2021高考化学(浙江专用)二轮考点突破-答案解析-专题十四无机非金属材料的主角——碳和硅-.docx

专题十四　无机非金属材料的主角——碳和硅
真题考点·高效突破
考点一:碳及其化合物的性质
【真题题组】
1.D　用加热法除去NaCl中的NH4Cl,是利用NH4Cl的热不稳定性,叙述Ⅰ与叙述Ⅱ两者无因果关系,A项错误;Fe3+具有氧化性,与Fe3+用KSCN溶液的检验无因果关系,B项错误;CaCO3的溶解度小于Ca(HCO3)2,但是Na2CO3的溶解度大于NaHCO3,C项错误;玻璃的主要成分是SiO2,SiO2与HF能反应,所以不能用玻璃瓶保存,两者构成因果关系,D项正确。
2.AD　依据题意,捕获室中是用NaOH溶液吸取CO2,转变为Na2CO3,NaOH溶液和Na2CO3溶液然后进入反应分别室,在反应分别室中CaO与Na2CO3作用生成CaCO3和NaOH。经过滤得到CaCO3、NaOH溶液。NaOH溶液返回捕获室循环使用,CaCO3进入高温反应炉,高温分解生成CaO和CO2,CaO再进入反应分别室循环使用。由于CaCO3分解的条件为高温,所以A正确;通过以上分析,NaOH溶液、CaO都可以循环利用,B错;反应分别环节中只用过滤便可,C错;该方案把工业生产中产生的CO2分别,削减了CO2的排放,分别出的CO2可用于制甲醇等产品,D正确。
3.C　NaHCO3不能直接转化为Na,A错;Cu(OH)2不能直接转化为Cu,B错;只要能写出2Mg+CO22MgO+C,就可推断C项各变化均能一步转化,C正确;SiO2→H2SiO3、H2SiO3→Si两个转化都不能一步完成,D项错误。
4.D　由题意知,一粒药片完全溶解,500 mg指的是CaCO3的质量,A项错误;500 mg CaCO3完全溶解产生CO2:×
22 400 mL/mol=112 mL,B项错误;CaCO3犯难溶物,不能写成离子形式,柠檬酸为弱酸,不能写成离子形式,故C错误;三种物质放入水中,产生大量气泡,表明产生了CO2,从而说明柠檬酸酸性比碳酸强,D正确。
5.A　KAl(SO4)2·12H2O电离出的Al3+能水解,生成Al(OH)3胶体,有吸附作用,可用作净水剂,A正确;金刚石的组成元素是C,C能够与O2发生反应,生成CO2,B错误;浓H2SO4有强氧化性,在加热条件下与Cu可猛烈反应,C错误;SO2和溴水发生氧化还原反应,加热不能恢复原来颜色,D错误。
考点二:硅及其化合物的性质、无机非金属材料
【真题题组】
1.B　硫酸与水垢CaCO3反应,会生成微溶物CaSO4,其掩盖在水垢表面,不利于进一步处理水垢;同时,H2SO4是强酸,也会对铁质的锅炉造成损害,故B项不合理。
2.A　短周期非金属元素原子最外层电子数是次外层电子数一半的是Si,在自然界中只以化合态的形式存在,A正确;硅单质是常用的半导体材料,而光导纤维的主要成分是SiO2,B错;硅的最高价氧化物是SiO2,可以与氢氟酸反应,C错;Si的非金属性弱于C,它的氢化物的稳定性弱于甲烷,D错。
3.D　光纤制品的主要原料为高纯度的二氧化硅,A正确;水玻璃是Na2SiO3水溶液,具有黏性,可作黏合剂,不燃烧,可作防火剂,B正确;盐析属于物理变化,不转变蛋白质的生理活性,此过程可逆,C正确;石油的主要成分是烷烃、环烷烃和芳香烃,分馏时得不到烯烃和二烯烃,D错误。
4.C　水晶饰物的主要成分是SiO2,不是硅酸盐制品,②错;高纯度的硅单质主要用于半导体芯片,制作光导纤维的是SiO2,③错;陶瓷是三大传统硅酸盐无机非金属材料之一,④正确,正确的是①④。
5.解析:(1)由题意“金属”两字知,其性质类似金属又不是金属,又依据其原料中有Si、O、C、Fe元素,因此推想其为合金,为硅铁。
