高考化学无机非金属材料推断题综合经典题附详细答案.docx

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高考化学无机非金属材料推断题综合经典题附详细答案

高考化学无机非金属材料推断题综合经典题附详细答案

一、无机非金属材料练习题（含详细答案解析）

1．X、Y、Z是三种常见的单质，甲、乙是两种常见的化合物。

下表各组物质之间通过一步反应不能实现如图所示转化的是（）

A．AB．BC．CD．D

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A．X为H2，Z为Cl2，氢气与氯气可以一步反应生成化合物乙HCl；Y为Si，硅与氯气可以一步反应生成化合物甲SiCl4；氢气与SiCl4可以一步反应生成化合物乙（HCl）与单质Y（Si），故A正确；

B．X为Mg，Z为O2，镁与氧气可以一步反应生成化合物乙MgO；Y为C，碳与氧气可以一步反应生成化合物甲CO2；镁与二氧化碳可以一步反应生成化合物乙（MgO）与单质Y（C），故B正确；

C．X为Zn，Z为Cl2，锌与氯气可以一步反应生成化合物乙ZnCl2；Y为Fe，铁与氯气可以一步反应生成化合物甲FeCl3；锌与氯化铁不能一步反应生成化合物乙（ZnCl2）与单质Y（Fe），二者反应首先生成ZnCl2和FeCl2，然后锌再与FeCl2反应置换出铁，故C错误；

D．X为O2，Z为H2，氧气与氢气可以一步反应生成化合物乙H2O；Y为N2，氮气与氢气可以一步反应生成化合物甲NH3；O2与NH3可以一步反应生成化合物乙（H2O）与单质Y（N2），故D正确；

故答案为C。

2．对于足球烯C60的认识错误的是（）

A．是分子晶体B．含有非极性共价键

C．存在同素异形体D．结构稳定，难以发生化学反应

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

A.C60之间的相互作用力是范德华力，属于分子晶体，A正确；

B.足球烯中既有双键又有单键，化学键是共价键，且是非极性共价键，B正确；

C.金刚石、石墨、足球烯都是碳的同素异形体，所以足球烯存在同素异形体，C正确；

D．足球烯是属分子晶体，在常温下，碳碳之间键能大，也比较稳定，但其易发生加成反应，D错误；

答案选D。

3．在给定的条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是

A．Fe

FeCl2

Fe（OH）2B．H2SiO3

SiO2

SiCl4

C．浓盐酸

Cl2

漂白粉D．NH3

NO

HNO3

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A．氯气具有强氧化性，与铁反应生成三氯化铁，不能一步反应生成氯化亚铁，故A错误；

B．硅酸受热分解生成二氧化硅，二氧化硅与HCl不反应，不能转化为SiCl4，故B错误；

C．二氧化锰与浓盐酸反应生成氯气，氯气与石灰乳反应生成氯化钙和次氯酸钙，可以制得漂白粉，物质间转化均能实现，故C正确；

D.氨催化氧化生成NO，NO与水不反应，不能转化为硝酸，故D错误；

故选C。

4．我国成功地发射了嫦娥一号探测卫星，对月球土壤中14种元素的分布及含量进行探测等。

月球的矿产资源极为丰富，仅月球表层5cm厚的沙土就含铁单质有上亿吨，月球上的主要矿物有辉石（CaMgSi2O6）、斜长石（NaAlSi3O8）和橄榄石[（Mg或Fe）2SiO4]等。

下列说法或分析不正确的是

A．辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿

B．斜长石的氧化物形式可表示为Na2O·Al2O3·3SiO2

C．月球表层沙土中有游离态铁是因为月球的表面几乎没有氧气

D．橄榄石中铁元素为＋2价

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

A.辉石（CaMgSi2O6）、斜长石（NaAlSi3O8）和橄榄石[（Mg或Fe）2SiO4]的成分均属于硅酸盐类，属于硅酸盐矿，A正确；

B.硅酸盐的氧化物表示方法：

先写活泼金属氧化物，然后是不活泼的金属氧化物，再是非金属氧化物二氧化硅，最后是水，所以斜长石的氧化物形式可表示为：

Na2O•Al2O3•6SiO2，B错误；

C.月球上有游离态铁是因为月球环境中没有氧化金属铁的物质或者条件，所以月球的表面几乎没有氧气，故C正确；

D.[（Mg或Fe）2SiO4]中，镁元素化合价是+2价，硅元素化合价是+4价，氧元素化合价是-2价，所以铁元素化合价是+2价，D正确；

故合理选项是B。

5．《青花瓷》冲所描述的“瓶身描述的牡丹一如你初妆”“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但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，铜为十2价），下列有关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·2SiO2B．易溶解于强酸和强碱

