1、第五章第五章 化工生产中的重要非金属元素化工生产中的重要非金属元素 (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题包括 20 小题，每小题 3 分，共 60 分，每小题只有一个选项符合题意) 1.光导纤维的应用使人们可以在家中坐享“互联网”带来的变革与实惠，下列物质中可以 用来生产光导纤维的是( ) A.钛合金 B.二氧化硅 C.晶体硅 D.氧化铝 答案 B 解析 制造光导纤维的主要原料是二氧化硅。 2.(2015 全国卷，7)我国清代本草纲目拾遗中记叙无机药物 335 种，其中“强水”条目 下写道： “性最烈， 能蚀五金其水甚强， 五金八石皆能穿滴， 惟玻璃可盛。 ”这里的“强 水
2、”是指( ) A.氨水 B.硝酸 C.醋 D.卤水 答案 B 解析 根据所给四种物质的氧化性的强弱可判断，硝酸具有强氧化性，可溶解大部分金属， “强水”为硝酸。 3.德国科学家曾利用卫星数据和一种先进的仪器，绘制了一幅地球上空二氧化氮的分布图。 从科学家绘制的二氧化氮分布图来看，欧洲和北美洲的一些经济比较发达，注重环保的大城 市上空二氧化氮密度很高。其原因是这些地区的( ) A.硝酸工业发达 B.雷雨天气较多 C.机动车辆过多 D.燃料以煤为主 答案 C 解析 二氧化氮的产生主要原因是硝酸工业发达、雷雨天气较多、机动车辆过多，燃料以煤 为主的后果是二氧化碳导致温室效应加剧、生成的二氧化硫导致酸
3、雨，结合题给信息欧洲与 北美洲的经济比较发达，注重环保，可知原因是机动车辆过多。 4.氮元素在地球上含量丰富，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。下列叙述 与氮元素的循环无关的是( ) A.工业合成氨的过程是固氮的过程 B.自然界中，氨是动物体特别是蛋白质腐败后的产物 C.为防止粮食、罐头、水果等食品腐烂，常用氮气做保护气 D.在电闪雷鸣的雨天，N2与 O2会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收 答案 C 解析 将游离态氮转化为化合态氮的过程称为氮的固定，工业上合成氨的过程是将游离态的 氮转化为化合态的氮，属于固氮过程，符合氮的循环；自然界中，蛋白质腐败后生成氨，符 合氮的循环；用氮
4、气做保护气，讲的是氮气的用途，而不是氮的循环过程，所以不符合氮的 循环；在电闪雷鸣的雨天，N2与 O2会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收，符合氮的 循环。 5.宇宙飞船的运载火箭的推进器引燃后发生剧烈反应， 产生大量高温气体， 从火箭尾部喷出。 引燃后的高温气体成分有 CO2、H2O、N2、NO 等，这些气体均无色，但在卫星发射现场看到 火箭喷射出大量的红烟，产生红烟的原因是( ) A.高温下 N2遇空气生成 NO2 B.NO 遇空气反应生成 NO2 C.CO2与 NO 反应生成 NO2 D.NO 与 H2O 反应生成 NO2 答案 B 解析 根据原高温气体均为无色，但现场却能看到红烟可推
5、知，是因为发生反应：2NO O2=2NO2。 6.(2019 南京高一下学期开学考试)下列有关硅的说法不正确的是( ) A.硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 B.硅的导电性介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料 C.硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应 D.加热到一定程度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应 答案 C 解析 A 项，晶体硅常用作制造太阳能电池的材料，实现太阳能转化成电能，正确；B 项， 硅的导电性介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料，正确；C 项，硅的化学性质不活 泼，在常温下能与 F2、HF 等物质发生反应，错误；D 项，在加热条件下，硅单质能与氯气、 氧气等物质
