第三节　非金属碳、硅、氯及其化合物 （实战演练）【高考引领教学】高考化学一轮针对性复习方案（全国通用）

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第三节　非金属碳、硅、氯及其化合物 课时作业一、选择题1．（2022·上海高三二模）芯片被誉为“现代工业粮食”，是新一代信息产业的基石。制备芯片材料高纯硅的装置如下图所示(加热及夹持装置省略)，利用SiHCl3与过量H2在1100～1200℃反应(SiHCl3沸点为31.8℃，遇水会强烈水解)，下列说法不正确的是A．装置B中的试剂是浓硫酸B．实验开始时先打开装置A中的K1C．装置C采用常温冷却水，目的是使SiHCl3与H2充分混合D．石英管中发生反应SiHCl3+H2Si+3HCl【答案】C【解析】装置A中Zn与稀硫酸反应产生H2，由于SiHCl3遇水强烈水解，故需要对氢气进行干燥，故装置B中盛放浓硫酸，装置C采用热水浴加热，使SiHCl3气化，与H2形成混合气体，进入石英管中反应，高温条件下，SiHCl3被H2还原为Si。A项：由分析知，装置B中盛放浓硫酸，起到干燥氢气的作用，A正确；B项：实验开始时先打开K1，利用生成的H2将装置中的空气排尽，防止加热石英管时因H2不纯而爆炸，B正确；C项：由于SiHCl3为液体，实验需得到SiHCl3气体，故装置C应采用热水浴，使SiHCl3气化，C错误；D项：SiHCl3被H2还原为Si，根据元素守恒推知另一产物为HCl，故该反应为：SiHCl3+H2Si+3HCl，D正确；故答案选C。2．（2022·广东汕头市·高三二模）氯气性质非常活泼，能和很多物质反应。下列关于其相关反应的实验现象的“解释或结论”正确的是选项实验现象解释或结论A氯气能使湿润的淀粉KI试纸变蓝；氯气能使NaBr溶液变橙色氧化性：Cl2＞Br2＞I2B氯气能使湿润的蓝色石蕊试纸先变红，后褪色氯气与水生成了酸性物质C氯气通入H2S的水溶液中，溶液的导电性增强氯气是强电解质D氯气通入FeCl2和KSCN混合液，溶液变红色氧化性：Cl2＞Fe3+A．A B．B C．C D．D【答案】D【解析】A项：氯气能使湿润的淀粉KI试纸变蓝说明氯气能置换KI中的碘，则氧化性：Cl2＞I2；氯气能使NaBr溶液变橙色说明氯气能置换NaBr中的溴，则氧化性：Cl2＞Br2，不能比较Br2和I2的氧化性，A错误；B项：氯气能使湿润的蓝色石蕊试纸先变红，后褪色，说明氯气与水生成了酸性物质(变红)以及漂白性物质(HClO)，B错误；C项：H2S是弱酸，属于弱电解质，其溶液中离子浓度较小，导电性较弱，氯气通入H2S的水溶液中，溶液的导电性增强，说明氯气与H2S反应产生了比H2S电离程度大的电解质，但氯气属于单质，既不是电解质也不是非电解质，C错误；D项：氯气通入FeCl2和KSCN混合液，溶液变红色，说明氯气将Fe2+氧化成了Fe3+，则氧化性：Cl2＞Fe3+，D正确；答案选D。3．（2022·湖北高三零模）水泥是人类最伟大的发明之一，主要成分为硅酸三钙(3CaO∙SiO2)。将其与适量的水反应，形成相互交联的结构，反应式如下2(3CaO∙SiO2)+6H2O=3CaO∙2SiO2∙3H2O+3Ca(OH)2 ∆H＜0。但是，需要避免交联过程热膨胀及产生的水蒸气在建筑结构中造成空隙。我国三峡大坝的建设者在全世界首创了以冰代水的浇灌方法，有效解决了这一问题，保证了大坝建筑质量。下列说法错误的是A．水泥由黏土和石灰石等研磨、煅烧制得B．水泥生产过程中加入石膏，可以调节水泥的硬化速率C．水的作用是提供结晶水以稳定交联结构D．以冰代水的优点是减少了热膨胀及水蒸气的产生【答案】C【解析】A项：水泥由石灰石和粘土等混合，经高温煅烧制得，A说法正确；B项：水泥生产过程中加入石膏的目的是为了调节水泥的凝结硬化速度，调整水泥的凝结时间，B说法正确；C项：水与硅酸三钙(3CaO∙SiO2)发生化学反应，生成的产物形成相互交联的结构，C说法错误；D项：硅酸三钙(3CaO∙SiO2)与水反应放热，以冰代水减少了热膨胀及水蒸气产生的气泡，保证建筑质量，D说法正确；答案为C。