2025步步高高考大一輪復(fù)習(xí)講義人教版化學(xué)大單元二　第五章　第24講　氮及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系含答案

2025步步高高考大一輪復(fù)習(xí)講義人教版化學(xué)第24講氮及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系[復(fù)習(xí)目標(biāo)]1.能從物質(zhì)類別、氮的化合價(jià)變化理解氮及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系。2.能從含氮物質(zhì)的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化的視角解釋生產(chǎn)、生活中的相關(guān)現(xiàn)象。1．在氮及其化合物的“價(jià)—類”二維圖中填充N2、NH3、NH3·H2O、NH4Cl、NO、NO2、N2O4、HNO3、Cu(NO3)2。2．完成圖中序號(hào)對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式(合理即可)。①N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電或高溫))2NO；②4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO＋6H2O；③3NO2＋H2O=2HNO3＋NO；④3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；⑤Cu＋4HNO3(濃)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；⑥NH3＋HCl=NH4Cl；⑦2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O；⑧CuO＋2HNO3=Cu(NO3)2＋H2O；⑨N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3；⑩8NH3＋3Cl2=6NH4Cl＋N2。3．常見無(wú)機(jī)物A、B、C、D存在如圖轉(zhuǎn)化關(guān)系：(1)若A是一種堿性氣體，常用作制冷劑，B是汽車尾氣之一，遇空氣會(huì)變色，則反應(yīng)①的化學(xué)方程式為____________________________________________________________________。(2)若A為常見揮發(fā)性強(qiáng)酸，D是生產(chǎn)生活中用量最大、用途最廣的金屬單質(zhì)，則B的化學(xué)式是__________________。(3)若A、C、D都是常見氣體，C是形成酸雨的主要?dú)怏w，則A的電子式是_____________。(4)若A、B、C的水溶液均顯堿性，焰色試驗(yàn)均為黃色，D為CO2，舉出C的一種用途：________________________________________________________________________________________。答案(1)4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO＋6H2O(2)Fe(NO3)3(3)(4)治療胃酸過(guò)多、作發(fā)酵粉、用于泡沫滅火器等(任答其中一種即可)解析(1)由題意知，A為氨氣，B是NO，D是氧氣，C是二氧化氮，反應(yīng)①的化學(xué)方程式為4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO＋6H2O。(2)由題意知，A是硝酸，B是硝酸鐵，C是硝酸亞鐵，則B的化學(xué)式為Fe(NO3)3。(3)由題意知，C是二氧化硫，A是硫化氫，D是氧氣，B是S，A的電子式是。(4)若A、B、C的水溶液均顯堿性，焰色試驗(yàn)均為黃色，說(shuō)明都含有Na元素，D為CO2，A為NaOH，B是碳酸鈉，C為碳酸氫鈉。1．空氣中的氮?dú)饪赏ㄟ^(guò)人工固氮獲得氨氣，氨氣是重要的化工原料，通過(guò)氨氧化法可制得硝酸，反應(yīng)過(guò)程如下：N2eq\o(→,\s\up7(H2、高溫、高壓、催化劑),\s\do5(轉(zhuǎn)化①))NH3eq\o(→,\s\up7(O2、催化劑、△),\s\do5(轉(zhuǎn)化②))NOeq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(轉(zhuǎn)化③))NO2eq\o(→,\s\up7(H2O、O2),\s\do5(轉(zhuǎn)化④))HNO3硝酸是一種強(qiáng)氧化性酸，制硝酸工業(yè)產(chǎn)生的尾氣中含有氮氧化物，應(yīng)處理后才能排放。下列說(shuō)法不正確的是()A．常溫下，濃硝酸可盛放在鋁制或鐵制容器中B．BaSO3固體能溶于稀硝酸，生成Ba(NO3)2，放出SO2氣體C．工業(yè)上，當(dāng)轉(zhuǎn)化①的反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，需不斷地從混合氣體中分離出NH3，將未反應(yīng)的原料氣送回合成塔以提高原料的利用率D．轉(zhuǎn)化④中，當(dāng)V(NO2)∶V(O2)＝4∶1時(shí)，理論上NO2可全部轉(zhuǎn)化為HNO3答案B解析硝酸是強(qiáng)氧化性酸，BaSO3固體能溶于稀硝酸，被氧化生成硫酸鋇，硝酸被還原生成NO，B錯(cuò)誤。2．(2023·河北衡水中學(xué)一模)水合肼又稱水合聯(lián)氨，廣泛用作還原劑、抗氧化劑、發(fā)泡劑等。其制備原理為NaClO＋2NH3=N2H4·H2O＋NaCl。用如圖裝置制取水合肼的有關(guān)分析正確的是()A．裝置的連接順序是f→a→b→d→c→eB．e所在裝置的漏斗可以沒入水面以下C．f所在裝置可以快速制備氨氣D．操作過(guò)程中要快速滴加NaClO溶液答案C解析制備水合肼時(shí)需先制備氨氣，并將其通入NaClO溶液中，氨氣極易溶于水，在兩裝置中間需要連接安全瓶用于防倒吸，為有利于氨氣與NaClO溶液反應(yīng)，制備水合肼時(shí)氨氣應(yīng)從c口進(jìn)入裝置，最后用e所在裝置進(jìn)行尾氣處理，則裝置的連接順序應(yīng)是f→a→b→c→d→e(a、b順序可互換)，故A錯(cuò)誤；由題干信息可知，水合肼具有還原性，而NaClO具有強(qiáng)氧化性，若滴加NaClO溶液過(guò)快，過(guò)量的NaClO能氧化水合肼，降低產(chǎn)率，故D錯(cuò)誤。3．氮的氧化物(NOx)是大氣污染物之一，工業(yè)上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2。某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)NH3與NO2反應(yīng)進(jìn)行了探究。回答下列問(wèn)題：(1)氨氣的制備①氨氣的發(fā)生裝置可以選擇上圖中的________，反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________。②欲收集一瓶干燥的氨氣，選擇上圖中的裝置，其連接順序?yàn)榘l(fā)生裝置→________(按氣流方向，用小寫字母表示)。(2)氨氣與二氧化氮的反應(yīng)將上述收集到的NH3充入注射器X中，硬質(zhì)玻璃管Y中加入少量催化劑，充入NO2(兩端用夾子K1、K2夾好)。在一定溫度下按圖示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。操作步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋原因打開K1，推動(dòng)注射器活塞，使X中的氣體緩慢通入Y管中①Y管中______________②反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________將注射器活塞退回原處并固定，待裝置恢復(fù)到室溫Y管中有少量水珠生成的氣態(tài)水凝聚打開K2③__________④__________答案(1)①A2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2H2O＋2NH3↑(或BNH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O)②dcfedci(2)①紅棕色氣體顏色慢慢變淺②6NO2＋8NH3eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))7N2＋12H2O③Z中NaOH溶液產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象④反應(yīng)后氣體分子數(shù)減少，Y管中壓強(qiáng)小于外界壓強(qiáng)解析(1)②氨氣是堿性氣體，可用堿石灰干燥，其密度小于空氣，應(yīng)采用向下排空氣法收集，氨氣極易溶于水，尾氣處理時(shí)應(yīng)防止倒吸，則要收集一瓶干燥的氨氣，儀器的連接順序?yàn)榘l(fā)生裝置→dcfedci。