魯科版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第4章第22講無機(jī)非金屬材料與環(huán)境保護(hù)教學(xué)課時(shí)學(xué)案-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

1.了解碳、硅及其重要化合物的性質(zhì)及應(yīng)用。 2.了解硅的工業(yè)制備。 3.了解無機(jī)非金屬材料的性質(zhì)及用途。 4.了解環(huán)境污染及保護(hù)與綠色化學(xué)。 5.了解“碳達(dá)峰”和“碳中和”。
碳的單質(zhì)與氧化物
1．碳單質(zhì)
(1)結(jié)構(gòu)類型與物理性質(zhì)
存在形式有金剛石、石墨、無定形碳、足球烯，它們互為同素異形體。
①
②
③
(2)重要化學(xué)性質(zhì)(用化學(xué)方程式表示)
2．碳的氧化物
(1)一氧化碳的性質(zhì)及應(yīng)用
①物理性質(zhì)：無色無味的氣體，難溶于水，能使人中毒。中毒的原因是與人體內(nèi)血紅蛋白相結(jié)合，使人因缺氧而中毒。
②化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用(寫出有關(guān)化學(xué)方程式)
a．可燃性：2CO＋O2eq \(=====,\s\up10(點(diǎn)燃))2CO2，可作燃料。
b．還原性：CO還原Fe2O3的反應(yīng)為3CO＋Fe2O3eq \(=====,\s\up10(高溫))2Fe＋3CO2，可用于冶煉金屬。
(2)CO2的制備、性質(zhì)、用途及檢驗(yàn)
①實(shí)驗(yàn)室制備：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O。
③用途：制飲料、碳酸鹽，作滅火劑，干冰用作制冷劑，也可用于人工降雨。
④檢驗(yàn)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(帶火星的木條熄滅,使澄清石灰水變渾濁))
檢驗(yàn)CO2中CO是否存在的實(shí)驗(yàn)裝置
確定混合氣體中含有CO的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是D中的物質(zhì)由黑色變成紅色，B中無明顯現(xiàn)象，F(xiàn)中的澄清石灰水變渾濁。
判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)
(1)金剛石和石墨由相同的元素組成，因此它們具有相同的性質(zhì)。( )
(2)石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸姆磻?yīng)屬于氧化還原反應(yīng)。( )
(3)C、CO均可以與MgO反應(yīng)生成Mg。( )
(4)水煤氣的制備利用了C的還原性，C還原H2O生成H2和CO。( )
(5)CO2可以用大理石與稀H2SO4反應(yīng)來制備。( )
(6)向CaCl2溶液中通入CO2氣體，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁消失。( )
(7)CO2可以作任何物質(zhì)燃燒的滅火劑。( )
(8)能使澄清石灰水變渾濁的氣體是CO2。( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)×
碳及其氧化物的性質(zhì)與應(yīng)用
1．科技的進(jìn)步為二氧化碳資源化利用提供了廣闊的前景。下列說法錯(cuò)誤的是( )
A．CO2是自然界碳循環(huán)中的重要物質(zhì)
B．CO2加氫轉(zhuǎn)化為乙烯，CO2被還原
C．CO2電催化時(shí)，在陽(yáng)極轉(zhuǎn)化為燃料
D．CO2與環(huán)氧丙烷可合成可降解塑料
C [含碳燃料燃燒以及動(dòng)植物呼吸都會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，植物光合作用消耗二氧化碳，所以CO2是自然界碳循環(huán)中的重要物質(zhì)，故A正確；CO2加氫轉(zhuǎn)化為乙烯，C元素的化合價(jià)降低，CO2得電子，被還原，故B正確；CO2中C元素的化合價(jià)為＋4價(jià)，只能發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，CO2在陰極得電子轉(zhuǎn)化為燃料，陽(yáng)極為失電子的氧化反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；CO2與環(huán)氧丙烷發(fā)生加聚反應(yīng)，可合成可降解塑料，故D正確。]
