2017年化學(xué)高考題分類解析考點13 碳、硅元素單質(zhì)及其重要化合物

高考試題分類解析PAGE考點13碳、硅元素單質(zhì)及其重要化合物一、選擇題1.（2017·北京高考·12）下述實驗中均有紅棕色氣體產(chǎn)生,對比分析所得結(jié)論不正確的是()A.由①中的紅棕色氣體,推斷產(chǎn)生的氣體一定是混合氣體B.紅棕色氣體不能表明②中木炭與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng)C.由③說明濃硝酸具有揮發(fā)性,生成的紅棕色氣體為還原產(chǎn)物D.③的氣體產(chǎn)物中檢測出CO2,由此說明木炭一定與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng)【命題意圖】本題考查化學(xué)實驗的設(shè)計與評價。意在考查學(xué)生的探究能力、對實驗設(shè)計的分析及評價能力?！窘忸}指導(dǎo)】解答本題需注意以下兩點:(1)3處裝置圖中均存在“熱”。(2)硝酸熱分解、C與硝酸反應(yīng)均可產(chǎn)生NO2?！窘馕觥窟xD。①中的碎玻璃不與濃硝酸反應(yīng),但仍有紅棕色氣體產(chǎn)生,說明濃硝酸受熱分解產(chǎn)生了二氧化氮和氧氣,A正確;②中紅熱的木炭可能與硝酸發(fā)生反應(yīng)生成了二氧化氮,也可能硝酸受熱分解產(chǎn)生二氧化氮,B正確;③中紅熱木炭未與濃硝酸接觸,但產(chǎn)生了二氧化氮,說明濃硝酸具有揮發(fā)性,C正確;③的氣體產(chǎn)物中檢測出CO2,有可能是C與O2反應(yīng)產(chǎn)生的,D錯誤。2.(2017·江蘇高考·3)下列有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)與用途具有對應(yīng)關(guān)系的是()A.Na2O2吸收CO2產(chǎn)生O2,可用作呼吸面具供氧劑B.ClO2具有還原性,可用于自來水的殺菌消毒C.SiO2硬度大,可用于制造光導(dǎo)纖維D.NH3易溶于水,可用作制冷劑【命題意圖】本題考查物質(zhì)性質(zhì)與用途的關(guān)系,意在考查學(xué)生對常見物質(zhì)性質(zhì)的掌握程度?！窘馕觥窟xA。A項,人呼出CO2,經(jīng)Na2O2反應(yīng)生成O2,故可作供氧劑,正確;B項,ClO2具有氧化性,可用于自來水殺菌消毒,錯誤;C項,SiO2制造光導(dǎo)纖維的原因不是其硬度大,兩者無對應(yīng)關(guān)系,錯誤;D項,液氨易汽化且汽化時吸收大量的熱,是作為制冷劑的原因,錯誤?！窘滩幕乜邸勘绢}所考查的物質(zhì),均為中學(xué)課本中的物質(zhì),復(fù)習(xí)要回歸課本。此外本題要注意“對應(yīng)”兩字,兩者之間要有因果關(guān)系,即“性質(zhì)決定用途”。3.(2017·江蘇高考·7)在給定條件下,下列選項所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化均能實現(xiàn)的是()A.FeFeCl2Fe(OH)2B.SSO3H2SO4C.CaCO3CaOCaSiO3D.NH3NOHNO3【命題意圖】本題考查物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化知識,意在考查學(xué)生對物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系的掌握程度?！窘馕觥窟xC。A項,Fe與Cl2反應(yīng)生成FeCl3,錯誤;B項,S與O2反應(yīng)生成SO2,錯誤;C項,CaCO3高溫分解生成CaO,堿性氧化物CaO與酸性氧化物SiO2反應(yīng)生成CaSiO3,正確;D項,NO與H2O不反應(yīng),錯誤。二、非選擇題4.（2017?乙卷?27）Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料,可利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3,還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì))來制備。工藝流程如下:回答下列問題:(1)“酸浸”實驗中,鐵的浸出率結(jié)果如下圖所示。由圖可知,當鐵的浸出率為70%時,所采用的實驗條件為______________。(2)“酸浸”后,鈦主要以形式存在,寫出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式________。