶6∶2反应，生成Si3N4，从原子个数守恒可以看出，另一种产物是一氧化碳． 答案1酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏任两点均可 2NO2＋2OH－NO＋NO＋H2O 2SiO2或二氧化硅 3Si3N4 防止硅和氮化硅氧化或作保护气 3SiO2＋2N2＋6CSi3N4＋6CO 4便于储运，比较安全 18．8分某化学兴趣小组的同学利用下图所示实验装置进行实验图中a、b、c表示止水夹． 请按要求填空 1利用B装置可制取的气体有____________写出两种即可． 2A、C、E相连后的装置可用于制取Cl2并进行相关的性质实验． ①若在丙中加入适量水，即可制得氯水．将所得氯水分为两份，进行Ⅰ、Ⅱ两个实验，实验操作、现象、结论如下 实验 序号 实验操作 现象 结论 Ⅰ 将氯水滴入品红溶液 溶液褪色 氯气与水反应的产物有漂白性 Ⅱ 氯水中加入碳酸氢钠粉末 有无色气 泡产生 氯气与水反应的产物具有酸性 请你评价实验Ⅰ、Ⅱ的结论是否合理若不合理，请说明理由________________ ________________________________________________________________________. ②请利用上述装置设计一个简单的实验验证Cl－和Br－的还原性强弱分别指出甲、乙、丙中盛放的试剂、实验现象及结论__________________________________________ ________________________________________________________________________. 3B、D、E装置相连后，在B中盛装浓硝酸和铜片放在有孔塑料板上，可制得并进行NO2有关实验． ①B中发生反应的化学方程式为______________________________________ ________________________________________________________________________. ②欲用D装置验证NO2与水的反应，其操作步骤为先关闭止水夹________，再打开止水夹________，使烧杯中的水进入试管丁的操作是________________． ③试管丁中的NO2与水充分反应后，若向试管内缓缓通入一定量的氧气，直到试管全部充满水，则所得溶液中溶质的物质的量浓度是________气体按标准状况计算． 解析1装置B是简易启普发生器，可以用它制取块状固体与液体反应，不需要加热且制取的气体是在水溶液中溶解度不大的气体． 2实验室制取Cl2常用浓盐酸和二氧化锰加热进行，所以制得的气体中混有挥发出来的HCl气体，而它可以与NaHCO3反应，故实验Ⅱ结论不合理．要设计实验验证Cl－和Br－的还原性强弱，可以从Cl2和Br2的氧化性入手借助Cl2＋2Br－2Cl－＋Br2反应来判断． 3第①问较为简单，主要考查Cu与浓HNO3反应的化学方程式．第②问，要验证NO2与水反应，必须使NO2和水接触，且有明显的实验现象．先关闭止水夹a、b，打开止水夹c，目的是使气体与水接触，但必须外力引发，其原理和引发喷泉实验的原理相同．第③问计算试管全部充满水后所得溶液的物质的量浓度需按照4NO2＋O2＋2H2O4HNO3进行计算即可． 答案1H2、CO2 2①实验Ⅰ结论合理，实验Ⅱ结论不合理；制取的氯气中含有HCl气体，HCl溶于水后能与碳酸氢钠粉末反应产生气泡 ②在甲、乙、丙中分别装入浓盐酸、二氧化锰、溴化钠溶液；烧瓶中有黄绿色气体生成，试管中溶液由无色变为橙色，可证明氯气的氧化性强于溴，则Br－的还原性强于Cl－ 3①Cu＋4HNO3浓CuNO32＋2NO2↑＋2H2O ②a、b c 双手紧握或微热试管丁，使试管中气体逸出，NO2与水接触后即可引发烧杯中的水倒流入试管丁中 ③0.045 mol/L 19．8分2010潍坊质检已知A、B为常见的非金属单质且均为气体；甲、乙为金属单质，乙在I的浓溶液中发生钝化；C、H、J的溶液均呈碱性．各物质间的转化关系如下部分生成物未给出，且未注明反应条件 1写出反应②的化学方程式_________________________________________ ________________________________________________________________________. 2反应④中每消耗1 mol G，转移电子的物质的量为______________． 3反应⑥的离子方程式是___________________________________________． 4实验室中保存I的方法是____________________________________________． 解析A、B为常见的非金属单质且均为气体，A、B反应的产物能连续两次与O2反应，C必为NH3，D为NO，G为NO2.以此为突破口，结合其余信息可推出，A、B、E、H、J、I、甲、乙分别为H2、N2、H2O、NaOH、NaAlO2、HNO3、Na、Al. 答案14NH3＋5O24NO＋6H2O“高温”也可写成“△” 2 mol 32Al＋2H2O＋2OH－2AlO＋3H2↑ 4保存在棕色试剂瓶中，放在阴凉处 20．8分如图是部分短周期元素的单质及其化合物的转化关系图有关反应的条件及生成的H2O已略去． 已知 aA、B、C、D是非金属单质，其中B、C、D在常温常压下是气体． b反应①、②是化工生产中的重要反应． c化合物E是形成酸雨的污染物之一，化合物K是常用的氮肥． d化合物L具有漂白性，可由Cl2与NaOH溶液反应而制得． e化合物J由两种元素组成，其相对分子质量为32. 请按要求填空 1反应③的化学方程式_______________________________________________． 2C的结构式__________________________；H的化学式____________________． 3L的溶液与化合物E反应的离子方程式____________________________. 4化合物J的化学式____________________． 解析本题的突破口是E.由于B、C、D是非金属单质，且其中A不是气体，结合“化合物E是形成酸雨的污染物之一”可推出E为SO2，A为S，B为O2；再根据“反应②是化工生产中的重要反应”及“FK”，且“K是常用的氮肥”可推出F为NH3，则C、D为N2、H2；再结合“JC”和“J由两种元素组成，其相对分子质量为32”，可推出C只能为N2，J为N2H4；又根据“L具有漂白性，可由Cl2与NaOH溶液反应而制得”可推出L为NaClO. 