- 非金属及其化合物
- 共31702题
A元素的一种单质是一种重要的半导体材料,含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维,C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。
(1)在元素周期表中,A位于第________族,与A同族但相对原子质量比A小的元素B的原子结构示意图为________,A与B在原子的电子层结构上的相同点是_______________________。
(2)易与C发生化学反应的酸是______ (填名称),反应的化学方程式是_______。
(3)将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D,同时还生成B的最高价氧化物E;将全部的E与全部的D在足量的水中混合后,又发生化学反应生成含A的化合物F。
①写出生成D和F的化学方程式:______________________________________,___________________________________________________________________。
②要将NaOH高温熔化,下列坩埚中不可选用的是_________________________。
A.普通玻璃坩埚 B.石英玻璃坩埚
C.氧化铝坩埚 D.铁坩埚
(4)100 g C与石灰石的混合物充分反应后生成的气体在标准状况下的体积为11.2 L,100 g混合物中石灰石的质量分数是________。
正确答案
(1)ⅣA 最外层均有4个电子,最内层均有2个电子
(2)氢氟酸 SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
(3)①SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑
Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓
②A、B、C
(4)50%
(1)A元素单质可作半导体材料,含A元素的某化合物是制造光导纤维的原料,可知A为硅元素,比硅相对原子质量小的同族元素为碳。
(2)C为SiO2,能与SiO2反应的酸只有氢氟酸。
(3)SiO2与NaOH反应生成Na2SiO3和H2O,故含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能与NaOH在高温下反应,故不能用以上材质的坩埚熔化NaOH。
(4)根据反应SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑,
CaCO3CaO+CO2↑可知,无论SiO2和CaCO3是否恰好完全反应,均有关系式CaCO3~CO2存在,故n(CaCO3)=n(CO2)="0.5" mol,m(CaCO3)="50" g。
硅酸钠是一种重要的无机功能材料,某研究性学习小组设计的利用海边的石英砂(含氯化钠、氧化铁等杂质)制备硅酸钠的流程如下:
(1)石英砂加水洗涤的目的是 。
研磨后加入NaOH溶液溶解的离子方程式是 。
(2)实验室进行蒸发操作要用到的仪器有铁架台(含铁圈)、 和 。
(3)残渣Ⅰ的成分是 (填化学式)。将残渣Ⅰ溶于盐酸,再加入NaOH溶液得到沉淀,将该沉淀加入到NaClO和NaOH混合溶液中可制得一种优质净水剂,完成反应的离子方程式: + ClO-+ OH- + Cl-+ H2O
(4)按上述流程制得的硅酸钠晶体可表示为Na2O·nSiO2,若石英砂的质量为10.0 g,其中含SiO2的质量分数为90%,最终得到硅酸钠晶体15.2 g,则n= 。
正确答案
(1)除去氯化钠等可溶性杂质 SiO2+2OH-Si
+H2O
(2)玻璃棒 蒸发皿
(3)Fe2O3 2 Fe(OH)3 3 4 2 Fe 3 5
(4)1.5
(1)石英砂中含有可溶性杂质氯化钠,加水溶解可除去,氢氧化钠和二氧化硅反应生成硅酸钠。
(2)蒸发溶液要选择蒸发皿,为防止受热不均液体溅出,用玻璃棒搅拌。
(3)Fe2O3不和氢氧化钠反应,故残渣为Fe2O3,根据电荷守恒配平。
(4)10 g石英砂中SiO2占了90%,则SiO2的物质的量为="0.15" mol,硅酸钠晶体的质量为15.2 g,则氧化钠的质量为15.2 g-9 g="6.2" g,故氧化钠的物质的量为0.1 mol,n(Na2O)∶n(SiO2)="0.1" mol∶0.15 mol=1∶1.5,故n=1.5。
材料是人类生存和社会发展的物质基础,不同的材料功能各不相同。以下都是有关材料的内容,试根据所给内容回答问题。
(1)氢能是未来能源最佳选择之一,氢能的利用涉及氢的储存、输运和使用。贮氢合金是解决氢的储存等问题的重要材料。贮氢合金中最具代表的是镧镍合金(LaNi5),已知LaNi5(s)+3H2(g)LaNi5H6(s)ΔH=-31.77 kJ·mol-1。