(2)打開K1，推動(dòng)注射器活塞將氨氣緩慢通入Y管中，在一定溫度和催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)：6NO2＋8NH3eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))7N2＋12H2O，隨著反應(yīng)的發(fā)生Y管中紅棕色氣體顏色變淺；反應(yīng)生成的水蒸氣液化后，NO2和NH3反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量減小，反應(yīng)容器中的壓強(qiáng)減小，打開K2，Z中的溶液倒吸入Y管中。課時(shí)精練1．氮循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的重要組成部分，人類活動(dòng)影響了氮循環(huán)中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化，如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是()A．工業(yè)合成氨屬于人工固氮過(guò)程B．硝化過(guò)程中氮元素被還原C．含氮無(wú)機(jī)物與含氮有機(jī)化合物可相互轉(zhuǎn)化D．反硝化過(guò)程有助于穩(wěn)定N2在大氣中的含量答案B2．(2021·廣東1月適應(yīng)性測(cè)試，10)部分含氮物質(zhì)的分類與相應(yīng)氮元素的化合價(jià)關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．a(chǎn)可經(jīng)催化氧化生成bB．b為紅棕色，可轉(zhuǎn)化為cC．密閉體系中，c存在2NO2N2O4D．d的溶液與Cu反應(yīng)可生成b或c答案B解析由題中信息知，a為NH3，b為NO，NH3可經(jīng)催化氧化生成NO，A說(shuō)法正確；b為NO，為無(wú)色氣體，與氧氣反應(yīng)可轉(zhuǎn)化為c(NO2)，B說(shuō)法錯(cuò)誤；c存在2NO2N2O4，C說(shuō)法正確；d為硝酸，Cu與稀硝酸反應(yīng)生成NO，與濃硝酸反應(yīng)生成NO2，D說(shuō)法正確。3．(2023·天津河?xùn)|模擬)自然界中時(shí)刻存在著氮的轉(zhuǎn)化。如圖為N2分子在催化劑作用下發(fā)生一系列轉(zhuǎn)化示意圖。下列敘述正確的是()A．N2→NH3，NH3→NO均屬于氮的固定B．使用催化劑a、b均可以提高單位時(shí)間內(nèi)生成物的產(chǎn)量C．催化劑a、b表面均發(fā)生了極性共價(jià)鍵的斷裂D．在催化劑a作用下，氮原子發(fā)生了氧化反應(yīng)答案B解析N2→NH3屬于氮的固定，NH3→NO不屬于氮的固定，A錯(cuò)誤；催化劑可以提高化學(xué)反應(yīng)速率，可以提高單位時(shí)間內(nèi)生成物的產(chǎn)量，B正確；催化劑a作用下，N2→NH3，斷裂N≡N非極性共價(jià)鍵；催化劑b作用下，NH3→NO，斷裂N—H極性共價(jià)鍵，C錯(cuò)誤；催化劑a作用下，N2→NH3，氮原子化合價(jià)從0價(jià)降低至－3價(jià)，發(fā)生了還原反應(yīng)，D錯(cuò)誤。4．(2023·重慶高三檢測(cè))已知X、Y、Z、E、F五種常見物質(zhì)含有同一元素M，在一定條件下它們有如下轉(zhuǎn)化，Z是NO，下列推斷不合理的是()A．X可能是一種氫化物B．Y生成Z一定是化合反應(yīng)C．E可能是一種有色氣體D．F中M元素的化合價(jià)可能為＋5答案B解析如果X是水，分解可生成O2，O2與N2反應(yīng)生成NO，X可能是一種氫化物，故A正確；Z為NO，如果Y是O2，那么NH3與O2在催化劑的條件下可以生成NO，所以Y生成Z不一定是化合反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；Z是NO，NO與O2反應(yīng)產(chǎn)生紅棕色的NO2氣體，所以E可能是紅棕色NO2，故C正確；F可以是HNO3，M元素的化合價(jià)可能為＋5，故D正確。5．科學(xué)家從化肥廠生產(chǎn)的(NH4)2SO4中檢出化學(xué)式為N4H4(SO4)2的物質(zhì)，該物質(zhì)的晶體中含有SOeq\o\al(2－,4)和N4Heq\o\al(4＋,4)兩種離子，當(dāng)N4Heq\o\al(4＋,4)遇到堿性溶液時(shí)，會(huì)生成N4分子。下列說(shuō)法正確的是()A．14N、N4與N2互為同位素B．N4H4(SO4)2的電離方程式為N4H4(SO4)2N4Heq\o\al(4＋,4)＋2SOeq\o\al(2－,4)C．N4H4(SO4)2不能與草木灰、K3PO4等化肥混合施用D．N4H4(SO4)2中只含共價(jià)鍵，不含離子鍵答案C解析同位素是指同種元素的不同原子的互稱，N4與N2為兩種單質(zhì)，故A錯(cuò)誤；N4H4(SO4)2的晶體中含有SOeq\o\al(2－,4)和N4Heq\o\al(4＋,4)，可知該物質(zhì)為離子化合物，含離子鍵，完全電離，電離方程式為N4H4(SO4)2=N4Heq\o\al(4＋,4)＋2SOeq\o\al(2－,4)，故B、D錯(cuò)誤；草木灰、K3PO4等化肥顯堿性，根據(jù)題給信息N4Heq\o\al(4＋,4)遇到堿性溶液時(shí)，會(huì)生成N4分子判斷，混用會(huì)使肥效降低，故C正確。6．(2023·遼寧撫順高三聯(lián)考)含N元素的氣體a可發(fā)生如圖所示轉(zhuǎn)化。下列說(shuō)法正確的是()A．c生成d屬于自然固氮B．b可用于檢驗(yàn)氯氣管道是否泄漏C．x中陰離子的空間結(jié)構(gòu)為V形D．d為酸性氧化物答案C解析由圖示轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，a為NH3，b為N2，c為NO，d為NO2，x為NaNO2，y為NaNO3。NO生成NO2不屬于自然固氮，故A錯(cuò)誤；氨氣可與氯氣反應(yīng)出現(xiàn)白煙，可用于檢驗(yàn)氯氣管道是否泄漏，故B錯(cuò)誤；x中陰離子為NOeq\o\al(－,2)，它的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，有1個(gè)孤電子對(duì)，它的空間結(jié)構(gòu)為V形，故C正確；NO2與NaOH溶液發(fā)生歧化反應(yīng)，生成兩種鹽和水，不是酸性氧化物，故D錯(cuò)誤。7．工業(yè)上常采用生物硝化法將NHeq\o\al(＋,4)轉(zhuǎn)化為NOeq\o\al(－,3)來(lái)處理氨氮廢水，工藝流程如圖，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．生物硝化法處理廢水，會(huì)導(dǎo)致水體pH逐漸下降：NHeq\o\al(＋,4)＋2O2=NOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋H2OB．長(zhǎng)期過(guò)量施用NH4Cl等銨態(tài)化肥，易導(dǎo)致土壤酸化，水體富營(yíng)養(yǎng)化C．檢驗(yàn)NHeq\o\al(＋,4)所需的試劑是濃NaOH溶液、濕潤(rùn)的藍(lán)色石蕊試紙D．微生物保持活性的pH范圍為7～9，可以加入石灰石來(lái)調(diào)節(jié)水體的pH答案C解析生物硝化法處理廢水會(huì)使水體呈酸性，可以加入石灰石與H＋反應(yīng)來(lái)調(diào)節(jié)水體的pH，D項(xiàng)正確。8．(2024·福州模擬)以天然氣為原料合成氨是新的生產(chǎn)氮肥的方法，其工藝流程如下。下列說(shuō)法正確的是()A．反應(yīng)①使用催化劑可提高反應(yīng)速率和甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率B．反應(yīng)②的原子利用率為100%C．生成1.0molNH4NO3至少需要0.75molCH4D．