化学 无机非金属材料的专项 培优练习题及详细答案.docx
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化学无机非金属材料的专项培优练习题及详细答案
化学无机非金属材料的专项培优练习题及详细答案
一、无机非金属材料练习题(含详细答案解析)
1.某一固体粉末含有SiO2、Fe2O3、Al2O3,加入足量NaOH溶液充分反应后,过滤,向所得溶液中加入过量盐酸,过滤,将所得滤渣洗涤并灼烧至恒重,最终固体成份为
A.SiO2B.Fe2O3、SiO2
C.SiO2、Al2O3D.Fe2O3
【答案】A
【解析】
SiO2、Fe2O3、Al2O3,加入足量NaOH溶液充分反应后,过滤,向所得溶液中含有硅酸钠、偏铝酸钠,加入过量盐酸,生成硅酸沉淀,将所得滤渣洗涤并灼烧生成二氧化硅,故A正确。
2.蛇纹石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3组成。
现取一份蛇纹石试样进行实验,首先将其溶于过量的盐酸,过滤后,在所得的沉淀X和溶液Y中分别加入NaOH溶液至过量。
下列叙述正确的是
A.沉淀X的成分是SiO2
B.将蛇纹石试样直接溶于过量的NaOH溶液后过滤,可得到红色颜料Fe2O3
C.在溶液Y中加入过量的NaOH溶液,过滤得到沉淀是Fe(OH)3
D.溶液Y中的阳离子主要是Mg2+、Al3+、Fe3+
【答案】A
【解析】
【分析】
金属氧化物MgO、A12O3、Fe2O3会溶于盐酸,生成氯化镁、氯化铝以及氯化铁,过滤后,得的沉淀X是二氧化硅,溶液Y中含有氯化镁、氯化铝以及氯化铁以及过量的盐酸,向Y中加入过量的氢氧化钠,会生成氢氧化镁、氢氧化铁沉淀,过滤后的溶液中含有氯化钠、偏铝酸钠等。
【详解】
A、沉淀X的成分是SiO2,A正确;
B、将蛇纹石试样直接溶于过量的NaOH溶液后过滤,可得到MgO、Fe2O3的混合物,B错误;
C、溶液Y中加入过量的NaOH溶液后过滤,过滤后的溶液中含有氯化钠、偏铝酸钠,沉淀是氢氧化镁、氢氧化铁沉淀,C错误;
D、溶液Y中含有氯化镁、氯化铝以及氯化铁以及过量的盐酸,含有的阳离子主要是Mg2+、Al3+、Fe3+、H+,D错误;
答案选A。
3.“纳米车”(如图所示)是科学家用某有机分子和球形笼状分子C60制成的,每辆“纳米车”是由一个有机分子和4个C60分子构成。
“纳米车”可以用来运输单个的有机分子。
下列说法正确的是
A.C60是一种新型的化合物
B.C60与12C是同素异形体
C.人们用肉眼可以清晰看到“纳米车”的运动
D.“纳米车”诞生说明人类操纵分子的技术进入了一个新阶段
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.C60是由一种元素组成的纯净物,属于单质,不属于化合物,故A错误;
B.C60是由碳元素形成的单质,而
是碳元素的一种原子,故C60与
不是互为同素异形体,故B错误;
C.因“纳米车”很小,我们不能直接用肉眼清晰地看到这种“纳米车”的运动,故C错误;
D.“纳米车”的诞生,说明人类操纵分子的技术进入一个新阶段,故D正确;
故答案选D。
4.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
【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;
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。
5.医用外科口罩的结构示意图如下图所示,其中过滤层所用的材料是熔喷聚丙烯,具有阻隔部分病毒和细菌的作用。
下列关于医用外科口罩的说法不正确的是
A.防水层具有阻隔飞沫进入口鼻内的作用
B.熔喷聚丙烯属于合成高分子材料
C.熔喷聚丙烯材料难溶于水
D.用完后应投入有
标志的垃圾箱
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.由医用外科口罩的结构示意图可知防水层具有阻隔飞沫进入口鼻内的作用,A项正确;
B.熔喷聚丙烯通过丙烯加聚反应制得,属于合成高分子材料,B项正确;
C.熔喷聚丙烯材料通过丙烯加聚反应制得,属于烃类无亲水基,难溶于水,C项正确;
D.口罩用完后属于有害物质,所以用完后应不能投入有
标志的垃圾箱,D项错误;
答案选D。
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__________________。
(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】