6、发生反应，正确。 7.早在古代，我国人民就积累了不少对化学物质变化的认识。例如，晋代炼丹家、医学家葛 洪所著抱朴子一书中记载有“丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂”。这句话中的丹砂指 的是 HgS，下列有关说法正确的是( ) A.这个过程只涉及物理变化 B.“积变又还成丹砂”过程中发生反应：HgS= HgS C.实验室中不慎洒落的水银不能用硫黄处理 D.“丹砂烧之成水银”过程中还可能产生 SO2 答案 D 解析 A 项，题述过程中涉及 HgS 的分解和生成，为化学变化，错误；B 项，“积变又还成 丹砂”过程中发生反应：HgS=HgS，错误；C 项，由反应 HgS=HgS 可知，实验室 中不慎洒落的
7、水银可用硫黄处理，错误；D 项，“丹砂烧之成水银”过程中发生反应： HgS= HgS，分解生成的 S 可能燃烧生成 SO2，正确。 8.(2019 黑龙江双鸭山第一中学月考)下列说法不正确的是( ) A.在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入 Cu(NO3)2固体，铜粉仍不溶解 B.某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体的水溶液一定显碱性 C.铜与稀硝酸反应的离子方程式为 3Cu8H 2NO 3=3Cu 22NO4H 2O D.HNO3 NO NO2，以上各步变化均能通过一步实验完成 答案 A 解析 在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入 Cu(NO3)2固体，铜粉溶解，离子方程式为 3Cu
8、8H 2NO 3=3Cu 22NO4H 2O，故 A 错误；能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气 体一定是氨气，故 B 正确；铜与稀硝酸反应的离子方程式为 3Cu8H 2NO 3=3Cu 2 2NO4H2O，故 C 正确；HNO3 Cu NO O2 NO2，故 D 正确。 9.(2018 玉溪市红塔区高一期末)下列推断正确的是( ) A.Na2O、Na2O2组成元素相同，与 CO2反应产物也相同 B.SiO2、SO2均是酸性氧化物，都能与 NaOH 溶液反应 C.NO2、CO、NO 都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在 D.氢氧化钠溶液、纯碱溶液要存放在带磨砂玻璃塞的试剂瓶中 答案 B 解析 Na
9、2O 和 Na2O2组成元素相同，与 CO2反应产物不同，后者产生氧气前者没有，选项 A 错误；SiO2和 CO2都能够与 NaOH 溶液反应，且都只生成盐和水，选项 B 正确；CO、NO、 NO2都是大气污染气体，一氧化氮易与氧气反应生成二氧化氮，在空气中不能稳定存在，选 项 C 错误；氢氧化钠、纯碱溶液都属于碱性溶液，能够与二氧化硅反应，保存时不能使用玻 璃塞，可以使用橡胶塞，选项 D 错误。 10.用下列两种途径制取 H2SO4(某些反应条件和产物已省略)， 下列有关说法不正确的是( ) 途径：S 浓硝酸 H2SO4 途径：S O2 SO2 O2 SO3 H2O H2SO4 A.途径中反