反應(yīng)③理論上當(dāng)n(NH3)∶n(O2)＝4∶3時(shí)，恰好完全反應(yīng)答案C解析反應(yīng)①使用催化劑可以提高反應(yīng)速率，但不能提高甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率，A錯(cuò)誤；反應(yīng)②的化學(xué)方程式為CO2＋2NH3eq\o(=,\s\up7(一定條件))CO(NH2)2＋H2O，則該反應(yīng)的原子利用率小于100%，B錯(cuò)誤；由天然氣經(jīng)過(guò)各步轉(zhuǎn)化，最終生成NH4NO3涉及的化學(xué)反應(yīng)有CH4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(催化劑))CO24，故生成1.0molNH4NO3至少需要0.75molCH4，C正確；反應(yīng)③的化學(xué)方程式為2NH3＋2O2=NH4NO3＋H2O，則理論上當(dāng)n(NH3)∶n(O2)＝1∶1時(shí)，恰好完全反應(yīng)，D錯(cuò)誤。9．某興趣小組設(shè)計(jì)用鐵粉將NO還原為N2(同時(shí)生成FeO)。下列說(shuō)法不正確的是()已知：①濃硝酸可氧化NO；②NaOH溶液能吸收NO2，不吸收NO。A．裝置的連接順序?yàn)閍→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→dB．裝置E中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO＋2Feeq\o(=,\s\up7(△))2FeO＋N2C．裝置D的作用是吸收揮發(fā)出來(lái)的硝酸和產(chǎn)生的NO2D．裝置B的作用是干燥，防止水蒸氣進(jìn)入裝置E中干擾反應(yīng)答案D解析根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理“NO被灼熱的鐵粉還原為N2，同時(shí)生成FeO”，所以首先利用銅與稀硝酸反應(yīng)生成NO，由于硝酸具有揮發(fā)性，所以制得的NO中會(huì)混有硝酸蒸氣和產(chǎn)生的NO2，故先通過(guò)裝置D除去揮發(fā)出的HNO3和產(chǎn)生的NO2，再通過(guò)裝置F干燥，得到純凈干燥的NO，然后進(jìn)入裝置E中與鐵粉反應(yīng)，最后處理多余的NO，由于NaOH溶液不與NO反應(yīng)，而濃硝酸可氧化NO生成NO2，所以先通過(guò)裝置B氧化NO，再通過(guò)裝置C吸收尾氣，故上述裝置的連接順序?yàn)閍→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d，A正確。10．某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究NO與銅粉的反應(yīng)并檢驗(yàn)NO，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示(夾持裝置略)。實(shí)驗(yàn)開始前，向裝置中通入一段時(shí)間的N2，排盡裝置內(nèi)的空氣。已知：在溶液中FeSO4＋NO[Fe(NO)]SO4(棕色)，該反應(yīng)可用于檢驗(yàn)NO。下列說(shuō)法不正確的是()A．裝置F、I中的試劑依次為水、硫酸亞鐵溶液B．若觀察到裝置H中紅色粉末變黑色，則NO與Cu發(fā)生了反應(yīng)C．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，先熄滅酒精燈，再關(guān)閉分液漏斗的活塞D．裝置J收集的氣體中一定不含NO答案D解析稀硝酸與銅反應(yīng)生成一氧化氮，一氧化氮能夠被氧氣氧化，因此實(shí)驗(yàn)前需要通入氮?dú)?，排盡裝置中的空氣，硝酸具有揮發(fā)性，生成的一氧化氮中混有少量硝酸蒸氣，可以通過(guò)水吸收后再干燥，干燥的一氧化氮在裝置H中與銅粉發(fā)生反應(yīng)，未反應(yīng)的NO可以利用硫酸亞鐵溶液檢驗(yàn)。裝置F、I中的試劑依次為水、硫酸亞鐵溶液，A項(xiàng)正確；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，為了防止倒吸，需要先熄滅酒精燈，再關(guān)閉分液漏斗的活塞，C項(xiàng)正確；由于FeSO4＋NO[Fe(NO)]SO4(棕色)為可逆反應(yīng)，裝置J收集的氣體中可能含有NO，D項(xiàng)錯(cuò)誤。11．(2023·鄭州模擬)某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)制備Ca(NO2)2，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示(夾持裝置已略去)。已知：2NO＋CaO2=Ca(NO2)2；2NO2＋CaO2=Ca(NO3)2。下列說(shuō)法不正確的是()A．裝置E中酸性K2Cr2O7溶液的作用是吸收多余的、未反應(yīng)的氮氧化物B．裝置B、D中的試劑可分別為水和濃硫酸C．將銅片換成木炭也可以制備純凈的亞硝酸鈣D．借助裝置A及氫氧化鈉溶液和稀硫酸可以分離CO2和CO答案C解析由于硝酸具有揮發(fā)性，所以在A中生成的NO氣體中會(huì)含有少量HNO3蒸氣，可用裝置B中的水除去，為防止CaO2與水反應(yīng)，用裝置C中的濃硫酸對(duì)NO氣體進(jìn)行干燥，故B正確；將銅片換成木炭，由于木炭與稀硝酸不能反應(yīng)，所以得不到要制備的產(chǎn)物，故C錯(cuò)誤；裝置A中盛氫氧化鈉溶液，通入CO2和CO的混合氣體，CO2被NaOH吸收后生成Na2CO3，在出氣管口即可收集到CO，然后將分液漏斗中的稀硫酸滴入A中，與生成的Na2CO3反應(yīng)再釋放出CO2，達(dá)到分離的目的，故D正確。12．(2023·天津一模)合成氨及其衍生工業(yè)是化工生產(chǎn)的重要門類，請(qǐng)結(jié)合圖示判斷下列說(shuō)法不正確的是()A．合成氨采用400～500℃是為了提高原料轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率B．濕潤(rùn)的淀粉-KI試紙不可以鑒別氣體2和溴蒸氣C．生成固體1的化學(xué)方程式為NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4ClD．1L氣體1、2的混合氣與1LNH3在一定條件下轉(zhuǎn)化為對(duì)環(huán)境無(wú)害的物質(zhì)，混合氣中二者的體積比為1∶1答案A解析合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度降低，平衡正向移動(dòng)，原料的轉(zhuǎn)化率升高，所以400～500℃不利于提高原料的轉(zhuǎn)化率，故A錯(cuò)誤；氣體2為NO2氣體，NO2氣體和溴蒸氣都能使淀粉-KI試紙變藍(lán)，故B正確；氣體1為NO，氣體2為NO2,1LNO、NO2的混合氣與1LNH3在一定條件下轉(zhuǎn)化為對(duì)環(huán)境無(wú)害的物質(zhì)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH3＋NO＋NO2eq\o(=,\s\up7(催化劑))2N2＋3H2O，NO、NO2的體積比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，為1∶1，故D正確。13．氮元素形成的化合物種類十分豐富。請(qǐng)根據(jù)以下工業(yè)制硝酸的原理示意圖回答問(wèn)題：(1)下列有關(guān)NH3的說(shuō)法不正確的是________(填字母)。A．工業(yè)合成NH3需要在高溫、高壓、催化劑下進(jìn)行B．NH3可用來(lái)生產(chǎn)碳銨和尿素等化肥C．NH3可用濃硫酸或無(wú)水氯化鈣干燥D．NH3受熱易分解，須置于冷暗處保存(2)NH3易溶于水，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，用充滿NH3的燒瓶做噴泉實(shí)驗(yàn)，水充滿整個(gè)燒瓶后所形成溶液的物質(zhì)的量濃度為______mol·L－1。(3)氨氣燃燒的化學(xué)方程式為____________________________________________________。(4)HNO3是一種重要的化工原料，工廠生產(chǎn)出的濃硝酸可用鋁槽車或鐵槽車來(lái)運(yùn)輸。在常溫下能使鋁、鐵鈍化，說(shuō)明濃硝酸具有很強(qiáng)的________性。(5)“吸收塔”尾部會(huì)有含NO、NO2等氮氧化物的尾氣排出，為消除它們對(duì)環(huán)境的污染，通常用以下兩種方法處理：①純堿溶液吸收法。純堿溶液與NO2的反應(yīng)原理為Na2CO3＋2NO2=NaNO3＋__________＋CO2(完成化學(xué)方程式)。②氨轉(zhuǎn)化法。已知7mol氨恰好能將含NO和NO2共6mol的混合氣體完全轉(zhuǎn)化為N2，則混合氣體中NO和NO2的物質(zhì)的量之比為________，若用通式NOx表示氮氧化物，則每摩爾氨可將________mol的NOx轉(zhuǎn)化為N2。