高优指导2021版高三化学一轮复习第4单元材料家族中的元素单元质检卷鲁科版.doc

材料家族中的元素
(时间:45分钟　满分:100分)
一、选择题(本题共10题,每小题5分,共50分,每小题只有一个选项符合题目要求)
1.“信息”“材料”和“能源”被称为新科技革命的三大支柱。下列有关资讯错误的是(　　)

A.在即将到来的新能源时代,核能、太阳能、氢能将成为主要能源
B.目前中、美、日等国掌握的陶瓷发动机技术,大大提高了发动机的能量转化效率
C.成功发射的“天宫”一号目标飞行器使用了大量的复合材料
D.合成高分子材料的广泛应用有百利而无一害
答案:D
解析:合成高分子材料的广泛应用给人们的生产生活带来便利,但同时使用或处理不当也会带来环境问题。
2.下列说法中正确的是(　　)
A.医用酒精的浓度通常为95%
B.单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料
C.淀粉、纤维素和油脂都属于天然高分子化合物
D.合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料
答案:B
解析:医用酒精的浓度通常为75%,油脂不属于高分子化合物,合成纤维属于有机高分子材料,故只有B项正确。
3.下列有关金属的工业制法中,正确的是(　　)
A.制钠:用海水为原料制得精盐,再电解纯净的NaCl溶液
B.制铁:以铁矿石为原料,CO还原得到铁
C.制镁:用海水为原料,经一系列过程制得氧化镁固体,H2还原得到镁
D.制铝:从铝土矿中获得氧化铝再得到氯化铝固体,电解熔融的氯化铝得到铝
答案:B
解析:电解NaCl溶液得不到单质钠,A错误;工业上冶炼镁是用电解熔融MgCl2的方法,C错误;工业上冶炼Al是用电解熔融Al2O3的方法,D错误;工业炼铁的反应原理为3CO+Fe2O32Fe+3CO2。
4.(2015江西南昌调研)下列离子方程式中,正确的是(　　)
A.Fe3O4溶于足量稀硝酸:Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O
B.硅酸钠溶液与醋酸溶液混合:Si+2H+H2SiO3↓
C.AlCl3溶液中滴入过量的氨水:Al3++4OH-[Al(OH)4]-
D.向NaHCO3溶液中加入过量Ca(OH)2溶液:HC+Ca2++OH-CaCO3↓+H2O
答案:D
解析:A项,稀硝酸为强氧化性酸,与Fe3O4反应产物中不可能有Fe2+;B项,CH3COOH为弱酸,不能拆写成离子形式;C项,NH3·H2O为弱碱,不能拆写成OH-形式,且Al(OH)3不能溶于过量的氨水。
5.(2015湖北武汉武昌区调研)向CuSO4溶液中逐滴加入KI溶液至过量,观察到产生白色沉淀CuI,溶液变为棕色。再向反应后的混合物中不断通入SO2气体,溶液逐渐变成无色。下列分析正确的是(　　)
A.上述实验条件下,物质的氧化性:Cu2+>I2>SO2
B.通入SO2时,SO2与I2反应,I2作还原剂
C.通入SO2后溶液逐渐变成无色,体现了SO2的漂白性
D.滴加KI溶液时,转移2 mol e-时生成1 mol白色沉淀
答案:A
解析:由题给条件,可推出发生反应:2Cu2++4I-2CuI↓+I2;SO2+I2+2H2O4H++S+2I-。根据在同一个反应中,氧化剂的氧化性强于氧化产物,氧化剂的氧化性强于还原剂,知物质的氧化性:Cu2+>I2,I2>SO2,故Cu2+>I2>SO2,A选项正确;SO2与I2反应,SO2作还原剂,B选项错误;由SO2与I2反应可知,通入SO2后溶液逐渐变成无色,体现了SO2的还原性,C选项错误;根据反应2Cu2++4I-2CuI↓+I2知,转移2 mol e-时生成2 mol白色沉淀,D选项错误。
6.下表各组物质中,满足下图物质一步转化关系的选项是(　　)