2．通過資源化利用的方式將CO2轉(zhuǎn)化為具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的產(chǎn)品(如圖所示)，是一種較為理想的減排方式，下列說法中正確的是( )
A．CO2經(jīng)催化分解為C、CO、O2的反應(yīng)為放熱反應(yīng)
B．除去Na2CO3固體中少量NaHCO3可用熱分解的方法
C．過氧化尿素和SO2都能使品紅溶液褪色，其原理相同
D．由CO2和H2合成甲醇，原子利用率達(dá)100%
B [該反應(yīng)應(yīng)為吸熱反應(yīng)，A錯(cuò)誤；碳酸氫鈉受熱易分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳，因此除去Na2CO3固體中少量NaHCO3可用熱分解的方法，B正確；過氧化尿素使品紅溶液褪色是利用它的強(qiáng)氧化性，而二氧化硫使品紅溶液褪色是利用它與品紅化合生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)，原理不相同，C錯(cuò)誤；由碳氧原子個(gè)數(shù)比可知，二氧化碳與氫氣合成甲醇的原子利用率不是100%，D錯(cuò)誤。]
“碳達(dá)峰”與“碳中和”
3．(2022·濟(jì)南模擬)我國(guó)科學(xué)家成功利用CO2人工合成淀粉，使淀粉生產(chǎn)方式從農(nóng)業(yè)種植轉(zhuǎn)為工業(yè)制造成為可能，其原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是( )
A．甲醇可用于燃料電池的正極活性物質(zhì)
B．化妝品中添加二羥基丙酮的主要作用為保濕
C．淀粉可用于制備葡萄糖
D．該過程有利于實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”
A [甲醇可用于燃料電池的負(fù)極活性物質(zhì)，A錯(cuò)誤；二羥基丙酮分子中有兩個(gè)羥基，能與水分子間形成氫鍵，故具有保濕作用，B正確；淀粉水解可生成葡萄糖，C正確；該過程能減少二氧化碳的排放，有助于實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”，D正確。]
4．(2021·山東等級(jí)考，T1)有利于實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的是( )
A．風(fēng)能發(fā)電 B．糧食釀酒
C．燃煤脫硫 D．石油裂化
A [碳達(dá)峰是指我國(guó)承諾2030年前，二氧化碳的排放不再增長(zhǎng)，達(dá)到峰值之后逐步降低；碳中和是指通過植樹造林、節(jié)能減排等形式，抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳排放量，實(shí)現(xiàn)二氧化碳“零排放”。]
“碳達(dá)峰”“碳中和”中的“碳”是指二氧化碳，從碳循環(huán)的角度分析，有兩種實(shí)現(xiàn)途徑：一是減少含碳燃料的使用，降低二氧化碳的排放量，如節(jié)約用電，節(jié)省能源，充分利用氫能、太陽(yáng)能等無碳能源(要注意無碳能源與新型清潔能源不同)；二是增大吸收二氧化碳的力度，以減少二氧化碳的總量，如植樹造林、研究“碳捕捉與儲(chǔ)存”技術(shù)等。
CO、CO2的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究
5．確定混合氣體(CO、CO2)中含有CO氣體的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法如圖所示。
請(qǐng)回答下列問題：
(1)填寫下列指定裝置的作用。
A：________________________________________________。
B：________________________________________________。