4．（2021·湖南株洲市·高三一模）下列关于SiO2和CO2的叙述不正确的是A．都是共价化合物B．都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应C．都能溶于水且与水反应生成相应的酸D．SiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨【答案】C【解析】A项：SiO2和CO2都是共价化合物，A正确；B项：都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应产生盐和水，B正确；C项： SiO2不能溶于水且不能与水反应生成相应的酸，C错误；D项： 光在SiO2中可以全反射，因此SiO2可用于制光导纤维，固态CO2容易升华，升华时吸收大量的热，因此干冰可用于人工降雨，D正确；答案选C。5．（2022·浙江湖州市·高三二模）中国是瓷器的故乡，有“瓷都”之称的江西景德镇出产的青花瓷是瓷器的代表，蓝紫色的硅酸铜钡（BaCuSi2O6）是瓷器加工中常用的颜料。下列说法正确的是A．瓷器属于新型无机硅酸盐产品B．硅酸铜钡还可表示为BaO·CuO·2SiO2C．石灰石、黏土是生产瓷器的主要原料D．瓷器具有较高的强度与硬度【答案】B【解析】A项：陶瓷为传统无机非金属材料，故A错误；B项：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(BaCuSi2O6)用氧化物形式表示为：BaO•CuO•2SiO2，故B正确；C项：生产陶瓷用到的主要原料为黏土，故C错误；D项：瓷器易碎，强度不大，但具有较高的硬度，故D错误；故选：B。6．（2021·河南安阳市·高三二模）沸石是一种含水架状结构的多孔性铝硅酸盐晶体，其基本结构单元是硅氧四面体和铝氧四面体。沸石的化学组成为：Ma[ (AlO2)x ·(SiO2)y ]·z(H2O)，其中M为金属阳离子。下列推测不正确的是A．沸石的架状结构中存有的空气，可作为气泡的凝结核，能使反应液平稳沸腾B．若金属阳离子带n个单位正电荷，则x = a·nC．增大x / y(铝硅比)的值，可以增强沸石的耐酸、耐碱和耐高温的性能D．沸石具有筛分分子的作用，可用于分离、提纯气体或液体混合物【答案】C【解析】A项：沸石是一种含水架状结构的多孔性铝硅酸盐晶体，架状结构中存有的空气，可作为气泡的凝结核，能使反应液平稳沸腾，故A正确；B项：若金属阳离子带n个单位正电荷，根据电荷守恒得x = a·n，故B正确；C项：增大x / y(铝硅比)的值，可以改变分子筛的空间结构，从而改变分子筛的稳定性，故C错误；D项：调节硅铝比可以调节分子筛的孔径，根据分子筛孔径大小可以筛分不同大小的分子，可用于分离、提纯气体或液体混合物，故D正确；故答案为：C。7．（2022·全国高三三模）中国景德镇瓷器精美绝伦，瓷器表面的兔毫釉主要成分为SiO2，还含有少量Al2O3和Fe2O3。下列说法错误的是A．SiO2属于酸性氧化物B．景德镇瓷器不宜保存酸性或碱性太强物质C．兔毫釉极易被空气氧化，瓷器不能在空气中久置D．Al2O3中氧的质量分数高于Fe2O3【答案】C【解析】A项：SiO2能与碱反应只生成盐和水，属于酸性氧化物，故A正确；B项：SiO2能与碱反应生成盐和水，Al2O3能与酸和碱反应，Fe2O3能与酸反应，所以景德镇瓷器不宜保存酸性或碱性太强物质，故B正确；C项：SiO2、Al2O3和Fe2O3的化学性质很稳定，不易被空气氧化，故C错误；D项：Al2O3中氧的质量分数为 Fe2O3中氧的质量分数为故D正确；故答案为C。8．（2022·四川自贡市·高三一模）2020年11月10日，第三届中国国际进口博览会闭幕，该届“进博会”新设公共卫生防疫专区、智慧出行专区、节能环保专区和体育用品及赛事专区。下列有关卫生防疫知识的描述错误的是A．家庭餐具可采取开水蒸煮的方式进行热力消毒B．