高中化学-第七章碳族元素无机非金属材料测试卷-人教版.doc

第七章 碳族元素无机非金属材料测试卷
第Ⅰ卷(选择题，共48分)
一、选择题(本题包括16个小题，每小题只有一个选项符合题意，每小题3分，共48分)。
1．下列关于碳和硅的叙述中正确的是 (　　)
A．氧化物都能与氢氧化钠溶液反应
B．单质在加热时都只能表现出还原性
C．氧化物都能溶于水生成相应的酸
D．碳和硅两种元素都有同素异形体
【解析】　CO2、SiO2为酸性氧化物，能与NaOH溶液反应，但CO为不成盐氧化物，不能与NaOH溶液反应，A不正确。C、Si高温下与O2反应生成相应的氧化物，表现出还原性，而与H2化合时则表现出氧化性，B不正确。CO2＋H2OH2CO3，CO不溶于水，SiO2不溶于水也不与水反应生成酸，C不正确。石墨、金刚石、C60等都是碳的同素异形体；晶体硅和无定形硅是硅的两种同素异形体，D正确。
【答案】　D
2．下列说法：①硅化学性质很稳定，因此硅在自然界中以游离态形式存在；②硅和二氧化硅晶体都属于原子晶体；③二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差异；④二氧化硅是一种酸性氧化物，它不与任何酸发生反应。正确的是 (　　)
A．①②③④　　B．①②④　　　C．①④　　　D．②③
【解析】　虽然硅的化学性质很稳定，但在自然界中仍以化合态形式存在，如二氧化硅、硅酸盐等，故①错；硅与二氧化硅均属于原子晶体，②正确；二氧化硅与二氧化碳所属晶体类型不同，故在物理性质上存在较多的差异，③正确；二氧化碳能与氢氟酸反应，故④错。
【答案】　D
3．2008年8月1日京津城际开通高速列车，天津到北京只需要29分钟。高速列车使用太阳能电池板，硅和二氧化硅都是制造太阳能电池的重要物质。粗硅冶炼原理：SiO2＋2CSi＋2CO↑　①；硅精炼原理：Si＋3HClSiHCl3(粗)＋H2　②；SiHCl3(粗)SiHCl3(精)　③；SiHCl3(精)＋H2Si(纯硅)＋3HCl　④。
下列对上述过程判断正确的是 (　　)