10、应仅体现了浓硝酸的强氧化性 B.途径中可通过控制反应条件，将 S 直接氧化为 SO3 C.由途径和分别制取 1 mol H2SO4，理论上均消耗 1 mol S，均共转移 6 mol 电子 D.途径相较于途径更能体现“绿色化学”的理念，因为途径的污染相对于途径更小 答案 B 解析 途径中反应的化学方程式为 S6HNO3(浓)= H2SO46NO22H2O， 属于浓硝 酸和非金属单质的反应，产物中无盐生成，因此浓硝酸只表现氧化性而不表现酸性，A 项正 确；途径中无论反应条件如何变化，S 均被 O2先氧化为 SO2，再氧化为 SO3，B 项错误； 由关系式SH2SO46e 可知， C 项正确；途径
11、中有副产物NO 2生成， 污染环境， D 项正确。 11.如下为火山喷发时硫元素的转化示意图，其中甲、乙在常温下均为气体，丙为液体，丁为 固体。下列关于甲、乙、丙、丁的判断不正确的是( ) A.甲只具有还原性 B.乙、丙均为酸性氧化物 C.乙既有氧化性，又有还原性 D.丁为黄色或淡黄色固体 答案 A 解析 甲、乙、丙、丁分别为 H2S、SO2、SO3、S。H2S 中2 价的 S 只有还原性，但其中的 H 为1 价，具有氧化性，如 H2S 与活泼金属反应可表现出氧化性，A 项错误；SO2中的 S 为4 价，处于 S 的中间价态，C 项正确；单质 S 为黄色或淡黄色固体，D 项正确。 12.已知
12、X、Y、Z、W(含同一种元素)之间的转化关系为 X O2 Y O2 Z H2O W，且 X 能与 W 发生反应生成一种易溶于水的盐，则 X 可能是( ) A.N2 B.NO2 C.NH3 D.NO 答案 C 解析 根据题意可知 X、Y、Z、W 均含 N 元素，由 X 能与 W 发生反应生成一种易溶于水的 盐，知 X 是 NH3，发生反应：4NH35O2= 催化剂 4NO6H2O,2NOO2=2NO2,3NO2 H2O=2HNO3NO，HNO3NH3=NH4NO3。 13.(2018 江西九江一中期末)氨是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)。下 列说法正确的是( ) A.NH4C
13、l 和 NaHCO3都是常用的化肥 B.NH4Cl、HNO3和 Na2CO3受热时都易分解 C.NH3和 NO2在一定条件下可发生氧化还原反应 D.图中所涉及的盐类物质均可以与 Ca(OH)2发生反应 答案 C 解析 NH4Cl 是常用的化肥，而 NaHCO3是小苏打，不用作化肥，A 项错误；Na2CO3受热不 易分解，B 项错误；图中涉及的盐类 NaCl 与 Ca(OH)2不反应，D 项错误；NH3能和 NO2发 生氧化还原反应生成 N2和 H2O，化学方程式为 8NH36NO2= 一定条件7N 212H2O，C 项正确。 14.化学实验中常将溶液或试剂进行酸化，下列酸化处理的措施正确的是(
14、 ) A.定性检验 SO2 3，将 BaCl2溶液用稀硝酸酸化 B.为提高 KMnO4溶液的氧化能力，用盐酸将 KMnO4溶液酸化 C.检验溶液中是否含有 Fe2 时，用稀硝酸酸化 D.检验溶液中是否含有 SO2 4时，在无其他阳离子干扰的条件下，先用盐酸酸化，再向所得溶 液中加 BaCl2溶液 答案 D 解析 A 项中 HNO3能将 SO2 3氧化成 SO 2 4； B 项中 KMnO4能将 Cl 氧化成 Cl 2； C 项中 HNO3 能将 Fe2 氧化成 Fe3。故 A、B、C 三项的酸化方法均不正确。 15.将 a mL NO、b mL NO2、x mL O2混合于同一试管里，将试管口
15、倒插于水中，充分反应后 试管内气体全部消失，则用 a、b 表示的 x 的代数式是 ( ) A.ab 2 B.2ab 3 C.3ab 4 D.4ab 5 答案 C 解析 氮的氧化物与 O2和 H2O 反应生成 HNO3时，只要满足氮的氧化物中的 N 失电子数和 O2中的 O 得电子数相等，即可全部转化，没有气体剩余。即：4x3ab，解得 x3ab 4 。 16.硝酸与金属反应后所得还原产物与硝酸的浓度和金属的活泼性有关。10 mL 0.5 mol L 1 HNO3与 0.048 g Mg 恰好完全反应。若氮元素只被还原到一种价态，下列说法不正确的是 ( ) A.HNO3作还原剂 B.HNO3浓度
