高中化学必修2 20192020学年新教材 第五章 化工生产中的重要非金属元素 本章测试新
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第五章 化工生产中的重要非金属元素
(时间:60分钟 分值:100分)
一、选择题(本题包括16个小题,每小题3分,共48分。每小题仅有一个选项符合题意)
1.(2019·高考北京卷)下列我国科研成果所涉及材料中,主要成分为同主族元素形成的无机非金属材料的是( )
A.4.03米大口径碳化硅反射镜
B.2022年冬奥会聚氨酯速滑服
C.能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线
D.“玉兔二号”钛合金筛网轮
解析:选A。SiC中的C、Si分别为第二周期和第三周期的第ⅣA族元素,二者均为非金属元素,形成的SiC为无机非金属材料,A项正确;聚氨酯中含有C、H、N等元素,三种元素不属于同主族元素,且聚氨酯为有机材料,B项错误;碳包覆银纳米线由C、Ag元素组成,但两种元素不是同主族元素,C项错误;钛合金是金属材料,D项错误。
2.下列表述正确的是( )
A.硅晶体具有半导体性能,可用于光导纤维
B.常温下铁能被浓硝酸钝化,可用铁制容器贮运浓硝酸
C.浓硫酸具有吸水性,故能使蔗糖炭化
D.SO2能使酸性KMnO4溶液褪色,体现了SO2的漂白性
解析:选B。光导纤维的主要成分为二氧化硅,不是晶体硅,A错误;浓硝酸具有强氧化性,常温下铁遇浓硝酸钝化,可用铁制容器贮运浓硝酸,B正确;浓硫酸具有脱水性,能使蔗糖炭化,C错误;SO2能使酸性KMnO4溶液褪色是因为二氧化硫具有还原性,能够还原高锰酸钾,D错误。
3.下列实验过程中,始终无明显现象的是( )
A.将NO2通入FeSO4溶液中
B.将CO2通入BaCl2溶液中
C.将NH3通入AlCl3溶液中
D.将SO2通入已酸化的Ba(NO3)2溶液中
解析:选B。将NO2通入FeSO4溶液中,NO2与水反应生成的HNO3能将Fe2+氧化为Fe3+,溶液由浅绿色变为棕黄色,A项错误;将CO2通入BaCl2溶液中,无明显现象,B项正确;将NH3通入AlCl3溶液中:Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH,产生Al(OH)3白色沉淀,C项错误;将SO2通入已酸化的Ba(NO3)2溶液中,在酸性条件下NO能将SO2氧化为SO,与Ba2+反应产生BaSO4白色沉淀,D项错误。
4.下列实验室制取NH3并进行干燥、收集验满和尾气处理的各装置和原理能达到实验目的的是( )
解析:选D。氯化铵受热分解为氨和氯化氢,在试管口遇冷又化合为氯化铵,不能得到氨,A错误;浓硫酸与氨反应,不能干燥氨,B错误;由于氨密度小于空气,导气管应伸入到试管底部进行气体的收集,C错误;氨极易溶于水,易产生倒吸现象,用倒置的漏斗能防倒吸,D正确。
5.某同学设计如图所示的微型实验装置验证SO2的性质,通过分析实验,下列结论表达正确的是( )
A.a棉球褪色,验证SO2具有氧化性
B.b棉球褪色,验证SO2具有酸性氧化物的通性
C.c棉球蓝色褪去,验证SO2具有漂白性
D.可以使用浓硫酸吸收尾气
解析:选B。a棉球中品红褪色,可以验证SO2具有漂白性,故A错误;b棉球褪色,SO2与碱液反应,碱性减弱,溶液褪色,验证SO2具有酸性氧化物的性质,故B正确;碘与SO2和水反应生成氢碘酸和硫酸,碘单质反应完全,c棉球蓝色褪去,可以验证SO2具有还原性,故C错误;SO2尽管有还原性,但不能被浓硫酸氧化,因此不能用浓硫酸吸收尾气,SO2具有酸性氧化物的性质,可以用碱液吸收尾气,故D错误。
6.(2018·高考全国卷Ⅱ)研究表明,氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如图所示)。下列叙述错误的是( )
A.雾和霾的分散剂相同
B.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵
C.NH3是形成无机颗粒物的催化剂
D.雾霾的形成与过度施用氮肥有关
解析:选C。雾和霾的分散剂均为空气,A项正确;结合图示可知形成雾霾的无机颗粒物中含有NH4NO3和(NH4)2SO4,B项正确;根据图示可知空气中NOx、SO2等分别转化为HNO3、H2SO4后,吸收空气中的NH3生成NH4NO3和(NH4)2SO4,即NH3是形成无机颗粒物的反应物,C项错误;过度施用氮肥,会导致空气中挥发的NH3浓度增大,与雾霾的形成有关,D项正确。