(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)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.硅在无机非金属材料中,扮演着主要角色,请利用相关知识回答下列问题:
(1)硅有非常重要的用途,请写出其中的一种:
_________________________________。
(2)古瓷中所用颜料成分一直是个谜,近年来科学家才得知大多为硅酸盐,如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox,铜为+2价),下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是________。
A.可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2
B.性质稳定,不易脱色
C.x等于6
D.易溶解于强酸和强碱
(3)工业上提纯硅有多种路线,其中一种工艺流程示意图如下:
①在电弧炉中发生的反应需要在高温条件进行,写出该反应化学方程式:
________________。
②SiCl4极易水解,在空气中生成烟尘和白雾,推测书写其水解的化学方程式为____________________。
③在流化床反应的产物中,除SiCl4外,还有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等,有关物质的沸点数据如下表,分离SiCl4和其他杂质的方法为________。
物质
Si
SiCl4
SiHCl3
SiH2Cl2
SiH3Cl
HCl
SiH4
沸点/℃
2355
57.6
31.8
8.2
-30.4
-84.9
-111.9
【答案】制半导体、制电路板、制太阳能电池板、制硅钢等(回答其中一种即可)D2C+SiO2
2CO↑+SiSiCl4+3H2O===H2SiO3↓+4HCl蒸馏(精馏)
【解析】
【详解】
(1)硅位于金属和非金属分界线附近,常用作半导体材料,为无机非金属材料的主角,计算机芯片的主要成分为单质硅,太阳能电池的主要成分是硅单质,所以硅可制半导体、制电路板、制太阳能电池板、制硅钢等,
因此,本题正确答案是:
制半导体、制电路板、制太阳能电池板、制硅钢等;
(2)A.硅酸盐用氧化物形式表示时,书写顺序为:
活泼金属氧化物、不活泼金属氧化物、二氧化硅、水,所以硅酸铜钡用氧化物形式表示:
,所以A选项是正确的;
B.硅酸盐性质均比较稳定,不容易褪色,所以B选项是正确的;
C.在硅酸铜钡中的铜元素化合价为+2,硅元素化合价为+4,氧元素的化合价为-2价,钡元素的化合价为+2价,则由化学式为
,根据化合物中正负化合价的代数和为0可得:
,计算得出x=6,所以C选项是正确的;
D.
是瓷器的一种颜料,瓷器耐酸耐碱耐腐蚀,所以不与强酸、强碱反应,故D错误;
因此,本题正确答案是:
D;
(3)①石英砂的主要成分是二氧化硅,制备粗硅发生置换反应,2C+SiO2
2CO↑+Si;
②
水解生成硅酸和氯化氢,反应的方程式为:
SiCl4+3H2O===H2SiO3↓+4HCl,因此,本题正确答案是:
SiCl4+3H2O===H2SiO3↓+4HCl;
③利用沸点的不同提纯
属于蒸馏,
(沸点57.6℃)中含有少量
(沸点33℃)和
(离子化合物沸点很高),
(沸点8.2℃)、
(沸点-30.4℃)、因为沸点差别较大,可以通过精馏(或蒸馏)除去杂质,因此,本题正确答案是:
精馏(或蒸馏)。
8.已知:
甲、乙、丙、丁为常见化合物,A、B为单质,相互转化关系如图。
其中甲是天然气的主要成分。
回答下列问题:
(1)丁物质的名称:
______,丙物质的化学式:
_________________________________________。
(2)检验化合物乙的化学方程式:
___________________________________________________。
(3)试剂X可能的化学式:
________、________(要求:
所选物质类别不同)。
(4)通过分析表明:
燃料充分燃烧的条件之一是______________________________。
(5)取变红溶液于试管中加热,观察到的现象有_______________________________________。
【答案】水COCO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2OO2CuO充足的氧气红色溶液变成紫色,有气泡冒出
【解析】
【分析】