答案(1)CD(2)eq\f(1,22.4)(或0.045)(3)4NH3＋3O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2N2＋6H2O(4)氧化(5)①NaNO2②1∶3eq\f(3,2x)l,2n(NO)＋4n(NO2)＝21mol，解得n(NO)＝1.5mol，n(NO2)＝4.5mol，則混合氣體中NO和NO2的物質(zhì)的量之比為1∶3，若用通式NOx表示氮氧化物，反應(yīng)過(guò)程中NOx分子得到2xe－，則每摩爾氨可將eq\f(3,2x)mol的NOx轉(zhuǎn)化為N2。14．(2023·安徽淮南一模)某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組為了探究氨氣的性質(zhì)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)一：探究氨氣的溶解性氨氣具有強(qiáng)刺激性氣味，會(huì)污染空氣。實(shí)驗(yàn)小組經(jīng)過(guò)多次嘗試，最終將氨氣的制備、收集、檢驗(yàn)和噴泉實(shí)驗(yàn)組裝在一起，設(shè)計(jì)出如圖裝置。(1)寫出氣體發(fā)生裝置儀器A中產(chǎn)生氨氣的化學(xué)方程式：_____________________________。(2)儀器B的名稱為__________，為了保證噴泉實(shí)驗(yàn)的良好效果，B中可以放入的試劑是__________。(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，打開K2，關(guān)閉K3，打開K1，將注射器中的濃氨水注入A中開始制備和收集氨氣。已知儀器C中放入的是滴有酚酞溶液的濕棉花，則儀器C的作用是______________________。在不拆除裝置的前提下，引發(fā)噴泉的操作是_________________________________________________________________________________________________________________________。實(shí)驗(yàn)二：探究氨氣的還原性已知：Cu2O為紅色固體，在酸性溶液中不穩(wěn)定：Cu2O＋H2SO4=Cu＋CuSO4＋H2O。(4)裝置G用于制備氨氣，儀器的連接順序?yàn)閑→f→________→i，裝置H的作用為_______________________________________________________________________________。實(shí)驗(yàn)開始前應(yīng)先通一段時(shí)間的N2，其目的是_________________________________________。(5)反應(yīng)結(jié)束后裝置F中的氧化銅完全反應(yīng)生成紅色固體，為了探究紅色固體的成分，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：取15.6g紅色固體于燒杯中，加入足量稀硫酸充分?jǐn)嚢?、靜置、過(guò)濾、洗滌、干燥、稱重，得固體9.6g，則紅色固體的成分及物質(zhì)的量為____________________________。答案(1)CaO＋NH3·H2O=Ca(OH)2＋NH3↑(2)球形干燥管堿石灰(3)吸收并檢驗(yàn)氨氣，防止氨氣直接排入空氣中關(guān)閉K1和K2，打開K3(4)abcdgh安全瓶、防倒吸排盡裝置內(nèi)的空氣(合理即可)(5)Cu2O0.075mol、Cu0.075mol解析(4)分析實(shí)驗(yàn)裝置，裝置G用于制備氨氣，然后E用于干燥氨氣，氨氣和CuO在F中發(fā)生反應(yīng)，然后接H，起到安全瓶的作用，最后用I進(jìn)行尾氣吸收。(5)所得固體為Cu，物質(zhì)的量為eq\f(9.6g,64g·mol－1)＝0.15mol；過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)為Cu2O＋H2SO4=Cu＋CuSO4＋H2O，每摩爾Cu2O與酸反應(yīng)前后質(zhì)量損失為80g，根據(jù)反應(yīng)前后質(zhì)量損失為15.6g－9.6g＝6g，則參加反應(yīng)的Cu2O為eq\f(6g,80g·mol－1)＝0.075mol，則生成Cu的物質(zhì)的量為0.075mol，所以原固體中Cu2O的物質(zhì)的量為0.075mol，Cu物質(zhì)的量為eq\f(15.6g－0.075mol×144g·mol－1,64g·mol－1)＝0.075mol，故紅色固體的成分及物質(zhì)的量為Cu2O0.075mol、Cu0.075mol。第25講碳、硅無(wú)機(jī)非金屬材料[復(fù)習(xí)目標(biāo)]1.了解碳、硅及其化合物的組成和成鍵特點(diǎn)。2.了解碳、硅兩種元素單質(zhì)及其重要化合物的性質(zhì)及應(yīng)用，能用化學(xué)方程式表示其主要化學(xué)性質(zhì)。3.了解無(wú)機(jī)非金屬材料的組成、分類及其應(yīng)用價(jià)值?？键c(diǎn)一碳族元素碳1．碳族元素(1)碳、硅、鍺、錫、鉛均屬于第ⅣA族元素，又稱碳族元素，其價(jià)層電子排布式為ns2np2。(2)碳單質(zhì)的存在形式有金剛石、石墨、無(wú)定形碳、足球烯，它們互為同素異形體。2．金剛石、石墨、C60的物理性質(zhì)金剛石石墨C60晶體類型共價(jià)晶體混合型晶體分子晶體物理性質(zhì)熔點(diǎn)高，硬度大，不導(dǎo)電熔點(diǎn)高，硬度小，能導(dǎo)電熔點(diǎn)低，不導(dǎo)電主要用途鉆石制作，切割工具，鉆探機(jī)的鉆頭等做電極、潤(rùn)滑劑、鉛筆芯廣泛應(yīng)用于超導(dǎo)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域3.CO2在自然界中的循環(huán)(1)CO2的主要來(lái)源：大量含碳燃料的燃燒。(2)自然界消耗CO2的主要反應(yīng)：①溶于江水、海水中：CO2＋H2OH2CO3；②光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為O2；③巖石的風(fēng)化：CaCO3＋H2O＋CO2=Ca(HCO3)2。1．金剛石、石墨、C60都是由碳元素組成的單質(zhì)()2．水墨畫可長(zhǎng)久保存不變色是因?yàn)樵诔叵绿嫉幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑()3．二氧化碳能使紫色石蕊溶液變紅，說(shuō)明二氧化碳具有酸性()4．低碳環(huán)保中的“碳”是指二氧化碳()5．石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸姆磻?yīng)屬于氧化還原反應(yīng)()6．向空氣中排放二氧化碳會(huì)形成酸雨()7．向CaCl2溶液中通入CO2氣體，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過(guò)量，渾濁消失()8．向氨化的飽和食鹽水中通入足量的CO2氣體，會(huì)析出晶體()答案1.√2.√3.×4.√5.×6.×7.×8.√1．中國(guó)力爭(zhēng)在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，關(guān)于碳及其化合物，下列說(shuō)法不正確的是()A．金剛石和石墨是碳元素的兩種不同單質(zhì)，二者互稱為同素異形體B．在100kPa時(shí)，1mol石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸?.895kJ的熱量，故金剛石比石墨穩(wěn)定C．考古時(shí)常用于測(cè)定文物年代的是碳元素的一種核素eq\o\al(14,6)C，該核素的中子數(shù)為8D．引起溫室效應(yīng)的氣體之一CO2中含極性共價(jià)鍵答案B2．中國(guó)努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。利用NaOH溶液噴淋捕捉空氣中的CO2，反應(yīng)過(guò)程如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．捕捉室中NaOH溶液噴成霧狀有利于吸收CO2B．環(huán)節(jié)a中物質(zhì)分離的基本操作是蒸發(fā)結(jié)晶C．反應(yīng)過(guò)程中CaO和NaOH是可循環(huán)的物質(zhì)D．