E：________________________________________________。
F：________________________________________________。
(2)寫出C中的化學(xué)方程式：__________________________________。
(3)確定混合氣體中含有CO氣體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：___________________________。
(4)該裝置存在一定的安全隱患，改進(jìn)方法為__________________。
[解析] CO的檢驗(yàn)一般是用氧化劑氧化為CO2，檢驗(yàn)CO2的生成進(jìn)而說明含CO，但要注意原氣體中CO2的干擾。
[答案] (1)除去混合氣體中的CO2氣體檢驗(yàn)混合氣體中CO2是否除盡除去尾氣中的CO2氣體除去尾氣中的CO氣體，防止污染環(huán)境
(2)CO＋CuOeq \(=====,\s\up10(△))Cu＋CO2
(3)B中無明顯現(xiàn)象，C中的物質(zhì)由黑色變成紅色，D中的澄清石灰水變渾濁
(4)在裝置C、D之間加一防倒吸裝置
無機(jī)非金屬材料
1．硅單質(zhì)
硅元素在自然界中主要以二氧化硅和硅酸鹽等化合態(tài)的形式存在于地殼中。
(1)單質(zhì)硅的性質(zhì)
①晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體，其結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔、沸點(diǎn)很高、硬度大，導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料。
②硅與強(qiáng)堿溶液生成氫氣(特征反應(yīng))：
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
(2)高純硅制備的一般流程及涉及的主要化學(xué)反應(yīng)
石英砂eq \(――――――――→,\s\up10(1 800～2 000 ℃),\s\d8(①焦炭))粗硅eq \(――――→,\s\up10(300 ℃),\s\d8(②HCl))SiHCl3eq \(―――――→,\s\up10(1 100 ℃),\s\d8(③H2))高純硅
①SiO2＋2Ceq \(===============,\s\up10(1 800～2 000 ℃))Si＋2CO↑，
②Si＋3HCleq \(=====,\s\up10(300 ℃))SiHCl3＋H2，
③SiHCl3＋H2eq \(=========,\s\up10(1 100 ℃))Si＋3HCl。
2．二氧化硅
(1)晶體類型：共價(jià)晶體。
(2)酸性氧化物：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。
(3)高溫下，與Na2CO3、CaCO3反應(yīng)制玻璃：
Na2CO3＋SiO2eq \(=====,\s\up10(高溫))Na2SiO3＋CO2↑、
CaCO3＋SiO2eq \(=====,\s\up10(高溫))CaSiO3＋CO2↑。
(4)與氫氟酸反應(yīng)(特性)
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(寫化學(xué)方程式)。
3．硅酸及其鹽
(1)硅酸
①硅酸(H2SiO3)是一種難溶于水的弱酸。
②與強(qiáng)堿反應(yīng)：H2SiO3＋2OH－===SiOeq \\al(2－,3)＋2H2O。
(2)硅酸鹽——由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱。
①硅酸鹽的性質(zhì)：硬度高、難溶于水、耐高溫、耐腐蝕等。
②硅酸鈉(Na2SiO3)——俗稱泡花堿
a．白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱水玻璃，有黏性，水溶液顯堿性。
b．與較強(qiáng)的酸反應(yīng)生成硅酸(寫化學(xué)方程式)：
如Na2SiO3溶液與稀硫酸反應(yīng)：Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋Na2SO4；與CO2水溶液反應(yīng)：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。
