专题十四碳、硅及其化合物无机非金属材料考点一 碳及其化合物1.（2022·课标全国卷Ⅱ，7，6分）下列过程没有发生化学反应的是（ ）A.用活性炭去除冰箱中的异味B.用热碱水清除炊具上残留的油污C.用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土保鲜水果D.用含硅胶、铁粉的透气小袋与食品一起密封包装解析 A项，用活性炭去除冰箱中的异味利用了吸附原理，没有发生化学反应；B项，热碱水使得油脂发生水解反应而变得易清除；C项，KMnO4能吸收成熟水果释放的乙烯，从而起到保鲜水果的目的；D项，硅胶起干燥作用，而铁粉是脱氧剂，会与O2发生化学反应。答案 A2.（2022·江苏化学，6，2分）甲、乙、丙、丁四种物质中，甲、乙、丙均含有相同的某种元素，它们之间具有如下转化关系：甲乙丙。下列物质的推断不正确的是（ ）A.若甲为焦炭，则丁可能是O2B.若甲为SO2，则丁可能是氨水C.若甲为Fe，则丁可能是盐酸D.若甲为NaOH溶液，则丁可能是CO2解析 A项，，A正确；B项，SO2NH4HSO3（NH4）2SO3，B项正确；C项，FeFeCl2，但FeCl2与HCl不反应，C项错误；D项，NaOHNa2CO3NaHCO3，D项正确。答案 C3.（2022·北京理综，27，14分）研究CO2在海洋中的转移和归宿，\n是当今海洋科学研究的前沿领域。（1）溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在，其中HCO占95%。写出CO2溶于水产生HCO的方程式：_____________________________________。（2）在海洋碳循环中，通过下图所示的途径固碳。①写出钙化作用的离子方程式：________________________________________。①同位素示踪法证实光合作用的化学方程式如下，将其补充完整： ＋ （CH2O）x＋x18O2＋xH2O（3）海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上，其准确测量是研究海洋碳循环的基础。测量溶解无机碳，可采用如下方法：①气提、吸收CO2。用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收（装置示意图如下）。将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。②滴定。将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3，再用xmol·L－1HCl溶液滴定，消耗ymLHCl溶液。海水中溶解无机碳的浓度＝ mol·L－1。（4）利用如图所示装置从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量。\n①结合方程式简述提取CO2的原理：____________________________________。②用该装置产生的物质处理b室排出的海水，合格后排回大海。处理至合格的方法是_____________________________________________________________。解析 （1）CO2溶于水生成H2CO3，H2CO3电离出H＋和HCO。（2）①根据钙化作用的反应物是HCO和Ca2＋，生成物是CaCO3和CO2，故不难写出反应的离子方程式为2HCO＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O。②根据元素守恒及示踪原子的标记知，方程式中的填空为：xCO2和2xHO。（3）①该装置为洗气瓶的装置，要注意装置中长管进、短管出，且用分液漏斗滴加酸化所用试剂稀硫酸，因HCl易挥发出来影响后续的滴定而不能用盐酸。②根据该滴定过程得关系式：CO2～HCO～HCl，n（CO2）＝n（HCl）＝xmol·L－1×y×10－3L＝xy×10－3mol，所以c（CO2）＝＝mol·L－1。（4）①a室的电极连接电源的正极，作阳极，发生氧化反应：2H2O―4e－===O2↑＋4H＋，c（H＋）增大，H＋从a室通过阳离子交换膜进入b室，发生反应：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O。②海水的pH≈8，电解后的海水pH＜6，呈酸性；c室的反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，可用c室排出的碱液与从b室排出的酸液中和调至接近装置入口海水的pH，即处理合格。