7.(2019·高考全国卷Ⅰ)陶瓷是火与土的结晶,是中华文明的象征之一,其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是( )
A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色,来自氧化铁
B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品,由黏土经高温烧结而成
C.陶瓷是应用较早的人造材料,主要化学成分是硅酸盐
D.陶瓷化学性质稳定,具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
解析:选A。“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色与氧化亚铁有关,而氧化铁显红色,A项错误;秦兵马俑是陶制品,由黏土经高温烧结而成,B项正确;陶瓷以黏土为原料,经高温烧制而成,属于人造材料,主要成分是硅酸盐,C项正确;陶瓷主要成分是硅酸盐,硅酸盐中硅元素化合价处于最高价,化学性质稳定,具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点,D项正确。
8.下列关于浓硝酸和浓硫酸的叙述中,正确的是( )
A.常温下都能用铁制或铜制容器贮存
B.露置在空气中,容器内酸液的质量都减轻
C.常温下都能和碳反应产生两种气体
D.浓硫酸有强氧化性,但可用来干燥SO2
解析:选D。常温下铁遇浓硝酸、浓硫酸可发生钝化,常温下都能用铁制容器贮存,浓硫酸与铜常温下不反应,浓硝酸与Cu不加热即可反应,化学方程式为Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,故A错误;浓硝酸易挥发,溶质减少,浓度减小,而浓硫酸具有吸水性,溶剂增多,浓度减小,但酸液质量前者减轻,后者增重,故B错误;在常温下都不反应,加热条件下,浓硫酸和浓硝酸都与碳发生氧化还原反应生成气体氧化物和水,碳与浓硝酸反应生成二氧化碳、二氧化氮和水,该反应的化学方程式为C+4HNO3 (浓)4NO2↑+CO2↑+2H2O,碳与浓硫酸反应生成二氧化硫、二氧化碳和水,该反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓)2SO2↑+CO2↑+2H2O,故C错误;二氧化硫中硫元素的化合价为+4价,硫酸中硫元素的化合价为+6价,二者元素化合价相邻,不发生氧化还原反应,所以浓硫酸虽有强氧化性,但可用来干燥SO2,体现吸水性,故D正确。
9.如图是进行气体性质实验的常用装置,下列对有关实验现象的描述中,不正确的是( )
A.若水槽中盛有水,试管中盛满SO2,可看到试管中液面上升
B.若水槽中盛有水,试管中盛满NO2,可看到试管中液面上升并充满试管
C.若水槽中盛有水(滴有酚酞),试管中是NH3,可看到试管内液面上升并呈红色
D.若水槽中盛有NaOH溶液,试管中是Cl2,可看到试管内液面上升,黄绿色褪去
解析:选B。SO2易溶于水,溶于水的SO2部分与水反应生成亚硫酸,则可以看到液面上升,故A正确;NO2与水反应生成硝酸和NO,NO不溶于水,则看到液面上升,但水不会充满整个试管,故B错误;氨极易溶于水,溶于水的氨部分与水反应生成一水合氨,一水合氨电离使溶液显碱性,遇酚酞变红,则看到液面上升并呈红色,故C正确;氯气与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO、水,则看到液面上升、试管中黄绿色褪去,故D正确。
10.对下列事实的解释正确的是( )
A.蘸有浓硫酸和蘸有浓氨水的玻璃棒靠近没有白烟,说明硫酸与氨不反应
B.医疗上可用硫酸钡做X射线透视肠胃的内服药,是因为硫酸钡不溶于酸
C.SO2能用浓硫酸干燥,是因为SO2无还原性
D.常温下,浓HNO3可以用铝制容器贮存,说明铝与浓硝酸不反应
解析:选B。蘸有浓硫酸和蘸有浓氨水的玻璃棒靠近没有白烟,是由于浓硫酸没有挥发性,并不是不反应,A错误;医疗上可用硫酸钡做X射线透视肠胃的内服药,是因为硫酸钡不溶于酸,也不能被X光透过,B正确;SO2具有还原性,浓硫酸具有强氧化性,但由于硫元素在+4价与+6价之间没有中间价态,二者不能发生反应,因此SO2可以用浓硫酸干燥,C错误;常温下,浓HNO3可以将金属Fe、Al氧化,在金属表面产生一层致密的氧化物膜,阻止金属的进一步氧化,可以用铝制容器贮存,不是说明Al与浓硝酸不反应,D错误。
11.如表所示有关物质检验的实验结论正确的是( )
选项
实验操作及现象
实验结论
A
