鲁科版高中化学必修1第四章《材料家族中的元素》测试卷

第四章《材料家族中的元素》测试卷
一、单选题(共15小题)
1.下列关于硅和二氧化硅的说法中，不正确的是(　　)
A．
硅和二氧化硅都是熔沸点很高、硬度很大的物质
B．
硅和二氧化硅都能与强碱(如氢氧化钠)溶液反应
C．
硅和二氧化硅都能与硫酸、硝酸反应
D．
硅晶体和二氧化硅都由原子构成
2.据报道，目前射程最远的导弹是俄罗斯的“白杨一号”，正是复合材料的使用使导弹的射程更远。复合材料使导弹射程有了更大提高的原因是(　　)
A．
复合材料的使用可以使导弹的动力更强劲
B．
复合材料的使用可以使导弹质量变重
C．
复合材料的使用可以使导弹承受超高强度的改变
D．
复合材料的使用可以使导弹承受温度的剧烈变化
3.现有100
mL
3
mol·L－1氢氧化钠溶液和
100
mL
1mol·L－1氯化铝溶液，若进行以下两种操作：①将氢氧化钠溶液分多次加入氯化铝溶液中；②将氯化铝溶液分多次加入氢氧化钠溶液中，这两种操作结果正确的是(
)
A．
现象相同，沉淀质量不同
B．
现象相同，沉淀质量也相同
C．
现象不同，沉淀质量相同
D．
现象不同，沉淀质量不同
4.下列材料中不含有SiO2的是(　　)
A．
普通玻璃
B．
高温结构陶瓷
C．
光导纤维
D．
玻璃钢
5.下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是________(填字母)。
A．
A
B．
B
C．
C
D．
D
6.美国科学家发明了一种能够导电的金属橡胶，这种材料除了兼有金属和橡胶的大部分性能外，还具有许多其他材料所不具备的独特性质，在诸如人造肌肉、智能衣服、活动机翼等多个领域有望获得广泛应用。以下对“金属橡胶”复合材料的叙述中一定错误的是(　　)
A．
该材料可导电
B．
该材料可用来作航天飞机的隔热瓦
C．
该材料具有一定的弹性
D．
该材料可以燃烧
7.在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入下列物质：①FeCl3；②Fe2O3；③KNO3；④H2O2铜粉能溶解的是(　　)
A．
只有①②
B．
只有①②④
C．
只有①③④
D．
①②③④
8.下列叙述正确的是(　　)
A．
自然界中存在大量单质硅
B．
石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅
C．
常温下硅的性质活泼，能与氯气、强酸反应
D．
自然界中的硅都是以二氧化硅的形式存在的
9.将一定量的钠和铝的混合粉末投入水中，粉末完全溶解后，得到20
mL氢氧根离子为1
mol·L－1的溶液。然后再向其中加入1
mol·L－1的盐酸，到沉淀最大时消耗盐酸40
mL，则混合粉末中钠的物质的量是(　　)
A．
0.01
mol
B．
0.02
mol
C．
0.03
mol
D．
0.04
mol
10.常温下，下列不发生反应的一组物质是(　　)
①Si与NaOH溶液　②Si与盐酸　③Si与HF酸
④SiO2与Na2SiO3　⑤SiO2与NaOH溶液　⑥SiO2与浓HNO3
A．
①②④
B．
③④⑤
C．
②⑤⑥
D．
②④⑥
11.下列说法正确的是(　　)
A．
制取水泥和玻璃的原料中均有石灰石
B．
普通玻璃是电的绝缘体，这种透明的固体物质熔点很低
C．
硅酸盐可用氧化物形式表示其组成，这表明硅酸盐是由氧化物组成的
D．
石英玻璃能经受温度剧变且能抵抗酸碱的腐蚀
12.下列物质中不与二氧化硅反应的是(　　)
A．
烧碱
B．
氢氟酸
C．
硝酸
D．
生石灰
13.下列关于硅酸盐材料的说法错误的是(　　)
A．
生活中常见的硅酸盐材料有玻璃、水泥、陶瓷
B．
普通玻璃的主要成分是二氧化硅
C．
陶瓷的主要原料是黏土
D．
硅酸盐水泥以石灰石和黏土为主要原料
14.某同学通过系列实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到的目的是(　　)
A．
将铜粉与硫粉混合均匀加热以制取CuS
B．
常温下，向Cu与过量浓硫酸反应后的试管中加水以观察CuSO4溶液的颜色
C．
向CuSO4溶液中加入过量的NaOH，过滤洗涤并收集沉淀充分灼烧以制取CuO
D．
FeCl3能利用置换反应得到CuCl2
15.镁、铝都是较活泼的金属，下列描述中正确的是(　　)
A．
高温下，镁、铝在空气中都有抗腐蚀性
B．
镁、铝都能跟稀盐酸、稀硫酸、强碱反应
C．
镁在点燃条件下可以跟二氧化碳起反应，铝在一定条件下可以跟氧化铁发生氧化还原反应
D．
铝热剂是镁条、铝粉和金属氧化物的混合物