①
②
③
④
A
置换反应
氧化还原反应
非氧化还原反应
吸热反应
B
氧化还原反应
置换反应
氧化还原反应
放热反应
C
置换反应
氧化还原反应
物理变化
置换反应
D
氧化还原反应
离子反应
物理变化
氧化还原反应
【解析】　置换反应一定是氧化还原反应，但是，氧化还原反应不一定是置换反应；变化③是蒸馏，发生物理变化；离子反应必须有离子参加反应，上述反应都是在高温下反应，不是离子反应。
【答案】　C
4．闵恩泽因在中国炼油催化剂方面的突出贡献而荣获2007年国家最高科学技术奖。有一类常用的石油裂化催化剂，因在其结构中存在某些网络状的硅酸盐而具有笼状结构，可以有选择性地吸附一定大小的分子，对不同大小的分子起筛分作用，被称为“分子筛”。某种分子筛的化学式为：Na8[(AlO2)8(SiO2)40]·24H2O，以下有关该分子筛的说法正确的是(　　)
A．该分子筛可以耐一切酸碱的腐蚀
B．该分子筛是一种新型无机非金属材料
C．该分子筛是一种传统无机非金属材料
D．可将其化学式改写为氧化物的形式，说明该分子筛是由不同的氧化物混合而成的
【解析】　该分子筛的成分是硅酸盐，是一种传统无机非金属材料，可与氢氟酸反应。硅酸盐的结构复杂，所以除了简单的硅酸盐如Na2SiO3等用盐的形式表示外，绝大多数用二氧化硅和金属氧化物的形式表示，但不能说硅酸盐由氧化物混合而成。
【答案】　C
5．科学家最新发现，火星土壤中含有高纯度的二氧化硅沉积物。下列有关二氧化硅和水的叙述正确的是 (　　)
A．硅氧键比氢氧键强，所以，二氧化硅的熔点高于冰的熔点
B．1mol SiO2含有4mol Si—O键
C．粗硅精炼原理：SiO2＋2CSi＋2CO↑
D．二氧化硅溶于水生成硅胶
【解析】　本题考查有关二氧化硅的知识。二氧化硅是原子晶体，水是分子晶体，所以二氧化硅的熔点较冰的高，A错；SiO2＋2CSi＋2CO↑是冶炼粗硅原理，C错；二氧化硅不溶于水，硅酸钠溶液与酸溶液混合制硅胶，D错；根据二氧化硅的结构，1mol SiO2含有4mol Si—O键。
【答案】　B
6．X是核外电子数最少的元素，Y是地壳中含量最丰富的元素，Z在地壳中的含量仅次于Y，W元素可以形成自然界最硬的原子晶体，下列叙述正确的是 (　　)
A．固态WX4、X2Y都是分子晶体，所以相对分子质量大的熔沸点高
B．硬度：WY2>ZY2
C．W的一种同素异形体是可以导电的晶体
D．Z的最高价氧化物对应的水化物的酸性大于W的最高价氧化物对应的水化物的酸性
【解析】　依题意知，X是H，Y是O，Z是Si，W为C。WX4为CH4，X2Y为H2O，水分子间形成氢键，沸点较高，A错；CO2是分子晶体，SiO2是原子晶体，故硬度：SiO2>CO2，B错；石墨能导电，C正确；碳酸的酸性比硅酸的强，D错。
【答案】　C
7．下列除杂质的方法正确的是 (　　)
A．除去CO中少量O2：通过灼热的铜网后收集气体
B．除去K2CO3固体中少量NaHCO3：置于坩埚中加热
C．除去CO中少量二氧化碳：在密闭容器中与炭粉加热
D．除去碳酸钠中少量碳酸钙：溶于水、过滤、蒸干
【解析】　铜与氧气反应生成氧化铜，氧化铜与CO反应生成二氧化碳，A错；会引入碳酸钠杂质，B错；碳与二氧化碳不能完全反应生成CO，C错；碳酸钙难溶于水，碳酸钠溶于水，D正确。
【答案】　D
8．石灰在工农业生产和建筑业上有着重要用途。用于生产石灰的主要原料是石灰石(用①表示)，在石灰窑中加热焙烧石灰得到生石灰(用②表示)，并放出气体(用③表示)。生石灰在建筑上主要用作黏合剂，一般先使它“熟化”变成熟石灰(用④表示)，熟石灰与砂子混合成灰泥用于砌筑砖墙。经过一段时间后灰泥中的熟石灰变成另一固体物质(用⑤表示)。用下列化学式表示的5种物质都正确的是 (　　)
A．①Ca(OH)2，②CaO，③SO3，④CaSO4，⑤CaSO4
B．①CaO，②Ca(OH)2，③CO，④CaCO3，⑤CaCO3
C．①CaCO3，②CaO，③CO2，④Ca(OH)2，⑤CaCO3
D．①CaCO3，②CaO，③SO2，④CaSiO3，⑤Ca(OH)2
【解析】　石灰石的主要成分是碳酸钙，分解生成二氧化碳。
【答案】　C
9．把7.4g Na2CO3·10H2O和NaHCO3组成的混合物溶于水，配成100mL溶液，其中c(Na＋)＝0.6mol/L。若把等质量的混合物加热到恒重时，残留物的质量是 (　　)
A．3.18g B．2.21g C．5.28g D．4.22g
【解析】　混合物加热得到的是Na2CO3，根据Na＋守恒，n(Na2CO3)＝1/2n(Na＋)＝1/2×0.1L×0.6mol/L＝0.03mol，所以，m(Na2CO3)＝0.03mol×106g/mol＝3.18g。
【答案】　A
10．根据下表推断下列说法中不正确的是 (　　)
性质
金刚石
石墨
外观
无色，透明固体
灰黑，不透明固体
沸点
？
？
熔点
？
？
燃烧热/kJ·mol－1
395.4
393.50
A.C(石墨，s)―→C(金刚石，s)；H＝1.9kJ·mol－1
B．在相同条件下石墨的熔点应高于金刚石
C．金刚石中碳碳键键能大于石墨中碳碳键能
D．在相同条件下石墨和金刚石的沸点应相同
【解析】　由题意知：C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)；H＝－393.5kJ·mol－1；C(金刚石，s)＋O2(g)===CO2(g)；H＝－395.4kJ·mol－1，选项A正确，同时说明了等量的石墨和金刚石储存的能量前者低，能量越低越稳定，因此石墨中碳碳键键能应大于金刚石中碳碳键键能，石墨的熔点应高于金刚石。当石墨和金刚石熔化成为液体后，化学键完全被破坏，再加热汽化，两者的沸点是相同的(5100℃左右)。
