必修第二册 第五章 化工生产中的重要非金属材料 章末单元 同步练习题(含解析)

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第五章 化工生产中的重要非金属材料 章末单元测试题
一、选择题（本题共有15小题，每小题3分，共45分，每小题只有一个正确选项）
1． 近年来科学家制造出大量的新物质，对下列三种物质的相关说法错误的是(　　)
石墨烯：从石墨中分离出来，是最薄、最坚硬的纳米材料 石墨炔：平面网状结构的全碳分子，具有优良的化学稳定性 纳米碳管：具有优良的场发射性能，制作阴极显像管、储氢材料
A．石墨烯具有良好的导电性
B．上述三种物质与金刚石互为同素异形体
C．石墨炔孔径略大于H2分子的直径，可作H2的提纯薄膜
D．上述三种物质与浓硫酸都能发生反应，但反应产物不同
2． 我国在航天、军事、天文等领域的发展备受世界瞩目，它们与化学有着密切联系。下列说法正确的是(　　)
A．“中国天眼”的“眼眶”是钢铁结成的圈梁，属于新型无机非金属材料
B．“歼－20”飞机上大量使用的碳纤维是一种新型有机高分子材料
C．“神舟十四号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷是新型无机非金属材料
D．“天宫二号”空间实验室的太阳能电池板的主要材料是二氧化硅
3． 你认为下列说法无科学性错误的是(　　)
①铅笔芯的原料是重金属铅，儿童在使用时不可用嘴吮咬铅笔，以免引起铅中毒。
②二氧化硅硬度大，故可用来生产光导纤维。
③“汽水”浇灌植物有一定道理，其中二氧化碳的缓释，有利于作物的光合作用。
④硅的提纯与应用，促进了半导体元件与集成芯业的发展，可以说“硅是信息技术革命的催化剂”。
⑤碳酸钡可作X光透视肠胃的药剂。
⑥富勒烯、石墨烯、碳纳米管都是碳元素的单质，属于新型无机非金属材料。
A．①③⑥　　 B．③④⑥　　 C．①④　　 D．②③⑤
4． 各取0.1 mol Cu分别投入足量的下列酸中(必要时可加热)：①浓硫酸、②浓硝酸、③稀硫酸、④稀硝酸，充分反应后在相同条件下得到的气体体积由大到小的顺序是
A．②>④>①>③ B．②>①>④>③
C．①>②>④>③ D．③>④>①>②
5． 用如图装置制取、提纯并收集表中的4种气体(a、b、c表示相应仪器中加入的试剂)，其中可行的是(　　)
气体 a b c
A NO2 浓硝酸 铜片 NaOH溶液
B SO2 浓硫酸 铜片 酸性KMnO4
C CO2 稀硫酸 Na2CO3固体 浓硫酸
D NH3 浓氨水 生石灰 浓硫酸
6． 将盛有N2和NO2混合气体的试管倒立于水中，经过足够长的时间后，试管内气体的体积缩小为原来的一半，则原混合气体中N2和NO2的体积比是(　　)
A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．3∶1
7． 探究浓硫酸和铜的反应，下列装置或操作正确的是(　 )
A．用装置甲进行铜和浓硫酸的反应
B．用装置乙收集二氧化硫并吸收尾气
C．用装置丙稀释反应后的混合液
D．用装置丁测定余酸的浓度
8． 如图所示装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体，烧杯和胶头滴管内盛放某种溶液。挤压胶头滴管，然后打开止水夹，下列与实验事实不相符的是(　　)
A．Cl2(饱和食盐水)，无色喷泉
B．NH3(H2O含石蕊)，蓝色喷泉
C．HCl(H2O含石蕊)，红色喷泉
D．SO2(NaOH溶液)，无色喷泉
9． 下列实验装置不能达到实验目的的是(　　)
10．某化学兴趣小组进行了有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
A．①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，稀硝酸被还原为NO2
B．③中反应的化学方程式为3Cu＋Cu(NO3)2＋4H2SO4===4CuSO4＋2NO↑＋4H2O
C．③中滴加稀硫酸，铜片继续溶解，说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸的强
D．由上述实验可知，Cu在常温下既可与稀硝酸反应，又可与稀硫酸反应