(3)TiO2·xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40min所得實驗結(jié)果如下表所示:溫度/℃3035404550TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率/%9295979388分析40℃時TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因________________________(4)Li2Ti5O15中Ti的化合價為+4,其中過氧鍵的數(shù)目為________________。(5)若“濾液②”中c(Mg2+)=0.02mol·L-1,加入雙氧水和磷酸(設(shè)溶液體積增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1,此時是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?________(列式計算)。(FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為1.3×10-22、1.0×10-24)(6)寫出“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式________________?！久}意圖】本題考查元素及其化合物的知識,意在考查學(xué)生對化工流程題的分析解決問題的能力及對元素化合物知識的理解應(yīng)用能力。【解析】(1)依題意,讀圖可得浸出率為70%的兩個條件為100℃,2h或90(2)根據(jù)流程可得所加酸為鹽酸,鐵元素價態(tài)應(yīng)保持不變,依然為+2價,所以答案為FeTiO3+4H++4Cl-Fe2+++2H2O。(3)本題為40min內(nèi)轉(zhuǎn)化率,溫度過高時原料分解,即30~40℃,溫度升高,反應(yīng)速率加快,則40min所得轉(zhuǎn)化率提高。40℃以上,溫度過高,H2O2及NH3·H(4)以過氧化氫、過氧化鈉等化合物為例,過氧鍵存在于兩個-1價氧原子之間。設(shè)化合物中-2價氧為x個,-1價氧為y個,x+y=15,又根據(jù)化合價代數(shù)和為0得出2x+y=22,解得y=8,即4個過氧鍵。(5)先根據(jù)Fe3+完全沉淀計算出此時溶液中磷酸根濃度,進而計算是否滿足Mg3(PO4)2開始沉淀的條件。Fe3+完全沉淀時c()=Ksp/c(Fe3+)=1.3×10-17mol·L-1,此時溶液中c3(Mg2+)·c2()=(0.01)3×(1.3×10-17)2≈1.7×10-40<Ksp[Mg3(PO4)2],不會產(chǎn)生Mg3(PO4)2沉淀。(6)“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式為2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+3CO2↑+H2O↑。答案:(1)100℃,2h或90(2)FeTiO3+4H++4Cl-Fe2+++2H2O(3)低于40℃,TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增加;超過40℃,雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致TiO2·xH(4)4(5)Fe3+恰好沉淀完全時c()=mol·L-1=1.3×10-17mol·L-1,c3(Mg2+)·c2()=(0.01)3×(1.3×10-17)2≈1.7×10-40<Ksp[Mg3(PO4)2],因此不會生成Mg3(PO4)2沉淀(6)2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+3CO2↑+H2O↑5.（2017·北京高考·26）TiCl4是由鈦精礦(主要成分為TiO2)制備鈦(Ti)的重要中間產(chǎn)物,制備純TiCl4的流程示意圖如下:鈦精礦粗TiCl4純TiCl4資料:TiCl4及所含雜質(zhì)氯化物的性質(zhì)化合物SiCl4TiCl4AlCl3FeCl3MgCl2沸點/℃58136181(升華)3161412熔點/℃-69-25193304714在TiCl4中的溶解性互溶—微溶難溶(1)氯化過程:TiO2與Cl2難以直接反應(yīng),加碳生成CO和CO2可使反應(yīng)得以進行。已知:TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g)ΔH1=+175.4kJ·mol-12C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH2=-220.9kJ·mol-1①沸騰爐中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的熱化學(xué)方程式:______________。②氯化過程中CO和CO2可以相互轉(zhuǎn)化,根據(jù)如圖判斷:CO2生成CO反應(yīng)的ΔH________0(填“>”“<”或“=”),判斷依據(jù):____。