C．性质稳定.不易脱色D．x=6

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

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BaO•CuO•2SiO2，故A正确；

B.硅酸铜钡能稳定存在，说明不易溶解于强酸和强碱，故B错误；

C.《青花瓷》能长期不褪色，说明硅酸铜钡性质稳定不易脱色，故C正确；

D.硅酸铜钡中Ba为+2价、Cu为+2价、Si为+4价、O为-2价，根据化合价代数和等于0，可知x=6，故D正确；

选B。

6．在生产和生活中应用的化学知识正确的是

A．玻璃、水泥、水晶项链都是硅酸盐制品

B．晶体硅是在通信工程中制作光导纤维的主要原料

C．碳酸钠在医疗上是治疗胃酸过多的一种药剂

D．发酵粉中主要含有碳酸氢钠，能使焙制出的糕点疏松多孔

【答案】D

【解析】

【详解】

A．水晶成分为二氧化硅是氧化物，不属于硅酸盐，故A错误；

B．二氧化硅具有良好的光学特性，是制作光导纤维的主要原料，故B错误；

C.碳酸钠碱性较强，具有腐蚀性，不能用于治疗胃酸过多，可以用碳酸氢钠治疗，故C错误；

D．碳酸氢钠不稳定，受热分解生成二氧化碳，能使焙制出的糕点疏松多孔，常用于食品发酵剂，故D正确；

答案选D。

7．下面关于硅的叙述中，正确的是（）

A．硅的非金属性比碳强，只有在高温下才能跟氢气起化合反应

B．硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位

C．硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在

D．硅在电子工业中，是重要的半导体材料

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

A．硅的非金属性比碳弱，A项错；

B．硅在地壳中的含量在所有的元素中居第二位，排名前四位的是O、Si、Al、Fe，所以B项错；

C．硅在自然界中是以化合态存在的，所以C项也错；

答案应选D。

8．某研究性学习小组的甲、乙同学分别设计了以下实验来验证元素周期律。

（Ⅰ）甲同学在a、b、c三只烧杯里分别加入50mL水，再分别滴加几滴酚酞溶液，依次加入大小相近的锂、钠、钾块，观察现象。

①甲同学设计实验的目的是______

②反应最剧烈的烧杯是______（填字母）；

③写出b烧杯里发生反应的离子方程式______

（Ⅱ）乙同学设计了下图装置来探究碳、硅元素的非金属性强弱，根据要求完成下列各小题

（1）实验装置：

（2）实验步骤：

连接仪器、______、加药品后，打开a、然后滴入浓硫酸，加热。

（3）问题探究：

（已知酸性强弱:

亚硫酸>碳酸）

①铜与浓硫酸反应的化学方程式是______，装置E中足量酸性KMnO4溶液的作用是______。

②能说明碳元素的非金属性比硅元素非金属性强的实验现象是______；

③试管D中发生反应的离子方程式是______。

【答案】验证锂、钠、钾的金属性强弱；c2Na+2H2O=2Na++2OH¯+H2↑检查装置气密性Cu+2H2SO4（浓）

CuSO4+2H2O+SO2↑除去CO2中混有的SO2盛有硅酸钠溶液的试管出现白色沉淀；SO2+HCO3¯=CO2+HSO3¯

【解析】

【分析】

乙同学设计实验探究碳、硅元素的非金属性强弱。

先用浓硫酸和铜在加热条件下制备二氧化硫气体，通入D试管与饱和碳酸氢钠反应生成二氧化碳，混合气体通入试管E，除去混有的二氧化硫，剩余的二氧化碳通入试管F与硅酸钠溶液反应，会出现白色沉淀。

该实验需要改良的地方尾气处理装置，以及防干扰装置（防止空气中的二氧化碳进入装置F，干扰实验结构，可以加一个球星干燥管，内盛放碱石灰）。

【详解】

（Ⅰ）①由某研究性学习小组设计实验验证元素周期律可得，甲同学设计的实验目的是：

验证锂、钠、钾的金属性强弱；

②金属性：

K＞Na＞Li，金属性越强，单质与水反应越剧烈，故反应最剧烈的烧杯是c；’

③b烧杯里发生反应的离子方程式：

2Na+2H2O=2Na++2OH¯+H2↑；

（Ⅱ）

（2）实验步骤：

有气体参与反应，先连接仪器、检查装置气密性、加药品（先加固体，后加液体）后，打开a、然后滴入浓硫酸，加热。

（3）①铜与浓硫酸反应的化学方程式是：

Cu+2H2SO4（浓）

CuSO4+2H2O+SO2↑；根据分析，高锰酸钾的作用是除去CO2中混有的SO2；

②非金属性越强，最高价氧化物的水化物酸性越强，若碳酸可以制得硅酸，则可以证明碳酸强于硅酸，从而可以证明二者非金属性的强弱，故能说明碳元素的非金属性比硅元素非金属性强的实验现象是：