可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液捕捉CO2答案B解析NaOH溶液噴成霧狀，可增大反應(yīng)物接觸面積，提高CO2吸收率，A正確；環(huán)節(jié)a為Na2CO3和Ca(OH)2反應(yīng)生成CaCO3，需從溶液中過(guò)濾出來(lái)再高溫煅燒，故基本操作不是蒸發(fā)結(jié)晶，B錯(cuò)誤；NaOH和CaO在流程中既有消耗，也有生成，可循環(huán)利用，C正確；Na2CO3溶液可以和CO2反應(yīng)，因此可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液，D正確。考點(diǎn)二硅及其重要化合物1．硅的存在自然界中硅元素僅有化合態(tài)，在地殼中含量?jī)H次于氧，主要以氧化物和硅酸鹽的形式存在。2．硅單質(zhì)(1)常溫下不活潑，一般不與其他物質(zhì)反應(yīng)，但可以與氟、氫氟酸、堿反應(yīng)。反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為與F2：Si＋2F2=SiF4；與HF：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑；與NaOH：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。(2)在加熱的條件下可以與氧氣、氯氣等反應(yīng)。(3)粗硅的制?。篠iO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si(粗)＋2CO↑。(4)硅單質(zhì)的用途①良好的半導(dǎo)體材料；②硅太陽(yáng)能電池；③計(jì)算機(jī)芯片。3．二氧化硅(1)物理性質(zhì)：硬度大，熔、沸點(diǎn)高，常溫下為固體，不溶于水。(2)化學(xué)性質(zhì)SiO2為酸性氧化物，是硅酸的酸酐。①SiO2可以與堿反應(yīng)，生成硅酸鹽，如與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O。②在高溫條件下可以與碳酸鹽反應(yīng)，如與碳酸鈣反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑。③在高溫條件下，能夠與堿性氧化物反應(yīng)，如與氧化鈣反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2＋CaOeq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3。④常溫下與氫氟酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O，可用于刻蝕玻璃。(3)用途：光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器、電子部件。4．硅酸(H2SiO3)5．硅酸鹽(1)硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。(2)硅酸鈉：硅酸鈉溶液俗稱水玻璃，溶液呈堿性，是無(wú)色黏稠液體，常用于制備黏合劑、防腐劑、耐火材料。(3)硅酸鹽寫成氧化物形式的順序：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物間以“·”隔開。如，石棉(CaMg3Si4O12)用氧化物的形式表示為CaO·3MgO·4SiO2。1．晶體硅熔點(diǎn)高、硬度大，故可用于制作半導(dǎo)體材料()2．非金屬性：C＞Si，則熱穩(wěn)定性：CH4＞SiH4()3．SiO2是酸性氧化物，可溶于強(qiáng)堿(NaOH)，不溶于任何酸()4．硅酸鈉的水溶液俗稱“水玻璃”，是一種建筑行業(yè)常用的黏合劑()5．SiO2能與HF反應(yīng)，因此可用HF刻蝕玻璃()6．向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀鹽酸制備硅酸凝膠()7．石英是良好的半導(dǎo)體材料，可以制成光電池，將光能直接轉(zhuǎn)化成電能()8．工業(yè)上制取粗硅的反應(yīng)是SiO2＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋CO2↑()9．因?yàn)楦邷貢r(shí)二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳，所以硅酸酸性比碳酸強(qiáng)()答案1.×2.√3.×4.√5.√6.√7．×8.×9.×一、硅及其重要化合物轉(zhuǎn)化關(guān)系落實(shí)1．將Si、SiO2、SiF4、H2SiO3、Na2SiO3填在下面空白處。2．寫出圖中序號(hào)對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式。①SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑；②Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(△))SiHCl3＋H2；③SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋3HCl；④SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O；⑤H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))H2O＋SiO2；⑥SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O(或SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑)；⑦Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓(或Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓)；⑧SiO2＋CaOeq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3(或SiO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑)；⑨Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。二、工業(yè)制取高純硅問(wèn)題分析3．清華大學(xué)等重點(diǎn)高校為解決中國(guó)“芯”——半導(dǎo)體芯片，成立了“芯片學(xué)院”。某小組擬在實(shí)驗(yàn)室制造硅，其流程如圖：制造原理：2Mg＋SiO2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2MgO＋Si；除雜原理：Mg2Si＋4HCl=2MgCl2＋SiH4↑，MgO＋2HCl=MgCl2＋H2O。下列說(shuō)法正確的是()A．操作1、操作2均為過(guò)濾B．SiO2、SiH4均含有共價(jià)鍵，等質(zhì)量的二者分子數(shù)之比為8∶15C．點(diǎn)燃石英砂和鎂粉的混合物發(fā)生的副反應(yīng)為2Mg＋Sieq\o(=,\s\up7(△))Mg2SiD．當(dāng)有2mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，能生成14gSi答案C解析將溶液和固體分開，采用過(guò)濾操作，操作1為過(guò)濾，操作2為洗滌和烘干，故A錯(cuò)誤；SiO2是共價(jià)晶體，沒有分子，故B錯(cuò)誤；由除雜原理可知副反應(yīng)為2Mg＋Sieq\o(=,\s\up7(△))Mg2Si，故C正確；當(dāng)有2mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，參加反應(yīng)的Mg的物質(zhì)的量為1mol，能生成0.5mol單質(zhì)硅，但因有副反應(yīng)發(fā)生，最終獲得的Si的質(zhì)量少于14g，故D錯(cuò)誤。4．晶體硅是一種重要的非金屬原料，由粗硅制備純硅的主要步驟如下：①粗硅與干燥的HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3：Si(粗)＋3HCleq\o(=,\s\up7(300℃))SiHCl3＋H2；②經(jīng)過(guò)純化的SiHCl3與過(guò)量H2在1000～1100℃下反應(yīng)制得純硅?；卮鹣嚓P(guān)問(wèn)題：(1)粗硅與HCl氣體反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到SiHCl3(沸點(diǎn)為33℃)，只含有少量SiCl4(沸點(diǎn)為57.6℃)和HCl(沸點(diǎn)為－84.7℃)，提純SiHCl3的方法為_______________________________。