向某溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液,有白色沉淀生成
该溶液中一定含有SO
B
向某溶液中加入盐酸,将产生的气体通入澄清石灰水中,澄清石灰水变浑浊
该溶液一定含有CO
C
将某气体通入品红溶液中,品红溶液褪色
该气体一定是SO2
D
向某溶液中加入浓NaOH溶液并加热,生成的气体使湿润的红色石蕊试纸变蓝
该溶液一定含有NH
解析:选D。SO的检验,应该先加盐酸,再加氯化钡溶液,否则会受到银离子等其他离子的干扰,故A错误;向某溶液中加入稀盐酸,将产生的气体通入澄清石灰水中,澄清石灰水变浑浊,该溶液可能是碳酸盐溶液、碳酸氢盐溶液或亚硫酸盐溶液等,故B错误;能使品红溶液褪色,说明气体具有漂白性,气体可能为氯气、二氧化硫等,故C错误;向某溶液中加入氢氧化钠溶液并加热,生成使湿润的红色石蕊试纸变蓝的有刺激性气味的气体,证明原溶液一定含有NH,故D正确。
12.甲和乙两种物质混合反应(反应可加热),将所得气体通入适量的丙中,丙中不能产生明显化学现象的是( )
选项
甲
乙
丙
A
C
浓硫酸
澄清石灰水
B
MnO2
稀盐酸
品红溶液
C
浓氨水
碱石灰
AlCl3溶液
D
Cu
浓硝酸
Ba(HSO3)2溶液
解析:选B。A项,C与浓硫酸在加热条件下反应生成CO2、SO2和H2O,澄清石灰水能与CO2、SO2反应产生白色沉淀;B项,MnO2与稀盐酸不反应,加热时也得不到Cl2,所以品红溶液不褪色;C项,浓氨水与碱石灰作用可得NH3,NH3通入AlCl3溶液反应产生白色沉淀;D项,Cu与浓硝酸反应产生NO2,NO2溶于水生成HNO3和NO,HNO3能将HSO氧化为SO,从而产生BaSO4白色沉淀。
13.将含有等体积NH3、CO2、NO的混合气体依次通过盛有浓H2SO4、Na2O2和Na2CO3溶液的装置,充分作用后,最后得到的气体是( )
A.CO2和NO B.CO2
C.NO D.NO2
解析:选A。气体通过浓H2SO4时,NH3被吸收;通过Na2O2时CO2被吸收,放出O2,产生的O2与NO恰好完全反应生成和NO等体积的NO2;当NO2通过Na2CO3溶液时,NO2与水反应生成硝酸和NO,硝酸和Na2CO3反应产生CO2。
14.下列气体的制备和性质实验中,由现象得出的结论错误的是( )
选项
试剂
试纸或试液
现象
结论
A
浓氨水、
生石灰
湿润的红色
石蕊试纸
变蓝
NH3为碱
性气体
B
浓盐酸、
浓硫酸
紫色石蕊试液
变红
HCl为酸
性气体
C
浓盐酸、
二氧化锰
湿润的淀粉
碘化钾试纸
变蓝
Cl2具有
氧化性
D
亚硫酸钠、
硫酸
品红溶液
褪色
SO2具有
还原性
解析:选D。A项,NH3可以采取浓氨水和生石灰反应制取,可用湿润的红色石蕊试纸检验,试纸变蓝,说明NH3为碱性气体,正确;B项,利用浓硫酸的高沸点和遇浓盐酸放热的性质,可以制取HCl气体,紫色石蕊试液变红,说明HCl气体为酸性气体,正确;C项,浓盐酸和二氧化锰加热可以制取Cl2,Cl2可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验,试纸变蓝,说明KI转化为I2,则说明Cl2有强氧化性,正确;D项,SO2使品红溶液褪色体现的是SO2的漂白性,错误。
15.如图所示,锥形瓶内盛有气体X,滴管内盛有液体Y,若挤压滴管胶头,使液体Y滴入瓶中,振荡,一会儿可见小气球a鼓起。气体X和液体Y不可能是( )
A.X是HCl,Y是饱和食盐水
B.X是CO2,Y是稀硫酸
C.X是SO2,Y是NaOH溶液
D.X是NH3,Y是NaNO3溶液
解析:选B。当滴入的液体Y将锥形瓶中的气体X溶解或发生反应后,使锥形瓶中的压强减小,大气压通过导管将空气压入小气球a使它鼓胀起来。CO2不溶于稀硫酸也不与其反应,所以不可能是B,其他选项均可使小气球a鼓起。
16.某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL,平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉,最多能溶解19.2 g(已知硝酸只被还原为NO气体)。向另一份中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量增加的变化曲线如图所示。
下列分析错误的是( )
A.AB段的反应为Fe+2Fe3+===3Fe2+
B.第二份溶液中最终溶质为FeSO4
C.原混合酸中NO的物质的量为0.4 mol
D.混合酸中H2SO4的浓度为5 mol·L-1