盛有硅酸钠溶液的试管出现白色沉淀；

③试管D用SO2与NaHCO3制备CO2，反应的离子方程式：

SO2+HCO3¯=CO2+HSO3¯。

9．晶体硅是一种重要的非金属材料，有科学家认为硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”。

（1）工业上生产纯硅的工艺流程如下：

石英砂的主要成分是SiO2，在制备粗硅时，焦炭的作用是__________（填“氧化剂”或“还原剂”）；在该反应中，若消耗了3.0gSiO2，则转移电子的总数为_______________。

（2）某实验室利用SiHCl3（沸点33.0℃）与过量H2在1000℃～1100℃反应制得纯硅。

已知SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。

装置如图所示（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中发生反应的化学方程式为___________________________________。

③为检验产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需要加入的试剂有______（填字母）。

a.碘水b.氯水　c.Na2SO3溶液　d.KSCN溶液

【答案】还原剂1.204×1023或0.2NA浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化有固体物质生成SiHCl3＋H2

Si＋3HClbd

【解析】

【分析】

（1）根据工艺流程写出化学方程式，从化合价的变化判断焦炭的作用，根据化学方程式和质量关系求出转移的电子数；

（2）①A生成的氢气经过干燥，进入D与从C中汽化的SiHCl3反应制粗硅，B是干燥装置，②氢气和SiHCl3发生置换反应，写出化学方程式；

③选择检验亚铁离子的试剂；

【详解】

（1）根据流程可知，化学方程式为SiO2+2C

Si+2CO，碳的化合价升高，做还原剂，1molSiO2参加反应转移的电子数为4mol，反应中消耗了3.0gSiO2，n=

=0.05mol，转移电子为0.2mol，即1.204×1023或0.2NA；

（2）SiHCl3能与H2O强烈反应，需要用浓硫酸干燥氢气，反应需要的温度比较高，在D中反应，SiHCl3的沸点较低，C中的烧瓶需要加热是为了使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化；

②装置D中有硅单质生成，即有固体物质生成。

此反应为SiHCl3＋H2

Si＋3HCl；

③亚铁离子的检验通常用的方法是：

先向溶液中加入KSCN，溶液不变红色，再加入氯水溶液变红色，即可却确定有亚铁离子，答案为bd。

10．按要求回答下列问题

（1）镁燃烧不能用CO2灭火，用化学方程式表示其理由________________________________。

（2）铝制品不能盛放碱性食品原因用离子方程式表示________________________________。

（3）不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛装碱液的原因用离子方程式表________________________________。

（4）有一种石棉矿叫做青石棉，其化学式为Na2Fe5Si8H2O24，写成氧化物形式的化学式为____________。

（5）已知CuCL是白色难溶的物质，写出CuCL2溶液与SO2反应的离子方程式________________________。

【答案】CO2+2Mg

C+MgO2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑SiO2+2OH-=SiO32-+H2ONa2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O2Cu2+＋2H2O＋SO2＋2Cl-＝2CuCl↓＋2SO42-＋4H+

【解析】

【分析】

（1）镁燃烧不能用CO2灭火：

；

（2）铝制品不能盛放碱性食品：

；

（3）不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛装碱液：

；

（4）Na2Fe5Si8H2O24，写成氧化物形式的化学式为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O；

（5）CuCl2溶液与SO2反应的离子方程式:

.

【详解】

（1）镁燃烧不能用CO2灭火：

；故答案为：

；

（2）铝制品不能盛放碱性食品：

；故答案为：

；

（3）不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛装碱液：

；故答案为：

；

（4）Na2Fe5Si8H2O24，写成氧化物形式的化学式为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O；故答案为：

Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O；

（5）CuCl2溶液与SO2反应的离子方程式:

.故答案为：

。

11．硅铁合金广泛应用于冶金工业，可用于铸铁时的脱氧剂、添加剂等，回答下列问题：

（1）基态Fe原子价层电子的电子排布图为________，基态Si原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。

（2）绿帘石的组成为

，将其改写成氧化物的形式为_____________.

