广东省普通高中2015-2016学年高中化学学业水平测试第9讲非金属元素(一)-氢、氧、碳、硅讲练

第九讲非金属元素(一)——氢、氧、碳、硅考点概览考纲要求氢单质了解氢单质及其重要化合物的主要性质，了解其应用氧和水了解氧单质及其重要化合物的主要性质，了解其应用碳及其化合物了解单质碳及其重要化合物的主要性质，了解其应用和对环境质量的影响硅及其化合物了解单质硅及其重要化合物的主要性质，了解其应用和对环境质量的影响一、氢1．氢元素的存在与性质。(1)存在：宇宙中，氢是最丰富的元素，地球上H主要以________态存在于____和________中。氢元素主要有三种核素：eq\o\al(1,1)H(氕)、eq\o\al(2,1)H(氘)、eq\o\al(3,1)H(氚)。(2)物理性质：H2在通常条件下为无色无味、________溶于水，稍溶于有机溶剂的气体。(3)化学通性：在常温条件下，H2不太活泼，在________下，H2非常活泼，有较强的________性。除稀有气体元素外，几乎所有的元素都能与氢反应生成化合物。非金属元素的氢化物通常称为某化氢。如氯化氢、硫化氢等。2．有H2参加或生成的主要反应。(1)氢气在加热或高温条件下(点燃或使用催化剂)参与反应，是很好的还原剂。如N2＋3H2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(高温高压))________。(2)卤族单质(X2)在不同条件下与H2反应生成HX：H2＋X2=2HX(X：F、Cl、Br、I)。(3)常见产生H2的主要反应。①铝、锌、镁、铁等金属与盐酸、稀硫酸等非氧化性酸反应。②铝与氢氧化钠溶液反应。③钠、镁、铝、铁等金属在一定的温度下与水反应。④钠与醇反应，如2Na＋2CH3OH=________________。⑤电解水：2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))___________________________________。注意：①②适用于实验室等少量氢气的制取；⑤是未来清洁能源来源。答案：1．(1)化合水有机物(2)不(3)高温条件还原2．(1)2NH3(3)④2CH3ONa＋H2↑⑤2H2↑＋O2↑二、氧和水1．有O2参加或生成的反应。(1)非金属与O2反应生成非金属氧化物，卤族单质(X2)________O2直接反应，硫与氧气反应只生成________，不生成________，氮气与氧气在放电条件下反应生成________，不生成________。工业使用的氧气主要来自分离液态________。(2)金属与O2反应生成金属氧化物，活泼金属如钠等在空气中燃烧生成过氧化物。Au、Pt不与O2反应。(3)氧气的实验室制备反应。氯酸钾热分解(二氧化锰催化)：2KClO3eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))_____________________________________________。高锰酸钾热分解：2KMnO4eq\o(=,\s\up7(△))_________________________。(4)常见产生O2的分解反应。①过氧化氢分解(二氧化锰催化)：2H2O2eq\o(=,\s\up7(MnO2))_______________。②次氯酸光照分解：2HClOeq\o(=,\s\up7(光))_________________________。2．有关水的反应。(1)水在氧化还原反应中的作用。①水作氧化剂，如水与碳在高温下反应：C＋H2Oeq\o(=,\s\up7(高温))________。②水作还原剂：如2F2＋2H2O=________。③水既作氧化剂又作还原剂：如2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))________。④水既不作氧化剂也不作还原剂：如Cl2＋H2O=________；3NO2＋H2O=________。(2)水参与的非氧化还原反应：如水与二氧化硫、三氧化硫、二氧化碳等酸性氧化物化合成酸，但不能与二氧化硅化合。3．臭氧(O3)：有强氧化性，不稳定易分解。在高空能吸收紫外线，减少对人体的伤害，在低空因其强氧化性对人体健康有害。臭氧可用作______剂、漂白剂。答案：1．(1)不与SO2SO3NONO2空气(3)2KCl＋3O2↑K2MnO4＋MnO2＋O2↑(4)①2H2O＋O2↑②2HCl＋O2↑2．(1)①CO＋H2②4HF＋O2③2H2↑＋O2↑④HCl＋HClO2HNO3＋NO3．消毒三、碳及其重要化合物1．碳单质。(1)碳单质的存在形式主要有：金刚石、石墨、足球烯分子(如C60、C9、C120等)，其中能溶于有机溶剂的是______、在死火山口存在较多的是________、能作电极材料的是________。(2)碳单质主要化学性质：碳有较强的还原性，主要有如下反应。①碳与石英砂高温反应：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(电炉))___________________。②碳与氧化铜反应：2CuO＋Ceq\o(=,\s\up7(高温))_______________________。