解析:选D。由题图可知,OA段发生反应Fe+4H++NO===Fe3++NO↑+2H2O,AB段发生反应Fe+2Fe3+===3Fe2+,BC段发生反应Fe+2H+===Fe2++H2↑,反应中NO全部参与反应,最终第二份溶液中的溶质是FeSO4,A、B选项正确;第一份溶液中NO全部参与反应,消耗铜的物质的量为=0.3 mol,根据反应3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O可知,参与反应的NO为0.2 mol,所以原混合酸中NO的物质的量为0.4 mol,C选项正确;第二份溶液中n(SO)=n(Fe2+)=n(Fe)==0.4 mol,则混合酸中硫酸的浓度为=4 mol·L-1,D选项错误。
二、非选择题(本题包括4个小题,共52分)
17.(12分)在一定条件下,某些化学反应可用右面框图表示,请回答下列问题。
(1)若A、C、D均含有氯元素,D由三种元素组成,且A中氯元素的化合价介于C与D之间,写出该反应产物D的一种用途:_______________________。
(2)若A为一种单质,C、D均为气体且C能使澄清石灰水变浑浊,则B为________。
(3)若C为一种极易溶于水的气体,D为一种盐,试写出该反应的化学方程式:________________________________________________________________________。
(4)若C为红棕色气体,D为一种盐,写出符合上述框图反应关系的化学方程式:________________________________________________________________________
(写出其中的一个即可)。
解析:(1)该反应为氯气与碱(如氢氧化钠)的反应,C为氯化钠,D为次氯酸钠。
(2)该反应可能为炽热的木炭与浓硫酸或浓硝酸的反应。
(3)该反应是实验室中制备氨的反应,C为氨,D为氯化钙。
(4)联系(2)可知该反应为浓硝酸与金属的反应。
答案:(1)漂白或杀菌消毒等 (2)浓硫酸或浓硝酸
(3)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑
(4)Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O(答案合理即可)
18.(14分)(1)分别向盛有等量铜片的四支试管中加入等体积的①浓硫酸、②稀硫酸、③浓硝酸、④稀硝酸,能随即发生剧烈反应的是________(填序号,下同),常温下缓慢反应(或微热后能发生剧烈反应)的是________,常温下不反应,但加热后发生剧烈反应的是________,加热也不发生反应的是________。由此可以得到上述四种溶液氧化性由强到弱的顺序是________________________________________________________________________。
(2)先将铜与浓硫酸反应产生的气体X持续通入如图所示装置中,一段时间后再将铜与浓硝酸反应产生的气体Y持续通入该装置中,可观察到的现象有________(填字母,下同)。
A.通入X气体后产生白色沉淀
B.通入X气体后溶液中无明显现象
C.通入Y气体后开始产生沉淀
D.通入Y气体后沉淀溶解
E.通入Y气体后溶液中无明显现象
由此可得到的结论是________。
A.HNO3的酸性比H2SO4的强
B.盐酸的酸性比H2SO3的强
C.HNO3能氧化H2SO3(或SO2)
D.BaSO4不溶于水也不溶于HNO3溶液
解析:(2)因为HCl的酸性比H2SO3的强,所以SO2与BaCl2溶液不反应,即持续通入X气体(SO2)后溶液中无明显现象;NO2与水反应生成NO和HNO3,HNO3将H2SO3(或SO2)氧化生成SO,所以通入Y气体(NO2)后开始生成BaSO4沉淀。
答案:(1)③ ④ ① ② ③>④>①>② (2)BC BCD
19.(12分)已知:Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。某校化学兴趣小组用如下装置图验证NO2的氧化性和NO的还原性。
请回答下列问题:
(1)甲中反应的离子方程式为_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)说明NO2具有氧化性的现象是__________________________________________。
(3)说明NO具有还原性的操作和现象是_____________________________________