镧镍合金的熔点比镧、镍的熔点________(填“高”“低”或“介于两者之间”),根据反应原理,形成LaNi5H6的化学反应条件是________。最近有人提出可以研制出一种性能优越的催化剂,可以大大提高贮氢合金的贮氢能力,你认为该讲法可信吗?________(填“可信”或“不可信”),其理由是___________________________________________________。
(2)无机非金属材料是日常生活中不可缺少的物质,它往往具有高强度、耐高温、耐腐蚀的特点。Si3N4就是一种重要的精细陶瓷,合成氮化硅的方法之一为:
3SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO。Si3N4属于________晶体,在上述反应中氧化剂为________。
正确答案
(1)低 低温、高压 不可信 该反应是可逆反应,使用催化剂只能改变反应速率,不能使平衡移动,更不可能大大提高贮氢合金的贮氢能力
(2)原子 N2
(1)合金的熔点比成分金属的熔点低;反应原理是气体分子数减小的放热的可逆反应,故应采取低温、高压的条件;催化剂只能改变反应速率,不能使平衡移动,没法提高贮氢合金的贮氢能力。
(2)根据其“高强度、耐高温、耐腐蚀”的特点,可判断它应属于原子晶体;N元素价态的变化是0价→-3价,在反应中得到电子,作氧化剂。
CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。因此,控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。
(1)下列关于CO2的说法正确的是(填序号)_________。
①减少化石燃料的使用,充分利用太阳能、风能等清洁能源可有效降低大气中CO2的含量
②植树造林,增大植被面积可以有效降低大气中CO2的含量
③二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳、悬浮微粒的含量都是空气质量日报的内容
④空气中CO2的含量过高会导致酸雨的形成
(2)下列措施不能减少二氧化碳排放的是(填序号) _________。
①利用太阳能制氢
②关停小火电企业
③举行“地球一小时”熄灯活动
④推广使用煤液化技术
(3)下列反应不产生温室气体的是(填序号)_________。
①用纯碱制玻璃 ②用煤炭作燃料
③用铁矿石炼铁 ④用氨制碳酸铵
(4)目前,关于二氧化碳是否为大气污染物有不同的观点。认为“二氧化碳不是大气污染物”的理由是(填序号)_________。
①二氧化碳是重要的化工原料
②二氧化碳是植物光合作用的必备原料
③二氧化碳是无色、无味、无毒的气体
④除二氧化碳以外,甲烷、一氧化二氮等也是温室气体
正确答案
(1)①、② (2)④ (3)④ (4)②③
(1)①可以直接减少CO2的产生,正确;②植树造林,增大植被面积能够增强植物的光合作用,是吸收CO2的重要途径,正确;③二氧化碳虽然会造成温室效应,但对空气质量影响不大,故不列入污染物;④空气中的SO2含量过高是酸雨形成的主要原因,本题选①、②。
(2)利用太阳能制氢,减少了化石燃料的使用,同时也减少了CO2的排放,①项符合;火力发电消耗大量的煤炭资源,同时会排放出CO2及有害气体,关停小火电企业,有利于节能减排,②项符合;举行“地球一小时”熄灯活动能有效地节约电能,可以减少CO2的排放,③项符合; 煤液化技术,提高了煤的利用率,但不能减少CO2的排放,④项不符合,选④。
(3)①制玻璃的反应为:Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑;②煤炭燃烧可产生CO2气体;③铁矿石与C或CO反应可生成CO2;这三项均生成CO2,即产生温室气体。④NH3与CO2反应生成(NH4)2CO3,没有产生CO2,选④。
(4)化工原料不一定不是大气污染物,还有其他气体能引起温室效应不能说明二氧化碳不是大气污染物,②③正确。
如何用所提供的试剂和方法除去各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质)。将所选答案的编号填入在表内相应的空格内(如果不需要外加试剂,则对应答案栏可空着)。
1.可供选择的试剂:
Ⅰ.可选用的操作:①水洗 ②加热 ③高温灼烧 ④过滤 ⑤结晶
正确答案
(1)B,④ (2)D,④,⑤ (3)A,④ (4)A,④ (5)③ (6)②
可根据二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物;它可跟强碱反应,不跟酸(氢氟酸除外)反应;它受热不分解等性质。而三氧化二铁,碳酸钙跟盐酸反应;硅酸、氯化铵能受热分解。通过一定操作,除去杂质。除杂过程中所发生的化学方程式如下:
(1)SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
(3)Fe2O3+6HCl==2FeCl3+3H2O
(4)CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2↑+H2O
(5)H2SiO3SiO2+H2O
(6)NH4ClNH3↑+HCl↑
