2018-2019学年新课标化学高三化学热门考点——碳、硅元素单质及其重要化合物（解析版）.doc

碳、硅元素单质及其重要化合物 一、选择题 1.下列叙述错误的是　(　　) A.氦气可用于填充飞艇 B.氯化铁可用于硬水的软化 C.石英砂可用于生产单晶硅 D.聚四氟乙烯可用于厨具表面涂层 【解题指南】解答本题注意以下两点: (1)石英砂的主要成分。 (2)硬水的软化是降低硬水中钙离子和镁离子的浓度。 【解析】选B。氦气性质稳定,故可用于填充飞艇,A正确;水中加入氯化铁,氯化铁水解产生氢氧化铁胶体能吸附水中的悬浮物,用于水的净化,不能软化水,B错误;石英砂的成分为SiO2,可用碳还原得到粗硅,经提纯得单晶硅,C正确;聚四氟乙烯的化学性质稳定,耐腐蚀,可用于厨具表面的涂层,D正确。 2.下列说法不正确的是　(　　) A.储热材料是一类重要的能量存储物质,单位质量的储热材料在发生熔融或结晶时会吸收或释放较大的热量 B.Ge(32号元素)的单晶可以作为光电转换材料用于太阳能电池 C.Ba2+浓度较高时危害健康,但BaSO4可服入体内,作为造影剂用于X-射线检查肠胃道疾病 D.纳米铁粉可以高效地去除被污染水体中的Pb2+、Cu2+、Cd2+、Hg2+等重金属离子,其本质是纳米铁粉对重金属离子较强的物理吸附 【解题指南】解答本题时应注意以下几点: (1)物质的三态变化是有能量变化的,要么吸收能量,要么释放能量。 (2)半导体材料可以用于制作太阳能电池板等。 (3)金属铁是一种较活泼的金属,具有较强的还原性。 【解析】选D。物质熔化时会吸收热量,而液态物质结晶过程需要释放能量,故A项正确;32号元素Ge在元素周期表中位于金属与非金属元素的分界线附近,是半导体材料,故B项正确;BaSO4不溶于水、不溶于酸、不能被X-射线透过,因此常用作钡餐,故C项正确;由于铁是较活泼的金属单质,因此纳米铁粉可以将污染水体中的Pb2+、Cu2+、Cd2+、Hg2+等重金属离子置换出来,形成金属单质,从而高效地去除重金属离子,故D项错误。 【误区提醒】本题容易错误地认为D项是正确的,主要是错误地认为纳米材料具有较大的比表面积,从而有较强的吸附能力,能够吸附溶液中的离子;实际上纳米材料只能吸附溶液中的悬浮物。 3.在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是　(　　) A.SiO2SiCl4Si B.FeS2SO2H2SO4 C.N2NH3NH4Cl(aq) D.MgCO3MgCl2(aq)Mg 【解析】选C。SiO2只溶于HF,不与HCl反应,A项错误;SO2与H2O反应生成H2SO3,B项错误;制备Mg,应电解熔融MgCl2,而不能电解MgCl2溶液,D项错误。 4.在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是　(　　) A.SiO2SiCl4Si B.FeS2SO2H2SO4 C.N2NH3NH4Cl(aq) D.MgCO3MgCl2(aq)Mg 【解析】选C。SiO2只溶于HF,不与HCl反应,A项错误;SO2与H2O反应生成H2SO3,B项错误;制备Mg,应电解熔融MgCl2,而不能电解MgCl2溶液,D项错误。 【误区警示】本题D项电解MgCl2溶液得不到镁,而是氢氧化镁。 5.化学在生活中有着广泛的应用,下列对应关系错误的是 (　　) 化学性质 实际应用 A Al2(SO4)3和小苏打反应 泡沫灭火器灭火 B 铁比铜金属性强 FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板 C 次氯酸盐具有氧化性 漂白粉漂白织物 D HF与SiO2反应 氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记 【解析】选B。