________________________________________________________________________。
(4)小组一成员对实验设计提出了质疑,他认为乙中的现象不足以证明NO2的氧化性,他的理由是____________________________________________________________________。
经小组讨论,他们设计了以下方案,其中合理的是_____________________________。
A.NO2与HCl气体混合
B.NO2与H2S气体混合
C.NO2通入Na2S溶液中
解析:(1)硝酸是一种强酸,在书写离子方程式时浓硝酸可以拆写成离子形式,所以浓硝酸与铜反应的离子方程式为Cu+4H++2NO===Cu2++2NO2↑+2H2O。
(2)若乙试管中溶液变蓝,说明I-被NO2氧化为I2。
(3)NO具有还原性可通过与氧气反应生成NO2体现。
(4)因为NO2和水反应生成的HNO3是一种氧化性酸,也可将I-氧化成I2,使溶液变蓝,无法确认NO2是否有氧化性。所以要证明NO2的氧化性,必须消除硝酸的干扰,所选用的物质中不能含水。所以可以将NO2通入盛有H2S气体的容器,不仅能观察到有黄色固体生成,还能观察到NO2被还原,红棕色消失的现象。
答案:(1)Cu+4H++2NO===Cu2++2NO2↑+2H2O
(2)乙试管中溶液变蓝
(3)打开活塞,挤压空气囊;丙中气体由无色变为红棕色
(4)NO2和水反应生成的HNO3是一种氧化性酸,也可将I-氧化成I2,使溶液变蓝 B
20.(14分)依据下图中氮元素及其化合物的转化关系,回答下列问题:
(1)实验室常用加热NH4Cl 与Ca(OH)2固体制取氨,该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)若要收集一瓶氨,请将下列装置补充完整,在虚框内画出连接图。
(3)下列试剂不能用于干燥NH3的是________。
A.浓硫酸 B.碱石灰 C.NaOH固体
(4)工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸分为三步:
①NH3→NO
化学方程式为__________________________________________________________。
②NO→NO2
实验现象是____________________________________________________________。
③NO2HNO3
氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
(5)图1中,实验室只用一种物质将NO 直接转化为硝酸且绿色环保,则该物质的化学式为________。
(6)图1中,X的化学式为________,从物质性质上看,X属于________氧化物。
解析:(1)实验室常用加热NH4Cl与Ca(OH)2固体制取氨,生成氯化钙、氨和水,化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。
(2)氨极易溶于水,密度比空气小,只能用向下排空气法收集,导气管位置短进长出。
(3)浓硫酸能和氨反应,不能干燥氨,故A符合题意;碱石灰是氢氧化钠和氧化钙的混合物,可以干燥氨,故B不符合题意;NaOH固体吸收水分且不与氨反应,可以干燥氨,故C不符合题意。
(4)①氨的催化氧化:4NH3+5O24NO+6H2O;
②NO→NO2的实验现象是无色气体变为红棕色;
③二氧化氮和水反应生成一氧化氮和硝酸,反应的化学方程式为3NO2+H2O===2HNO3+NO,反应中二氧化氮化合价由+4价变为+5价和+2价,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2。
(5)图1中,实验室只用一种物质将NO 直接转化为硝酸且绿色环保:3H2O2+2NO===2HNO3+2H2O,则该物质的化学式为H2O2。
(6)由图1分析可知X的化合价与硝酸相同,为+5价,物质类型为氧化物,则X的化学式为N2O5, 从物质性质上看,X属于酸性氧化物。
答案:(1)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
(2)
(3)A (4)①4NH3+5O24NO+6H2O ②无色气体变为红棕色 ③1∶2 (5)H2O2 (6)N2O5 酸性
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