【答案】　C
11．将24g石英和80g石灰石在高温下充分反应，反应后放出的气体在标准状况下的体积是 (　　)
A．8.96L B．17.92L C．4.48L D．11.2L
【解析】　由反应式CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，CaCO3CaO＋CO2↑可知，产生CO2的多少只与石灰石的量有关。
【答案】　B
12．向某二价金属M的M(OH)2溶液中加入足量的NaHCO3溶液，生成了MCO3沉淀，过滤，将沉淀置于足量的稀盐酸中充分反应后，在标准下收集到VL气体。如果要计算金属M的相对原子质量，你认为还必须提供下列哪些数据 (　　)
A．M(OH)2溶液的物质的量浓度
B．与MCO3反应的盐酸的物质的量浓度
C．MCO3的质量
D．题给条件充足，不需要再补充数据
【解析】　由标准状况下的气体体积可求出MCO3的物质的量，再结合MCO3的质量可求出MCO3的摩尔质量，减去CO的摩尔质量，可求得M的相对原子质量。
【答案】　C
13．假设原子晶体SiO2中硅原子被铝原子取代，不足的价键由钾原子被充，当有25%的硅原子被铝原子取代时，可形成正长石，则正长石的化学组成为 (　　)
A．KAlSiO4 B．KAlSi2O6
C．KAlSi3O8 D．KAlSi4O10
【解析】　在SiO2中，Si呈＋4价，所以硅原子被铝原子取代，不足的价键由钾原子补充时，每一个硅原子应由一个铝原子和一个钾原子共同代替。当有25%的硅原子被铝原子取代时可形成正长石，所以正长石中的原子个数比是：AlKSiO＝25%25%75%2＝1138，C正确。
【答案】　C
14．将CO2气体通入足量水玻璃中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后所得到的固体物质是 (　　)
A．Na2SiO3 B．Na2CO3、Na2SiO3
C．Na2CO3、SiO2 D．SiO2
【解析】　CO2气体通入水玻璃中发生反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，生成的硅酸灼烧后的产物SiO2能和Na2CO3在高温下反应又生成Na2SiO3，而且Na2SiO3具有很强的热稳定性。
【答案】　A
15．把二氧化碳和一氧化碳的混合气体VmL，缓缓地通过足量的过氧化钠固体，体积减少了五分之一，则混合气体中CO2与CO的体积比是 (　　)
A．14 B．12 C．23 D．32
【解析】　CO与过氧化钠不反应，CO2与Na2O2反应生成O2，利用体积减小计算。
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　　体积减小
　　　2　　　　　　　　1　　　　1
　　　V　　　　　　　　　　V
测混合气体中有VmL CO2、VmL CO，体积比为23，故C正确。
【答案】　C
16．将含有1mol Na2CO3的溶液逐滴滴入含有1.25mol HCl的稀盐酸中，混合后充分反应，产生的气体体积为V1；若将上述稀盐酸全部逐滴滴入Na2CO3溶液混合后充分反应，产生的气体体积为V2。在相同状况下V1与V2之比为 (　　)
A．11 B．25 C．52 D．23
【解析】　当Na2CO3溶液逐滴滴入盐酸中时，发生的反应为：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O，因n(Na2CO3)＝1mol，n(HCl)＝1.25mol，盐酸不足，产生的CO2的量：n(CO2)＝＝0.625mol；当盐酸逐滴滴入到Na2CO3溶液中时，发生的反应为Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl，NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，则产生CO2的量为：n(CO2)＝1.25mol－1mol＝0.25mol；故相同状况下V1与V2之比为：0.625mol0.25mol＝52.
【答案】　C
第Ⅱ卷(非选择题，共62分)
二、填空题(本题包括4个小题，共32分)
17．(4分)有A、B、C、D四种含硅元素的物质，它们能发生如下反应：
①C与烧碱溶液反应生成A和水；②A溶液与钙盐溶液反应生成白色沉淀D；③B在空气中燃烧生成C；④C在高温下与碳酸钙反应生成D和一种气体；⑤C在高温下与碳反应生成单质B。
根据上述变化，写出A、B、C、D化学式：
A________，B________，C________，D________。
【解析】　本题涉及的知识点主要有Si、SiO2、硅酸盐的化学性质，旨在考查学生的综合推断能力。能与烧碱反应的含硅元素的物质有Si、SiO2和H2SiO3，由①知A为Na2SiO3；由②知D为CaSiO3；由④知C为SiO2，发生的反应为SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑；由⑤知B为Si，发生的反应为SiO2＋2CSi＋2CO↑；由③验证以上推断合理。
【答案】　Na2SiO3　Si　SiO2　CaSiO3
18．(10分)下图是化学中部分常见的氧化物和单质的转化关系。其中，氧化物f是制造光导纤维的重要原料，氧化物c是一种具有磁性的黑色物质。回答下列问题：