(2)用SiHCl3與過(guò)量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如圖所示(熱源及夾持裝置已略去)：①在加熱D裝置前應(yīng)先打開A裝置中分液漏斗的活塞，目的是__________________________________________________________________________________________________________。②C裝置中燒瓶需要加熱，采用的方法是____________________________________________。答案(1)蒸餾(2)①排出裝置內(nèi)的空氣，以防爆炸②水浴加熱三、硅膠多硅酸鹽結(jié)構(gòu)的理解5．硅膠吸附劑的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，常用作干燥劑。在其中添加CoCl2可使其指示吸水量的多少來(lái)決定硅膠是否失效，原理為CoCl2(藍(lán)色)+6H2O=CoCl2·6H2O(粉紅色)，失效的硅膠可加熱再生，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．當(dāng)硅膠變粉紅色說(shuō)明硅膠失效了B．SiO2是酸性氧化物，硅膠可干燥HF和Cl2等酸性氣體C．失效的硅膠再生時(shí)加熱的溫度不宜過(guò)高D．當(dāng)硅膠遇到大量的水分子時(shí)，與硅羥基形成了過(guò)多氫鍵從而失去吸附力答案B解析由題中信息可知，硅膠吸水后，會(huì)變成CoCl2·6H2O(粉紅色)，故變成粉紅色后說(shuō)明硅膠失效了，A正確；二氧化硅可以和HF反應(yīng)，故硅膠不能干燥HF，B錯(cuò)誤；由硅膠結(jié)構(gòu)可知，硅膠用作干燥劑，是通過(guò)硅羥基和水分子之間形成氫鍵而達(dá)到吸水的目的，故當(dāng)硅膠遇到大量的水分子時(shí)，與硅羥基形成了過(guò)多氫鍵從而失去吸附力，D正確。6．形式多樣的硅酸鹽是無(wú)機(jī)礦物的重要基石。SiOeq\o\al(4－,4)是一種四面體形的離子(屬于硅酸根離子)，其結(jié)構(gòu)可用圖a表示，硅原子位于該四面體體心，四個(gè)氧原子各占一個(gè)頂點(diǎn)。圖b和圖c則是復(fù)合硅酸根離子中的兩個(gè)實(shí)例，均為無(wú)支鏈的單環(huán)狀，分別由數(shù)個(gè)硅氧四面體a通過(guò)共用氧原子的形式構(gòu)成。(1)b的化學(xué)式為______________。(2)若一個(gè)單環(huán)狀離子中Si原子數(shù)為n(n≥3)，則其化學(xué)式為____________。(3)綠柱石是鈹、鋁的此類硅酸復(fù)鹽，其化學(xué)式中含6個(gè)硅原子，該復(fù)鹽的化學(xué)式是________________________________________________________________________________________________。答案(1)Si3Oeq\o\al(6－,9)(2)SinOeq\o\al(2n－,3n)(3)Be3Al2Si6O18(或3BeO·Al2O3·6SiO2)解析(1)b含有氧原子個(gè)數(shù)為9，含有3個(gè)四面體結(jié)構(gòu)，則含有硅原子個(gè)數(shù)為3，根據(jù)化合物中Si的化合價(jià)為＋4、氧元素化合價(jià)為－2可知，b的化學(xué)式為Si3Oeq\o\al(6－,9)。(2)c中含有6個(gè)四面體結(jié)構(gòu)，所以含有6個(gè)Si原子，含有的氧原子數(shù)為18，含有氧原子數(shù)比6個(gè)硅酸根離子少6個(gè)O，帶有的電荷為6×(－2)＝－12；根據(jù)圖示可知：若一個(gè)單環(huán)狀離子中Si原子數(shù)為n(n≥3)，則含有n個(gè)四面體結(jié)構(gòu)，含有的氧原子比n個(gè)硅酸根離子恰好少n個(gè)O原子，即含有n個(gè)Si，則含有3n個(gè)O，帶有的負(fù)電荷為n×(－2)＝－2n，其化學(xué)式為SinOeq\o\al(2n－,3n)。(3)根據(jù)SinOeq\o\al(2n－,3n)可知，含有6個(gè)硅原子，該硅酸鹽所帶的負(fù)電荷為－12，設(shè)鈹?shù)膫€(gè)數(shù)為x，鋁的個(gè)數(shù)為y，則2x＋3y＝12，討論可得x＝3、y＝2，其化學(xué)式為Be3Al2Si6O18或3BeO·Al2O3·6SiO2?？键c(diǎn)三無(wú)機(jī)非金屬材料1．傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料——常見硅酸鹽材料硅酸鹽材料水泥普通玻璃陶瓷生產(chǎn)原料石灰石、黏土純堿、石灰石、石英砂黏土主要設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯陶瓷窯玻璃生產(chǎn)中的兩個(gè)重要反應(yīng)：Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑。2．新型無(wú)機(jī)非金屬材料(1)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，如SiC、BN、Si3N4、Al2O3等。(2)碳納米材料①類型：富勒烯、碳納米管、石墨烯等。②用途：在能源、信息、醫(yī)藥等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。(3)特殊功能的含硅材料①碳化硅為共價(jià)晶體，具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，可用作磨料。②含硅元素4%的硅鋼具有導(dǎo)磁性。1．沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽()2．碳化硅俗稱金剛砂，它可用于高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的制作()3．壓電陶瓷能實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)化()4．石墨烯的電阻率低，熱導(dǎo)率也低()5．冰壺主材料花崗巖屬于無(wú)機(jī)非金屬材料(2022·遼寧，1A)()答案1.×2.√3.√4.×5.√一、傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料1．水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應(yīng)用于耐火材料、洗滌劑生產(chǎn)等領(lǐng)域，是一種重要的工業(yè)原料。如圖是用稻殼灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工藝流程：下列說(shuō)法正確的是()A．原材料稻殼灰價(jià)格低廉，且副產(chǎn)品活性炭有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值B．操作A與操作B完全相同C．該流程中硅元素的化合價(jià)發(fā)生改變D．反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)答案A解析B項(xiàng)，操作A為過(guò)濾，操作B為蒸發(fā)濃縮，是兩種不同的操作，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，二氧化硅中硅元素的化合價(jià)是＋4價(jià)，硅酸鈉中硅元素的化合價(jià)也是＋4價(jià)，所以該流程中硅元素的化合價(jià)沒有發(fā)生改變，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O，此反應(yīng)沒有元素化合價(jià)的變化，屬于非氧化還原反應(yīng)，錯(cuò)誤。2．世博會(huì)中國(guó)館——“東方之冠”由鋼筋、混凝土、7000多塊鋁板和1200多塊玻璃等建成。(1)鋁板易被燒堿腐蝕，玻璃易被氫氟酸腐蝕，原因分別為_____________________________、________________________________________________________________________________(用化學(xué)方程式表示)。(2)生產(chǎn)硅酸鹽水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是____________________。制備普通玻璃的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________(任寫一個(gè))。