Al2(SO4)3和小苏打发生水解相互促进反应:Al3++3 Al(OH)3↓+3CO2↑,生成的CO2可以用来灭火,A选项正确;FeCl3腐蚀Cu的原理为2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,该反应只能说明Cu的还原性比Fe2+的强,无法说明Cu和Fe的还原性的强弱,B选项错误;次氯酸盐的溶液中ClO-能够发生水解:ClO-+H2OHClO+OH-,生成具有强氧化性的HClO,可以用于织物的漂白,C选项正确;HF与SiO2反应如下:SiO2+4HFSiF4↑+2H2O,可以用于刻蚀玻璃,D选项正确。 6.类比推理是化学中常用的思维方法。下列推理正确的是　(　　) A.CO2是直线型分子,推测CS2也是直线型分子 B.SiH4的沸点高于CH4,推测H2Se的沸点高于H2S C.Fe与Cl2反应生成FeCl3,推测Fe与I2反应生成FeI3 D.NaCl与浓H2SO4加热可制HCl,推测NaBr与浓H2SO4加热可制HBr 【解析】选A、B。O和S是同族元素,故形成的CO2和CS2都是直线型分子,A正确;C和Si,Se和S都分别为同族元素,所形成的氢化物都为分子晶体,沸点取决于分子间作用力的大小,分子间作用力大小可以用相对分子质量来比较,B正确;因I2的氧化性较弱,故与铁反应生成FeI2,C错误;浓硫酸氧化性很强,会将HBr氧化为Br2,D错误。 二、非选择题 7.半水煤气是工业合成氨的原料气,其主要成分是H2、CO、CO2、N2和H2O(g)。半水煤气经过下列步骤转化为合成氨的原料。 完成下列填空: 37.半水煤气含有少量硫化氢。将半水煤气样品通入　　　　　溶液中(填写试剂名称),出现　　　　　,可以证明有硫化氢存在。 38.半水煤气在铜催化下实现CO变换: CO+H2OCO2+H2 若半水煤气中V(H2)∶V(CO)∶V(N2)=38∶28∶22,经CO变换后的气体中V(H2)∶V(N2)=　　　　　。 39.碱液吸收法是脱除二氧化碳的方法之一。已知: Na2CO3 K2CO3 20℃碱液最高浓度(mol·L-1) 2.0 8.0 碱的价格(元/kg) 1.25 9.80 若选择Na2CO3碱液作吸收液,其优点是　 ; 缺点是　 。 如果选择K2CO3碱液作吸收液,用什么方法可以降低成本?  写出这种方法涉及的化学反应方程式。  40.以下是测定半水煤气中H2以及CO的体积分数的实验方案。 取一定体积(标准状况)的半水煤气,经过下列实验步骤测定其中H2以及CO的体积分数。 (1)选用合适的无机试剂分别填入Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ方框中。 (2)该实验方案中,步骤Ⅰ、Ⅱ的目的是　 。 (3)该实验方案中,步骤　　　　　(选填“Ⅳ”或“Ⅴ”)可以确定半水煤气中H2的体积分数。 【解题指南】要考虑半水煤气中含有的杂质气体,除去杂质后再进行体积分数测定。 【解析】 37.硫化氢能与重金属盐反应生成沉淀,所以将半水煤气样品通入硝酸铅(或硫酸铜)溶液中,出现黑色沉淀,可以证明有硫化氢存在。 38.根据反应CO+H2OCO2+H2可知,1体积CO可以生成1体积H2,若半水煤气中V(H2)∶V(CO)∶V(N2)=38∶28∶22,经CO变换后的气体中V(H2)∶V(N2)=(38+28)∶22=3∶1。 39.根据表中数据可知,若选择Na2CO3碱液作吸收液,其优点是价廉;缺点是吸收CO2能力差。由于生成的碳酸氢钾受热分解生成碳酸钾,所以使碱液循环使用可以降低成本。反应的方程式为2KHCO3K2CO3+CO2↑+H2O。 40.(1)由于半水煤气中含有CO2,所以首先利用碱液除去CO2,干燥后再通过氧化铜反应,利用浓硫酸吸收产生的水蒸气,利用碱液吸收产生的二氧化碳,进而计算体积分数。所以流程为 (2)该实验方案中,步骤Ⅰ、Ⅱ的目的是除去半水煤气中的CO2(包括H2S)和H2O。 (3)氢气还原氧化铜生成水蒸气,浓硫酸吸收水蒸气,所以该实验方案中,步骤Ⅳ可以确定半水煤气中H2的体积分数。 答案:37.硝酸铅(或硫酸铜)　黑色沉淀 38.3∶1 39.