③高温下被二氧化碳氧化：C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高温))__________________。④碳被热的浓硫酸氧化：C＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))______________。⑤碳被热的浓硝酸氧化：C＋4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up7(△))______________。2．CO2与CO的比较。COCO2物理性质无色无味有毒难溶于水比空气略轻④熔沸点低无色无味②溶于水(常温1∶1)③比空气重④熔沸点低化学性质强还原性②不与碱反应弱氧化性②与碱反应鉴别燃烧产物使澄清________变浑浊使澄清________变浑浊主要用途冶金工业作________剂、燃料化工原料、灭火、饮料添加剂、人工降雨3.碳酸盐。(1)常见碳酸盐俗称与主要化学成分。石灰石、蛋壳、贝壳、钟乳石________；纯碱、苏打________；小苏打________；碳铵(氮肥)________；硬水的主要成分________和________；锅垢的主要成分________和______。(2)碳酸氢钠与碳酸钠性质比较。①有碳酸盐的通性，两者均与盐酸等反应生成二氧化碳，在反应时耗酸量及生成气体反应速率______。②两种盐均能与石灰水或氢氧化钡溶液生成________沉淀。③碳酸氢钠能跟氢氧化钠等碱反应，碳酸钠________与碱反应。④碳酸钠跟氯化钙或氯化钡溶液反应生成碳酸盐________沉淀，碳酸氢钠跟氯化钙或氯化钡溶液________反应。(3)碳酸及其盐稳定性规律。酸<酸式盐<正盐；如H2CO3<NaHCO3<Na2CO3。(4)碳酸盐溶解度规律。一般条件下，酸式盐>正盐，如Ca(HCO3)2>CaCO3；特例NaHCO3<Na2CO3。答案：1．(1)足球烯分子金刚石石墨(2)①Si＋2CO↑②2Cu＋CO2↑③2CO④2SO2↑＋2H2O＋CO2↑⑤4NO2↑＋CO2↑＋2H2O2．石灰水石灰水还原3．(1)CaCO3Na2CO3NaHCO3NH4HCO3Ca(HCO3)2Mg(HCO3)2CaCO3Mg(OH)2(2)①不同②白色③不④白色不四、硅及其主要化合物1．硅单质。(1)晶体硅是有金属光泽的灰黑色固体，是______材料。常温________酸碱反应(氢氟酸例外)，加热时能被氧化剂氧化。如硅与氧气加热反应：Si＋O2eq\o(=,\s\up7(△))________。(2)硅单质的制备主要反应：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(电炉))______(高温隔绝氧气)。2．SiO2：俗称水晶、石英，是无色晶体，难溶于水，属于________氧化物。(1)主要性质有。①SiO2与氢氟酸反应：SiO2＋HF=_______________________。②SiO2与生石灰在高温下反应：SiO2＋CaOeq\o(=,\s\up7(高温))____________。③SiO2与强碱溶液反应，如SiO2＋2NaOH=________________。④SiO2在高温条件下与碳酸盐反应，如SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高温))______________；SiO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温))_________________________。(2)用途：SiO2用于制晶体硅、光导纤维、玻璃仪器、玻璃原料、建筑材料等。3．Na2SiO3的水溶液是无色粘稠碱性液体，俗称“水玻璃”，主要用途可做肥皂填料、耐火材料和建筑材料的________剂等。4．硅酸盐材料：水泥、玻璃、陶瓷都属于硅酸盐材料。答案：1．(1)半导体不与SiO2(2)Si＋2CO↑2．酸性(1)①SiF4↑＋2H2O②CaSiO3③Na2SiO3＋H2O④Na2SiO3＋CO2↑CaSiO3＋CO2↑3．防腐A组单选题1．(2015·深圳市第二高级中学学业水平检测)某化学活动小组欲制备一定量的氢气，下列方法不能达到目的的是()A．Cu和稀硝酸反应B．Fe和稀盐酸反应C．Al和稀硫酸反应D．Zn和稀盐酸反应解析：3Cu＋8HNO3=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，故答案为A。答案：A2．下列物质最易与H2发生反应的是()A．N2B．O2C．F2D．He答案：C3．在SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(△))Si＋4HCl反应中，H2的作用是()A．H2作氧化剂，被氧化B．H2作氧化剂，被还原C．H2作还原剂，被还原D．H2作还原剂，被氧化解析：反应中H的化合价由0价升高为＋1价，H2作还原剂，被氧化。答案：D4．鉴别氢气、一氧化碳和甲烷可以根据()A．颜色B．溶解性C．可燃性D．燃烧后产物答案：D5．雷雨天闪电时空气中有臭氧(O3)生成，下列说法中正确的是()A．