4．硅酸鹽材料——傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料
(1)生產(chǎn)水泥時(shí)加入適量石膏調(diào)節(jié)水泥硬化速率。水泥、沙子和碎石等與水混合可以得到混凝土。
(2)玻璃沒有固定的熔點(diǎn)，是混合物，在某一溫度范圍內(nèi)逐漸軟化，可吹成各種形狀的制品。不是晶體，稱為玻璃態(tài)物質(zhì)。
5．新型無機(jī)非金屬材料
(1)晶體硅：廣泛應(yīng)用于信息技術(shù)和新能源技術(shù)等領(lǐng)域，制硅芯片、硅太陽(yáng)能電池等。
(2)光導(dǎo)纖維：主要成分為SiO2，傳輸光信號(hào)，制作光纜。
(3)新型陶瓷
①高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：如氮化硅陶瓷具有較高的硬度和耐磨蝕等。再如碳化硅(SiC)俗稱金剛砂，SiC具有優(yōu)異的高溫抗氧化性能，可用作耐高溫結(jié)構(gòu)材料和耐高溫半導(dǎo)體材料。
②生物陶瓷：對(duì)機(jī)體無排異反應(yīng)，不會(huì)引起代謝作用異常。
③壓電陶瓷：具有壓電效應(yīng)。
(4)碳納米材料
①富勒烯是由碳原子構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱。
②石墨烯是只有一個(gè)碳原子直徑厚度的單層石墨，具有獨(dú)特的電阻率低、熱導(dǎo)率高的特點(diǎn)和很高的強(qiáng)度。
③碳納米管可以看成是由石墨片層卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑。碳納米管的比表面積大，有相當(dāng)高的強(qiáng)度和優(yōu)良的電學(xué)性能。
硅及其化合物的主要性質(zhì)與應(yīng)用
1．(2022·常德模擬)高純度晶體硅是典型的無機(jī)非金屬材料，又稱“半導(dǎo)體”材料，它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引起計(jì)算機(jī)的一場(chǎng)“革命”。工業(yè)上制備高純硅有多種方法，其中的一種工藝流程如圖所示。
已知：流化床反應(yīng)器的產(chǎn)物中，除SiCl4外，還有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等。下列說法正確的是( )
A．電弧爐中發(fā)生的反應(yīng)為C＋SiO2eq \(=====,\s\up10(高溫))CO2↑＋Si
B．SiCl4進(jìn)入還原爐之前需要經(jīng)過蒸餾提純
C．每生成1 ml 高純硅，需要44.8 L Cl2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)
D．該工藝流程中Si的產(chǎn)率高，符合綠色化學(xué)要求
B [電弧爐中發(fā)生反應(yīng)SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up10(高溫))Si＋2CO↑，A錯(cuò)誤；根據(jù)已知信息可知，流化床反應(yīng)器的產(chǎn)物中，除SiCl4外，還有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等，因此進(jìn)入還原爐之前需要經(jīng)過蒸餾提純，B正確；流化床反應(yīng)器的產(chǎn)物中有多種含氯副產(chǎn)物，因此生成1 ml高純硅，需要氯氣的物質(zhì)的量大于2 ml，C錯(cuò)誤；流化床反應(yīng)器的產(chǎn)物中有多種含硅副產(chǎn)物，導(dǎo)致Si的損失，不符合綠色化學(xué)要求，D錯(cuò)誤。]
2．下列關(guān)于硅和二氧化硅的說法正確的是________(填序號(hào))。
①SiO2與NaOH、HF均反應(yīng)，故SiO2為兩性氧化物
②NaOH溶液、氫氟酸均不能用玻璃試劑瓶盛裝
③二氧化硅不能與碳酸鈉溶液反應(yīng)，但能與碳酸鈉固體在高溫時(shí)發(fā)生反應(yīng)
④對(duì)于2C＋SiO2eq \(=====,\s\up10(高溫))Si＋2CO↑中，氧化劑與還原劑的質(zhì)量之比為1∶2
⑤SiO2與H2O反應(yīng)生成硅酸，與強(qiáng)堿反應(yīng)生成硅酸鹽