甲是天然气的主要成分,则甲是甲烷,甲与A,B与A能燃烧,则A是氧气,丁电解生成A、B,则B是氢气,丁是水,乙与水加入紫色石蕊试液后溶液变红,则乙是二氧化碳,丙与乙可以相互转化,则丙是一氧化碳,据此分析解答。
【详解】
(1)根据分析可知丁是水,丙是CO,故答案为:
水;CO;
(2)检验二氧化碳的方法是将气体通入澄清石灰水,反应方程式为:
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O;
(3)由丙转化到乙,则试剂X可以是氧气,也可以是氧化铜等物质,所属的类别分别是单质和氧化物;故答案为:
O2;CuO;
(4)通过分析表明:
燃料充分燃烧的条件之一是要有充足的氧气;故答案为:
充足的氧气;
(5)取变红溶液于试管中加热会发生碳酸分解的过程,故可以观察到的现象是红色溶液变成紫色,有气泡冒出;故答案为:
红色溶液变成紫色,有气泡冒出。
9.探究无机盐X(仅含三种短周期元素)的组成和性质,设计并完成如下实验:
请回答:
(1)X的化学式是____。
(2)白色粉末溶于氢氧化钠溶液的离子方程式是____。
(3)高温条件下白色粉末与焦炭发生置换反应,写出该反应的化学方程式____。
【答案】Mg2SiO4或2MgO·SiO2SiO2+2OH-=SiO32-+H2OSiO2+2C
Si+2CO↑
【解析】
【详解】
无机盐X(仅含三种短周期元素),加入过量盐酸溶解,离心分离得到白色胶状物沉淀和无色溶液,白色胶状沉淀为硅酸,白色沉淀充分灼烧得到白色粉末1.80g为SiO2,物质的量=1.8g÷60g/mol=0.03mol,溶于氢氧化钠溶液得到无色溶液为硅酸钠溶液,说明无机盐中含硅酸根离子或原硅酸根离子,物质的量为0.03mol,若为硅酸根离子其质量=0.03mol×76g/mol=2.28g,金属质量=4.20g-2.28g=1.92g,无色溶液中加入过量氢氧化钠溶液生成白色沉淀则判断为Mg(OH)2,金属离子物质的量=3.48g÷58g/mol=0.06mol,质量为0.06mol×24g/mol=1.44g,不符合,则应为原硅酸根,物质的量为0.03mol,质量=0.03mol×92g/mol=2.76g,金属质量4.20g-2.76g=1.44g,物质的量=1.44g÷24g/mol=0.06mol,得到X为Mg2SiO4,则
(1)X的化学式是Mg2SiO4或2MgO·SiO2。
(2)白色粉末溶于氢氧化钠溶液的离子方程式是SiO2+2OH-=SiO32-+H2O。
(3)高温条件下白色粉末与焦炭发生置换反应,该反应的化学方程式SiO2+2C
Si+2CO↑。
10.有A、B、C三种不溶于水的固体。
A是某元素的一种单质,它在氧气中完全燃烧得到一种无色气体,此气体能使澄清石灰水变浑浊,另外测得这种气体密度为同温、同压下氧气密度的1.375倍。
B固体能溶于热氢氧化钠溶液,再往所得溶液中加入过量盐酸时,析出白色胶状沉淀D。
此沉淀干燥后,成为不溶于水的白色粉末,这是一种比碳酸酸性还弱的酸。
将B与石灰石、纯碱按比例混合加热得到C,C在高温时软化,无固定熔点。
(1)根据以上事实,形成单质A的元素名称为__,C的名称为__。
(2)B固体溶于热氢氧化钠溶液的化学方程式是__。
(3)生成白色胶状沉淀D的化学方程式是__。
(4)由B制取C的化学方程式是__。
【答案】碳普通玻璃SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2ONa2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑、CaCO3+SiO2
CaSiO3+CO2↑
【解析】
【分析】
A是某元素的一种单质,它在氧气中完全燃烧得到一种无色气体,此气体能使澄清石灰水变浑浊,这种气体为氧气密度的1.375倍(标准状况)的气体,则该气体的相对分子质量=32×1.375=44,应是CO2,所以A为碳,B固体能溶于热氢氧化钠溶液,再往所得溶液中加入过量盐酸时,析出白色胶状沉淀,此沉淀干燥后,成为不溶于水的白色粉末,这是一种比碳酸酸性还弱的酸,则该酸应为硅酸,将B与石灰石、纯碱按比例混合加热得到C,C在高温时软化,无固定熔点,该反应为工业制普通玻璃的反应,所以B为SiO2,C为普通玻璃,据此答题。
【详解】
A燃烧后生成的气体的相对分子质量为32×1.375=44,且能使澄清石灰水变浑浊,该气体是二氧化碳,则A为碳元素的一种单质。
B物质能与氢氧化钠反应,且能继续与过量的盐酸反应生成一种比碳酸还弱的酸,则B为二氧化硅。
二氧化硅与石灰石、纯碱混合加热生成的C在高温时软化且无固定熔点,可推知C为普通玻璃;
(1)根据以上事实,形成单质A的元素名称为碳,C的名称为普通玻璃;