16、越低，N 元素还原价态越低 C.反应中转移电子数为 0.004 mol D.还原产物可能为 NH4NO3 答案 A 解析 HNO3与金属反应时，表现酸性和强氧化性，故 A 错误；HNO3浓度越高，氧化性越强， 氧化同种金属时， N 元素被还原的价态就越高， 故B 正确； HNO3与Mg 反应， 还原剂只有Mg， Mg 的化合价由02 价，0.048 g Mg 的物质的量为0.048 g 24 g mol 10.002 mol，根据得失 电子守恒，反应中转移电子为0.004 mol，故C 正确；硝酸的物质的量为 0.01 L0.5 mol L 1 0.005 mol，生成0.002 mol Mg
17、(NO3)2，根据N 原子守恒，可能生成0.000 5 mol NH4NO3，若生成 0.000 5 mol NH4NO3转移电子为 0.004 mol，符合电子守恒，故 D 正确。 17.某无色的混合气体甲中可能含有 NO2、NO、CO2、O2、NH3、N2中的几种，将 100 mL 甲 气体经过如下图所示的实验装置进行处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则甲气 体的组成为(不考虑 Na2O2与 NO2、NO 的反应)( ) A.NO2、CO2、N2 B.NH3、NO、CO2 C.NH3、N2、CO2 D.NO、O2、NH3 答案 B 解析 该气体无色，说明其中不含 NO2；气体通过浓
18、硫酸体积减小，说明其中有 NH3；气体 通过足量 Na2O2后显红棕色，说明其中含有 CO2和 NO，故不含 O2；最后通入水中无气体剩 余，说明其中不存在 N2，故 B 项正确。 18.铜与浓硝酸反应生成氮氧化物，这些氮氧化物溶解在 NaOH 溶液中生成 NaNO3和 NaNO2 的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示： 下列有关判断正确的是( ) A.若铜片为 51.2 g，则生成 0.2 mol NaNO3 B.铜遇浓硝酸发生钝化，不可能发生上述反应 C.标准状况下收集的氮氧化物为 20.16 mL D.Cu(NO3)2既是氧化产物，也是还原产物 答案 A 解析 Cu Cu(NO3)2，
19、每个 Cu 原子失去 2 个电子，HNO3 NaNO2，每个 N 原子得到 2 个电子， 故51.2 g Cu共失电子 51.2 g 64 g mol 121.6 mol， 由得失电子守恒可知， HNO3 NaNO2 得到 1.6 mol 电子，故产物中 NaNO2的物质的量为 0.8 mol，又由 Na 守恒可知，另一种产物 NaNO3为 0.2 mol，A 项正确；Cu 能与浓硝酸反应，B 项错误；N2O4、NO2在标准状况下不 是气体，C 项错误；Cu(NO3)2是氧化产物，氮的氧化物是还原产物，D 项错误。 19.(2018 淮南高一检测)某化学兴趣小组进行了有关铜、硝酸、硫酸化学性质
20、的实验，实验过 程如图所示。下列有关说法正确的是( ) A.实验中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，说明稀硝酸被 Cu 还原为 NO2 B.实验中滴加稀硫酸，铜片继续溶解，说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸强 C.实验发生反应的化学方程式为 3CuCu(NO3)24H2SO4=4CuSO42NO4H2O D.由上述实验可得出结论：Cu 在常温下既可以和稀硝酸反应，也可以和稀硫酸反应 答案 C 解析 A 项，Cu 与稀 HNO3反应生成 NO，在试管中遇到 O2而生成 NO2，错误；B 项，加稀 H2SO4提供了 H ，NO 3在酸性环境下与 Cu 反应，故 B 错误，C 正确；D 项，Cu 常温下与