“84”消毒液的成分为NaClO、表面活性剂和水等，使用“84”消毒液的浓度越高越好C．医用酒精应密封保存并远离明火D．H2O2消毒液和ClO2泡腾片的消毒原理相同【答案】B【解析】A项：开水煮沸，可以消毒，因为高温可使蛋白质变性，从而杀死细菌，故A正确；B项：“84”消毒液具有腐蚀性，浓度越高腐蚀性增强，浓度越高见光越易分解，极不安全，所以使用“84”消毒液的浓度不是越高越好，故B错误；C项：医用酒精易挥发，易燃烧，所以应密封保存，置于阴凉处，且远离火源，故C正确；D项：H2O2消毒液和ClO2泡腾片均具有强氧化性，能够使病毒氧化变质而失去生理活性，因而具有杀菌消毒作用，所以它们消毒原理相同，故D正确；答案为B。9．（2022·江苏南京市·高三二模）利用下列装置(夹持装置略)进行实验，能达到实验目的的是①②③④A．图①装置可制备无水 MgCl2B．图②装置可证明氧化性：Cl2＞Br2＞I2C．图③装置可制乙烯并验证其还原性D．图④装置可观察铁的析氢腐蚀【答案】A【解析】A项：由于镁离子水解，因此得到MgCl2，需要在HCl气流中加热，因此图①装置可制备无水 MgCl2，故A符合题意；B项：图②装置不能证明氧化性：Cl2＞Br2＞I2，可能氯气过量，将KI氧化为I2，从而使淀粉变蓝，故B不符合题意；C项：由于乙醇易挥发，图③装置可制乙烯，但乙醇和乙烯都能使酸性高锰酸钾褪色，因此不能证明酸性高锰酸钾褪色是乙烯的还原性，故C不符合题意；D项：NaCl溶液是中性环境，因此图④装置可观察铁的吸氧腐蚀，故D不符合题意。综上所述，答案为A。10．（2022·辽宁丹东市·高三一模）氯及其化合物在生产、生活中有广泛应用。下列物质的性质与用途具有对应关系的是A．Cl2能溶于水，可用于工业制盐酸B．ClO2有强氧化性，可用于自来水消毒C．HClO不稳定，可用作棉、麻的漂白剂D．FeCl3溶液呈酸性，可用于蚀刻印刷电路板【答案】B【解析】A项：工业制盐酸的方法是将氢气和氯气点燃生成氯化氢，而不是氯气与水反应，A项错误；B项：ClO2用于自来水消毒是利用其强氧化性，B项正确；C项：HClO可用作棉、麻的漂白剂是利用HClO的氧化性，C项错误；D项：FeCl3用于蚀刻印刷电路板是利用Fe3+的氧化性，D项错误；答案选B。11．（2022·上海高三一模）BrCl是一种卤素互化物，与Cl2性质相似，也能与水或碱溶液反应。下列说法正确的是A．BrCl与水反应生成HBrO和HCl，该反应属于氧化还原反应B．1molBrCl与KBr溶液完全反应时转移的电子为1molC．BrCl可与Cl2反应得到Br2D．BrCl与稀氢氧化钠溶液反应可生成NaBr和NaClO【答案】B【解析】A项：BrCl＋H2O ＝HBrO＋HCl，反应中化合价无变化，因此该反应属于非氧化还原反应，故A错误；B项：BrCl＋KBr＝KCl＋Br2，BrCl中Br化合价降低1个价态变为Br2，因此1mol BrCl与KBr溶液完全反应时转移的电子为1mol，故B正确；C项：Cl2氧化性比BrCl氧化性强，因此BrCl不与Cl2反应，故C错误；D项：BrCl中Br为+1价，因此BrCl与稀氢氧化钠溶液反应可生成NaCl和NaBrO，故D错误。综上所述，答案为B。12．（2022·河北高三三模）是一种高效的漂白剂，实验室中一种制备的过程如图所示，下列说法错误的是A．的漂白原理与不同B．每生成1 mol 有0.5 mol 被氧化C．反应2过程中，作氧化剂D．粗产品经重结晶可得到纯度更高的【答案】C【解析】反应Ⅰ中NaClO3在硫酸作用下与草酸发生氧化还原反应生成ClO2，吹出的ClO2在溶液中与加入氢氧化钡溶液、H2O2反应，除去气体中的二氧化碳，ClO2被转化为NaClO2，过滤除去碳酸钡沉淀，在滤液中加入硫酸钠除去过量的氢氧化钡得到NaClO2溶液，再蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到粗产品NaClO2。