二、实验题(共3小题)
16.工业上以黄铜矿(主要成分CuFeS2)为原料制备CuSO4·5H2O的主要流程如下：
(1)下列装置可用于吸收气体X的是________(填代号)。
(2)某研究性学习小组用泡铜与CO反应来制取粗铜。
①装置B中的药品为________________；
②实验时，依次进行如下操作：组装仪器、____________________、加装药品、通入气体、_____________、点燃酒精灯。
(3)熔渣Y的成分为Fe2O3和FeO，选用提供的试剂，设计实验验证熔渣中含有FeO。写出有关实验操作、现象与结论。提供的试剂：稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、氯水。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)向粗铜中加入硫酸和硝酸的混酸溶液制取硫酸铜时(杂质不参加反应)，混酸中H2SO4与HNO3的最佳物质的量之比为________________。
17.某铝合金(硬铝)中含有铝、镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，有人设计了如下实验：
(1)溶液Ⅰ中的溶质为____________(填化学式，下同)，溶液Ⅱ中的溶质为__________。
(2)上述第③步反应中，生成沉淀的离子方程式为__________________________________
________________________________________________________________________。
(3)该合金中铝的含量为__________。
18.某铝合金(硬铝)中含有镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，有人设计如下实验：
(1)称取样品ag。
(2)将样品溶于足量稀盐酸中，过滤，滤液中主要含有__________离子，滤渣中含有__________；在溶解过滤时使用的仪器有________________。
(3)往滤液中加入过量NaOH溶液，过滤，写出该步操作中有关的离子方程式________________。
(4)在第(3)步的滤液中通入足量CO2过滤，将沉淀用蒸馏水洗涤数次后，烘干并灼烧至质量不再减少为止，冷却后称量，质量为bg。有关反应的化学方程式为________________。
(5)计算该样品中铝的质量分数的表达式为________。
(6)若第(3)步中加入NaOH溶液的量不足时，会使测定的结果__________________(“偏高”“偏低”或“无影响”，下同)。
若第(4)步对沉淀的灼烧不充分时，会使测定的结果________。
若第(4)步中的沉淀没有用蒸馏水洗涤时，会使测定的结果________。
三、计算题(共3小题)
19.向50
mL
1
mol·L－1的硫酸铝溶液中加入100
mL
氢氧化钾溶液，充分反应得到3.9
g沉淀，氢氧化钾溶液的物质的量浓度是__________。
20.把2
mol钠和1
mol铝的混合物小心地投入932
g水中，充分反应，计算：
(1)生成气体的质量为多少？
(2)溶液中有几种溶质？
(3)各溶质的质量分数为多少？
21.若含有1
mol铁离子和1
mol铝离子的混合溶液，现按下图横坐标依次加入8
mol
氢氧化钠溶液、1
mol盐酸，通入1
mol
二氧化碳气体，纵坐标为混合沉淀的物质的量。
(1)请画出沉淀的量随反应的变化曲线。
(2)并写出加入氢氧化钠6
mol及其后发生的各步反应的离子方程式。
四、填空题(共3小题)
22.已知：钙长石、镁橄榄石、石榴子石的化学式分别为CaAl2Si2O8、Mg2SiO4、CaMg2Al2Si3O12。
(1)用氧化物的形式表示它们的化学式：
钙长石____________，镁橄榄石____________，石榴子石________。
(2)写出钙长石和镁橄榄石反应转化为石榴子石的化学方程式：________________________________________________________________________。
23.(2016·天水高一检测)某氧化铝样品中含有氧化铁和二氧化硅杂质，现欲制取纯净的氧化铝，某同学设计如下的实验方案。回答下列问题：
(1)沉淀A的成分是________(填化学式)，沉淀B的成分是________(填化学式)；
(2)滤液A中若加入过量的铁粉，可能发生的所有离子方程式为______________、______________；