氮化硅(氮显-3价,硅显+4价)是一种高温陶瓷材料,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)写出N的原子结构示意图________和氮化硅的化学式________。
(2)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____________________________。
(3)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,反应的化学方程式为_____________________。
正确答案
(1);Si3N4(2)Si3N4 + 16HF=3SiF4↑+ 4NH4F (3) 3SiCl4 + 2N2 + 6H2
Si3N4 + 12HCl
试题分析:(1)氮元素是7号元素,原子结构示意图是。氮化硅中氮显-3价,硅显+4价,所以其化学式是Si3N4。
(2)根据原子守恒可知,该反应的化学方程式应该是Si3N4 + 16HF=3SiF4↑+ 4NH4F。
(3)根据原子守恒可知,该反应的化学方程式应该是3SiCl4 + 2N2 + 6H2Si3N4 + 12HCl。
点评:该题是基础性试题的考查主要是对学生基础知识的巩固和训练,有利于培养学生的逻辑推理能力和规范答题能力,提高学生的学习效率。
过碳酸钠(Na2CO4)和稀硫酸反应的化学方程式为:2Na2CO4 +2H2SO42Na2SO4+O2↑+2H2O+2CO2↑
某过碳酸钠样品中含有少量Na2O2,甲、乙两位同学各称质量为mg的该样品,选用下图所示的仪器组合成测定样品的纯度的装置。仪器的连接顺序,甲是①⑦③⑥④;乙是①②。
(1)甲同学想通过实验测得的数据是 。他连接装置的顺序存在错误,调整的方法是 。
(2)乙同学想通过实验测得的数据是 。按他测得的数据计算出来的实验结果 (填“偏高”、“偏低”或“无影响”),理由是 。
(3)为了测得准确的实验数据,请你将乙同学的实验装置进行改进,写出各接口的连接顺序: 。
(4)按你改进的实验装置进行实验,若测得实验前后装置②的质量分别是W1g和W2g,则样品中过碳酸钠的质量分数为 。
正确答案
(1)CO2的质量和O2的体积 ⑦与③交换位置
(2)CO2的质量 偏高 碱石灰吸收了水蒸气
(3)A接H,G接B (4)
实验的目的是测定Na2CO4样品的纯度,可能含有少量Na2O2。Na2CO4和稀硫酸反应、Na2O2和稀硫酸反应均有O2放出,实验可通过测定CO2的质量来求算Na2CO4的纯度,在用碱石灰吸收CO2之前,需先除去CO2中的水蒸气,否则实验测得的数据会偏高,故甲同学的实验中⑦与③应交换位置,乙同学应增加③浓硫酸。
氮化硅是一种高温陶瓷材料,它硬度大、熔点高,化学性质稳定,工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1 300 ℃反应获得。
(1)根据性质,推测氮化硅陶瓷的用途是________。(填序号)
(2)写出N的原子结构示意图__________,根据元素周期律知识,请写出氮化硅的化学式_________________。
(3)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___________________________________。
(4)现用四氯化硅与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,反应的化学方程式为_____________________________________。
正确答案
(1)ACD (2) Si3N4
(3)Si3N4+12HF=3SiF4↑+4NH3↑
(4)3SiCl4+2N2+6H2 Si3N4+12HCl
氮化硅是一种高温陶瓷材料,具有硬度大,熔点高、化学性质稳定等优良性质,可用于制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件,N元素位于元素周期表第二周期第ⅤA族,Si元素则在第三周期第ⅣA族,非金属性应是N元素比Si元素强,其化学式可写为:Si3N4,氮化硅可被氢氟酸腐蚀,由Si3N4和HF的性质分析,可推知该反应不可能是一个氧化还原反应,其产物只能是SiF4和NH3。SiCl4、N2、H2加强热时反应产物之一是Si3N4,可知N2作为氧化剂参与反应,那么还原剂只能是H2,H2的氧化产物只能是HCl。
(10分)普通玻璃是 (混合物、纯净物)玻璃可在一定温度范围内软化,制成工艺品等。这是因为玻璃是一种 物质,没有固定的 。 盛强碱溶液的磨口试剂瓶都不能用玻璃瓶塞的原因是
。
变色眼镜的玻璃片中含有少量的溴化银和微量氧化铜。当玻璃受到阳光照射时,因为发生 反应(用化学方程式表示),而使玻璃由无色变为暗棕色。
正确答案
(10分)
混合物 玻璃态 熔点 2OH-+SiO2 =SiO32-+H2O 2AgBr = Ag+Br2