选项
X
Y
Z
A
Na
NaOH
NaHCO3
B
Cu
CuSO4
Cu(OH)2
C
C
CO
CO2
D
Si
SiO2
H2SiO3

答案:C
解析:NaHCO3不能一步到Na,A项错误;Cu(OH)2不能一步到Cu,B项错误;依2C+O22CO,2CO+O22CO2,2Mg+CO22MgO+C,可知C项正确;SiO2不能一步到H2SiO3,H2SiO3不能一步到Si,D项错误。
7.一种新型净水剂PAFC{聚合氯化铁铝,化学式为
[AlFe(OH)nCl6-n]m,n<5,m<10},广泛用于生活用水的净化和废水的净化,下列有关PAFC的说法正确的是(　　)
A.PAFC用于净化饮用水时,可以除去水中所有的有害物质
B.PAFC中铁显+2价
C.PAFC可看作一定比例的氯化铝和氯化铁的水解产物
D.PAFC在强酸性或强碱性溶液中都能稳定存在
答案:C
解析:聚合氯化铁铝溶于水时会水解生成Fe(OH)3(胶体)、Al(OH)3(胶体)吸附水中悬浮杂质形成沉淀而除去,从而起到净水作用,不能杀菌消毒;由化学式可知PAFC中铁显+3价,既能与强酸反应,又能与强碱反应。
8.(2015广东梅州一模)下列叙述Ⅰ、Ⅱ均正确并且有因果关系的是(　　)
选项
叙述Ⅰ
叙述Ⅱ
A
SO2有氧化性
SO2可用于漂白纸浆
B
高纯单质硅有良好的半导体性能
高纯单质硅可用于制光电池
C
浓硫酸有强氧化性
浓硫酸可用于干燥H2和CO
D
明矾能水解生成Al(OH)3胶体
明矾可用作生活用水的消毒剂

答案:B
解析:SO2具有漂白性,可用于漂白纸浆,与二氧化硫的氧化性无关,A项错误;高纯单质硅是良好的半导体材料,可用于制光电池,B项正确;浓硫酸可用于干燥H2和CO是因为浓硫酸具有吸水性,与浓硫酸的强氧化性无关,C项错误;明矾能水解生成Al(OH)3胶体,可用作净水剂,明矾没有强氧化性,所以不能用于杀菌消毒,D项错误。
9.向含有a mol AlCl3的溶液中加入含b mol KOH的溶液,生成沉淀的物质的量可能是(　　)
①a mol　②b mol　③ mol　④ mol　⑤0 mol
⑥(4a-b) mol
A.①②④⑤⑥ B.①③④⑤⑥
C.①②③⑤⑥ D.①③⑤〚导学号95380315〛
答案:B
解析:解答本题首先要明确铝盐与碱反应的原理及二者量与产物的关系。
a mol AlCl3完全转化为Al(OH)3时所需的KOH的物质的量为3a mol,且沉淀最大值为a mol。
故①③⑤有可能出现。
当b<3a时,KOH不足,此时
n[Al(OH)3]=n(KOH)= mol,
故④可能,②不可能;
当3a<b<4a时
Al3++　3OH-Al(OH)3↓
a mol 3a mol a mol
Al(OH)3+　OH-[Al(OH)4]-
(b-3a) mol (b-3a) mol
剩余沉淀为:a mol-(b-3a) mol=(4a-b) mol
故⑥可能。
10.(2012四川理综)向27.2 g Cu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5 L,固体物质完全反应,生成NO和Cu(NO3)2。在所得溶液中加入1.0 mol·L-1的NaOH溶液1.0 L,此时溶液呈中性,金属离子已完全沉淀,沉淀质量为39.2 g。下列有关说法不正确的是(　　)
A.Cu与Cu2O的物质的量之比为2∶1
B.硝酸的物质的量浓度为2.6 mol·L-1
C.产生的NO在标准状况下的体积为4.48 L
D.Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余HNO3为0.2 mol
答案:B
解析:结合题意,反应过程为:①3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,CuO+2HNO3Cu(NO3)2+H2O,②NaOH+HNO3NaNO3+H2O,2NaOH+Cu(NO3)2Cu(OH)2↓+2NaNO3,结合m[Cu(OH)2]=39.2 g,即=0.4 mol,故②反应中Cu(NO3)2消耗NaOH 0.4 mol×2=0.8 mol,余下硝酸1.0 L×1.0 mol·L-1-0.8 mol=0.2 mol,D项正确;①反应中,n(Cu)+2n(Cu2O)=0.4 mol,n(Cu)×64 g·mol-1+n(Cu2O)×144 g·mol-1=27.2 g,解得:n(Cu)=0.02 mol,n(Cu2O)=0.01 mol。根据氧化还原反应中电子守恒:0.02 mol×2+0.01 mol×2×1=n(NO)×3,n(NO)=0.02 mol,即标准状况下4.48 L,A、C项正确;根据氮元素守恒:n(HNO3)=n(NO)+n(N),最终溶液为NaNO3溶液,有n(N)=n(Na+)=1.0 L×1.0 mol·L-1=1 mol,原硝酸浓度c(HNO3)==2.04 mol·L-1,B项错误。
二、非选择题(本题包括4个小题,共50分)
11.(14分)从铝土矿(主要成分是Al2O3,含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种工艺流程如下:

请回答下列问题:
(1)流程甲加入盐酸后生成Al3+的离子方程式为 
　。 
(2)流程乙加入烧碱后生成Si的离子方程式为 
　。 
(3)验证滤液B含Fe3+,可取少量滤液并加入　　　　　　　　(填试剂名称)。 
(4)滤液E、K中溶质的主要成分是　　　　(填化学式),写出该溶液的一种用途　。 
(5)分析流程图,发现流程　　　　不合理,原因是　 
　。 
答案:(1)Al2O3+6H+2Al3++3H2O
(2)SiO2+2OH-Si+H2O
(3)硫氰化钾(或苯酚溶液等合理答案)
(4)NaHCO3　制纯碱(或做发酵粉等合理答案)
(5)乙　沉淀Z中含有Al(OH)3和H2SiO3,灼烧后得到的Al2O3中有SiO2杂质
解析:流程甲:铝土矿中加入过量盐酸后能溶解Al2O3、Fe2O3、MgO,SiO2不溶于盐酸,所以固体A为SiO2,滤液B中有AlCl3、FeCl3、HCl、MgCl2;滤液B中加入过量烧碱后FeCl3、MgCl2分别转化为Fe(OH)3、Mg(OH)2沉淀C,AlCl3转化为Na[Al(OH)4],滤液D中有Na[Al(OH)4]、NaCl、NaOH;滤液D中通入过量CO2后Na[Al(OH)4]转化为Al(OH)3沉淀F,滤液E中有NaHCO3、NaCl。流程乙:铝土矿中加入过量烧碱后能溶解Al2O3、SiO2,Fe2O3、MgO不溶于烧碱,所以固体X为Fe2O3、MgO,滤液Y中有Na[Al(OH)4]、Na2SiO3、NaOH;滤液Y中通入过量CO2后Na[Al(OH)4]、Na2SiO3、NaOH分别转化为Al(OH)3和NaHCO3、H2SiO3和NaHCO3、NaHCO3,所以沉淀Z为Al(OH)3和H2SiO3,滤液K为NaHCO3溶液。
(1)流程甲加入盐酸后与HCl反应生成Al3+的应为铝土矿中的Al2O3。
(2)SiO2可以溶于NaOH中生成Na2SiO3。
(3)检验Fe3+的特征反应很多,如与KSCN显红色,与苯酚显紫色,与OH-结合生成红褐色沉淀等。
(4)生成E、K时,CO2均是过量的,故溶质主要成分是NaHCO3。
(5)滤液Y中通入CO2,会有H2SiO3生成,灼烧后得到的Al2O3不纯。
12.(12分)孔雀石主要含Cu2(OH)2CO3,还含少量铁的化合物和硅的化合物。以孔雀石为原料可制备CuCl2·3H2O及纯碱,流程如图。