11．依据下图中氮元素及其化合物的转化关系，判断下列说法中不正确的是(　　)
A．X是N2O5
B．可用排空气法收集NO气体
C．工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸
D．从原理上看，NH3可与NO2反应实现NH3→N2的转化
12．由二氧化硅制高纯硅的流程如下，下列判断中错误的是(　　)
A．①②③反应中均为氧化还原反应
B．H2和HCl均可循环利用
C．SiO2是一种坚硬难熔的固体
D．SiHCl3摩尔质量为135.5 g
13．实验室可用如图装置制取少量氮气。下列说法不正确的是(　　)
A．反应过程中，③中硬质玻璃管中固体由黑变红
B．②中盛放的固体是碱石灰
C．实验开始时先点燃③中的酒精灯，再点燃①中的酒精灯
D．实验结束时，先将导管从水槽中拿出，再熄灭①③中的酒精灯
14．中国科学院科研团队研究表明，在常温常压和可见光下，基于LDH(一种固体催化剂)合成NH3的原理示意图如图。下列说法错误的是(　　)
A．氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶1
B．该过程中涉及极性键和非极性键的断裂与生成
C．基于LDH合成NH3的过程属于氮的固定
D．工业中，氨经一系列反应可以得到硝酸
15．含硫煤燃烧会产生大气污染物，为防治该污染，某工厂设计了新的治污方法，同时可得到化工产品；该工艺流程如图所示，下列叙述不正确的是(　　)
A．该过程中可得到化工产品H2SO4
B．该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2
C．该过程中化合价发生改变的元素只有Fe和S
D．图中涉及的反应之一为Fe2(SO4)3＋SO2＋2H2O===2FeSO4＋2H2SO4
二、填空题（本题包括5个小题，共55分）
16．(10分)已知A、B、D、H是中学化学中常见的单质，J为蓝色溶液。转化关系如下(部分生成物及反应条件已略去)：
(1)若A、B均为气体时，当用玻璃棒分别蘸取C、G的浓溶液并使它们靠近时，有白烟生成，则：
①请写出下列物质的化学式：D________，E________。
②请写出反应Ⅱ的化学方程式： 。
(2)若A为气体，B为固体时，已知C在D中完全燃烧可生成E和水。E是一种常见的空气污染物，且将C与E混合可生成淡黄色固体B。写出C与E反应的化学方程式： ；简述检验气体E的方法： 。
17．(10分)A、B、C、D、E各物质的转化关系如下图所示：
已知：X能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
(1)无色液体A是________，A与B反应的化学方程式是________________________。
(2)由X转化为N2的化学方程式为________________________________。
(3)白色固体C的化学式为________。由D转化为E的离子方程式为 。
18．(10分)氮的氧化物和硫的氧化物是导致酸雨的物质。
(1)形成酸雨的原理之一可简单表示如下:
回答下列问题:
①酸雨的pH________(填“>”“<”或“=”)5.6。
②D物质的化学式为______________。
③反应Ⅱ的化学方程式为 。
(2)在一定条件下氨气亦可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨气和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式： ，反应中氧化剂是____________，还原剂是_________________。
(3)工业上常用过量氨水吸收二氧化硫，并制得化肥硫酸铵。写出有关的化学方程式 。
19．(12分)(1)浓硫酸与木炭在加热条件下的化学方程式为 。
(2)试用下列各装置设计一个实验，验证上述反应所产生的各种产物。 这些装置的连接顺序(按产物气流从左到右的方向)是(填装置的编号)：_________→_________→_________→_________。
(3)实验时可观察到装置①中A瓶的溶液褪色，C瓶的溶液不褪色。A瓶溶液的作用是__________，B瓶溶液的作用是 ，C瓶溶液的作用是 。