答案12NH3＋H2SO4NH42SO4 2N≡N NH42SO3或NH4HSO3 3ClO－＋SO2＋2OH－Cl－＋SO＋H2O 4N2H4 21．10分晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下 ①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅 ②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3 Si＋3HClSiHCl3＋H2 ③SiHCl3与过量H2在1000～1100℃反应制得纯硅 已知SiHCl3能与H2O剧烈反应，在空气中易自燃． 请回答下列问题 1第①步制备粗硅的化学反应方程式为_____________________________． 2粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3沸点33.0℃中含有少量SiCl4沸点57.6℃和HCl沸点－84.7℃，提纯SiHCl3采用的方法为 ________________________________． 3用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下图所示热源及夹持装置略去 ①装置B中的试剂是________． 装置C中的烧瓶需要加热，其目的是___________________________________． ②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是__________________________；装置D 不能采用普通玻璃管的原因是____________________________，装置D中发生反应的 化学方程式为________________________． ③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及__________________________________________________． ④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂是________．填写字母代号 a．碘水 b．氯水 c．NaOH溶液 d．KSCN溶液 e．Na2SO3溶液 解析分离沸点不同的液体的方法是分馏；根据题干“SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃”可知道H2的作用之一就是排尽装置内的空气，防止SiHCl3自燃，而此H2必须是干燥的，可知B的作用就是干燥H2，所以选用浓H2SO4.由于通入D中应是稳定的SiHCl3与过量H2的气流，所以C装置要加热，并且是水浴加热．因D装置应加热到1000℃～1100℃，用普通玻璃管会软化，必须用石英管．鉴定是否含铁单质，试样用稀盐酸溶解后生成Fe2＋，如果选用NaOH溶液，生成的Si也会溶解，所以考虑转化为Fe3＋后再检验，故选b、d. 答案1SiO2＋2CSi＋2CO↑ 2分馏或蒸馏 3①浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化 ②有固体物质生成 在此反应温度下，普通玻璃会软化 SiHCl3＋H2Si＋3HCl ③排尽装置中的空气 ④b、d 22．10分某化学课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况，设计了下图所示装置进行有关实验 1先关闭活塞a，将6.4 g铜片和12 mL 18 mol/L的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热至反应完成，发现烧瓶中还有铜片剩余．再打开活塞a，将气球中的氧气缓缓挤入圆底烧瓶，最后铜片完全消失． ①写出上述过程中烧瓶内发生反应的化学方程式 打开活塞a之前_____________________________________________________； 打开活塞a之后_______________________________________________________． ②B是用来收集实验中产生的气体的装置，但集气瓶内的导管未画全，请直接在图上把导管补充完整． 2实际上，在打开活塞a之前硫酸仍有剩余．为定量测定余酸的物质的量，甲、乙两学生进行了如下设计 ①甲学生设计方案是先测定铜与浓硫酸反应产生SO2的量，再通过计算确定余酸的 物质的量．他测定SO2的方法是将装置A产生的气体缓缓通过装置D，从而测出装置 A产生气体的体积已折算成标准状况．你认为甲学生设计的实验方案中D装置中试 剂为__________________填化学式． ②乙学生设计的方案是将反应后的溶液冷却后全部移入到烧杯中稀释，并按正确操作配制100 mL溶液，再取20 mL于锥形瓶中，用________作指示剂，用标准氢氧 化钠溶液进行滴定[已知CuOH2开始沉淀的pH约为5]，选择该指示剂的理由为___________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 再求出余酸的物质的量，若耗去a mol/L氢氧化钠溶液b mL，则原余酸的物质的量为________ mol.用含a、b的表达式来表示 解析1①浓硫酸具有强氧化性，加热条件下与Cu反应，Cu＋2H2SO4浓CuSO4＋SO2↑＋2H2O； 有O2存在时，Cu与稀硫酸发生反应，2Cu＋2H2SO4＋O22CuSO4＋2H2O. ②SO2密度大于空气密度，用向上排空气法收集，所以B装置中导管长进短出． 2①用排液体法测气体体积，为了减小误差，气体的溶解度应尽可能的小，选择饱和 NaHSO3溶液． ②由于CuOH2开始沉淀的pH约为5，应选择变色范围接近的指示剂，以减小滴定误差，故选择甲基橙作指示剂．设余酸的物质的量为n，消耗NaOH的物质的量为 a mol/Lb10－3 L＝ab10－3 mol H2SO4＋2NaOHNa2SO4＋2H2O 1 2 n ab10－3 mol 故n＝ mol 即原余酸的物质的量为 mol. 答案1①Cu＋2H2SO4浓CuSO4＋SO2↑＋2H2O 2Cu＋2H2SO4＋O22CuSO4＋2H2O ②B装置中导管长进短出 2①饱和NaHSO3 ②甲基橙 因为CuOH2开始沉淀的pH约为5，若用酚酞作指示剂时溶液中的Cu2＋会和NaOH反应，CuOH2的蓝色会干扰滴定终点的正确判断
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