且知:溶液A只含Cu2+、Fe2+、Fe3+三种金属离子,且三种离子沉淀的pH如表所示。

金属离子
Fe3+
Fe2+
Cu2+
pH
氢氧化物开始沉淀
1.9
7.0
4.7
氢氧化物完全沉淀
3.2
9.0
6.7

回答下列问题:
(1)图中“试剂1”为　　　　。 
(2)加入CuO作用是调节溶液pH,则pH的范围为　　　　　　　　。 
(3)气体E、F与饱和食盐水作用生成H和G时,E和F应按一定先后顺序通入饱和食盐水中。其中,应先通入的气体是　　　　(填物质的化学式)。 
(4)由溶液C获得CuCl2·3H2O,需要经过　　　　　、　　　　　　、过滤等操作。 
答案:(1)Cl2或H2O2　(2)3.2≤pH<4.7　(3)NH3　(4)蒸发浓缩　冷却结晶
解析:(1)溶液A中含有Cu2+、Fe2+、Fe3+,要除去Fe2+和Fe3+,根据三种离子沉淀的pH,应首先把Fe2+转变为Fe3+再控制溶液的pH进行沉淀,要将Fe2+氧化而又不引入新杂质,加入的氧化剂可选用Cl2或H2O2。
(2)根据三种氢氧化物沉淀的pH,要使Fe3+完全沉淀,而Cu2+不沉淀,则应控制溶液3.2≤pH<4.7。
(3)气体E、F为CO2和NH3,和NaCl反应生成氮肥H和物质G,G受热分解可得Na2CO3,则G为NaHCO3,H为NH4Cl。为使反应过程中析出更多的NaHCO3,则应首先通入溶解度较大的气体NH3。
(4)要从溶液C中析出晶体,应采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法。
13.(2015河南开封二模)(16分)硅及其化合物的开发由来已久,在现代生活中有广泛应用。回答下列问题。
(1)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线,其中一种工艺流程示意图及主要反应如下:
　　　　　　HCl　　　H2
　　　　　 　↓　　 　↓
石英砂
焦炭粗硅SiHCl3高纯硅
电弧炉　流化床反应器 还原炉

发生的主要反应
电弧炉
SiO2+2CSi+2CO↑
流化床
反应器
Si+3HClSiHCl3+H2
还原炉

①还原炉中发生的主要反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。该工艺中可循环使用的物质为　　　　　(填化学式)。用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅,该反应的化学方程式为　。 
②在流化床反应的产物中,SiHCl3大约占85%,还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等,有关物质的沸点数据如下表,提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和　　　　　　　。 
物质
Si
SiCl4
SiHCl3
SiH2Cl2
SiH3Cl
HCl
SiH4
沸点/℃
2 355
57.6
31.8
8.2
-30.4
-84.9
-111.9

