- 非金属及其化合物
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（16分）碳和碳的化合物在生产生活实际中应用广泛。运用化学反应原理研究碳的氧化物的性质具有重要意义。
（1）常温下，碳酸在水中的电离常数Ka1=4.2×10－7，Ka2=5.6×10－11；次氯酸在水中的电离常数Ka =
（2）上图为常用笔记本电脑所用的甲醇质子交换膜燃料电池的结构示
（3）CO具有还原性，某化学研究小组为证明CO具有还原性，设计了如图所示的实验装置。
已知：C + H2O
试回答下列问题:
①装置B中最适宜的试剂是 ，必须用装置C吸收气体中的水蒸气的理由是 ；
②根据该实验中的 现象，可证明CO具有还原性；
③若要根据装置F中石灰水变浑浊的现象准确确认CO具有还原性，则应在上图装置 与 之间(填字母标号)连接下图中的 装置(选填序号)。
正确答案
（16分）
（1）ClO－+ CO2 + H2O ="== " HClO + HCO3－（2分）
（2）a （2分）CH3OH + H2O → CO2↑ +6H+ + 6e－（2分）
（3）①饱和NaHCO3溶液（2分） 防止水蒸气与炭反应生成的氢气对实验现象产生干扰（2分）
②E装置中黑色CuO变成红色（2分）
③D、E（2分）④（2分）
略
若 B1和 B2常温混合后，碳氧质量比总小于 3∶8时，B1、B2必须满足的关系是n(B1)∶n(B2)______。
正确答案
CO2 CO CO2 O2 n(B1)∶n(B2)＜2∶1
碳氧形成的化合物有 CO2和 CO。CO 中，m(C)∶m(O)=12∶16=3∶4；CO2中，m(C)∶m(O)=12∶32=3∶8。若要使混合气体中碳氧质量比总大于 3∶8，只须在 CO2中混入CO即可；若要使混合气体中碳氧质量比总小于3∶8，只须在CO2中混入 O2即可。可见，A1为 CO2，B1为 CO；A2为 CO2，B2为 O2。
设符合条件的 B1、B2混合气体中，B1、B2的物质的量分别为x和y，由题意，“x CO＋yO2”中，12x∶(16x＋32y)＜3∶8，解得，x∶y＜2∶1。
（6分）用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占有重要位置，足见化学对现代物质文明的重要作用。例如：
（1）计算机芯片的主要成分是（填化学式，以下同） ；
（2）光导纤维的主要成分是 ：
（3）目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是 ；
正确答案
(1)． Si (2)． SiO2 (3)． Si
略
正确答案
（1）AB （2）Na2SiO3+2CO2+2H2O
根据上述材料中二氧化硅的性质可知它导热性和导电性较差，化学稳定性好。
A、B、C、D、E代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如下图所示。A为地壳含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似。
请填空：
（1）形成单质A的原子的结构示意图为 ，它的最高化合价为 。
（2）B的化学式（分子式）为 。B和碳反应生成A和E的化学方程式是 。
（3）C的化学式（分子式）为 ，D晶体中化学键类型有 。
（4）设计实验比较碳和A的非金属性强弱（用离子方程式表示） 。
正确答案
(1)
(2) SiO2 2C＋SiO2
(3) CaSiO3 离子键、极性键
（4）SiO32-+CO2+H2O=H2 SiO3+CO32-
试题分析：A为地壳含量仅次于氧的非金属元素的单质，故A为Si，B、C、D、E分别为 SiO2、CaSiO3、NaSiO3、CO。所以（1）形成单质A的原子的结构示意图为
点评：本题考查了Si及其化合物，是高考的重要考点，该题难度适中。
（8分）氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料，属于新型功能性硅酸盐产品，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300 ℃时反应获得。
（1）氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式______________________________________________。
（2）现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅及氯化氢，反应的化学方程式为__________
（3）沸石是一种含结晶水的，具有多孔结构的铝硅酸盐，化学式为Na2[Al2Si3O10(H2O)2]，若以氧化物形式可表示为 。
(4)盛装氢氧化钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞的原因是： （用离子方程式表示）.