价廉　吸收CO2能力差　碱液循环使用　2KHCO3K2CO3+CO2↑+H2O 40.(1) (2)除去半水煤气中的CO2(包括H2S)和H2O (3)Ⅳ 8. CO2是重要的化工原料,也是应用广泛的化学产品。CO2与过氧化钠或超氧化钾反应可产生氧气。 完成下列计算: 50.CO2通入氨水生成NH4HCO3,NH4HCO3很容易分解。2.00 mol NH4HCO3完全分解,分解产物经干燥后的体积为　　　　　L(标准状况)。 51.某H2中含2.40 mol CO2,该混合气体通入2.00 L NaOH溶液中,CO2被完全吸收。如果NaOH完全反应,该NaOH溶液的浓度为　　　　　。 52. CO2和KO2有下列反应: 4KO2+2CO2→2K2CO3+3O2 4KO2+4CO2+2H2O→4KHCO3+3O2 若9 mol CO2在密封舱内和KO2反应后生成9 mol O2,则反应前密封舱内H2O的量应该是多少?列式计算。 53.甲烷和水蒸气反应的产物是合成甲醇的原料: CH4+H2OCO+3H2 已知:CO+2H2CH3OH CO2+3H2CH3OH+H2O 300 mol CH4完全反应后的产物中,加入100 mol CO2后合成甲醇。若获得甲醇 350 mol,残留氢气120 mol,计算CO2的转化率。 【解析】 50.碳酸氢铵分解的化学方程式为NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑,从方程式可以看出,2.00 mol NH4HCO3完全分解,分解产物经干燥后所得气体为NH3和CO2,各 2.00 mol,所以体积为4.00 mol×22.4 L·mol-1=89.6 L。 51. 2.40 mol CO2被完全吸收,NaOH也完全反应,生成物可能是碳酸钠,可能是碳酸氢钠,也可能是碳酸钠和碳酸氢钠的混合物,所以要利用极值法进行计算。 两种特殊情况为 (1)CO2+NaOHNaHCO3,n(NaOH)=n(CO2)=2.40 mol,则c(NaOH)= = 1.20 mol·L-1; (2)CO2+2NaOHNa2CO3+H2O,n(NaOH)=2n(CO2)=4.80 mol,则c(NaOH)= = 2.40 mol·L-1; 综合(1)、(2)可知,NaOH溶液的浓度应该为1.20 mol·L-1≤c(NaOH)≤ 2.40 mol·L-1。 52.将题干中的两个反应相加可得总反应方程式: 8KO2+6CO2+2H2O→2K2CO3+4KHCO3+6O2 由上述反应方程式可知n(CO2)∶n(H2O)=6∶2 则反应前密封舱内H2O的量应为 n(H2O)=×2=3(mol)。 53.方法一: CH4　　+　H2O　→　CO　 +　3H2 300 mol 　300 mol　 900 mol 设CO2的转化率为α,CO的转化率为β CO　　　+　　2H2　　→　CH3OH 300βmol　600βmol 300βmol CO2　　　+　　3H2　　→　CH3OH　　+　H2O 100αmol　　300αmol　　100αmol 根据题意,共生成350 mol甲醇,所以有300βmol+100αmol=350 mol……①式 根据题意,反应后残留氢气120 mol,则实际参加反应的氢气为900 mol-120 mol,所以有 600βmol+300αmol=900 mol-120 mol……②式 由①②式可得α=0.8,即CO2的转化率为80%。 方法二: 在合成甲醇的反应中,氢元素在生成物中有两种存在形式,一是存在于甲醇中,二是存在于水中,设CO2的转化率为α CH4　+　H2O　→　CO　+　3H2 300 mol　　　　　　　　900 mol CO2　+　　3H2　→　CH3OH +H2O 100αmol　　　　　　　　100αmol 根据题意,反应后残留氢气120 mol,根据氢元素守恒有900 mol-350 mol×2-100αmol=120 mol, 解得α=0.8,即CO2的转化率为80%。 