(3)①SiO2和C反应,为氧化还原反应,由SiO2→SiC,硅元素的化合价无变化,而C→SiC,碳元素的化合价由零价降到-4价,则必有碳元素化合价的上升,由零价上升到+2价,另一产物为CO,故可写出化学方程式。碳化硅为原子晶体,其结构类似于金刚石或晶体硅。②比较SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl的沸点,可得常温下SiHCl3、SiCl4为液体、SiH2Cl2、SiH3Cl为气体,沉降除去产物中的固体后,冷凝得到SiHCl3、SiCl4的混合液体,用蒸馏法可分别两者。③SiHCl3的结构类似甲烷,其结构为,其中Si为+4价,Cl和H都为-1价,和H2O反应时,把水看成H+和OH-的组合,则显负价的微粒结合H+,显正价的结合OH-,便得到产物HCl,H-+H+H2,Si4++OH-Si(OH)4即H4SiO4,失水成为H2SiO3。
(4)氯碱工业可供应H2、Cl2和NaOH,而H2和Cl2可合成HCl,依据前述题目可知,结合题目知,可供应原料H2和HCl。
答案:(1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁)
(2)石英砂、纯碱和石灰石
(3)①SiO2+3CSiC+2CO↑　金刚砂　金刚石(或单晶硅)　
②精馏(或蒸馏)　③H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl
(4)H2、HCl
6.解析:制备四氯化硅的原料为Cl2和Si,所以必需先制Cl2,而SiCl4遇水极易水解,所以Cl2须干燥。A装置为Cl2的制备装置,B、C装置为除杂装置。先用B(饱和食盐水)除去HCl,再用C(浓H2SO4)除去水蒸气。Cl2通入粗硅中反应,由于SiCl4常温下为液态,用冷水将产生的SiCl4冷凝即可。(1)制取氯气用浓盐酸和MnO2在加热条件下反应。(2)g管是将分液漏斗与烧瓶相连,以平衡压强,这样便于盐酸能顺当滴下。SiCl4的沸点很低,只有57.7℃,而反应的温度达几百度,故需要冷凝收集。(3)精馏粗产物得到SiCl4,温度把握在57.7 ℃,此时BCl3为气体,但AlCl3、FeCl3、PCl5均为液态,残留在h瓶中,所以残留物中所含杂质元素为Fe、Al、P、Cl。
(4)由于高锰酸钾本身是紫红色的,与反应时,可以褪色,故而可以作为指示剂。依据方程式可以找出关系,5Fe2+～Mn,n(Fe)=1.000×10-2×20.00×10-3×5.000×100/25.00 mol=4.000×10-3mol。w(Fe)=4.000×10-3 mol
××100%=4.480%。
答案:(1)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(2)平衡压强　 浓硫酸　 使SiCl4 冷凝
(3)Al、P、Cl
(4)①否　KMnO4溶液自身可作指示剂
②4.480%
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1.B　纳米碳管是由碳原子构成的,是碳的单质,A错;碳元素是非金属元素,原子间只能以共价键结合,B正确;纳米碳管与石墨都是碳元素的单质,两者互为同素异形体,C错;0.12 g 纳米碳管中碳原子物质的量为=0.01 mol,含有的碳原子个数为6.02×1021,D错。
2.A　由于弱酸不能与强酸盐反应,当通入氨气后,溶解的CO2与通入的氨气发生反应,CO2+H2O+2NH3(NH4)2CO3,(NH4)2CO3是一种强电解质,以N、C存在,C与Ca2+生成CaCO3沉淀,A正确;Na2SiO3溶液通入CO2生成H2SiO3沉淀,而H2SiO3沉淀不能溶于过量CO2,B错;Ca(ClO)2溶液通入CO2,CO2+H2O+Ca(ClO)2CaCO3↓+2HClO,再加入品红溶液,HClO的强氧化性使品红的红色褪去,C错;BaCl2溶液通入NO2后,生成HNO3,再通入SO2则被氧化为H2SO4,生成BaSO4沉淀,沉淀不会消逝,