A项：的漂白原理是依靠其氧化性，的漂白原理是与有色物质反应生成无色的物质，的漂白原理与不同，故A正确；B项：反应1中生成过程Cl元素由+5价变为+4价，反应生成过程C元素由+3价变为+4价，每生成1 mol 有0.5mol 被氧化，故B正确；C项：项：反应2 的反应之一为2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+O2↑+2H2O，反应过程中Cl元素由+4价变为+3价，作氧化剂，作还原剂，故C错误；D项：粗产品经重结晶可得到纯度更高的，故D正确；故选C。13．（2022·福建宁德市·高三三模）某小组按如图装置探究氯气和双氧水的反应。将注射器中的浓盐酸注入试管中，在盛NaOH溶液的试管中收集到无色气体，该气体可以使带火星的木条复燃。下列说法错误的是A．饱和食盐水的作用是除去氯气中的HClB．NaOH溶液不可以用水代替C．由反应H2O2+Cl2=2HCl+O2可证明非金属性：Cl>OD．仅根据此实验现象无法证明一定是氯气氧化了H2O2【答案】C【解析】发生装置为高锰酸钾和浓盐酸反应制备氯气：，经过饱和食盐水除去挥发出的HCl气体，由于在盛NaOH溶液的试管中收集到无色气体，该气体可以使带火星的木条复燃，说明氯气与双氧水发生核心反应产生O2，用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气防止污染环境并且收集产生的O2。A项：根据分析可知饱和食盐水的作用是除去氯气中的HCl，A正确B项：水吸收氯气的效果不好，所以NaOH溶液不可以用水代替，B正确；C项：由反应H2O2+Cl2=2HCl+O2可说明该条件下氧化性：Cl2>O2，但不可证明非金属性：Cl>O，客观事实是O的电负性大于Cl，即O的非金属性大于Cl，所以C错误；D项：实验产生的O2有可能是H2O2分解所得，不一定是氯气氧化了H2O2产生了O2，D正确；答案选C。14．（2021·河南郑州市·高三三模）利用如图装置进行Cl2制备及其化学性质的探究。下列说法错误的是A．拉动a或b的活塞，可检查装置气密性B．c中反应的氧化产物与还原产物的质量比为6：1C．c中产生Cl2后，d褪色的原因是次氯酸具有漂白性D．性质实验结束后，加入b中溶液除去多余的Cl2，溶液由红色变为无色【答案】B【解析】c中反应KClO3+6HCl(浓)=KCl+3Cl2↑+3H2O，d中先发生：Cl2+H2O=HCl+HClO，实验结束后：加入b中溶液除去多余的Cl2，Cl2+2NaOH=H2O+NaCl+NaClO。A项： 拉动a或b的活塞，松开后看活塞能否恢复到原位，可检查装置气密性，故A正确；B项： 由KClO3+6HCl(浓)=KCl+3Cl2↑+3H2O，化合价升高的氯与化合价降低的氯比为5：1，c中反应的氧化产物与还原产物的质量比为5：1，故B错误；C项：c中产生Cl2后，Cl2+H2O=HCl+HClO，HClO具有强氧化性、漂白性，d褪色的原因是次氯酸具有漂白性，故C正确；D项： 性质实验结束后，加入b中溶液除去多余的Cl2，Cl2+2NaOH=H2O+NaCl+NaClO，碱性变弱，溶液由红色变为无色，故D正确；故选B。二、主观题15．（2021·全国高三）硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。(1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法，在H2的保护下，使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程式：________________________。(2)一种工业用硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物)，已知硅的熔点是1 420  ℃，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的主要工艺流程如下：①净化N2和H2时，铜屑的作用是___________________________，硅胶的作用是_________________________________________________。