(1)写出下列物质的化学式：单质C________，氧化物d________。
(2)纯净的单质F在工业上的重要应用是________________。
(3)写出下列反应的化学方程式：
①________________________________________________________________________；
④________________________________________________________________________；
⑤________________________________________________________________________。
【答案】　(1)Fe　H2O　(2)作半导体材料、制芯片等
(3)①2Mg＋CO2C＋2MgO　④C＋H2O(g)CO＋H2　⑤SiO2＋2CSi＋2CO↑
19．(8分)A、B、C是短周期中三种常见的单质。常温下D为无色液体，E是一种常见的温室气体。转化关系如下图所示。
试回答：
(1)A的化学式为____________，固态E属于____________晶体。
(2)E的电子式为____________，D与F反应的化学方程式为____________。
【解析】　依题意，常温下D为无色液体，且A单质与B单质反应可得D，可推知D为水；E是常见温室气体，则可能是CO2或CH4，结合框图转化关系H2O＋F―→B单质，E(气体)＋F―→B单质，可联想Na2O2与H2O、CO2反应均生成O2，则代入框图验证；可推出A为H2，B为O2，C为碳，D为H2O，E为CO2，F是Na2O2。
【答案】　(1)H2　分子
(2)
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
20．(10分)氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃条件下反应获得。
(1)根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是________。(填序号)
A．制汽轮机叶片 B．制有色玻璃
C．制永久性模具 D．制造柴油机
(2)写出N的原子结构示意图________，根据元素周期律知识，请写出氮化硅的化学式________________________________________。
(3)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。试推断该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式______________________________________。
(4)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅，反应的化学方程式为__________________________________________。
【解析】　根据N和Si的原子结构及元素周期律的知识，可判断氮元素的非金属性比硅强，故N显负价(－3)，Si显正价(＋4)，由此可写出氮化硅的化学式为Si3N4。
【答案】　(1)ACD　(2) 　Si3N4　(3)Si3N4＋12HF===3SiF4↑＋4NH3↑　(4)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl
三、实验题(本题包括2小题，共20分)
21．(10分)如何用所提供的试剂和方法除去各粉末状混合 物中的杂质(括号内为杂质)。将所选答案填在表中相应的空格内(如果不需要外加试剂，则对应答案栏可空着)。
可供选试剂：A.盐酸，B.氢氧化钠，C.氧气，D.水，E.二氧化碳。
可选用的操作：①水洗，②加热，③高温灼烧，④过滤，⑤结晶。