③SiHCl3极易水解,其完全水解的化学方程式为 
　。 
(2)氮化硅(Si3N4)是一种高温结构材料,粉末状态的Si3N4可以由SiCl4的蒸气和NH3反应制取。粉末状Si3N4遇空气和水都不稳定。但将粉末状的Si3N4和适量氧化镁在230×1.01×105 Pa和185 ℃的密闭容器中进行热处理,可以制得结构十分紧密、对空气和水都相当稳定的固体材料,同时还得到遇水不稳定的Mg3N2。
①由SiCl4和NH3反应制取Si3N4的化学方程式为
　。 
②四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下,加强热发生反应,使生成的Si3N4沉积在石墨表面可得纯度较高的氮化硅,该反应的化学方程式为 
　。 
③Si3N4和适量氧化镁在230×1.01×105 Pa和185 ℃的密闭容器中进行热处理的过程中,除生成Mg3N2外,还可能生成　　　　(填化学式)。热处理后除去MgO和Mg3N2的方法是　 
　。 
答案:(1)①SiHCl3+H2Si+3HCl　HCl和H2　SiO2+3CSiC+2CO↑　②精馏(或蒸馏)　③SiHCl3+3H2OH2SiO3↓+H2↑+3HCl↑　(2)①3SiCl4(g)+4NH3Si3N4+12HCl　②3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl　③SiO2　加足量稀盐酸过滤
解析:(1)①还原炉中SiHCl3和氢气发生反应生成硅和氯化氢;可循环使用的物质是参与反应过程,最后又重新生成的物质;石英砂的主要成分为二氧化硅,二氧化硅和碳在高温条件下反应生成碳化硅和一氧化碳。
②根据题中数据,采用精馏(或蒸馏)的方法提纯SiHCl3。
③SiHCl3水解生成硅酸、氢气和氯化氢。
(2)①由SiCl4和NH3反应制取Si3N4,根据反应物和生成物写出化学方程式。
②SiCl4与H2、N2反应生成Si3N4,还应生成HCl,由此可写出化学方程式。
③Si3N4与MgO反应除生成Mg3N2外还可能生成SiO2,SiO2与盐酸不反应,而Mg3N2、MgO可溶于盐酸。
14.(2015河北衡水检测)(8分)0.1 mol的镁、铝混合物溶于100 mL 2 mol·L-1 H2SO4溶液中,然后再滴加1 mol·L-1 NaOH溶液。请回答:
(1)若在滴加NaOH溶液的过程中,沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V变化如图所示。当V1=160 mL时,则金属粉末中n(Mg)=　　　　 mol,V2=　　　　 mL。 

(2)若在滴加NaOH溶液过程中,欲使Mg2+、Al3+刚好沉淀完全,则滴入NaOH溶液的体积V(NaOH)=　　　　 mL。 
(3)若混合物仍为0.1 mol,其中Mg粉的物质的量分数为a,用100 mL 2 mol·L-1硫酸溶解此混合物后,再加入450 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液,所得沉淀中无Al(OH)3。满足条件的a的取值范围是　　　　　　　　　　　　　　　　。〚导学号95380316〛 
答案:(1)0.06　440
(2)400
(3)≤a<1
解析:(1)Mg、Al溶于稀硫酸发生反应为
Mg+2H+Mg2++H2↑
x 2x x
2Al+6H+2Al3++3H2↑
y 3y y

解得
溶解Al(OH)3所耗NaOH:n(NaOH)=n(Al3+)=0.04 mol,
Al(OH)3恰好完全溶解时共需NaOH:
n(NaOH)=2n(Mg2+)+3n(Al3+)+1 mol·L-1×0.16 L+0.04 mol=0.44 mol
V2==0.44 L=440 mL。
(2)欲使Mg2+、Al3+刚好完全沉淀时共需NaOH:
n(NaOH)=2n(Mg2+)+3n(Al3+)+1 mol·L-1×0.16 L=0.4 mol,
则V(NaOH)=400 mL。
(3)n(Mg)=0.1a mol
n(Al)=0.1(1-a) mol
硫酸中n(H+)=0.4 mol
欲使硫酸将金属混合物完全溶解,
则0.1a×2+0.1(1-a)×3≤0.4①;
欲使沉淀中无Al(OH)3,
则0.1a×2+0.1(1-a)×3+0.1(1-a)≤0.45②
由①②知a≥,
因此,≤a<1。

6