(2)B为SiO2,其溶于热氢氧化钠溶液的化学方程式是SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O;
(3)在Na2SiO3溶液中滴加稀HCl,生成白色胶状沉淀H2SiO3的化学方程式是Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓;
(4)由SiO2制取普通玻璃的化学方程式是Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑、CaCO3+SiO2
CaSiO3+CO2↑。
11.单质Z是一种常见的半导体材料,可由X通过如下图所示的路线制备,其中X为Z的氧化物,Y为氢化物,分子结构与甲烷相似,回答下列问题:
(1)能与X发生化学反应的酸是_________;由X制备Mg2Z的化学方程式为_________。
(2)由Mg2Z生成Y的化学反应方程式为_________,Y分子的电子式为_________。
(3)Z、X中共价键的类型分别是_________。
【答案】氢氟酸SiO2+Mg
O2↑+Mg2SiMg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4
非极性键、极性键
【解析】
【详解】
单质Z是一种常见的半导体材料,则Z为Si,X为Z的氧化物,则X为SiO2,Y为氢化物,分子结构与甲烷相似,则Y为SiH4,加热SiH4分解得到Si与氢气。
(1)能与SiO2发生化学反应的酸是氢氟酸;由SiO2制备Mg2Si的化学方程式为:
SiO2+4Mg
2MgO+Mg2Si。
(2)由Mg2Z生成Y的化学反应方程式为:
Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4↑,Y为SiH4,电子式为
。
(3)Z为Si,周期表中位于第三周期IVA族,其单质属于原子晶体,化学键类型为非极性共价键;X为SiO2,属于原子晶体,含有的化学键属于极性共价键。
12.简要回答下列问题
(1)医疗上,常用胃舒平[主要成分Al(OH)3]来治疗胃酸(主要成分盐酸)过多,其理由是__________(用离子方程式表示)。
(2)生活中不能用铝制容器储存氢氧化钠溶液的原因是__________(用化学方程式表示)。
(3)工业制备漂白粉原理是__________(用化学方程式表示)。
(4)人们常用雕花玻璃装饰房间。
在玻璃上雕花时发生反应的化学方程式是__________。
(5)硅酸钠的水溶液俗称水玻璃,向其中通入过量的CO2,会出现软而透明的凝胶胶体,其化学方程式是__________。
【答案】3H++Al(OH)3=Al3++3H2OAl2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;2Al+2NaOH+2H2O=2NaA1O2+3H2↑2Cl2+2Ca(OH)2==CaCl2+Ca(ClO)2+2H2OSiO2+4HF=SiF4↑+2H2ONa2SiO3+2CO2+2H2O==H2SiO3↓+2NaHCO3
【解析】
【分析】
玻璃的主要成分之一为二氧化硅,它是酸性氧化物,不能与硫酸、硝酸、盐酸等发生反应,但能与氢氟酸发生反应。
不过,二氧化硅与氢氟酸反应,表现的不是酸性氧化物的性质,是氢氟酸特有的性质。
【详解】
(1)胃舒平中的Al(OH)3与胃酸中的盐酸反应,生成氯化铝和水,其理由是3H++Al(OH)3=Al3++3H2O;
答案为:
3H++Al(OH)3=Al3++3H2O;
(2)生活中不能用铝制容器储存氢氧化钠溶液,因为铝表面的Al2O3与NaOH反应后,里面的Al与NaOH溶液继续反应,化学方程式为Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;2Al+2NaOH+2H2O=2NaA1O2+3H2↑;
答案为:
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;2Al+2NaOH+2H2O=2NaA1O2+3H2↑;
(3)工业上利用氯气与石灰乳反应生产漂白粉,反应的化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2==CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O;
答案为:
2Cl2+2Ca(OH)2==CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O;