试题分析:普通玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅,是混合物,玻璃可在一定温度范围内软化,制成工艺品等。这是因为玻璃是一种玻璃态物质,没有固定的熔点。玻璃中的二氧化硅能和氢氧化钠溶液反应蔬菜粘性强的硅酸钠,是瓶口和玻璃塞粘合在一起而不易打开,因此应该有橡胶塞,不能用玻璃塞。溴化银见光易分解蔬菜银和单质溴,从而可以制成有色眼镜。
点评:本题是基础性试题的考查,主要是检验学生对有关玻璃基础知识的熟悉掌握程度,侧重对学生基础知识的巩固与训练,有助于培养学生的学习兴趣和学习积极性。
(6分)实验室中的Na2SiO3溶液长期放置,瓶底会出现白色沉淀,形成沉淀的离子方程式是 。取瓶中的上层清液滴入稀盐酸,既有气泡又有沉淀生成,其离子方程式为 , 。
正确答案
(6分)SiO32- + H2O +CO2= H2SiO3↓+ CO32-;(2分)
CO32- +2H+== H2O +CO2↑;(2分)) SiO32- +2H+==H2SiO3↓。(2分)
试题分析:碳酸的酸性强于硅酸的,所以硅酸钠能吸收空气中的CO2和水生成硅酸白色沉淀,反应的离子方程式是SiO32- + H2O +CO2= H2SiO3↓+ CO32-。在该反应中还有碳酸钠生成,所以。取瓶中的上层清液滴入稀盐酸,既有气泡又有沉淀生成,气体是CO2,白色沉淀是硅酸,反应的离子方程式分别是CO32- +2H+= H2O +CO2↑、SiO32- +2H+=H2SiO3↓。
点评:该题是基础性试题的考查,主要是检验学生对硅酸制备的了解掌握程度,以及离子方程式书写的掌握程度,有利于培养学生的规范答题能力和逻辑推理能力。
某校化学研究性学习小组,在学习金属的冶炼以后对一氧化碳还原金属氧化物的实验非常感兴趣,他们查阅有关资料后发现,一氧化碳的制备可利用甲酸和浓硫酸共热到60~80 ℃发生脱水反应制取:
HCOOHCO↑+H2O
请根据以下各图帮他们组装成一套相对合理的实验装置图(某些装置可重复使用)。
回答以下问题:
(1)合理实验装置的连接顺序是(写小写字母) 。
(2)在反应时一定要先通一会一氧化碳气体,然后再点燃加热氧化铁的酒精灯,原因是 。
(3)请说出你所选择的第一个NaOH洗气瓶的作用是 。
(4)在观察到硬质玻璃管中的物质由 色完全变为 色时停止加热,然后继续 ,原因是防止铁被氧化。
(5)硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为 。
(6)该实验的一个优点是把实验过程中的尾气利用排水法收集起来,收集的气体前后有几瓶,分别按收集的先后顺序编号,点燃各个瓶中的气体,中间编号的集气瓶中气体 ,编号最先和最后的集气瓶中气体 ,原因是 。
正确答案
(1)j→c→d→f→g→h→i→a→b→f→g→e (2)B
(3)除去CO中的杂质(可能杂质是HCOOH、CO2、SO2)
(4)红棕 黑 通一氧化碳至装置冷却到室温
(5)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
(6)安静燃烧,发出淡蓝色火焰 点燃有爆鸣声(或有火球喷出) 收集的气体混有空气
(1)在考虑装置连接顺序时,一般包含四个主要部分,即气体制备、气体除杂、反应装置、尾气处理装置,再加上一些特别要注意的地方,本题中空气气囊的位置、气体在进入加热装置之前必须要先干燥,最后得出合理的实验装置连接顺序是j→c→d→f→g→h→i→a→b→f→g→e。(2)在可燃性气体加热反应之前,一定要把装置内的空气排干净,以免加热时发生危险,故选B。(3)吸收CO自发生装置内带出的杂质气体,如HCOOH、CO2、SO2。(4)通CO至装置冷却到室温,防止金属被氧化。(6)刚开始收集的气体中含有空气,最后结束时通入空气将残留的CO排出,故这两种情况下收集的气体点燃时有爆鸣声。中间收集的气体是没反应完全的CO(CO2已经被NaOH溶液吸收),点燃时可以安静燃烧,发出淡蓝色火焰。
已知A、B、C、D、E、F、G、H可以发生如图所示的转化,反应中部分生成物已略去。其中,A、G为同一主族元素的单质,B、C、H在通常情况下为气体,化合物C是一种形成酸雨的大气污染物。
请完成以下填空:
(1)H的名称是________。
(2)E的两种用途是________、________。
(3)反应③的化学方程式是________。
(4)反应④的离子方程式是________。
正确答案
(1)一氧化碳
(2)生产玻璃 制粗硅(其他合理答案均可)
(3)C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O
(4)SiO32-+CO2+H2O=H2SiO3↓+CO32-
本题的题眼是“化合物C是一种形成酸雨的大气污染物”,结合C的形成是A与浓硫酸反应的产物,可以确定C是SO2;“B、C、H在通常情况下为气体”说明A与浓硫酸反应同时产生了两种气体,故A是非金属单质,且A在高温下能置换出G和“A、G为同一主族元素的单质”,符合条件的只有碳元素和硅元素,故A为碳单质、G为硅单质、B为CO2;进一步分析知E为SiO2、H为CO、F为Na2SiO3、D为H2SiO3。
有一铅锡合金质量为100g,完全氧化后得到氧化物的混合物质量为116g,求合金中铅、锡的质量分数各为多少?