21、稀 HNO3反应，不与稀 H2SO4反应，错误。 20.(2019 北京市昌平区检测)下列实验操作、实验现象、解释或结论不对应的是( ) 选项 实验操作 实验现象 解释或结论 A 将蘸有浓盐酸的玻璃棒与 蘸有浓氨水的玻璃棒靠近 产生大量白烟 氨气与氯化氢反应生成固 体物质 B 常温下，将洁净的铁片放 入浓硫酸或浓硝酸中 无明显变化 常温下，浓硫酸、浓硝酸 使铁片钝化 C 在导管口点燃纯净的氢 气，然后将导管伸入盛满 氯气的集气瓶中 产生苍白色火焰 物质燃烧不一定需要氧气 D 向某无色溶液中滴加盐酸 产生能使澄清石灰 水变浑浊气体 说明溶液中一定含有 CO2 3 答案 D 解析 能使澄清石灰水变
22、浑浊的气体可以是 CO2，也可能是 SO2，因此不能说明溶液中一定 含有 CO2 3，即使产生的气体是 CO2，也可能是碳酸氢盐，D 错误。 二、非选择题(本题包括 4 小题，共 40 分) 21.(10 分)(2019 菏泽一中月考)研究氮及其化合物的性质，可以有效改善人类的生存环境。氮 元素化合价物质类别关系图如下。 回答下列问题： (1)在催化剂和加热的条件下，物质 A 生成 NO 是工业制硝酸的重要反应，化学方程式是 _。 (2)在加热条件下， 物质 C 的浓溶液与碳单质反应， 写出反应的化学方程式： _ _。 (3)实验室中，检验溶液中含有 NH 4的操作方法是_ _。 (4)物质
23、B 为红棕色气体，写出该物质与水反应的离子方程式：_ _， 当反应消耗3.36 L(标准状况)物质B时， 转移电子的物质的量为_ mol。 答案 (1)4NH35O2= 催化剂 4NO6H2O (2)C4HNO3(浓)= CO24NO22H2O (3)取少量溶液于试管中，加入氢氧化钠溶液，稍微加热，若有使湿润的红色石蕊试纸变蓝的 气体产生，证明溶液中含有 NH 4 (4)3NO2H2O=2H 2NO 3NO 0.1 解析 氮元素化合价物质类别关系分析，A 为氨气，B 为二氧化氮，C 为硝酸。 (4)物质 B 为红棕色气体为 NO2， 和水反应的离子方程式为： 3NO2H2O=2H 2NO 3N
24、O， 反应中 3 mol NO2转移电子总数 2 mol，当反应消耗 3.36 L(标准状况)物质 B 时，物质的量 3.36 L 22.4 L mol 10.15 mol，转移电子的物质的量为 0.15 mol2 30.1 mol。 22.(10 分)已知有如图所示转化关系(反应条件略)。 已知：X、Y、Z、W 均为氧化物。常温下，X 是红棕色气体；Y 能使澄清石灰水变浑浊但 不能使品红溶液褪色。相对分子质量：甲乙。将甲的浓溶液露置在空气中一段时间， 质量减小浓度降低；将乙的浓溶液露置在空气中一段时间，质量增加浓度降低。请完成下列 空白： (1)Z 是(写化学式)：_。 (2)将乙的浓溶液露
25、置在空气中一段时间，质量增加浓度降低，表明乙的浓溶液具有_ 性。利用这种性质可以进行_项(填字母)实验操作。 A.钝化铁片 B.检验 Ba2 C.干燥氨气 D.干燥氯气 (3)在 X 与 Z 的反应中，被氧化的 X 与被还原的 X 的物质的量之比是_。 (4)W 可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的 Br2，写出该反应的化学方程式： _。 该反应很好地解决了环保问题，但给工业生产带来了_的问题。 (5)写出 M 与甲的浓溶液在加热条件下反应的化学方程式：_ _。 答案 (1)H2O (2)吸水 D (3)21 (4)SO2Br22H2O=2HBrH2SO4 强酸对设备腐 蚀 (5)C4HNO3