(4)装置②中所加的固体药品是__________，可确定的产物是__________，确定装置②在整套装置中位置的理由是__________。
(5)装置③中所盛溶液是__________，可验证的产物是__________。
20．(13分)某化学课外兴趣小组用如图所示装置进行实验,制备某气体并验证其性质。请回答:
(1)若装置A中分液漏斗盛装浓硫酸；圆底烧瓶盛装铜片。
①装置A中发生反应的化学方程式为 。
②实验中，取一定质量的铜片和一定体积18 mol·L-1的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到反应完毕，发现烧瓶中还有铜片剩余，该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。
a．有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解，你认为原因是 。
b．下列药品中能用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是________(填字母)。
A．铁粉　　　　　 B．BaCl2溶液
C．银粉 D．NaHCO3溶液
(2)若装置A中分液漏斗盛装浓硫酸，圆底烧瓶盛装木炭。
①装置A中发生反应的化学方程式为 。
②设计实验证明装置C中含有CO2时，所需的试剂有____________。
a．NaOH溶液 b．澄清石灰水 c．品红溶液 d．浓溴水 e．酸性KMnO4溶液
(3)若装置A中分液漏斗盛装浓盐酸；圆底烧瓶盛装MnO2粉末。
①装置B的作用是贮存多余的气体。当D处有明显的现象后，关闭止水夹K并移去酒精灯，但由于余热的作用，A处仍有气体产生，此时B中现象是
。B中应放置的液体是____________。
②D中品红溶液的现象为_________，加热试管时溶液的现象为 。
(4)装置D中试管口放置的棉花中浸了一种液体,可适用于(1)(2)(3)小题中实验,该液体是 。
1．答案：D
解析：石墨烯和铜有着一样出色的导电性，因此具有良好的导电性，A正确；题述三种物质均为碳的单质，与金刚石互为同素异形体，B正确；碳原子半径大于氢原子，则石墨炔孔径大于H2分子的直径，可以容纳H2分子，则石墨炔是理想的H2提纯薄膜，C正确；题述三种物质都是碳的单质，在加热条件与浓硫酸都能发生反应，且反应产物相同，D错误。
2．答案：C
解析：钢铁属于金属材料，碳纤维是单质，太阳能电池板的主要材料是硅
3．答案：B
解析：①铅笔芯的原料是石墨，错误；②SiO2具有良好的导光性，错误；③“汽水”浇灌植物有一定道理，其中二氧化碳的缓释，有利于作物的光合作用，正确；④硅的提纯与应用，促进了半导体元件与集成芯业的发展，可以说“硅是信息技术革命的催化剂”，正确；⑤碳酸钡溶于胃酸(主要成分为盐酸)产生有毒的氯化钡，不能作X光透视肠胃的药剂，错误；⑥富勒烯、石墨烯、碳纳米管都属于碳纳米材料，是一类新型无机非金属材料，正确。
4．答案：B
解析：由于Cu的物质的量一定，则与足量的不同酸反应时失电子总量相等。产生1 mol气体得电子数：浓硫酸→SO2，2 mol电子；浓硝酸→NO2，1 mol电子；Cu与稀硫酸不反应；稀硝酸→NO，3 mol电子，则产生气体体积由大到小的顺序为②>①>④>③。
5．答案：C
解析：由装置图可知，制取气体采用固体与液体常温下反应，且采用向上排空气法收集。c为净化提纯装置。A项不能用NaOH溶液作干燥剂，因为NaOH不仅与挥发出的HNO3反应，也与NO2发生反应；B项Cu与浓硫酸只能在加热条件下才能发生反应，且SO2不能用酸性KMnO4干燥；D项不能用浓硫酸干燥NH3，且收集NH3应用向下排空气法收集。
6．答案：C
解析：3NO2+H2O===2HNO3+NO
x V－x+= x=V
故V(N2) ∶V(NO2)= (V－V)∶V=1∶3。
7．答案：C
解析：A项，浓硫酸和铜反应Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，由原理知应选固＋液装置类型，错误；B项，SO2比空气重，收集时应从长管进气，错误；C项，由于甲中有剩余的浓硫酸，故稀释时应将残液缓缓加入水中，边加边搅拌，正确；D项，测定余酸浓度，标准液为NaOH溶液，故应选碱式滴定管，错误。