答案:50.89.6 51.2.40 mol·L-1≥c≥1.20 mol·L-1 52.8KO2+6CO2+2H2O→2K2CO3+4KHCO3+6O2 n(CO2)∶n(H2O)=6∶2　　n(H2O)=(9/6)×2=3(mol) 53. 300 mol CH4完全反应产生H2900 mol,设CO2转化率为α,CO转化率为β, 300β+100α=350　600β+300α=900-120 α=80%; 或设CO2转化率为α 900-350×2-100α=120 α=80/100=80%。 【误区提醒】51题中的2.40 mol CO2被完全吸收,NaOH也完全反应,如果按碳酸钠,或者碳酸氢钠计算没有考虑到碳酸钠和碳酸氢钠的混合物,就会得到两种结果而不是一个范围,从而导致错误。 9.石墨在材料领域有重要应用。某初级石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等杂质,设计的提纯与综合利用工艺如下: (注:SiCl4的沸点为57.6℃,金属氯化物的沸点均高于150℃) (1) 向反应器中通入Cl2前,需通一段时间N2,主要目的是  　 。 (2)高温反应后,石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物。气体Ⅰ中的碳氧化物主要为　　　　　　　　　,由气体Ⅱ中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为  　。 (3)步骤①为:搅拌、　　　　。所得溶液Ⅳ中的阴离子有　　　　　　　。 (4)由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ的总反应的离子方程式为 　 。 100 kg初级石墨最多可获得Ⅴ的质量为　　　　kg。 (5)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐,完成如下防腐示意图,并作相应标注。 【解题指南】解答本题时应注意,判断气体Ⅱ时,应运用信息“SiCl4的沸点为57.6℃,金属氯化物的沸点均高于150℃”及“80℃冷凝”。 【解析】(1)向反应器中通入Cl2前,需通一段时间N2,主要目的是排除容器内空气,防止空气中的氧气影响杂质的氯化。 (2)由SiO2+2CSi+2CO↑,气体Ⅰ中的碳氧化物主要为CO;气体Ⅰ的成分有SiCl4、AlCl3、FeCl3、MgCl2,根据SiCl4的沸点为57.6℃,金属氯化物的沸点均高于150℃,在80℃冷凝,得气体Ⅱ含SiCl4,得到水玻璃的化学反应方程式为SiCl4+6NaOHNa2SiO3+4NaCl+3H2O。 (3)固体Ⅲ中含AlCl3、FeCl3、MgCl2,步骤①为搅拌、静置、过滤,目的是除去FeCl3、MgCl2[与NaOH生成Fe(OH)3和Mg(OH)2],并生成含NaAlO2的溶液,溶液Ⅳ显碱性,加入乙酸乙酯后水解生成醋酸,故溶液Ⅳ中的阴离子有CH3COO-、Cl-、OH-。 (4)由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ的总反应的离子方程式为Al+CH3COOCH2CH3+2H2OAl(OH)3↓+CH3COO-+CH3CH2OH,由铝元素守恒,×2×78=7.8(kg)。 (5)防腐示意图为 答案:(1)排除容器内空气,防止空气中的氧气影响杂质的氯化 (2)CO　SiCl4+6NaOHNa2SiO3+4NaCl+3H2O (3)静置、过滤　CH3COO-、Cl-、OH- (4)Al+CH3COOCH2CH3+2H2OAl(OH)3↓+CH3COO-+CH3CH2OH　7.8 (5) 【误区提醒】电化学防腐包括利用原电池原理防腐和利用电解池原理防腐。利用原电池原理防腐时,被保护的物体作原电池的正极,即与活泼电极组成原电池;利用电解池原理防腐时,被保护的物体作电解池的阴极,不活泼的电极作电解池的阳极。 北京凤凰学易科技有限公司 版权所有@学科网