(4)在玻璃上雕花是利用氢氟酸与玻璃中的SiO2发生复分解反应,反应的化学方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O;
答案为:
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O;
(5)向硅酸钠水溶液中通入过量的CO2,会出现软而透明的硅酸凝胶和NaHCO3,反应的化学方程式为Na2SiO3+2CO2+2H2O==H2SiO3↓+2NaHCO3;
答案为:
Na2SiO3+2CO2+2H2O==H2SiO3↓+2NaHCO3。
【点睛】
“向硅酸钠水溶液中通入过量的CO2”,若不注意审题,我们很容易写成Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3,解题时,对关键词“过量”一定要引起高度重视。
13.晶体硅是信息科学和能源科学中的一种重要材料,可用于制芯片和太阳能电池等。
以下是工业上制取纯硅的一种方法。
请回答下列问题(各元素用相应的元素符号表示):
(1)在上述生产过程中,属于置换反应的有____(填反应代号)。
(2)写出反应③的化学方程式_______。
(3)化合物W的用途很广,通常可用作建筑工业和造纸工业的黏合剂,可作肥皂的填充剂,是天然水的软化剂。
将石英砂和纯碱按一定比例混合加热至1373~1623K反应,生成化合物W,其化学方程式是___。
(4)A、B、C三种气体在“节能减排”中作为减排目标的一种气体是___(填化学式);分别通入W溶液中能得到白色沉淀的气体是______(填化学式)。
(5)工业上合成氨的原料H2的制法是先把焦炭与水蒸气反应生成水煤气,再提纯水煤气得到纯净的H2,提纯水煤气得到纯净的H2的化学方程式为_______。
【答案】①②③SiHCl3+H2
Si+3HClSiO2+Na2CO3
Na2SiO3+CO2↑CO2CO2和HClCO+H2O
CO2+H2、CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O
【解析】
【详解】
(1)置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应,根据题干中制取硅的流程图知①②③属于置换反应,故答案为:
①②③;
(2)反应③是SiHCl3被氢气还原得到硅和氯化氢,反应的化学方程式为SiHCl3+H2
Si+3HCl,故答案为:
SiHCl3+H2
Si+3HCl;
(3)二氧化硅与碳酸钠高温反应生成硅酸钠,反应方程式为SiO2+Na2CO3
Na2SiO3+CO2↑,故答案为:
SiO2+Na2CO3
Na2SiO3+CO2↑;
(4)A、B、C分别为CO、CO2、HCl,作为减排目标的一种气体是CO2,化合物W为硅酸钠,能与W反应生成沉淀的是CO2和HCl,故答案为:
CO2;CO2和HCl;
(5)碳和水反应生成一氧化碳和氢气:
C+H2O(g)
CO+H2,一氧化碳和水反应生成二氧化碳和氢气:
CO+H2O(g)
CO2+H2,二氧化碳能和氢氧化钙反应生成碳酸钙:
CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O,故答案为:
CO+H2O(g)
CO2+H2、CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O。
14.用图所示实验装置可以完成中学化学实验中的一些实验。
(1)现有稀硝酸、稀盐酸、稀硫酸、碳酸钠粉末、硅酸钠溶液五种试剂。
选择三种试剂利用如图装置证明酸性强弱:
H2SO4>H2CO3>H2SiO3
①仪器B的名称________,A中试剂________,B中试剂________
②C中发生反应的化学方程式:
________________________________
(2)利用如图装置实验,证明二氧化硫气体具有漂白性。
已知:
Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O。
在装置A中加入70%的硫酸溶液,B中加入Na2SO3粉末,
①C中应加入________溶液(填“品红”或“石蕊”)。
打开分液漏斗活塞,一段时间后观察到C中现象是________________________________,反应完全后,将C试管加热一段时间发生的现象是________________________
②如果仅用如图装置进行此实验,可能造成环境污染,此污染属于________(选填“白色污染”或“酸雨污染"),因此应该在C装置后加一个盛有________溶液的洗气瓶。
③将二氧化硫气体通入FeCl3溶液