粉末状混合物
试剂
操作
(1)
CaCO3(SiO2)

(2)
NaCl(SiO2)

(3)
SiO2(Fe2O3)

(4)
SiO2(CaCO3)

(5)
SiO2(H2SiO3)

(6)
SiO2(NH4Cl)

【解析】　可根据二氧化硅不溶于水，可与强碱反应，不与酸(氢氟酸除外)反应，及受热不分解，而三氧化二铁、碳酸钙能跟盐酸反应，硅酸、氯化铵受热能分解等性质来解题。除杂过程中所发生的反应的化学方程式如下：(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O；(3)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O；(4)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O；(5)H2SiO3SiO2＋H2O；(6)NH4ClNH3↑＋HCl↑。
【答案】　(1)B　④　(2)D　④、⑤　(3)A　④　(4)A　④　(5)③　(6)②
22．(10分)已知SiO2、SO2和CO2都是酸性氧化物，化学性质具有一定的相似性；Mg和Na的化学性质也具有一定相似性。
Ⅰ.用如下图所示装置进行Mg与SO2反应的实验。

(1)选择制取SO2的合适试剂________。
①10%的H2SO4溶液 ②80%的H2SO4溶液
③Na2SO3固体 ④CaSO3固体
(2)写出装置B中发生的主要反应的化学方程式__________________________。装置C中NaOH溶液的作用是________________________________。
(3)你认为该装置是否有不足之处？____。如果有，请一一说明_____________________。
Ⅱ.某研究小组进行了“实验室制Si”的研究，他们以课本为基础，查阅资料得到以下可供参考的信息：
①工业上在高温时用C还原SiO2可制得Si
②Mg在点燃的条件下即可与SiO2反应
③金属硅化物与稀硫酸反应生成硫酸盐与SiH4
④Si和SiO2均不与稀硫酸反应
⑤SiH4在空气中自燃
他们在研究报告中记载着“……选用合适的物质在适宜的条件下充分反应；再用足量稀硫酸溶解固体产物；然后过滤、洗涤、干燥；最后称量……在用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，其产率也只有预期值的63%左右。”
(4)该小组“实验室制Si”的化学方程式是_________________________________
________________________________________________________________________。
(5)你估计“用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花”的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】　Ⅰ.(1)②③
(2)3Mg＋SO2===2MgO＋MgS　吸收未反应的SO2气体，避免污染环境
(3)有　一是A与B之间缺少干燥装置；二是装氢氧化钠溶液试管前应加一个防倒吸的安全瓶，否则容易引起倒吸，而且C装置未与大气相通
Ⅱ.(4)2Mg＋SiO22MgO＋Si
(5)金属镁与生成的硅继续反应得到硅化镁，硅化镁与硫酸反应生成SiH4可自燃(或用化方程式说明：2Mg＋Si===Mg2Si，Mg2Si＋2H2SO4===2MgSO4＋SiH4↑，SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O)
四、计算题(本题包括1小题，共10分)
23．(10分)2007年国家质检总局铝合金抽检合格率约为90%。已知国家行业标准中铸造铝合金的各成分的质量分数为：Si－4.5%～5.5%，Cu－1.0%～1.5%，Mg－0.4%～0.6%，其余为Al。
现对某品牌的铸造铝合金中所含的四种成分作如下实验检测：
①称取18.0g铸造铝合金样品，分成等质量的A、B两份。向A份加入足量NaOH溶液，B份加入足量的稀盐酸。(已知Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑)
②待两份反应物都充分反应之后，称得滤渣质量相差0.512g，收集得到的两份气体的体积相差851.2mL(标准状况下)。
试回答下列问题：
(1)样品中Si和Mg的物质的量分别是多少？
(2)通过计算判断该品牌的铸造铝合金是否为合格产品(一项不达标即为不合格产品)。
【解析】　(1)设9g样品中Si的物质的量为x，Mg的物质的量为y。则有：
解得：x＝0.02mol，y＝0.002mol
(2)因为合金中Si的百分含量为：0.02mol×28g/mol÷9g×100%≈6.2%，超过国家标准，故该铸造铝合金属于不合格产品。
【答案】　(1)0.02mol　0.002mol　(2)不合格
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用心 爱心 专心