(3)石英玻璃化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、膨脹系數(shù)小，是一種特殊玻璃，石英玻璃的主要成分是________(填化學(xué)式)。(4)要將NaOH高溫熔化，下列坩堝中可選用的是________(填字母)。A．普通玻璃坩堝 B．石英玻璃坩堝C．氧化鋁坩堝 D．鐵坩堝答案(1)2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O(2)石灰石SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑(或SiO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑)(3)SiO2(4)D解析(4)普通玻璃坩堝和石英玻璃坩堝中的二氧化硅能夠與熔融的氫氧化鈉反應(yīng)，故A、B不選；氧化鋁能夠與熔融的氫氧化鈉反應(yīng)，故C不選；鐵與熔融的氫氧化鈉不反應(yīng)，故D選。二、新型無(wú)機(jī)非金屬材料3．新材料的新秀——石墨烯和氧化石墨烯已成為物理、化學(xué)、材料科學(xué)研究的國(guó)際熱點(diǎn)課題。其結(jié)構(gòu)模型如圖所示：下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．石墨烯是一種新型化合物B．氧化石墨烯即石墨烯的氧化物C．二者和石墨都是碳的同素異形體D．氧化石墨烯具有一定的親水性答案D解析石墨烯是碳的單質(zhì)，A錯(cuò)誤；氧化石墨烯含有氫元素，故不是石墨烯的氧化物，也不是碳的同素異形體，B、C錯(cuò)誤；由于氧化石墨烯結(jié)構(gòu)中含有的羥基和羧基為親水基團(tuán)，所以它具有一定的親水性，D正確。4．氮化硅可用作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷復(fù)合材料，在航空航天、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)械等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由石英砂合成氮化硅粉末的路線如圖所示：其中—NH2中各元素的化合價(jià)與NH3相同。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)石英砂不能與堿性物質(zhì)共同存放，以NaOH為例，用化學(xué)方程式表示其原因：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)圖示①～⑤的變化中，屬于氧化還原反應(yīng)的是____________(填序號(hào))。(3)在反應(yīng)⑤中，3molSi(NH2)4在高溫下加熱可得1mol氮化硅粉末和8molA氣體，則氮化硅的化學(xué)式為____________。(4)在高溫下將SiCl4置于B和C兩種氣體的氣氛中，也能反應(yīng)生成氮化硅，B和C兩種氣體在一定條件下化合生成A。寫出SiCl4與B和C兩種氣體反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________________________________________________________________________________。答案(1)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O(2)①②(3)Si3N4(4)3SiCl4＋2N2＋6H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si3N4＋12HCl解析(3)氮化硅的化學(xué)式可通過(guò)題目信息運(yùn)用質(zhì)量守恒定律求得：3Si(NH2)4eq\o(=,\s\up7(高溫))Si3N4＋8NH3↑。(4)結(jié)合題給信息，SiCl4與N2、H2反應(yīng)可得到Si3N4和HCl。1．正誤判斷，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，常用于制造光導(dǎo)纖維(2022·浙江6月選考，8A)()(2)用焦炭和石英砂制取粗硅，SiO2可制作光導(dǎo)纖維(2022·廣東，12A)()(3)石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一(2022·湖南，2D)()(4)火炬“飛揚(yáng)”使用的碳纖維屬于有機(jī)高分子材料(2022·遼寧，1B)()答案(1)×(2)√(3)√(4)×2．(2021·海南，1)2020年9月22日，中國(guó)向全世界宣布，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。下列措施不利于大氣中CO2減少的是()A．用氨水捕集廢氣中的CO2，將其轉(zhuǎn)化為氮肥B．大力推廣使用風(fēng)能、水能、氫能等清潔能源C．大力推廣使用干冰實(shí)現(xiàn)人工增雨，緩解旱情D．通過(guò)植樹造林，利用光合作用吸收大氣中的CO2答案C解析氨水能與酸性氧化物二氧化碳反應(yīng)生成碳酸銨或碳酸氫銨，則用氨水捕集廢氣中的二氧化碳，將其轉(zhuǎn)化為氮肥有利于大氣中二氧化碳的減少，故A不符合題意；大力推廣使用風(fēng)能、水能、氫能等清潔能源可以減少化石能源的使用，從而減少二氧化碳?xì)怏w的排放，故B不符合題意；大力推廣使用干冰實(shí)現(xiàn)人工增雨，會(huì)增加大氣中二氧化碳的量，不利于大氣中二氧化碳的減少，故C符合題意；通過(guò)植樹造林，利用光合作用吸收大氣中的二氧化碳，有利于大氣中二氧化碳的減少，故D不符合題意。課時(shí)精練1．“九秋風(fēng)露越窯開，奪得千峰翠色來(lái)”是贊譽(yù)越窯秘色青瓷的詩(shī)句，描繪了我國(guó)古代精美的青瓷工藝品。玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．玻璃是人類最早使用的硅酸鹽制品B．制水泥的原料為純堿、石灰石和石英C．硅酸鹽制品的性質(zhì)穩(wěn)定、熔點(diǎn)較高D．陶瓷的燒制過(guò)程為物理變化答案C解析陶瓷是人類最早使用的硅酸鹽制品，A項(xiàng)錯(cuò)誤；純堿、石灰石和石英是制普通玻璃的原料，而制水泥的原料是黏土和石灰石，B項(xiàng)錯(cuò)誤。2．(2019·全國(guó)卷Ⅰ,7)陶瓷是火與土的結(jié)晶，是中華文明的象征之一，其形成、性質(zhì)與化學(xué)有著密切的關(guān)系。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．“雨過(guò)天晴云破處”所描述的瓷器青色，來(lái)自氧化鐵B．聞名世界的秦兵馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成C．陶瓷是應(yīng)用較早的人造材料，主要化學(xué)成分是硅酸鹽D．陶瓷化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)答案A解析“雨過(guò)天晴云破處”所描述的瓷器青色與氧化亞鐵有關(guān)，而氧化鐵顯紅棕色，A項(xiàng)錯(cuò)誤；秦兵馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成，B項(xiàng)正確；陶瓷以黏土為原料，經(jīng)高溫?zé)贫?，屬于人造材料，主要成分是硅酸鹽，C項(xiàng)正確；陶瓷主要成分是硅酸鹽，硅酸鹽中硅元素化合價(jià)處于最高價(jià)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)，D項(xiàng)正確。3．下列關(guān)于硅的說(shuō)法不正確的是()A．硅是非金屬元素，它的單質(zhì)是灰黑色、有金屬光澤的固體B．硅的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料C．硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)D．加熱到一定溫度時(shí)，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應(yīng)答案C解析晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石類似，它是灰黑色、有金屬光澤的非金屬固體，故A正確；硅常溫下能和HF溶液、氫氧化鈉溶液反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；在加熱時(shí)，硅能與氧氣或氯氣反應(yīng)生成二氧化硅或四氯化硅，故D正確。4．(2021·湖北，1)“碳中和”有利于全球氣候改善。下列有關(guān)CO2的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．