正确答案
合金中铅、锡分别占56.8%、43.2%
解法一:
分析:设100g铅锡合金中含锡xg,则含铅(100-x)g。①Sn氧化后的稳定产物是SnO2(+4价氧化物稳定),Sn的相对原子质量为
Pb氧化后的稳定产物是PbO(+2价氧化物稳定), Pb的相对原子质量为207,PbO的式量为223,(100-x)g Pb氧化生成的PbO质量必
因为SnO2与PbO质量共为116g,故可列一元一次方程,解方程求出Sn、Pb质量。
[解] 设100g锡铅合金中含锡xg,含铅为(100-x)g。
根据化学式所表示的元素质量分数及题意,列代数方程式:
解得x=43.2(g)
100-x=100-43.2=56.8(g)
答:合金中锡、铅质量分数分别为43.2%、56.8%
解法二:
分析:此题利用物质的量计算也很方便。设100g合金中含xg,含铅为(100-x)g
将SnO2与PbO由物质的量换算成质量,质量和为116g。
解:设100g锡铅合金中含锡为xg,含铅为(100-x)g
Sn的物质的量=SnO2的物质的量
Pb的物质的量=PbO的物质的量
SnO2与PbO质量和为116g
解得 x=43.2(g)
(锡的质量)
100-x=56.8(g)
(铅的质量)
Pb%=1-43.2%=56.8%
锗是ⅣA族元素,它的单质晶体是一种良好的半导体材料,广泛用于电子工业,锗可以从燃烧的烟道灰中提取,其过程如下:
试写出上述过程中①、③、④步反应的化学方程式。
①_________________;
③_________________;
④_________________;
正确答案
①GeO2+4HCl==GeCl4+2H2O
③H4GeO4GeO2+2H20
(或H2GeO3GeO2+H2O)
④GeO2+2H2Ge+2H2O
Ge为ⅣA族,最高正价为+4价,其氧化物为GeO2,又+4价稳定,与盐酸不发生氧化还原反应,只发生碱性氧化物与酸的反应。锗酸的化学式用硅酸迁移即得:H4GeO4或H2GeO3。
①GeO2+4HCl==GeCl4+2H2O
③H4GeO4GeO2+2H20
(或H2GeO3GeO2+H2O)
④GeO2+2H2Ge+2H2O
物质A是一种高熔点化合物,不溶于硫酸,硝酸等强酸。A与纯碱熔融反应,生成化合物B,同时放出气体C;把气体C通过B的溶液中,则得到化合物D;D在干燥空气中转变为化合物E;将E加热又得到化合物A。试写出A、B、C、D、E的化学式:A____、B____、C____、D____、E____。
正确答案
A:SiO2、B:Na2SiO3、C:CO2、D:H4SiO4、E:H2SiO3
此题应根据对实验现象的分析,得出结论。A是不溶于硫酸、硝酸等强酸的高熔点化合物,它能与纯碱熔融反应,而且放出气体C,可初步判断A可能是SiO2,B可能是Na2SiO3,C可能是CO2。若把CO2通过Na2SiO3溶液中,会得到胶状沉淀H4SiO4,H4SiO4在干燥空气中易脱水生成H2SiO3,H2SiO3只有加热才能生成SiO2。这些都是与题目所给出的实验现象相符合,这就证实A确实是SiO2。A判断出来了,其它物质的推断就迎刃而解。
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