(3)操作Ⅰ的名称是________，其中玻璃棒的作用是________________。
24.刚玉是宝石的一种，它的主要成分是________，而不是________，其硬度仅次于________，一些刚玉由于混有少量_____________等杂质而显蓝色，俗称蓝宝石。
答案解析
1.【答案】C
【解析】晶体硅和二氧化硅都是由原子直接构成的空间网状结构的固体，熔沸点很高、硬度很大；硅和二氧化硅都能与强碱(如氢氧化钠)溶液反应；都与酸(如硫酸、硝酸等)不反应，但都能与氢氟酸发生反应。
2.【答案】C
【解析】对于导弹、火箭、飞船、卫星来说，最需解决的问题有两个：一是本身的重量要降下来，二是本身的强度问题。很难有一种单独的天然材料或合成材料兼有以上两条优点，使用合适的复合材料才能很好地满足上述要求。
3.【答案】D
【解析】氢氧化钠的物质的量为0.3
mol，氯化铝的物质的量为0.1
mol。氢氧化钠溶液与氯化铝溶液滴加顺序不同，反应与现象不同，生成氢氧化铝沉淀的量相同。
①若将氢氧化钠溶液分多次加到氯化铝溶液中：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，观察到有白色沉淀生成并不断增多。
②若将氯化铝溶液分多次加到氢氧化钠溶液中：Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－，Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓，观察到的现象是开始生成沉淀并立即溶解，最后生成沉淀不溶解。
4.【答案】D
【解析】普通玻璃的主要成分有硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅；高温结构陶瓷有碳化硅，氧化铝，氮化硅等，不含有SiO2；光导纤维的主要成分是二氧化硅；玻璃钢是以玻璃纤维或其制品作增强材料的增强塑料，含有SiO2，B项符合。
5.【答案】A
【解析】铜绿的成分为Cu2(OH)2CO3，能与盐酸发生反应而除去，而Cu和盐酸不反应，A项正确；铜在常温下和浓H2SO4不反应，B中前后无因果关系，B项错误；在潮湿的空气中铁和铜形成原电池，铁作负极，铜作正极，铁易生锈，C项错误；CuSO4·5H2O晶体转化为CuSO4白色粉末是化学变化，CuSO4为重金属盐，可以使蛋白质变性，因此可以作为消毒剂，D项错误。
6.【答案】B
【解析】根据信息可知A项正确；该橡胶可用于人造肌肉、智能衣服等，说明它有弹性；它仍有金属和橡胶的大部分性能，所以可燃烧，不耐高温，不能作隔热瓦，故B项错误，D项正确。
7.【答案】D
【解析】①2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2；②发生反应：Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O，Fe2(SO4)3＋Cu===2FeSO4＋CuSO4；③发生反应：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O；④发生反应：Cu＋H＋＋H2O2===Cu2＋＋2H2O。D项符合。
8.【答案】B
【解析】硅在自然界中以化合态的形成存在，且主要以氧化物和硅酸盐的形式存在，A、D项错误；常温下硅的性质不活泼，不能与氯气、强酸反应，C项错误。
9.【答案】D
【解析】将钠铝合金置于水中发生的反应：
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，2NaOH＋2Al＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，溶液中的溶质是氢氧化钠和四羟基合铝酸钠；当加入盐酸40
mL沉淀量最大，此时溶液中的溶质是氯化钠，设钠的物质的量是x，NaCl～Na～HCl由钠原子守恒可得：钠的物质的量＝1
mol·L－1×0.04
L＝0.04
mol。
10.【答案】D
【解析】常温下，硅与氢氧化钠溶液、氢氟酸反应，二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，二氧化硅与硅酸钠不反应；硅与盐酸、二氧化硅与浓硝酸不反应。D项正确。
11.【答案】A
【解析】制造水泥的原料主要是石灰石和黏土，制造玻璃的原料主要是石灰石、纯碱和石英，二者都用到石灰石，A项正确；玻璃是混合物，无固定熔沸点，B项错误；虽然硅酸盐用氧化物形式表示，但不代表硅酸盐由氧化物组成，它仍以结构复杂的盐的形式存在，C项错误；石英玻璃的主要成分之一是二氧化硅，它能与氢氟酸和强碱反应，D项错误。