⑥向Na2SiO3溶液和Na2CO3溶液中通入過量CO2均無沉淀生成
[答案] ③
無機(jī)非金屬材料
3．北京冬奧會(huì)彰顯了我國(guó)的科技實(shí)力，下列說法錯(cuò)誤的是( )
A．冬奧會(huì)采用氫能源保障車有利于“碳達(dá)峰、碳中和”
B．速滑館“冰絲帶”用CO2作制冷劑制冰發(fā)生化學(xué)變化
C．冬奧禮儀服裝用到的石墨烯材料既能導(dǎo)熱又能導(dǎo)電
D．制作“飛揚(yáng)”火炬的碳纖維復(fù)合材料屬于新型材料
B [冬奧會(huì)采用氫能源保障車，減少了燃油汽車的使用，減少了碳排放，有利于“碳達(dá)峰、碳中和”，A項(xiàng)正確；CO2作制冷劑制冰，利用的是固態(tài)(或液態(tài))二氧化碳升華(或汽化)時(shí)吸熱，屬于物理變化，B項(xiàng)錯(cuò)誤；石墨烯是由碳原子構(gòu)成的二維層狀的碳材料，既能導(dǎo)熱又能導(dǎo)電，C項(xiàng)正確；碳纖維復(fù)合材料屬于新型復(fù)合材料，D項(xiàng)正確。]
4．我國(guó)很早開始生產(chǎn)陶器和瓷器，并在民間廣泛使用。明朝宋應(yīng)星編寫的《天工開物·陶埏》中記載：“水火既濟(jì)而土合。萬(wàn)室之國(guó)，日勤千人而不足，民用亦繁矣哉?！毕铝姓f法錯(cuò)誤的是( )
A．陶瓷是傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料，與光導(dǎo)纖維的主要成分相同
B．制作傳統(tǒng)陶瓷的主要原料為黏土
C．陶瓷材料在高溫下不易被氧化，并對(duì)酸、堿具有良好的抗腐蝕能力
D．唐三彩陶器的黃色、褐色主要是因?yàn)樘砑恿酥珓趸F
A [光導(dǎo)纖維的主要成分為二氧化硅，與陶瓷的主要成分為硅酸鹽不同，A項(xiàng)錯(cuò)誤；制作傳統(tǒng)陶瓷的主要原料是黏土，B項(xiàng)正確；陶瓷的主要成分是硅酸鹽，性質(zhì)穩(wěn)定，高溫下不易被氧化，并對(duì)酸、堿具有較好的抗腐蝕能力，C項(xiàng)正確；唐三彩陶器的黃色、褐色主要是因?yàn)樘砑恿瞬煌康难趸F，D項(xiàng)正確。]
環(huán)境污染及保護(hù)與綠色化學(xué)
1．常見環(huán)境污染
(1)環(huán)境問題
主要是指由于人類不合理地開發(fā)和利用自然資源而造成的生態(tài)環(huán)境破壞，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活所造成的環(huán)境污染。一般說的“三廢”：主要是指廢氣、廢水和廢渣。
(2)污染物的來源
大氣污染物主要來自化石燃料的燃燒和工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢氣及其攜帶的顆粒物。這些污染物在太陽(yáng)輻射等因素的作用下形成次生污染物。
(3)常見環(huán)境污染及其成因
①酸雨——有關(guān)的物質(zhì)為SO2和氮氧化合物。
a．硫酸型酸雨eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(途徑1：SO2\(――――――→,\s\up10(空氣?O2?),\s\d8(飄塵))SO3\(―――→,\s\up10(H2O))H2SO4,,途徑2：SO2\(―――→,\s\up10(H2O),\s\d8( ))H2SO3\(―――→,\s\up10(空氣?O2?))H2SO4))
b．硝酸型酸雨：NOx排入大氣中后，與空氣(O2)、水反應(yīng)生成HNO3隨雨雪降到地面。
即NOxeq \(―――――→,\s\up10(O2＋H2O))HNO3。
②光化學(xué)煙霧——主要是氮氧化合物和碳?xì)浠衔镌斐傻摹?br>③臭氧層空洞——主要是氟氯代烴、氮氧化合物等的排放引起的。
④溫室效應(yīng)——主要是由于大氣中CO2等的含量的不斷增加造成的。CH4等烴類也能引起溫室效應(yīng)。
⑤白色污染——聚乙烯等難降解塑料的大量使用。
⑥水華、赤潮——含大量氮、磷的生活污水及工農(nóng)業(yè)廢污水的任意排放造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。
⑦PM2.5——大氣中直徑小于或等于2.5×10－6 m的顆粒物，它主要來自化石燃料的燃燒(如機(jī)動(dòng)車尾氣、燃煤等)。