正确答案
(8分) （1）Si3N4＋12HF === 3SiF4↑＋4NH3↑ （2分）
（2）3SiCl4＋2N2＋6H2 
（3）Na2O·Al2O3·3SiO2·2H2O （2分）(4)2OH— +SiO2= SiO32—+ H2O（2分）
试题分析：（1）根据氮化硅的组成元素可知，并依据二氧化硅和氢氟酸的反应可知，反应后生成物应该是SiF4和氨气，所以反应的化学方程式是Si3N4＋12HF === 3SiF4↑＋4NH3↑。
（2）根据反应物和生成物可知，反应的化学方程式是3SiCl4＋2N2＋6H2
（3）钠的金属性最强排在前面，因此根据该硅酸盐的化学式可知，其氧化物形成可表示为Na2O·Al2O3·3SiO2·2H2O。
（4）由于氢氧化钠溶液能和二氧化硅反应生成粘性很强的硅酸钠，从而使玻璃塞和瓶口粘合在一起而不易打开，反应的离子方程式是2OH— +SiO2= SiO32—+ H2O。
点评：书写化学方程式主要是依据原子守恒判断生成物和配平，硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称，由于硅酸盐组成复杂，一般用氧化物的形式书写，即按照金属的活泼性顺序自左向右，最后是二氧化硅和水，但在书写时必须遵循原子守恒。
白玉的化学式可用CaxMgySipO22（OH）2表示（也可用Ca、Mg、si、H的氧化物表示、。
（1）取8．10g白玉粉末灼烧至恒重，固体减少了0.18g，则白玉的摩尔质量为 g／mol。
（2）另取4．05g白玉粉末加入lmol／L的盐酸100mL中充分溶解，得不溶物2．40g。过滤，将滤液和洗涤液合并后往其中加入足量的铁屑，得到气体336mL（STP）。则①p= ；②白玉的化学式为 。
正确答案
810， 8, Ca2Mg5Si8O22(OH)2
略
光纤预制棒是光缆生产的最“源头”项目，目前国内光缆生产厂家约200家，大部分靠买进口光纤预制棒来生产光缆。
（1）光纤预制棒跟光导纤维的成分相同，那么光纤预制棒的化学成分是 。
（2）如果把光缆裸露在碱性土壤中，结果会短路，用离子方程式说明原因 。
（3）下列说法正确的是 。
（4）石英可以制备各种各样的陶瓷制品，如坩埚、蒸发皿、氮化硅高温结构陶瓷等。写出氮化硅的化学式 ，工业上用石英、焦炭、氮气在高温条件下制备氮化硅，写出反应的化学方程式 。
正确答案
（1）SiO2 （2）SiO2＋2OH－=SiO
（3）D （4）Si3N4 3SiO2＋2N2＋6C
试题分析：（1）光导纤维的成分为SiO2，光纤预制棒跟光导纤维的成分相同，则光纤预制棒的化学成分也是SiO2。
（2）SiO2为酸性氧化物，能与碱反应，离子方程式为：SiO2＋2OH－=SiO
（3）A、石英的成分是SiO2，为氧化物，不是硅酸盐，错误；B、二氧化硅不能导电，错误；C、工艺师用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品，错误；D、石英与二氧化碳中的化学键都是共价键，相同，正确。
（4）根据化合价可写出氮化硅的化学式：Si3N4；根据题目信息，反应物为SiO2、C、氮气，生成物为SiO2、CO，配平可得化学方程式。
二氯化二硫（S2Cl2）是一种重要的化工原料，常用作橡胶硫化剂，改变生橡胶受热发粘、遇冷变硬的性质。查阅资料可知S2Cl2具有下列性质：
向熔融的硫中通以干燥、纯净的C12即可生成S2C12。下图是实验室制备S2Cl2的装置。
（1）仪器A的名称是 ，导管F除导气外还起的作用是 ；
（2）B中反应的离子方程式为 ；
（3）开始实验，打开分液漏斗的活塞，发现浓盐酸流出少量后即难以下滴，经检查分
液漏斗活塞没有堵塞，你认为应采取的措施是 ；
（4）装置C中的试剂是 ；如果缺少D装置，则对实验的影响是（用化学方程式表示） ；
（5）如果在加热E时温度过高，对实验结果的影响是 ；为了提高S2C12的纯度，关键的操作是控制好温度和 。
（6）设计装置H的目的是 ；烧杯中发生反应的离子方程式
是 。
正确答案
（1）分液漏斗 冷凝
（2）MnO2 + 4 H＋ +2 C1－ ="=" Mn2＋ + C12↑+ 2H2O
（3）将玻璃塞上的凹槽与漏斗口颈上的小孔对准（或拔去玻璃塞）
（4）饱和食盐水 2S2Cl2 +2H2O=SO2+3S+4HCl
（5）产率降低 控制浓盐酸的滴速不要过快
（6）吸收尾气，防止污染 C12+2OH-=Cl-+ClO-+ H2O
略
环保检测部门测定某气体样品中含一氧化碳的含量，其方法和实验步骤如下：
①将2.000 L的气体样品通过盛有I2O5固体的加热管，发生的反应为
5CO+I2O5
②将所产生的碘升华，并加入30.00 mL 0.005 0 mol·L-1的硫代硫酸钠溶液，发生的反应为
I2+
③将②中溶液取出，加入1.000 mL 0.010 0 mol·L-1的碘水，正好将所取溶液中过量的Na2S2O3全部氧化。
试计算1 L该气体样品中有多少毫克(mg)的CO。
正确答案
c(CO)="1.75" mg·L-1