26、(浓)= CO24NO22H2O 解析 X、Y、Z、W 均为氧化物，常态下，X 是红棕色气体，则 X 为 NO2；Y 能使澄清石灰 水变浑浊但不能使品红溶液褪色，则 Y 为 CO2；甲与 M 反应得到二氧化氮、二氧化碳，可 推知甲为 HNO3、M 为碳，乙与碳反应得到二氧化碳、二氧化硫，可推知乙为 H2SO4，故 Z 为 H2O。 (3)X 和 Z 的反应为 3NO2H2O=2HNO3NO，被氧化的二氧化氮生成 HNO3，被还原的二 氧化氮生成NO， 由化学方程式可知， 被氧化的NO2与被还原的NO2的物质的量之比是21。 (4)溴具有强氧化性，在溶液中将二氧化硫氧化为硫酸，自身被还原为 HB
27、r，反应方程式为： SO2Br22H2O=H2SO42HBr， 由于生成强酸， 给工业生产带来了强酸对设备腐蚀问题。 (5)碳与浓硝酸在加热条件下生成二氧化碳、二氧化氮与水，反应的化学方程式为：C 4HNO3(浓)= CO24NO22H2O。 23.(10 分)(2019 长沙月考)中国科学院官方微信于 2017 年 3 月发表灰霾专题 ，提出灰霾中 细颗粒物的成因，部分分析如下图所示。 (1)根据上图信息可以看出， 下列哪种气体污染物不是由机动车行驶造成的_(填字母)。 a.SO2 b.NOx c.VOCs d.NH3 (2)大量行驶的机动车是污染源之一。汽车发动机废气稀燃控制系统主要工作原
28、理如图所示； 写出稀燃过程中 NO 发生的主要反应的方程式_ _。 (3)科学家经过研究发现中国霾呈中性，其主要原因如下图所示： 请判断A的化学式并说明判断理由： _ _。 答案 (1)a (2)2NOO2=2NO2 (3)SO2 4；因为反应前 S 为4 价，N 为4 价，反应后 HONO 中 N 元素为3 价，化合价降低；则必有元素化合价升高，是 S 元素从4 价升高到 6 价，以 SO2 4形式存在 解析 (1)根据示意图可知 SO2不是由机动车行驶造成的，故答案为 a。 (2)稀燃过程中 NO 发生的主要反应的化学方程式为 2NOO2=2NO2。 (3)反应前 S 元素为4 价， N
29、元素为4 价， 反应后 HONO 中 N 元素为3 价， 化合价降低； 有化合价的降低，必有元素化合价升高，所以是 S 元素从4 价升高到6 价，故 A 物质为 SO2 4。本题也可根据质量守恒推出 A 的化学式为 SO 2 4。 24.(10 分)为了探究 Cl2、SO2同时通入 H2O 中发生的反应，某校化学兴趣小组同学设计了如 图所示的实验装置。 (1)该化学兴趣小组的同学为制取Cl2、 SO2气体， 现采用Na2SO3与70%的硫酸为原料制取SO2， 采用 MnO2和浓盐酸(12 mol L 1)为原料制取 Cl 2。在此实验中，F 仪器的作用是_；发 生装置 B 应选择以下三种装置中
30、的_(填序号)。 (2)D 装置中主要反应的离子方程式为_ _。 (3)为验证通入 D 装置中的气体是 Cl2过量还是 SO2过量，兴趣小组的同学准备了以下试剂： 氯化铁溶液 氯化亚铁溶液 硫氰化钾溶液 酸性高锰酸钾溶液 若 Cl2过量，取适量 D 中溶液滴加至盛有_(填一个序号，下同)试剂的试管内，再加 入_试剂。发生的现象是_。 若 SO2过量，取适量 D 中溶液滴加至盛有_试剂的试管内，发生的现象是 _。 答案 (1)防倒吸 (2)Cl2SO22H2O=4H SO2 42Cl (3) 溶液呈红色 紫红色褪为无色 解析 (1)由实验装置可知，气体发生装置 B 产生的气体用饱和食盐水进行除杂净化，可知 B 装置为制取 Cl2装置，则 A 装置为制取 SO2的装置，因 SO2易溶于水，故 F 仪器的作用为防 倒吸。制取 Cl2所用试剂为 MnO2和浓盐酸，属于固、液混合加热制取气体，故应选装置 为发生装置 B。(2)将 Cl2和 SO2同时通入水中时，Cl2将 SO2氧化生成 H2SO4，Cl2被还原为 HCl。(3)若 Cl2过量，则在 D 中溶液中除含 H2SO4、HCl 外，还含有剩余 Cl2及 HClO，具有 强氧化性，可将 Fe2 氧化为 Fe3，故可选择进行检验；若 SO 2过量，则在 D 中溶液中会 含有 SO2、H2SO3，具有还原性，故可选用进行检验。