⑧霧霾——霧和霾的統(tǒng)稱?？諝庵械幕覊m、硫酸、硝酸等組成的氣溶膠系統(tǒng)造成視覺障礙的叫霾。二氧化硫、氮氧化物以及顆粒物(PM)這三項(xiàng)是霧霾主要污染物，前兩者為氣態(tài)污染物，最后一項(xiàng)顆粒物才是加重霧霾天氣污染的罪魁禍?zhǔn)住?br>⑨居室污染——甲醛、苯、甲苯、氡對(duì)空氣的污染。來源于建筑、裝修材料等。
2．綠色化學(xué)——環(huán)境友好化學(xué)
(1)核心：其核心思想就是改變“先污染后治理”的觀念和做法，利用化學(xué)原理和技術(shù)手段，減少或消除產(chǎn)品在生產(chǎn)和應(yīng)用中涉及的有害化學(xué)物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)從源頭減少或消除環(huán)境污染。
(2)特征
①采用無毒、無害的原料；
②在無毒、無害的條件(包括催化劑、溶劑)下進(jìn)行；
③產(chǎn)品應(yīng)該是環(huán)境友好的；
④具有“原子經(jīng)濟(jì)性”，即反應(yīng)具有高選擇性、極少副產(chǎn)物，甚至實(shí)現(xiàn)“零排放”。此外，它還應(yīng)當(dāng)滿足“物美價(jià)廉”的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。
(3)原子經(jīng)濟(jì)性
①原子經(jīng)濟(jì)性可用原子利用率來衡量，其定義式可表示為原子利用率＝eq \f(期望產(chǎn)物的總質(zhì)量,生成物的總質(zhì)量)×100%。
②經(jīng)濟(jì)性的反應(yīng)有兩個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地減少了廢物的排放。
③最高目標(biāo)：原子利用率為100%，如化合反應(yīng)和加成反應(yīng)。
1．下列說法不正確的是( )
A．工業(yè)上用氨水消除燃煤煙氣中的SO2
B．納米鐵粉主要通過物理吸附除去污水中的Cu2＋、Hg2＋、Ag＋等重金屬離子
C．空間站宇航員采用多次蒸餾的方法，從尿液中分離出純凈水，實(shí)現(xiàn)了水的再生循環(huán)
D．中國(guó)科學(xué)院在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了從CO2到淀粉的全合成，有利于促進(jìn)“碳中和”
B [納米鐵粉能與污水中的Cu2＋、Hg2＋、Ag＋等重金屬離子發(fā)生置換反應(yīng)達(dá)到除去重金屬離子的目的，與物理吸附無關(guān)，故B錯(cuò)誤。]
2．(2022·濰坊模擬)“打造青山常在、綠水長(zhǎng)流、空氣常新的美麗中國(guó)，讓錦繡河山造福人民”。下列水處理方法錯(cuò)誤的是( )
A．用臭氧進(jìn)行自來水消毒
B．向酸性廢水中加生石灰進(jìn)行中和
C．用FeS除去工業(yè)廢水中的Cu2＋和Hg2＋
D．用Na2SO4除去硬水中的Mg2＋和Ca2＋
D [硫酸鎂溶于水，硫酸鈣微溶于水，不能用Na2SO4除去硬水中的Mg2＋和Ca2＋，D錯(cuò)誤。]
3．推進(jìn)綠色發(fā)展，建設(shè)美麗中國(guó)。下列做法應(yīng)提倡的是( )
A．限制二氧化碳排放，減少酸雨產(chǎn)生
B．加大化肥、農(nóng)藥的施用，提高糧食產(chǎn)量
C．將塑料焚燒處理，減輕白色污染
D．開發(fā)新能源，減少化石燃料的使用
[答案] D
4．在“綠色化學(xué)”工藝中，理想狀態(tài)是反應(yīng)物原子全部轉(zhuǎn)化為欲制的產(chǎn)物，即原子利用率為100%。以下反應(yīng)最符合綠色化學(xué)原子經(jīng)濟(jì)要求的是( )
A．乙烯聚合為聚乙烯高分子材料
B．甲烷與氯氣制備一氯甲烷
C．以銅和濃硝酸為原料生產(chǎn)硝酸銅
D．用二氧化硅制備高純硅
[答案] A
5．(1)工業(yè)上常采用生物硝化法將NHeq \\al(＋,4)轉(zhuǎn)化為NOeq \\al(－,3)來處理氨氮廢水，工業(yè)流程如圖所示。
①生物硝化法處理廢水，會(huì)導(dǎo)致水體pH逐漸下降，試用離子方程式表示__________________________________________________________________。
②微生物保持活性的pH范圍為7～8，可以加入________來調(diào)節(jié)溶液的pH。