CO2是V形的極性分子B．CO2可催化還原為甲酸C．CO2晶體可用于人工增雨D．CO2是侯氏制堿法的原料之一答案A解析CO2中C采取sp雜化，空間結(jié)構(gòu)為直線形，CO2是非極性分子，A項(xiàng)錯(cuò)誤；CO2在電催化下與氫氣反應(yīng)可以降低碳的化合價(jià)，生成一系列化合物，如CH4、CH2=CH2、CH3OH、HCOOH等，B項(xiàng)正確；干冰氣化時(shí)吸收大量熱量，使水蒸氣液化而增雨，C項(xiàng)正確；侯氏制堿法的化學(xué)反應(yīng)原理是NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O，D項(xiàng)正確。5．硅是構(gòu)成無(wú)機(jī)非金屬材料的一種主要元素，下列有關(guān)硅及其化合物的敘述錯(cuò)誤的是()A．氮化硅陶瓷是一種高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，其化學(xué)式為Si3N4B．高純硅可以制成計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備等的芯片C．硅可以用來(lái)生產(chǎn)新型無(wú)機(jī)非金屬材料——光導(dǎo)纖維D．二氧化硅為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)硅原子結(jié)合4個(gè)氧原子答案C解析光導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化硅，屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料，故C錯(cuò)誤；二氧化硅為共價(jià)晶體，為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其晶體中每個(gè)硅原子結(jié)合4個(gè)氧原子，每個(gè)氧原子結(jié)合2個(gè)硅原子，硅原子和氧原子個(gè)數(shù)之比為1∶2，故D正確。6．下列關(guān)于二氧化硅的說(shuō)法正確的是()A．二氧化硅是酸性氧化物，因此能與水反應(yīng)生成硅酸B．二氧化硅制成的光導(dǎo)纖維，由于導(dǎo)電能力強(qiáng)而被用于制造光纜C．二氧化硅能與碳酸鈉固體在高溫時(shí)發(fā)生反應(yīng)D．用二氧化硅制取單質(zhì)硅時(shí)，當(dāng)生成2.24L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)，得到2.8g硅答案C解析二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，與水不反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；二氧化硅制成的光導(dǎo)纖維，由于其良好的光學(xué)特性而被用于制造光纜，故B錯(cuò)誤；在高溫時(shí)，二氧化硅能夠與碳酸鈉固體反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳，故C正確；由化學(xué)方程式SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑可知，當(dāng)生成2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)即0.1mol氣體時(shí)，得到0.05mol即1.4g硅，故D錯(cuò)誤。7．在20世紀(jì)90年代末，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)碳有新的單質(zhì)形態(tài)C60存在。后來(lái)人們又相繼得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。21世紀(jì)初，科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了管狀碳分子和洋蔥狀碳分子，大大豐富了碳元素單質(zhì)的家族。下列有關(guān)碳元素單質(zhì)的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．金剛石和石墨的熔點(diǎn)肯定比C60高B．熔點(diǎn)：C60＜C70＜C90C．球碳分子、管狀碳分子和洋蔥狀碳分子都不能與O2發(fā)生反應(yīng)D．金剛石以非分子形式的粒子存在，屬于共價(jià)晶體；C60、C70、管狀碳分子和洋蔥狀碳分子以分子形式的粒子存在，屬于分子晶體；這些碳單質(zhì)互為同素異形體答案C解析金剛石屬于共價(jià)晶體，石墨屬于混合型晶體，C60屬于分子晶體，因此金剛石和石墨的熔點(diǎn)肯定比C60高，故A正確；分子晶體的相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔點(diǎn)越高，因此熔點(diǎn)：C60＜C70＜C90，故B正確。8．二氧化硅廣泛存在于自然界中，在日常生活、生產(chǎn)、科研及新型材料等方面有著重要的用途。a～e是對(duì)①～⑤反應(yīng)中SiO2所表現(xiàn)的化學(xué)性質(zhì)或作用進(jìn)行的判斷，其中正確的是()①SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O②SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑③SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O④Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑⑤SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高溫))SiC＋2CO↑a．反應(yīng)①中SiO2作為玻璃的成分被消耗，用于刻蝕玻璃b．反應(yīng)②中SiO2表現(xiàn)出氧化性c．反應(yīng)③中SiO2表現(xiàn)了酸性氧化物的通性d．反應(yīng)④符合用難揮發(fā)性的酸酐制取易揮發(fā)性的酸酐的原理e．反應(yīng)⑤中SiO2未參加氧化還原反應(yīng)A．a(chǎn)ceB．bdeC．cdeD．a(chǎn)b答案B解析通常用氫氟酸來(lái)刻蝕玻璃，與之對(duì)應(yīng)的反應(yīng)是③，a、c判斷錯(cuò)誤；反應(yīng)②是一個(gè)置換反應(yīng)，其中二氧化硅被還原，表現(xiàn)出氧化性，b判斷正確；反應(yīng)④用難揮發(fā)的二氧化硅制取易揮發(fā)的二氧化碳，d判斷正確；反應(yīng)⑤中碳的化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)椋?價(jià)和＋2價(jià)，硅的化合價(jià)和氧的化合價(jià)都沒有改變，因此二氧化硅沒有參加氧化還原反應(yīng)，e判斷正確。9．純二氧化硅可用下列流程制得。下列說(shuō)法不正確的是()A．X可用作木材防火劑B．步驟Ⅱ的反應(yīng)是Na2SiO3＋H2SO4=H2SiO3↓＋Na2SO4C．步驟Ⅱ中的稀硫酸可用CO2來(lái)代替D．SiO2既能與NaOH溶液反應(yīng)，又能與氫氟酸反應(yīng)，所以SiO2是兩性氧化物答案D解析碳酸、硫酸的酸性都強(qiáng)于硅酸，能夠與硅酸鈉溶液反應(yīng)生成硅酸，C正確；SiO2既能和NaOH溶液反應(yīng)又能和氫氟酸反應(yīng)，但與氫氟酸反應(yīng)的生成物不是鹽，所以二氧化硅不是兩性氧化物，而是酸性氧化物，D不正確。10．由粗硅制備硅烷(SiH4)的基本流程如圖所示：已知：反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式為Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(△))SiHCl3＋X，反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為SiHCl3＋Yeq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋3HCl。下列說(shuō)法不正確的是()A．X和Y為同一種物質(zhì)B．SiH4的穩(wěn)定性比NH3弱C．流程中的4個(gè)反應(yīng)有3個(gè)屬于氧化還原反應(yīng)D．反應(yīng)Ⅳ中SiH4、NH3兩種氣體在常溫、常壓下體積比為4∶1答案D解析根據(jù)題給反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的化學(xué)方程式和原子守恒