8．答案：A
解析：因NaCl溶液抑制Cl2的溶解，则挤压胶头滴管，气压变化不明显，则不会形成喷泉，故A错误。
9．答案：D
解析：二氧化硫易溶于水，在浓氢氧化钠溶液中的溶解度更大，A正确；根据U形管中红墨水的变化情况可以判断反应是放出热量还是吸收热量，B正确；用胶头滴管滴入水，气球会立刻膨胀起来，说明氨气易溶于水，C正确；浓硫酸没有挥发性，看不到白烟，D错误。
10．答案：B
解析：Cu与稀硝酸发生反应3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，稀硝酸被还原为NO，NO遇空气中的O2生成NO2，故试管口有红棕色气体产生，A错误；③中溶液含有NO，滴加稀硫酸后，Cu、NO、H＋继续反应生成NO，B正确；③中铜片继续溶解，是因为稀硫酸提供H＋，与NO形成HNO3，HNO3继续与Cu反应，C错误；Cu是不活泼金属，在常温下，可与稀硝酸反应，但不能与稀硫酸反应，D错误。
11．答案：B
解析：NO遇空气中的氧气会被氧化为NO2，不可用排空气法收集NO气体，故B错误。
12．答案：D
解析：反应①②③中，都有元素化合价的升降，均属于氧化还原反应，A正确；生成的H2和HCl分别在反应③②中应用，B正确；SiO2的熔、沸点很高，C正确；摩尔质量的单位是g·mol-1，D错误。
13．答案：C
解析：加热条件下，氨气与CuO反应生成氮气、Cu和水，反应的方程式为2NH3＋3CuON2↑＋3Cu＋3H2O，所以反应过程中，③中硬质玻璃管中固体由黑变红，故A正确；干燥氨气应该用碱性干燥剂，所以②中盛放的是碱石灰，不能是五氧化二磷，故B正确；先用①中产生的氨气排尽装置中的空气，所以实验开始时先点燃①中的酒精灯，再点燃③中的酒精灯，故C错误；结束实验时，先把水槽中的导管取出，然后熄灭酒精灯，否则水槽中的导管会发生倒吸，故D正确。
14．答案：A
解析：该反应的化学方程式为2N2＋6H2O4NH3＋3O2，氮气是氧化剂、水是还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶3，A项错误；该过程中，既有极性键(N—H、O—H)的断裂与生成，也有非极性键(NN、O===O)的断裂与生成，B项正确；基于LDH合成NH3的过程是将氮气转化为氨气的过程，属于氮的固定，C项正确；工业中，氨可以通过与氧气催化氧化得到NO，NO被氧化为NO2，NO2再与水反应生成硝酸，D项正确。
15．答案：C
解析：根据工艺流程图可知，该工艺中Fe2(SO4)3溶液吸收SO2生成FeSO4和H2SO4，该反应的化学方程式为Fe2(SO4)3＋SO2＋2H2O===2FeSO4＋2H2SO4，该工艺不仅吸收了二氧化硫，还得到了化工产品硫酸，A、D两项正确；根据A中分析可知该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2，B项正确；该过程中化合价发生变化的元素有氧、铁、硫，C项错误。
16．答案：(1)①O2　NO　②4NH3＋5O24NO＋6H2O　
(2)2H2S＋SO2===3S＋2H2O　
将气体通入品红溶液，溶液褪色，加热后恢复红色，证明E是SO2
解析：A、B、D、H是中学化学中常见的单质，J为蓝色溶液，应含有铜离子，根据各物质的转化关系：(1)若A、B均为气体时，当用玻璃棒分别蘸取C、G的浓溶液并使它们靠近时，有白烟生成，应为HCl或HNO3和NH3的反应生成NH4Cl或NH4NO3，由于C连续与单质D反应后又与水反应生成G，则C为NH3，D为O2，E为NO，F为NO2，G为HNO3，A、B应为氮气和氢气，硝酸与铜反应生成硝酸铜和NO，所以H为Cu，J为Cu(NO3)2。(2)若A为气体，B为固体时，已知C在D中完全燃烧可生成E和水，E是一种常见的空气污染物，且将C与E混合可生成淡黄色固体B，则A为H2，B为S，C为H2S，D为O2，E为SO2，F为SO3，G为H2SO4，浓硫酸与铜反应生成硫酸铜和SO2，所以H为Cu，J为CuSO4，C与E反应的化学方程式为2H2S＋SO2===3S＋2H2O，检验气体SO2的方法是将气体通入品红溶液，溶液褪色，加热后恢复红色，证明E是SO2。