（3）

分子的中心原子的价层电子对数为________，分子的立体构型为________；四卤化硅的熔、沸点如下，分析其变化规律及原因________________________________。

熔点/K

182.8

202.7

278.5

393.6

沸点/K

177.4

330.1

408

460.6

（4）

可与乙二胺（

，简写为en）发生如下反应：

。

的中心离子的配位数为________；

中的配位原子为________。

（5）在硅酸盐中，

四面体（图a）通过共用顶角氧离子可形成多种结构形式。

图b为一种多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为________，化学式为________________。

O·Si

图a

图b

【答案】

哑铃4CaO•Fe2O3•2Al2O3•6SiO2•H2O4正四面体形熔、沸点依次升高，原因是分子结构相似，相对分子量依次增大，分子间作用力逐渐增强6O和Nsp3

或Si2O52-

【解析】

【分析】

（1）基态Fe原子价层电子为其3d、4s能级上电子；基态Si原子电子占据的能级有1s、2s、2p，最高能级为2p；

（2）绿帘石的组成为Ca2FeAl2（SiO4）（Si2O7）O（OH），将其改写成氧化物的形式时应结合元素的化合价，依次写出金属氧化物、非金属氧化物、最后是水，并注意原子的最简单整数比不变；

（3）SiCl4分子的中心原子为Si，形成4个σ键，具有甲烷的结构特点；由表中数据可知四卤化硅的沸点逐渐升高，为分子晶体，沸点与相对分子质量有关；

（4）配离子为[Fe（H2O）6]2+，中心离子为Fe3+，配体为H2O，[Fe（H2O）4（en）]2+中配体为H2O和en，根据孤对电子确定配位原子；

（5）硅酸盐中的硅酸根（SiO44-）为正四面体结构，所以中心原子Si原子采取了sp3杂化方式；图中为一种无限长层状结构的多硅酸根，图中一个SiO44-四面体结构单元中其中有3个氧原子的贡献率为

。

【详解】

（1）基态Fe原子的核外价电子排布式为[Ar]3d64S2，基态Fe原子价层电子为其3d、4s能级上电子，则基态Fe原子的核外价电子排布图为

；基态Si原子电子占据的能级有1s、2s、2p，最高能级为2p，其电子云轮廓图为哑铃形；

（2）绿帘石的组成为Ca2FeAl2（SiO4）（Si2O7）O（OH），将其改写成氧化物的形式为4CaO•Fe2O3•2Al2O3•6SiO2•H2O；

（3）SiCl4分子的中心原子为Si，形成4个σ键，价层电子对数为4，具有正四面体结构；四卤化硅的沸点逐渐升高，为分子晶体，沸点与相对分子质量有关，相对分子质量越大，沸点越高；

（4）配离子为[Fe（H2O）6]2+，中心离子为Fe3+，配体为H2O，则配位数为6；

中配体为H2O和en，其中O和N原子均能提供孤对电子，则配位原子为O和N；

（5）硅酸盐中的硅酸根（SiO44-）为正四面体结构，所以中心原子Si原子采取了sp3杂化方式；图（b）为一种无限长层状结构的多硅酸根，图（a）中一个SiO44-四面体结构单元中其中有3个氧原子的贡献率为

，SiO44-四面体结构单元含有1个硅、氧原子数目=1+3×

=2.5，Si、O原子数目之比为1:

2.5=2:

5，故化学式

或Si2O52-。

【点睛】

硅酸盐由盐的书写改写为氧化物的形式即改写的一般方法归纳为：

碱性氧化物、两性氧化物、酸性氧化物、水（xMO•nSiO2•mH2O）．注意：

①氧化物之间以“•”隔开；②系数配置出现的分数应化为整数．如：

正长石KAlSi3O8不能改写成K2O•Al2O3•3SiO2，应改写成K2O•Al2O3•6SiO2．③金属氧化物在前（活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物），非金属氧化物在后，若同一元素有变价，那么低价在前，高价在后，H2O一般写在最后。

12．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：

（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____________________________。

（4）在反应⑤中，3molSi（NH2）4在高温下加热可得1mol氮化硅粉末和8molA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】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。

【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；

（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）3molSi（NH2）4在高温下加热可得1mol氮化硅粉末和8molA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；

（5）A是氨气，则B和C是氮气和氢气，则根据原子守恒可知SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式为3SiCl4＋2N2＋6H2

Si3N4＋12HCl。

13．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。

14．离子方程式和化学方程式是学习化学的基本用语，请按要求书写：

（1）写出下列反应的离子方程式

①向石灰石滴加盐酸________________；

②硅酸钠溶液中滴加稀盐酸__________。

（2）写出下列离子反应方程式所对应的化学方程式

①

________________；

②

____________________

（3）写出稀硝酸与铜反应的化学方程式____________。

【答案】CaCO3+2H+=CO2↑+H2O+Ca2+

+2H+=H2SiO3↓2NaOH+CO2=Na2CO3+H2OFe+CuSO4=Cu+FeSO43Cu+8HNO3=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

【解析】

【分析】

（1）①碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙和二氧化碳、水；

②硅酸钠溶液中滴加稀盐酸生成硅酸沉淀和氯化钠；

（2）①

可表示为CO2溶于可溶性强碱生成可溶性碳酸盐和水；

②

可表示Fe溶于可溶性铜盐；

（3）稀硝酸与铜反应生成硝酸铜、NO和水。

【详解】

（1）①碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙和