2021-2022学年高中化学-第4章-非金属及其化合物-章末测评新人教版必修1.doc

2021-2022学年高中化学 第4章 非金属及其化合物 章末测评新人教版必修1

2021-2022学年高中化学 第4章 非金属及其化合物 章末测评新人教版必修1

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- 14 -

章末综合测评(三)　非金属及其化合物
(时间90分钟，满分100分)
一、选择题(本题包括16小题，每小题3分，共48分)
1．《本草经集注》中记载了区别硝石(KNO3)和朴消(Na2SO4)的方法：“以火烧之，紫青烟起，乃真硝石也”。这是运用了硝石的(　　)
A．焰色反应　　　　　 B．氧化性
C．还原性 D．不稳定性
[答案]　A
2．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遇NO反应生成NO2
D．NO遇H2O反应生成NO2
[答案]　B
3．“绿色化学实验”已走进课堂，下列做法符合“绿色化学”的是(　　)

图1　　　　图2　　　　图3
①实验室收集氨气采用图1所示装置
②实验室中做氯气与钠反应实验时采用图2所示装置
③实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸生成铵盐的实验
④实验室中采用图3所示装置进行铜与稀硝酸的反应
A．②③④ B．①②③ C．①②④ D．①③④
C　[③中NH3、HCl挥发，造成污染。]
4．下列物质的转化在给定条件下能实现的是(　　)
①NH3NONO2
②SSO3H2SO4
③饱和NaCl(aq)NaHCO3Na2CO3
④SiSiO2H2SiO3
⑤MgCl2(aq)Mg(OH)2MgO
A．①③⑤ B．②③④
C．①②⑤ D．①④⑤
A　[②中S燃烧不能生成SO3；④中SiO2与H2O不能反应。]
5．下图是产生和收集气体的实验装置，该装置最适合于(　　)

A．用浓硝酸与Cu反应制取NO2
B．用浓盐酸和MnO2反应制取Cl2
C．用H2O2溶液和MnO2反应制取O2
D．用NH4Cl和Ca(OH)2反应制取NH3
C　[分析图中装置可知，适用于固体与液体不加热的反应，可生成气体，且气体不溶于水，可利用排水法收集。A不适合，NO2溶于水且与水反应生成NO和硝酸，不能用排水法收集；B不适合，在常温下浓盐酸和MnO2不发生反应，欲制取Cl2需要加热，且Cl2会与水发生反应；C最适合，H2O2溶液和MnO2为固液反应且不需要加热，O2不溶于水，可用排水法收集；D不适合，用NH4Cl和Ca(OH)2制取NH3，需要加热，并且是两种固体之间的反应，不可用此装置作为反应装置，氨气极易溶于水，不能用排水法收集。]
6．下列物质露置于空气中易变质的是(　　)
①氯水　②水玻璃　③烧碱　④漂白粉　⑤绿矾　⑥亚硫酸钠
A．①②③④⑥ B．①④⑤⑥
C．①④⑤ D．①②③④⑤⑥
D　[①氯气与水反应生成HCl和HClO，HClO见光易分解；②Na2SiO3、③NaOH、④Ca(ClO)2均易与CO2反应而变质；⑤Fe2＋、⑥SO能被氧气氧化而变质。]
7．类推思想在化学学习与研究中经常被采用，但类推出的结论是否正确最终要经过实验的验证。以下类推的结论中正确的是(　　)
A．SO2能使酸性KMnO4溶液褪色，故CO2也能使酸性KMnO4溶液褪色
B．盐酸与镁反应生成氢气，故硝酸与镁反应也生成氢气
C．SO2能使品红溶液褪色，故CO2也能使品红溶液褪色
D．常温下浓硫酸能使铁和铝钝化，故常温下浓硝酸也能使铁和铝钝化
D　[A项，CO2不能使酸性KMnO4溶液褪色；B项，HNO3与Mg反应不放出H2；C项，CO2不能使品红溶液褪色；D项，浓硫酸、浓硝酸均使Fe、Al钝化。]
8．在反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO中，发生还原反应和发生氧化反应的物质的质量之比为(　　)
A．3∶1　　　　　 B．1∶3
C．1∶2 D．2∶1
C　[根据反应3O2＋H2O===2HO3＋O知，1O2→1O发生还原反应，2O2→2HO3发生氧化反应，故发生还原反应和发生氧化反应的物质的质量之比为1∶2。]
9．将SO2通入BaCl2溶液至饱和，未见沉淀生成，继续通入另一种气体，仍无沉淀，则通入的气体可能是(　　)
A．CO2 B．NH3
C．SO3 D．Cl2
A　[NH3、SO3、Cl2分别与溶有SO2的水溶液反应生成(NH4)2SO3或H2SO4，再与BaCl2溶液反应生成白色沉淀；而CO2不能与溶有SO2的水溶液反应，也不与BaCl2溶液反应，无沉淀生成。]
10．伴随着国六标准的出台，以及最严的监管制度出台，给尾气处理行业带来新的机遇。某汽车生产厂家为汽车装有的一种尾气处理装置使用铂作催化剂，可将CO、NO、NO2和碳氢化合物等转化为无害的物质，有效降低了尾气对环境的危害。下列有关说法中不正确的是(　　)
A．铂表面被做成蜂窝状更有利于提高催化效果
B．在铂催化下，NO可被CO氧化为N2
C．尾气处理装置使用铂作催化剂可加快CO的氧化
D．碳氢化合物在铂催化下，可直接将CO氧化为CO2
B　[由题意知铂作催化剂，可加快反应速率；做成蜂窝状增大了接触面积，有利于提高催化效果；CO具有还原性；所以选B。]
11．实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略了净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是(　　)

选项
a中的物质
b中的物质
c中收集的气体
d中的物质
A
浓氨水
CaO
NH3
H2O
B
浓硫酸
Na2SO3
SO2
NaOH溶液
C
浓硝酸
Cu
NO2
H2O
D
浓盐酸
MnO2
Cl2
NaOH溶液
B　[NH3的密度比空气密度小，应该采用向下排空气法收集，装置c中的导管应改为短进长出，故A错误；浓硫酸可以与Na2SO3反应生成SO2，SO2气体的密度比空气大，能使用向上排空气法，SO2气体能与NaOH溶液迅速反应，所以吸收装置中要防倒吸，图示收集装置和尾气吸收装置都合理，故B正确；铜与浓硝酸反应产物为NO2，NO2与水反应生成HNO3的同时，还生成有毒气体NO，不能用水进行NO2的尾气吸收，故C错误；用MnO2和浓盐酸制取Cl2时需要加热，故D错误。]
12．将气体a通入溶液b中，始终无明显变化的是(　　)
选项
气体a
溶液b

A
Cl2
NaBr
B
CO2
CaCl2
C
SO2
Ba(NO3)2
D
NO2
FeSO4
B　[A项，Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－；C项，有BaSO4生成；D项，NO2与水反应生成的HNO3氧化Fe2＋，使Fe2＋变为Fe3＋。]
13．下列装置应用于实验室制二氧化硫并验证其漂白性的实验，其中能达到实验目的的是(　　)

A．用装置甲制取二氧化硫
B．用装置乙收集二氧化硫
C．用装置丙验证二氧化硫的漂白性
D．用装置丁吸收二氧化硫
D　[Cu与浓硫酸混合加热时才能反应生成SO2，装置甲中没有加热仪器，不能达到实验目的，A错误；由于SO2的密度比空气大，所以应该用向上排空气法收集SO2，即气体应该是“长进短出”，B错误；SO2有还原性，能够将酸性高锰酸钾溶液中MnO还原为Mn2＋而使溶液的紫色褪去，这不能体现二氧化硫的漂白性，C错误；SO2是大气污染物，故实验后的尾气不能排入大气，要用碱性溶液吸收，为了防止倒吸现象的发生，在导气管的末端接一个倒扣的漏斗，D正确。]
14．已知某物质X能发生如下转化：

下列有关上述转化关系中物质及其反应的叙述错误的是(　　)
A．若X为N2或NH3，则A为硝酸
B．若X为S或H2S，则A为硫酸
C．若X为非金属单质或非金属氢化物，则A不一定能与金属铜反应生成Y
D．反应①和②一定为氧化还原反应，反应③一定为非氧化还原反应
D　[A项，若X为N2或NH3，Y为NO，Z为NO2，则A为硝酸，正确；B项，若X为S或H2S，Y为SO2，Z为SO3，则A为硫酸，正确；C项，若X为非金属单质或非金属氢化物，A为硝酸或硫酸时，稀硝酸与Cu反应生成Y，浓硝酸和Cu反应不生成Y，且Cu与稀硫酸不反应，则A不一定能与金属铜反应生成Y，正确；D项，反应①和②一定为氧化还原反应，反应③若为二氧化氮和水的反应，也为氧化还原反应，错误。]
15．某溶液中含有SO、SiO、CO、Na＋，现向该溶液中通入过量的Cl2(假设反应前后溶液体积变化不大)，下列判断正确的是(　　)
①反应前后，溶液中Na＋的浓度基本保持不变
②反应过程中有胶状物质生成
③反应过程中没有气体产生
④溶液颜色发生变化
⑤该过程中只发生了一个氧化还原反应
A．①②④ B．②③④
C．①③⑤ D．②④⑤
A　[氯气有强氧化性、能氧化SO，Cl2与水反应生成的HCl可与SiO、CO反应，分别生成硅酸胶状沉淀和CO2气体，Na＋不参与反应，①②正确，③错误；开始时溶液是无色的，溶解氯气后变成浅黄绿色，④正确；氯气与SO、H2O之间的反应均是氧化还原反应，⑤错误。综上所述，A项正确。]
16．某溶液中可能含有H＋、NH、Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、CO、SO、NO中的几种：①若加入锌粒，产生无色无味无毒的气体；②若加入NaOH溶液，产生白色沉淀，且产生沉淀的物质的量与加入NaOH的物质的量之间的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．溶液中的阳离子只有H＋、Mg2＋、Al3＋
B．溶液中一定不含CO，一定含有SO和NO
C．溶液中n(NH)＝0.25 mol
D．三种离子的物质的量之比n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝2∶2∶1
D　[①若加入锌粒，产生无色无味无毒的气体，说明气体是氢气，因此溶液显酸性，则CO和NO不能大量存在；②加入NaOH溶液，产生白色沉淀，说明不存在Fe3＋；根据产生沉淀的物质的量与加入NaOH的物质的量之间的关系图可知，溶液中一定含有Mg2＋、Al3＋；当沉淀达到最大值时，继续加入NaOH，沉淀量不变，说明溶液中还存在NH，由于溶液中必须存在阴离子，故一定含有SO。由图像可知，第一阶段为H＋与NaOH反应，消耗的NaOH为0.1 mol，则n(H＋)＝0.1 mol；第三阶段为NH与NaOH反应，消耗的NaOH为0.7 mol－0.5 mol＝0.2 mol，则n(NH)＝0.2 mol；最后阶段为NaOH溶解Al(OH)3，消耗的NaOH为0.8 mol－0.7 mol＝0.1 mol，则n[Al(OH)3]＝0.1 mol，根据铝元素守恒可知n(Al3＋)＝0.1 mol；第二阶段为NaOH沉淀镁离子、铝离子，消耗的NaOH为0.5 mol－0.1 mol＝0.4 mol，则n(Mg2＋)＝(0.4 mol－0.1 mol×3)×1/2＝0.05 mol。由上述分析可知，溶液中的阳离子只有H＋、Mg2＋、Al3＋、NH，A错误；溶液中一定不含CO、NO，一定含有SO，B错误；溶液中n(NH)＝0.2 mol，C错误；溶液中n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝0.1 mol∶0.1 mol∶0.05 mol＝2∶2∶1，D正确。]
二、非选择题(本题包括5小题，共52分)
17．(10分)A、B、C、D是四种常见气体单质。E的相对分子质量比F小16，且F为红棕色。有关的转化关系如图所示(反应条件与部分反应的生成物略去)。

请回答下列问题：
(1)D的化学式为________，Y的化学式为________，E的化学式为________。
(2)Y与氧化铜反应，每生成1 mol B消耗3 mol氧化铜，该反应的化学方程式为________________________________________________________。
(3)Y与E在一定条件下可反应生成B和Z，这是一个具有实际意义的反应，可消除E对环境的污染，该反应的化学方程式为 _________________________。
(4)气体F和气体SO2在通常条件下同时通入盛有BaCl2溶液的洗气瓶中(如图所示)，洗气瓶中是否有沉淀生成？ ________，理由是______________________________。

[解析]　根据题意知：A为Cl2，B为N2，C为O2，D为H2，Z为H2O，E为NO，F为NO2，G为HNO3，X为HCl，Y为NH3。
[答案]　(1)H2　NH3　NO
(2)2NH3＋3CuON2＋3Cu＋3H2O
(3)6NO＋4NH35N2＋6H2O
(4)有　二氧化氮与水反应生成硝酸，硝酸可将二氧化硫或亚硫酸氧化成硫酸，硫酸与氯化钡反应可生成硫酸钡沉淀
18．(8分)单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用焦炭在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450～500 ℃)，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。

相关信息如下：
a．四氯化硅遇水极易水解(SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl)；
b．硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；
c．有关物质的物理常数见下表：
物质
SiCl4
BCl3
AlCl3
FeCl3
PCl5
沸点/℃
57.7
12.8
－
315
－
熔点/℃
－70.0
－107.2
－
－
－
升华温度/℃
－
－
180
300
162
请回答下列问题：
(1)写出装置A中发生反应的离子方程式：___________________________。
(2)装置A中g管的作用是________；装置C中的试剂是________；装置E中的h瓶需要冷却的理由是_________________________________。
(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是____________(填写元素符号)。
[解析]　(1)由Si＋2Cl2SiCl4可知，D装置应为Si与Cl2反应的容器；A装置为生成Cl2的装置，反应原理为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋2H2O＋Cl2↑。(2)由信息a知，必须要保证生成的SiCl4不能遇水，故B、C装置应为净化、干燥装置；由信息c 中数据，SiCl4的沸点为57.7 ℃，而生成SiCl4的反应温度为450～500 ℃，故要收集到SiCl4必须要对D装置生成的气体进行冷却。装置A中g管的作用是使分液漏斗与圆底烧瓶中的压强保持一致，使液体顺利流下，简单地说就是平衡压强。(3)由信息知h瓶收集到的SiCl4中会混有AlCl3、FeCl3、PCl5，该粗产品精馏后的残留物中会含有Al、P、Fe、Cl四种杂质元素。
[答案]　(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O
(2)平衡压强　浓硫酸　使SiCl4冷凝
(3)Al、P、Cl
19．(10分)某化学课外活动小组通过实验探究NO2的性质。已知：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
任务1：利用如图所示装置探究NO2能否被NH3还原(夹持固定装置已略去)。

请回答下列问题：
(1)E装置中制取NO2的化学方程式是____________________________。
(2)若NO2能被NH3还原，预期观察到C装置中的现象是_______________。
(3)此实验装置存在的一个明显缺陷是____________________。
任务2：探究NO2能否与Na2O2发生氧化还原反应。
(4)实验前，该小组同学提出三种假设。
假设1：二者不反应；
假设2：NO2能被Na2O2氧化；
假设3：_____________________________________________________。
(5)为了验证假设2，该小组同学选用任务1中的B、D、E装置，将B中的药品更换为Na2O2，另选F装置(如图所示)，重新组装，进行实验。

①装置的合理连接顺序是(某些装置可以重复使用) ____________________。
②实验过程中，B装置中淡黄色粉末逐渐变成白色。经检验，该白色物质为纯净物，且无其他物质生成。推测B装置中发生反应的化学方程式为______________________________________________________。
[解析]　(1)E装置中浓硝酸与铜片发生反应生成NO2：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。
(2)A装置用于制备NH3，NH3被碱石灰干燥后进入C装置，E装置生成的NO2经无水CaCl2干燥后也进入C装置，由于NO2具有氧化性，NH3具有还原性，故在C装置中发生反应：6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O，随着红棕色的NO2被消耗，C装置中气体的颜色逐渐变浅。
(3)由于多余的NH3、NO2会从C装置中竖直的玻璃导管中逸出，污染环境，所以该实验需在C装置中竖直的玻璃导管口处连接一个尾气处理装置。
(4)根据价态分析，NO2中氮元素处于中间价态，既有氧化性又有还原性，Na2O2中的氧元素也处于中间价态，既有氧化性又有还原性，所以假设3应是NO2能被Na2O2还原。
(5)①选择E装置制备NO2，选择D装置干燥NO2，选择B装置盛放Na2O2，选择F装置进行尾气处理，为防止F装置中蒸发出的少量水蒸气对B装置中的反应产生干扰，最好在B、F装置间再加D装置，故装置连接顺序为E→D→B→D→F。
②假设2是NO2能被Na2O2氧化，根据B装置产生的实验现象“淡黄色粉末逐渐变成白色”，可知Na2O2与NO2发生了反应，NO2为还原剂，分子中氮元素的化合价升高到＋5，反应产物又只有一种，推知发生的反应为2NO2＋Na2O2===2NaNO3。
[答案]　(1)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
(2)气体颜色逐渐变浅
(3)缺少尾气处理装置
(4)NO2能被Na2O2还原
(5)①E→D→B→D→F　②2NO2＋Na2O2===2NaNO3
20．(11分)利用元素的化合价推测物质的性质是化学研究的重要手段，氮元素的常见化合价与部分物质类别的对应关系如图所示：

(1)从氮元素化合价变化的角度分析，X、Y、Z、W中既具有氧化性又具有还原性的有________(填化学式)。
(2)汽车尾气中含有CO和Y等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，使CO和Y反应生成参与大气循环的无毒气体。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
(3)将集满红棕色气体Z的试管倒置于盛有水的水槽中，观察到的现象为_______________________________________________________。
(4)W的稀溶液与铜单质发生反应的离子方程式为_____________________。
(5)已知NaNO2能被酸性KMnO4溶液氧化为NaNO3，则50 mL 0.01 mol·L－1 NaNO2溶液与10 mL 0.02 mol·L－1 KMnO4溶液恰好完全反应时，还原产物中锰元素的化合价为________。
[解析]　由化合价可知X为NH3，Y为NO，Z为NO2，W为HNO3。
(1)从氮元素化合价变化的角度分析，既有氧化性，又有还原性，则氮元素化合价为中间价态，可为NO、NO2。
(2)Y为NO，反应中碳元素由＋2价升高到＋4价，氮元素由＋2价降低到0价，反应中NO为氧化剂，CO为还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1。
(3)二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，一氧化氮是无色气体，二氧化氮是红棕色气体，二氧化氮和水反应后气体压强减小，外界大气压不变，所以外界大气压对水作用而使水进入试管中。
(4)稀硝酸与铜反应生成硝酸铜和NO，反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。
(5)50 mL 0.01 mol·L－1 NaNO2溶液中n(NaNO2)＝0.05 L×0.01 mol·L－1＝5×10－4 mol,10 mL 0.02 mol·L－1 KMnO4溶液中n(KMnO4)＝0.01 L×0.02 mol·L－1＝2×10－4 mol，二者恰好完全反应时，设还原产物中锰元素的化合价为x，则5×10－4 mol×2＝2×10－4 mol×(7－x)，解得x＝2。
[答案]　(1)NO、NO2　(2)1∶1　(3)红棕色气体变为无色，试管内液面上升但不充满　(4)3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O　(5)＋2
21．(13分)(1)为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重，记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2 g。按下图连接好装置进行实验。

①仪器B的名称是________。
②将下列实验操作步骤正确排序________(填标号)；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3 g。
a．点燃酒精灯，加热
b．熄灭酒精灯
c．关闭K1和K2
d．打开K1和K2，缓缓通入N2
e．称量A
f．冷却到室温
③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x＝________(列式表示)。若实验时按a、d次序操作，则使x________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(2)为探究硫酸亚铁的分解产物，将(1)②中已恒重的装置A接入下图所示的装置中，打开K1和K2，缓缓通入N2，加热。实验后反应管中残留固体为红棕色粉末。

①C、D中的溶液依次为________(填标号)。C、D中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为__________________________________________。
a．品红　b．NaOH　c．BaCl2　d．Ba(NO3)2　e．浓硫酸
②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式___________________________
_____________________________。
[解析]　(1)①由仪器的构造特征可知，B为球形干燥管。
②实验时，为防止空气中的O2将Fe2＋氧化，应先通入N2将装置中的O2排净，然后点燃酒精灯加热。停止加热后，为防止FeSO4吸收空气中的水蒸气，待玻璃管冷却，关闭K1和K2后再称重。故实验操作步骤应为d、a、b、f、c、e。
③由题意知，绿矾的质量为(m2－m1) g，加热后FeSO4的质量为(m3－m1) g，结晶水的质量为(m2－m3)g。设绿矾的化学式为FeSO4·xH2O，则
FeSO4·xH2OFeSO4　＋　xH2O
152 18x
(m3－m1) g (m2－m3) g
＝
解得：x＝
若实验中，按a、d次序操作，则会导致绿矾吸收空气中的氧气，从而使加热后的固体质量m3增大，则测出结晶水的值x偏小。
(2)残留固体为红棕色，说明有Fe2O3生成，即分解过程中发生了氧化还原反应，根据Fe元素的化合价变化可知一定有SO2生成，即FeSO4Fe2O3＋SO2↑，根据电子转移守恒可得2FeSO4Fe2O3＋SO2↑，最后根据S元素守恒配平可得化学方程式：2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑。SO3溶于水生成H2SO4，H2SO4和Ba2＋可生成白色沉淀BaSO4，由于Ba(NO3)2在酸性溶液中具有强氧化性，能氧化SO2，故应该先用BaCl2检验SO3，检验SO2可用品红溶液，故C、D的溶液依次为BaCl2溶液和品红。实验现象是C中溶液产生白色沉淀，D中品红溶液褪色或变浅。
[答案]　(1)①球形干燥管　②dabfce　③　偏小　(2)①c、a　生成白色沉淀、褪色(或变浅)　②2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