②在氮化炉中发生反应3SiO2(s)＋2N2(g)===Si3N4(s)＋3O2(g)　ΔH＝－727.5 kJ·mol－1，开始时，严格控制氮气的流速以控制温度的原因是___________________________；体系中要通入适量的氢气是为了____________________________________________________________。③X可能是________(填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”)。【答案】(1)3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl(2)①除去原料气中的氧气　除去生成的水蒸气②该反应是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触　将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去(或将整个体系中空气排尽)③硝酸【解析】(1)根据原子个数守恒可写出化学方程式3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl。(2)①由于氧气和水蒸气都能腐蚀氮化硅，而氮气和氢气中含有水蒸气和氧气，所以铜屑的作用是除去氧气，硅胶的作用是除去水蒸气。②因为该反应是放热反应，如果温度过高，局部过热，会导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触；通入氢气能将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去。③由于工业用硅中含有铜的氧化物，在反应中氧化铜能被还原生成铜，因此要除去铜应该选择硝酸，盐酸和硫酸不能溶解铜，氢氟酸能腐蚀氮化硅。16．（2022·江苏高三二模）与的氧化性相近，在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛。回答下列问题：(1)氯气的电子式为_______。(2)氯气和氢氧化钠溶液制备漂白液的离子方程式为_______。(3)某兴趣小组通过如下装置(夹持装置略)对制备、吸收、释放和应用进行了研究。已知：装置C中的药品可以吸收氯气①打开B的活塞，A中发生反应生成，请将化学方程式配平_________________________________________________。②已吸收气体的稳定剂Ⅰ和稳定剂Ⅱ，加酸后释放的浓度随时间的变化如下图所示。若将其用于水果保鲜，你认为效果较好的稳定剂是_______，原因是_______。③关闭B的活塞，在D中被稳定剂完全吸收生成，在酸性条件下可发生反应生成并释放出，该反应的离子方程式为_______。【答案】(1)    (2)    (3)①    ②稳定剂Ⅱ    原因是可以缓慢释放ClO2，能较长时间维持保鲜所需的浓度    ③【解析】(1)氯气是共价分子、分子内氯原子间共用一对电子对，电子式为。(2)氯气和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，则制备漂白液的离子方程式为。(3)①盐酸和氯酸钠溶液发生氧化还原反应，氯酸钠中氯化合价从+5降低到+4生成，部分盐酸中氯化合价从-1升高到0生成，按得失电子数守恒、元素质量守恒，可配平得化学方程式为。②由图知：用于水果保鲜效果较好的是稳定剂Ⅱ，原因是可以缓慢释放ClO2，能较长时间维持保鲜所需的浓度。③在酸性条件下可发生反应，部分中氯化合价从+3降低到-1生成，部分中氯化合价从+3升高到+4生成，按得失电子数守恒、元素质量守恒，可配平得该反应的离子方程式为。