17．答案：(1)浓氨水 　NH3·H2O+CaO===Ca(OH)2+NH3↑
(2)2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O
(3)Ca(OH)2 　CaCO3+CO2+H2O===Ca2++2
解析：由X气体可以与CuO在加热条件下发生反应生成N2，说明X是含氮化合物，并且能使红色石蕊试纸变蓝，说明X一定是NH3。由C能与CO2生成白色沉淀D，CO2过量时又转化为无色溶液E，说明C可能是Ca(OH)2，D是CaCO3，E是Ca(HCO3)2。由X和C反推出无色液体A一定是浓氨水，白色固体B一定是CaO。
18．答案：(1)①<　②H2SO3 ③2SO2+O22SO3
(2)6NO2+8NH37N2+12H2O　NO2　NH3
(3)2NH3·H2O+SO2(NH4)2SO3+H2O，2(NH4)2SO3+O22(NH4)2SO4
解析：(1)酸雨的pH<5.6。由图示转化可知:A为SO2,B为SO3,D为H2SO3。(2)NH3 和NO2反应生成的无污染物质是N2和H2O。(3)氨水中的NH3·H2O吸收SO2生成(NH4)2SO3,(NH4)2SO3再被氧气氧化为(NH4)2SO4。
19．答案： (1)C＋2H2SO4(浓)2SO2↑＋CO2↑＋2H2O (2)④→②→①→③
(3)验证产物气流中有SO2　将SO2全部氧化吸收　确定产物中SO2已被B瓶溶液全部吸收
(4)无水CuSO4(或变色硅胶)　水蒸气　由于产物气流通过①③时会带出水蒸气，所以②必须设置在①③之前
(5)澄清石灰水　CO2
解析：木炭与浓硫酸加热反应，生成CO2和SO2。CO2和SO2在化学性质上的相同点都是酸性氧化物，都跟澄清石灰水中的Ca(OH)2反应。使澄清石灰水变浑浊，会相互干扰鉴别。CO2和SO2在化学性质上的明显不同点为SO2有漂白性，CO2则不然；SO2有较强的还原性，CO2则不然。在SO2、CO2混合气体中，首先用品红溶液检验SO2的存在，然后将SO2氧化除去，再用澄清石灰水检验CO2的存在，是一种确认SO2和CO2共存的好方案。
由于对CO2、SO2的确认都是在溶液中进行的，所以应在确认CO2和SO2之前先确认H2O。与H2O发生作用并伴有明显现象的物质，中学生应该熟知的是无水CuSO4。白色的粉末与H2O反应生成蓝色的晶体。CuSO4与CO2和SO2都不发生任何作用。
20．答案：(1)①Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
②a.反应过程中浓硫酸被消耗,浓度逐渐变稀,而Cu与稀硫酸不反应　b.AD
(2)①C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O ②bce或be
(3)①试剂瓶中液面下降，而长颈漏斗中液面上升　饱和食盐水
②品红溶液褪色　溶液颜色不变
(4)碱液(其他合理答案均可)
解析：(1)①Cu可与浓硫酸发生反应：Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。②随着反应的进行，H2SO4的浓度逐渐减少，当变为稀硫酸时，反应停止,可向反应结束后的烧瓶中加入铁粉或NaHCO3溶液，若产生气泡可证明有余酸。(2)①木炭可与浓硫酸发生反应:C+2H2SO4(浓)O2↑+2SO2↑+2H2O。②用澄清石灰水证明CO2之前，必须除尽SO2，因为SO2也能使澄清石灰水变浑浊。实验方案为：混合气体酸性KMnO4溶液品红溶液澄清石灰水，或混合气体足量酸性KMnO4溶液澄清石灰水。SO2、CO2都与NaOH溶液反应，浓溴水具有挥发性，故不能选用二者除SO2，能选用酸性KMnO4溶液除SO2。(3)MnO2与浓盐酸在加热条件下反应生成Cl2，多余的Cl2可贮存于装置B中，排出的液体进入长颈漏斗，为减少Cl2的溶解，B内应为饱和食盐水。(4)(1)(2)小题实验的尾气中含有SO2，(3)小题实验的尾气中含有Cl2，二者都是有毒气体，都可用碱液吸收,防止污染空气。
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