答案 （1）CO2＋H2O===H2CO3、H2CO3H＋＋HCO（2）①2HCO＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O②xCO2 2xHO（3）①②（4）①a室：2H2O―4e－===O2↑＋4H＋，H＋通过阳离子膜进入b室，发生反应：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O ②c室的反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，用c室排出的碱液将从b室排出的酸液调至接近装置入口海水的pH4.（2022·课标全国卷Ⅱ，27，15分）铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X射线防护材料等。回答下列问题：（1）铅是碳的同族元素，比碳多4个电子层。铅在元素周期表的位置为第 \n周期、第 族；PbO2的酸性比CO2的酸性 （填“强”或“弱”）。（2）PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式为___________________________________________________________________。（3）PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为 ；PbO2也可以通过石墨为电极，Pb（NO3）2和Cu（NO3）2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式为 ，阴极上观察到的现象是 ；若电解液中不加入Cu（NO3）2，阴极发生的电极反应式为______________________，这样做的主要缺点是____________________________________________________________________________________________________________________。（4）PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示，已知失重曲线上的a点为样品失重4.0%（即×100%）的残留固体。若a点固体组成表示为PbOx或mPbO2·nPbO，列式计算x值和m∶n值 。解析 （1）铅元素位于元素周期表的第六周期第ⅣA族。（2）PbO2具有强氧化性，能将浓盐酸氧化产生Cl2，反应的化学方程式PbO2＋4HCl（浓）PbCl2＋Cl2↑＋2H2O。（3）ClO－具有强氧化性，能将PbO氧化为PbO2，反应的离子方程式为PbO＋ClO－===PbO2＋Cl－。用电解Pb（NO3）2和Cu（NO3）2的混合溶液的方法制取PbO2时，Pb2＋转化为PbO2，失电子，在阳极反应，结合溶液呈酸性可知阳极反应式为Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2↓＋4H＋；同时阴极Cu2＋放电，Cu2＋＋2e－===Cu，石墨电极上包裹上一层红色的铜；若不加入Cu（NO3）2，则阴极上Pb2＋放电，Pb2＋＋2e－===Pb↓，此时溶液中的Pb2＋不能完全转化为PbO2，原子利用率降低。（4）由题意可写出PbO2受热分解的化学方程式：PbO2PbOx＋O2↑或（m＋n）PbO2mPbO2·nPbO＋O2↑，\n由于失重部分就是生成的O2，则有：×100%＝4.0%或×100%＝4.0%，解得x＝1.4；m∶n＝2∶3。答案 （1）六 ⅣA 弱（2）PbO2＋4HCl（浓）PbCl2＋Cl2↑＋2H2O（3）PbO＋ClO－===PbO2＋Cl－ Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2↓＋4H＋石墨上包上铜镀层 Pb2＋＋2e－===Pb↓ 不能有效利用Pb2＋（4）根据PbO2PbOx＋O2↑，有×32＝239×4.0%，x＝2－＝1.4根据mPbO2·nPbO，＝1.4，＝＝考点二 硅及其化合物 无机非金属材料1.（2022·课标全国卷Ⅱ，7，6分）食品干燥剂应无毒、无味、无腐蚀性及环境友好。下列说法错误的是（ ）A.硅胶可用作食品干燥剂B.P2O5不可用作食品干燥剂C.六水氯化钙可用作食品干燥剂D.加工后具有吸水性的植物纤维可用作食品干燥剂解析 A项，硅胶疏松多孔，吸附水分能力强，且无毒、无味、无腐蚀性，可用作食品干燥剂，正确；B项，P2O5具有吸水性，吸水生成对人体有一定危害的磷酸或偏磷酸，因此不可用作食品干燥剂，正确；C项，六水氯化钙没有吸水性，不可用作食品干燥剂，错误；D项，加工后具有吸水性的植物纤维无毒、无味、无腐蚀性，加工后具有可用作食品干燥剂，正确。答案 C2.（2022·江苏化学，8，2分）在给定条件下，下列选项中所示的物质间转化均能一步实现的是（ ）A.