本题考查应用关系式法进行的计算。考查分析能力和计算能力。
根据题意反应中各物质间的关系为：5CO—I2—
n(
n(CO)=
m(CO)=1.25×10-4 mol×28 g·mol-1=3.50×10-3 g
c(CO)=
框图中，A、B、C是单质，甲、乙、丙等是化合物；物质中所包含的元素都是短周期元素。
试完成下列问题：
（1）写出A、B、C的化学式：__________、__________、__________。
（2）写出甲、丙、己的化学式：__________、__________、__________。
（3）框图所列单质和化合物中，含有碳元素的是_________（写字母代号或汉字代号）。
正确答案
（1）C Si O2
（2）SiO2 Na2SiO3 H2SiO3
（3）A、乙、丁（或C、CO、CO2）
由“B（单质）+C（单质）甲（化合物）”，可知甲中只含2种元素。由“甲（BnCm）+NaOH（aq）丙”可知甲显酸性，应当为酸性氧化物。由“甲（BnCm）+A（单质）高温B+乙（AxBy）”可联想到下列反应：SiO2+2C
在此基础上可推出：A、B、C单质分别是C、Si、O2；甲、乙、丙、丁、戊、己等分别是SiO2、CO、Na2SiO3（aq）、CO2、H4SiO4、H2SiO3。
（6分）正长石是一种天然的硅酸盐矿，其组成可看作SiO2中部分Si原子被Al、K原子取代而成。当有25%的Si原子被Al原子取代（不足的价数由K原子补充）时，正长石的化学组成可表示为_______（填字母序号）。
该正长石用二氧化硅和金属氧化物形式来表示，其组成为_____________________。
正确答案
C K2O·Al2O3·6SiO2
略
GaAs(砷化镓)是仅次于硅的一种新型化合物半导体材料，其性能比硅更优越。Ga位于周期表的第ⅢA族，As位于周期表的第ⅤA族。
（1）Ga和As的最外层电子数分别是：Ga________、As________。
（2）GaAs中Ga和As的化合价分别是：Ga________价、As________价。
（3）第ⅣA族的C和Si也可以形成类似的化合物半导体材料，该化合物半导体材料的化学式可表示为________。
正确答案
硅 四氟化硅 二氧化硅 硅酸钠硅酸
由硅元素的特征性质推断。
（1）钾玻璃中含有18.4%的K2O，11.0%的CaO和70.6%的SiO2，试计算这三种氧化物的物质的量之比。
（2）若需制造5.10 t钾玻璃，需用K2CO3、CaCO3和SiO2各多少吨？
（3）写出制钾玻璃的化学方程式及钾玻璃的主要成分。
正确答案
（1）1∶1∶6
（2）1.38 t、1.00 t、2.72 t
(3)K2CO3+SiO2
钾玻璃的主要成分是CaSiO3、K2SiO3和SiO2。
（1）n（K2O）∶n（CaO）∶n（SiO2）=
可见该钾玻璃的化学式为K2O·CaO·6SiO2或K2SiO3·CaSiO3·4SiO2，其摩尔质量M="510" g· mol－1。
（2）5.10 t钾玻璃物质的量为
n=
则m（K2CO3）="138" kg·kmol－1×10.0 kmol="1.38" t（钾原子守恒）
m（CaCO3）="100" kg·kmol－1×10.0 kmol="1.00" t (钙原子守恒)
m（SiO2）="5.10" t-1.38 t-1.00 t="2.72" t
（3）与钠玻璃的制法相似，制钾玻璃需要以碳酸钾、石灰石和石英为原料，高温融制。与钠玻璃的成分类似，钾玻璃的主要成分是CaSiO3、K2SiO3和SiO2。
某课外活动小组实验测得某硅酸盐所含氧化物的质量分数如下表：
请你通过计算，写出该硅酸盐的普通化学式和氧化物表示式。
（1）普通化学式为_____________________________________________________；
（2）氧化物表示为_____________________________________________________。
Ⅱ.如右图所示，装有萌发种子的广口瓶，过一段时间，往广口瓶里注入清水，试管里的现象是_____________________________________________________，有关的反应方程式为___________________________。
正确答案
Ⅰ.（1）CaAl2Si3O10·3H2O（或CaAl2H6Si3O13）
（2）CaO·Al2O3·3SiO2·3H2O
Ⅱ.澄清石灰水变浑浊 Ca（OH）2+CO2 ====CaCO3↓+H2O
Ⅰ. N（CaO）∶N（Al2O3）∶N（SiO2）∶N（H2O）=
Ⅱ.萌发种子生命活动，要不断进行呼吸，吸入氧气，释放出二氧化碳，使广口瓶中的二氧化碳浓度显著升高。从漏斗注入清水的目的是使二氧化碳被排入装有澄清石灰水的试管中，二氧化碳与澄清石灰水起反应，可观察到其反应的现象。
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