O2和O3互为同位素B．O3是由3个氧原子构成的化合物C．O2和O3相互转化属于化学变化D．等物质的量的O2和O3含有的氧原子数相同解析：O2和O3是两种不同的氧单质分子，两者相互转化属于化学变化。答案：C6．(2015·广州市第七中学学业水平模拟考试)水是人类赖以生存的物质。H2O的相对分子质量为()A．16B．18C．20D．22解析：普通H2O的相对分子质量为18，故答案为B。答案：B7．下列方法最难能制备氧气的是()A．加热氯酸钾B．加热氯酸钾和二氧化锰C．加热高锰酸钾D．加热双氧水答案：A8．(2015·普宁二中学业水平模拟测试)下列物质中氧元素的化合价正确的是()A．SiO2中氧元素的化合价为－1B．O2中氧元素的化合价为－2C．CO中氧元素的化合价为－1D．Na2O2中氧元素的化合价为－1解析：A、C中O为－2，B中O为0、D中O为－1，故答案为D。答案：D9．(2015·深圳市第二高级中学学业水平检测)我国很早就能制作精美的瓷器，瓷器的材质中含有的主要非金属元素是()A．SB．SiC．ND．C解析：瓷器的成分为硅酸盐，属于无机非金属材料，主要非金属元素是Si，答案为B。答案：B10．(2015·广州市第七中学学业水平模拟考试)碳可以多种形式存在。金刚石、C60和石墨()A．互为同位素B．为同一物质C．互为同素异形体D．互为同分异构体解析：金刚石、C60和石墨为单质，互为同素异形体，答案选C。答案：C11．下列关于煤、石油和天然气的说法正确的是()A．三者均为可再生能源B．天然气的主要成分是甲烷C．石油产品中的乙烷和乙烯都能发生加成反应D．煤燃烧产生的SO2和CO2都是造成温室效应的主要原因解析：煤和石油不是可再生能源，A错，乙烷不能发生加成反应，C错，SO2不是温室效应的主要原因，D错。答案：B12．下列关于碳及其化合物的说法，正确的是()A．CO和CO2都可将氧化铜还原成铜B．CO2的排放不是导致酸雨的原因C．在室内放一盆澄清石灰水可防止CO中毒D．铅笔字迹易变模糊是因为常温下石墨化学性质活泼解析：一氧化碳具有还原性，可将氧化铜还原成铜；二氧化碳不具有还原性，不能将氧化铜还原成铜，故A项说法错误。CO2的排放过多会导致温室效应，二氧化硫、二氧化氮是导致酸雨的主要原因，故B项说法正确。一氧化碳难溶于水，在室内放一盆澄清石灰水不能防止CO中毒，故C项说法错误。在常温下石墨的化学性质不活泼，铅笔字迹易变模糊是因为发生了物理作用的摩擦让碳分散导致字迹模糊，故D项说法错误。答案：B13．下列几种情况都有白色物质生成，其中白色物质的化学成分相同的是()①块状纯碱久置于空气中生成的白色粉末②盛澄清石灰水的烧杯内壁附着的白色物质③生石灰久置于空气中生成的白色物质④漂白粉久置于空气中生成的不溶于水的白色物质解析：①中的白色物质是含结晶水的碳酸钠发生风化失水后生成的无水碳酸钠；②③④中的生成物都是CaCO3。答案：BA．①④B．②③④C．②③D．③④14．(2015·广州市第七中学学业水平模拟考试)下列有关物质用途的说法中，不正确的是()A．硝酸可用于制氮肥B．氯气可用于制漂白粉C．硅可用于制光导纤维D．硅酸钠可用于制木材防火剂解析：A.N为植物生长的营养元素，则硝酸可用于制氮肥，A正确；B.工业常用氯气和石灰乳反应制备漂白粉，B正确；C.制造光导纤维的主要原料为二氧化硅，而硅用于半导体材料，C错误；D.硅酸钠熔点高、性质稳定，可用作阻燃材料，D正确，选C。答案：C15．下面关于硅的叙述中，正确的是()A．硅的非金属性比碳强，只有在高温下才能跟氢气起化合反应B．硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位C．硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在D．硅在电子工业中，是重要的半导体材料解析：硅的非金属性比碳弱，A项错；硅在地壳中的含量在所有的元素中居第二位，排名前四位的是O、Si、Al、Fe，B项错；硅在自然界中是以化合态存在的，C项错。答案：D16．光导纤维的主要成分是()A．单质硅B．玻璃C．石墨D．高纯度的SiO2解析：光导纤维的主要成分是高纯度的SiO2，答案选D。答案：D17．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．生石灰解析：一般而言，酸性氧化物不与酸起反应，但SiO2与HF的反应是此规律的特例。由二氧化硅的化学性质知，SiO2能与NaOH、HF、CaO反应，但不能与HNO3反应。答案：C18．(2015·广州市第七中学学业水平考试)下列物质的用途不正确的是()A．水玻璃可用作木材防火剂B．用大量的二氧化硫作食品漂白剂C．硅可用于制造太阳能电池D．食醋可作食品酸味剂解析：二氧化硫对人体有毒害，不能作食品漂白剂，B错；其他选项明显正确；答案为B。答案：B19．(2015·广州市第七中学学业水平考试)属于硅酸盐材料的是()A．水晶B．玻璃C．生石灰D．玛瑙解析：水晶主要成分是SiO2，玛瑙主要成分是Al2O3，玻璃主要成分是硅酸盐(Na2SiO3、CaSiO3、SiO2)，故答案为B。答案：B20．碳化钛(TiC)、碳化硼(B4C3)、氮化硅(Si3N4)和碳化硅(SiC)等非氧化物陶瓷是新型无