粗硅SiCl4SiB.Mg（OH）2MgCl2（aq）Mg\nC.Fe2O3FeCl3（aq）无水FeCl3D.AgNO3（aq）[Ag（NH3）2]OH（aq）Ag解析 B项，电解熔融的MgCl2可制得镁，电解MgCl2溶液：MgCl2＋2H2OMg（OH）2↓＋H2↑＋Cl2↑，错误；C项，FeCl3溶液蒸干过程中发生反应：FeCl3＋3H2OFe（OH）3↓＋3HCl↑，错误；D项，蔗糖是非还原性糖，不能和银氨溶液发生银镜反应生成银，错误。答案 A3.（2022·四川理综，1，6分）化学与生活密切相关。下列说法不正确的是（ ）A.乙烯可作水果的催熟剂B.硅胶可作袋装食品的干燥剂C.福尔马林可作食品的保鲜剂D.氢氧化铝可作胃酸的中和剂解析 福尔马林是甲醛的水溶液，甲醛有毒，不能作食品的保鲜剂。答案 C4.（2022·广东理综，12，4分）下列陈述Ⅰ、Ⅱ正确并且有因果关系的是（ ）选项陈述Ⅰ陈述ⅡASO2有漂白性SO2可使溴水褪色BSiO2有导电性SiO2可用于制备光导纤维C浓硫酸有强氧化性浓硫酸可用于干燥H2和CODFe3＋有氧化性FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜解析 A项，SO2的漂白性是SO2与有色物质结合的缘故，SO2使溴水褪色是SO2与溴水发生氧化还原反应的结果，A错；B项，SiO2不导电，B错；C项，浓H2SO4可干燥气体，是因为它有吸水性，与氧化性无关，C错；D项，Fe3＋有氧化性，与Cu发生反应：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，故D正确。答案 D5.（2022·海南化学，14，8分）单质Z是一种常见的半导体材料，可由X通过如下图所示的路线制备。其中X为Z的氧化物；Y为氢化物，分子结构与甲烷相似。回答下列问题：\n（1）能与X发生化学反应的酸是 ；由X制备Mg2Z的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________。（2）由Mg2Z生成Y的化学方程式为_____________________________________，Y分子的电子式为__________________________________________________。（3）Z、X中共价键的类型分别是 、 。解析 根据题意，单质Z为半导体，则Z是Si元素；其氧化物为二氧化硅，SiO2可与氢氟酸反应；根据流程图可知，二氧化硅与Mg反应生成Mg2Si，Mg2Si与盐酸反应生成的Y为氢化物，分子结构与甲烷相似，则Y的分子式是SiH4，加热分解可得到Si单质。答案 （1）氢氟酸（HF） SiO2＋2MgO2↑＋Mg2Si（2）Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑ （3）非极性键 极性键6.（2022·安徽理综，27，14分）LiPF6是锂离子电池中广泛应用的电解质。某工厂用LiF、PCl5为原料，低温反应制备LiPF6，其流程如下：已知：HCl的沸点是－85.0℃，HF的沸点是19.5℃。（1）第①步反应中无水HF的作用是 、 。反应设备不能用玻璃材质的原因是 （用化学方程式表示）。无水HF有腐蚀性和毒性，工厂安全手册提示：如果不小心将HF沾到皮肤上，可立即用2%的 溶液冲洗。（2）该流程需在无水条件下进行，第③步反应中PF5极易水解，其产物为两种酸，写出PF5水解的化学方程式：_______________________________________________________________________________________________________。（3）第④步分离采用的方法是 \n；第⑤步分离尾气中HF、HCl采用的方法是 。（4）LiPF6产品中通常混有少量LiF。取样品wg，测得Li的物质的量为nmol，则该样品中LiPF6的物质的量为 mol（用含w、n的代数式表示）。解析 （1）由流程知，LiF是固体，无水HF是液体，二者混合得LiHF2饱和溶液，所以HF的作用是：一为反应物，二为溶剂；玻璃中有SiO2，而HF能与SiO2反应，化学方程式为SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O；因为无水HF有腐蚀性和毒性，所以HF沾到皮肤上，可用2%呈弱碱性的NaHCO3溶液冲洗。（2）PF5极易水解，产物为两种酸，分析PF5和H2O的元素组成知，产物为HF和H3PO4，所以反应的化学方程式为PF5＋4H2O===H3PO4＋5HF。（3）第④步是把LiPF6（s）和HF（l）分离，所以采用的方法是过滤；HCl和HF的沸点相差较大，二者都是气体，所以可以采用冷凝的方法分离。（4）由题意设：LiPF6的物质的量为amol，LiF的物质的量bmol，则有解得：a＝。答案 （1）反应物 溶剂 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O NaHCO3（2）PF5＋4H2O===H3PO4＋5HF（3）过滤 冷凝（4）