12.【答案】C
【解析】二氧化硅是一种酸性氧化物，能与碱(如氢氧化钠)、碱性氧化物(如氧化钙)反应，一般不与酸(如硝酸)发生反应，但二氧化硅能与氢氟酸反应。
13.【答案】B
【解析】普通玻璃主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，组成用氧化物可表示为Na2O·CaO·6SiO2，B项错误。
14.【答案】C
【解析】硫的氧化性弱，只能将铜氧化成＋1价，A项错误；常温下铜与浓硫酸不反应，观察不到溶液的蓝色，B项错误；向CuSO4溶液中加入过量的NaOH产生Cu(OH)2沉淀，过滤洗涤并灼烧Cu(OH)2分解生成CuO，故C项正确；FeCl3在溶液中与Cu反应生成FeCl2和Cu，不属于置换反应，D项错误。
15.【答案】C
【解析】　在常温下，镁和铝在空气里都能跟氧气反应，生成一层致密的氧化物薄膜，这层氧化物薄膜能够阻止金属的继续氧化，所以镁和铝都有抗腐蚀的性能，但是在高温下能剧烈反应，放出大量热，A错；镁能跟酸反应但不能跟碱反应，B错；铝热剂是铝粉和金属氧化物的混合物，当铝热剂反应时，为了引燃，在铝热剂上放供氧剂(氯酸钾)，中间插一根镁条是为引燃用的，D错。
16.【答案】(1)bd　(2)①碱石灰　②检验装置气密性；收集CO检验纯度　(3)取少量熔渣，加过量稀硫酸溶解，向溶液中加入几滴高锰酸钾溶液，若溶液紫色褪去，则证明熔渣中含有FeO　(4)3∶2
【解析】(1)依据流程图可知X气体是SO2。a项，导管未插入液面以下，不能起到吸收作用；b项，NaOH溶液可以吸收SO2，且SO2较大，先通入到四氯化碳中，能防止倒吸；c项，SO2溶解度较大，倒扣的漏斗伸入液面以下，不能起到防倒吸的作用；d项，倒立的圆底烧瓶起到安全瓶的作用，能防止倒吸。故选bd。
(2)①粗铜与CO反应生成CO2，剩余CO有毒，需做燃烧处理，在此之前利用装置B吸收CO2，故B中应盛放碱石灰；②组装完仪器，应检验装置的气密性，由于CO点燃容易引起爆炸，故引燃前需验纯。
(3)若Fe2O3中含有FeO，利用稀酸(非氧化性)溶解后生成的Fe2＋具有还原性，而给出的试剂中KMnO4溶液具有强氧化性，可使KMnO4溶液褪色，则选择试剂为稀硫酸、KMnO4溶液，操作为取少量固体溶于稀硫酸，然后滴加KMnO4溶液，观察到溶液使KMnO4溶液褪色，则证明含有FeO。
(4)当硝酸根离子恰好反应时硫酸和硝酸的物质的量之比最佳，由离子方程式3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
可知，反应中消耗2
mol
NO，需要8
mol
H＋，硝酸电离2
mol，另外6
mol氢离子由硫酸提供，则硫酸为3
mol，所以硫酸和硝酸的物质的量之比为3∶2。
17.【答案】　(1)AlCl3、MgCl2、HCl
Na[Al(OH)4]、NaCl、NaOH
(2)[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
(3)%(或)
【解析】
18.【答案】　(2)Al3＋、Mg2＋、Cl－　Cu、Si　烧杯、玻璃棒、漏斗、带铁圈的铁架台(或漏斗架)
(3)Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓、Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
(4)Na[Al(OH)4]＋CO2===Al(OH)3↓＋NaHCO3,2Al(OH)3Al2O3＋3H2O　(5)×100%
(6)偏低
偏高
偏高
【解析】　(2)样品溶于稀盐酸，则镁、铝溶解，铜、硅不溶解，则滤液中含有Mg2＋、Al3＋、Cl－，滤渣中含有Cu、Si。
(3)滤液中加入过量NaOH溶液，Mg2＋反应生成Mg(OH)2沉淀，Al3＋转化为[Al(OH)4]－。
(4)Na[Al(OH)4]溶液通入足量CO2，反应生成Al(OH)3沉淀。沉淀烘干、灼烧，Al(OH)3分解生成Al2O3。
(5)m(Al2O3)＝bg，则m(Al)＝×2×27
g·mol－1＝g。则铝的质量分数为×100%＝×100%。
(6)第(3)步加入NaOH溶液的量不足，则铝元素没有全部进入溶液，最终所得Al2O3质量偏低，则测定结果偏低。
第(4)步沉淀灼烧不充分，造成Al(OH)3未完全分解，则所得Al2O3质量偏高，测量结果偏高。