③氯化反應(yīng)的尾氣須處理后排放,尾氣中的HCl和Cl2經(jīng)吸收可得粗鹽酸、FeCl3溶液,則尾氣的吸收液依次是______________。④氯化產(chǎn)物冷卻至室溫,經(jīng)過濾得到粗TiCl4混合液,則濾渣中含有__________。(2)精制過程:粗TiCl4經(jīng)兩步蒸餾得純TiCl4。示意圖如下:物質(zhì)a是________,T2應(yīng)控制在________?！久}意圖】本題考查金屬及其化合物、化學(xué)反應(yīng)與能量等知識。意在考查學(xué)生利用信息解決實際問題的能力?！窘馕觥?1)①根據(jù)蓋斯定律,兩式相加得到TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g)ΔH=ΔH1+ΔH2=-45.5kJ·mol-1;②根據(jù)圖象,隨著溫度的升高,CO的濃度增大,CO2的濃度降低,說明升高溫度,平衡向生成CO的方向移動,即ΔH>0;③除去氯氣中的HCl氣體,一般采用通過飽和食鹽水的方法,根據(jù)題目要求應(yīng)先除去HCl,再除去Cl2,且得到HCl和FeCl3溶液,因此尾氣的吸收液依次是飽和食鹽水、氯化亞鐵溶液;④根據(jù)氯化過程發(fā)生的反應(yīng)可知氯化產(chǎn)物過濾得到的濾渣中含有TiO2和C。(2)根據(jù)資料,SiCl4的沸點低,先蒸餾出來,a為SiCl4,根據(jù)流程目的是得到純凈的TiCl4,溫度應(yīng)控制在稍大于136℃,但小于181℃答案:(1)①TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g)ΔH=-45.5kJ·mol-1②>溫度越高,CO的物質(zhì)的量越多而CO2的物質(zhì)的量越少,說明CO2生成CO的反應(yīng)是吸熱反應(yīng),所以ΔH>0③飽和食鹽水、氯化亞鐵溶液④TiO2和C(2)四氯化硅136℃6.(2017?丙卷?27)重鉻酸鉀是一種重要的化工原料,一般由鉻鐵礦制備,鉻鐵礦的主要成分為FeO·Cr2O3,還含有硅、鋁等雜質(zhì)。制備流程如圖所示:回答下列問題:(1)步驟①的主要反應(yīng)為:FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2上述反應(yīng)配平后FeO·Cr2O3與NaNO3的系數(shù)比為______。該步驟不能使用陶瓷容器,原因是____________________________________________________。(2)濾渣1中含量最多的金屬元素是________,濾渣2的主要成分是______及含硅雜質(zhì)。(3)步驟④調(diào)濾液2的pH使之變________(填“大”或“小”),原因是____________________(用離子方程式表示)。(4)有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl,蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到________(填標號)得到的K2Cr2O7a.80℃b.60℃c.40步驟⑤的反應(yīng)類型是________________。(5)某工廠用m1kg鉻鐵礦粉(含Cr2O340%)制備K2Cr2O7,最終得到產(chǎn)品m2kg,產(chǎn)率為【命題意圖】本題考查了物質(zhì)制備的流程分析判斷,物質(zhì)性質(zhì)和實驗操作的分析應(yīng)用,把握晶體析出的原理和溶解度變化特征的分析是解題關(guān)鍵,題目難度中等,側(cè)重于考查學(xué)生的實驗?zāi)芰?、分析問題、解決問題的能力?！窘馕觥?1)FeO·Cr2O3是還原劑,被完全氧化為Na2CrO4和Fe2O3,每摩爾FeO·Cr2O3被氧化轉(zhuǎn)移7mol電子,而NaNO3是氧化劑,氧化產(chǎn)物為NaNO3,每摩爾NaNO3被還原轉(zhuǎn)移2mol電子,根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)守恒可知,FeO·Cr2O3與NaNO3的系數(shù)比為2∶7;陶瓷容器主要成分為二氧化硅,碳酸鈉與二氧化硅在高溫條件下反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳。(2)操作①中加入碳酸鈉熔融,二氧化硅與碳酸鈉高溫下生成硅酸鈉,硅酸鈉溶于水,而Fe2O3不溶于水,濾渣1的主要成分是Fe2O3,故濾渣1的主要金屬元素為鐵元素;濾液1中含有、、,調(diào)節(jié)濾液1的pH并過濾后得濾渣2為Al(OH)3。(3)調(diào)節(jié)濾液2的pH的目的是增大溶液的酸性,pH變小;因為溶液中存在2+2H++H2O,增大溶液中H+的濃度,可促進平衡正向移動,提高的濃度。(4)由題干圖示可知,在10℃時,得到K2Cr2O7的固體最多;2KCl+Na2Cr2O7K2Cr2O7+2NaCl的反應(yīng)類型為復(fù)分