D错。
3.C　由于盐酸逐滴滴入到碳酸盐中的反应为:Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl;NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O,从图像中分析可以发觉0～25 mL段消耗的酸体积小于生成气体的体积段消耗酸的体积,所以可以得到溶质的成分是NaHCO3和Na2CO3的混合物,且依据0～25 mL段消耗酸的体积可以推断出Na2CO3的物质的量为2.5×10-3 mol,由25～75 mL段知消耗酸25 mL时,NaHCO3 总共(75-25)×10-4 mol=5×10-3 mol,其中由Na2CO3转化过来的NaHCO3是:2.5×10-3 mol,则通入CO2后所得溶液中NaHCO3为:5×10-3 mol-2.5×10-3 mol=2.5×10-3 mol,C正确;其中纵坐标a的数值为112。
4.B　Na2O2与水的反应中,Na2O2既是氧化剂也是还原剂,A错;向硅酸钠溶液中滴加盐酸,会生成白色的H2SiO3凝胶,B正确;Al(OH)3 不能溶于弱碱,所以当氨水过量时,白色沉淀不会溶解,C错;工业上是通过电解熔融氯化镁来制取金属镁,
D错;
5.D　氯气虽然具有氧化性,但不具有漂白性,有漂白性的是HClO,D错误。
6.C　两性氧化物的定义是与酸、碱反应均生成盐和水,而SiO2与HF反应生成的SiF4不是盐,所以A错;SiO2是光导纤维材料,Si是半导体材料,B错;硅胶中加入氯化钴后,可得变色硅胶。吸水前是蓝色,吸水后变红色,从颜色的变化可以看出吸水程度,C正确;在Si的制取过程中有多步反应涉及到单质到化合物间的转化,是氧化还原反应,D错。
7.B　生产一般水泥的原料是石灰石和黏土,生产玻璃的原料是石灰石、石英和纯碱,B项不正确,粗铜应当接电源的正极,作为电解池的阳极,C正确。
8.D　Fe(NO3)2溶液中,滴加稀H2SO4酸化后,相当于存在HNO3,会把Fe2+氧化为Fe3+,滴加KSCN溶液后变红色,不能确定Fe(NO3)2 试样已变质,A错;SO2气体通入澄清石灰水,也会生成白色的CaSO3沉淀,B错;依据越弱越水解的规章,pH:Na2SiO3>Na2CO3,则非金属性:C >Si,C错;NaCl和NaI混合溶液中两者浓度相同,化合物类型相同,滴加AgNO3溶液时Ksp小的先生成沉淀,这里毁灭了AgI沉淀,所以Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),D正确。
9.解析:(1)石英砂中含有可溶性杂质氯化钠,加水溶解可除去,氢氧化钠和二氧化硅反应生成硅酸钠。
(2)蒸发溶液要选择蒸发皿,为防止受热不均液体溅出,用玻璃棒搅拌。
(3)Fe2O3不和氢氧化钠反应,故残渣为Fe2O3,依据电荷守恒配平。
(4)10 g石英砂中SiO2占了90%,则SiO2的物质的量为=0.15 mol,硅酸钠晶体的质量为15.2 g,则氧化钠的质量为15.2 g-9 g=6.2 g,故氧化钠的物质的量为0.1 mol,n(Na2O)∶n(SiO2)=0.1 mol∶0.15 mol=1∶1.5,故n=1.5。
答案:(1)除去氯化钠等可溶性杂质　
SiO2+2OH-Si+H2O
(2)玻璃棒　蒸发皿
(3)Fe2O3　2　Fe(OH)3　3　4　2　Fe　3　5
(4)1.5