第(4)步沉淀未洗涤，则沉淀表面吸附少量可溶性杂质，使最终所得Al2O3质量偏高，测量结果偏高。
19.【答案】1.5
mol·L－1或3.5
mol·L－1
【解析】首先写出有关反应的化学方程式，根据所给的数据找出已知量和未知量的关系。
根据Al3＋的物质的量与沉淀氢氧化铝的物质的量比较可推测氢氧化钾的两种情况：
①加入氢氧化钾不足量时，
n(KOH)＝3n[Al(OH)3]＝3×＝0.15
mol，c(KOH)＝＝1.5
mol·L－1。
②当氢氧化铝部分溶解时，n(KOH)＝4n(Al3＋)－n[Al(OH)3]＝0.4
mol－0.05
mol＝0.35
mol，
c(KOH)＝＝3.5
mol·L－1。
20.【答案】(1)生成气体的质量为5
g
(2)溶液中有氢氧化钠和四羟基合铝酸钠两种溶质
(3)氢氧化钠的质量分数为4%,
四羟基合铝酸钠的质量分数为11.8%
【解析】2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
2
mol
2
mol
2
mol
1
mol
2Al　＋　2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
1
mol
1
mol
6
mol
1
mol
1.5
mol
m(
H2)＝2(1
mol＋1.5
mol)＝5
g
n(NaOH)＝1
mol　　m(NaOH)＝40
g
nNa[Al(OH)4]＝1
mol　mNa[Al(OH)4]＝118
g
m(溶液)＝932＋46＋27－5＝1
000
g
氢氧化钠的质量分数：()×100%＝4%
四羟基合铝酸钠的质量分数：()×100%＝11.8%
21.【答案】(1)
(2)Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－；H＋＋OH－===H2O；CO2＋[Al(OH)4]－===Al(OH)3↓＋HCO；CO2＋CO＋H2O===2HCO
【解析】混合溶液中，加入6
mol氢氧化钠能使1
mol铁离子和1
mol铝离子完全转化为沉淀，再加1
mol氢氧化钠时，氢氧化铝完全溶解生成Na[Al(OH)4]，离子反应为Al(OH)3＋OH－===
[Al(OH)4]－＋2H2O；7～8
mol时加氢氧化钠不发生反应，8～9
mol时加盐酸，发生酸碱中和，H＋＋OH－===H2O；9～9.5
mol时通入二氧化碳气体，四羟基合铝酸根离子完全转化为氢氧化铝沉淀，CO2＋[Al(OH)4]－===Al(OH)3↓＋HCO；9.5～10
mol继续通入二氧化碳气体，溶液中碳酸根离子转化为碳酸氢根离子，CO2＋CO＋H2O===2HCO。
22.【答案】(1)CaO·Al2O3·2SiO2　2MgO·SiO2　CaO·2MgO·Al2O3·3SiO2
(2)CaAl2Si2O8＋Mg2SiO4===CaMg2Al2Si3O12
【解析】(1)硅酸盐改写成氧化物的形式，要符合化合价不变、原子个数比不变两个原则，按照活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→H2O的顺序书写；书写方程式时要遵循质量守恒定律。
23.【答案】(1)SiO2　Fe(OH)3　(2)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋　(3)过滤　引流
【解析】氧化铝样品中含有氧化铁和二氧化硅杂质，加入过量盐酸，氧化铝与过量盐酸反应生成氯化铝，氧化铁和盐酸反应生成氯化铁，二氧化硅不与盐酸反应，则操作I为过滤，得到沉淀A为SiO2，滤液A中含氯化铝、氯化铁、盐酸，再加入过量NaOH，盐酸与碱反应生成氯化钠，氯化铝与碱反应生成四羟基合铝酸钠和氯化钠，氯化铁与碱反应生成氢氧化铁沉淀和氯化钠，过滤，得到沉淀B为Fe(OH)3，滤液中有Na[Al(OH)4]、NaCl、NaOH，再通入过量的二氧化碳，与Na[Al(OH)4]反应生成Al(OH)3，分解生成氧化铝。
(1)由上述分析可知，沉淀A为SiO2，沉淀B为Fe(OH)3。
(2)滤液A中含氯化铝、氯化铁、盐酸，则滤液A中若加入过量的铁粉，可能发生的所有离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋2Fe3＋===3
Fe2＋。
(3)由上述分析可知，操作I为过滤，玻璃棒的作用为引流。
24.【答案】氧化铝　氢氧化铝　金刚石　Fe2＋
【解析】刚玉的主要成分是氧化铝，硬度仅次于金刚石，由于含有不同的杂质显示不同的颜色，如蓝宝石中混有少量的亚铁离子。