(2)工業(yè)尾氣中氮的氧化物常采用堿液吸收法處理。
①NO2被燒堿溶液吸收時(shí)，生成兩種鈉鹽，其物質(zhì)的量之比為1∶1，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________。
②NO與NO2按物質(zhì)的量之比為1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一種鈉鹽，該鈉鹽的化學(xué)式是________。
[答案] (1)①NHeq \\al(＋,4)＋2O2===NOeq \\al(－,3)＋2H＋＋H2O
②石灰石(只要合理均可)
(2)①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O ②NaNO2
1．(2022·全國(guó)乙卷，T7)生活中處處有化學(xué)，下列敘述正確的是( )
A．HB鉛筆芯的成分為二氧化鉛
B．碳酸氫鈉可做食品膨松劑
C．青銅和黃銅是不同結(jié)構(gòu)的單質(zhì)銅
D．焰火中紅色來源于鈉鹽灼燒
[答案] B
2．(2022·海南等級(jí)考，T1)化學(xué)與日常生活息息相關(guān)。下列說法錯(cuò)誤的是( )
A．使用含氟牙膏能預(yù)防齲齒
B．小蘇打的主要成分是Na2CO3
C．可用食醋除去水垢中的碳酸鈣
D．使用食品添加劑不應(yīng)降低食品本身營(yíng)養(yǎng)價(jià)值
[答案] B
3．(2022·河北選擇性考試，T1)定窯是宋代五大名窯之一，其生產(chǎn)的白瓷聞名于世。下列說法正確的是( )
A．傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料
B．陶瓷主要成分為SiO2和MgO
C．陶瓷燒制的過程為物理變化
D．白瓷的白色是因鐵含量較高
A [陶瓷的主要成分為硅酸鹽，而不是SiO2和MgO，B錯(cuò)誤；陶瓷燒制過程發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，有新物質(zhì)生成，屬于化學(xué)變化，C錯(cuò)誤；由于Fe2＋、Fe3＋和鐵的氧化物均有顏色，故陶瓷中含鐵量越多，陶瓷的顏色越深，白瓷的白色是因?yàn)殍F含量較低甚至幾乎不含，D錯(cuò)誤。]
4．(2022·全國(guó)甲卷，T7)化學(xué)與生活密切相關(guān)。下列敘述正確的是( )
A．漂白粉與鹽酸可混合使用以提高消毒效果
B．溫室氣體是形成酸雨的主要物質(zhì)
C．棉花、麻和蠶絲均為碳水化合物
D．干冰可用在舞臺(tái)上制造“云霧”
D [漂白粉與鹽酸混合可以產(chǎn)生Cl2，不能混用，A錯(cuò)誤；溫室氣體主要指CO2，CO2與酸雨無關(guān)，B錯(cuò)誤；蠶絲的主要成分為蛋白質(zhì)，C錯(cuò)誤。]
5．(2021·海南等級(jí)考，T1)2020年9月22日，中國(guó)向全世界宣布，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。下列措施不利于大氣中CO2減少的是 ( )
A．用氨水捕集廢氣中的CO2，將其轉(zhuǎn)化為氮肥
B．大力推廣使用風(fēng)能、水能、氫能等清潔能源
C．大力推廣使用干冰實(shí)現(xiàn)人工增雨，緩解旱情
D．通過植樹造林，利用光合作用吸收大氣中的CO2
C [大力推廣使用干冰實(shí)現(xiàn)人工增雨，會(huì)增加大氣中二氧化碳的含量，不利于大氣中二氧化碳的減少。]
課時(shí)分層作業(yè)(二十二) 無機(jī)非金屬材料與環(huán)境保護(hù)
一、選擇題(每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)
1．下列幾件文化博物館的展品中，其主要成分為硅酸鹽的是( )
A [定窯白釉孩兒枕為瓷器，其主要成分為硅酸鹽，A項(xiàng)正確；填漆戧金炕桌主體材質(zhì)為木材，B項(xiàng)錯(cuò)誤；金鏨云龍紋執(zhí)壺的材質(zhì)為金，C項(xiàng)錯(cuò)誤；朱碧山銀槎是元代的銀器，其材質(zhì)為銀，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]
2．(2022·福州模擬)下列措施不會(huì)直接減少大氣中CO2含量的是( )
A．以CO2為原料人工合成淀粉
B．技術(shù)落后企業(yè)購(gòu)買碳排放權(quán)
C．企業(yè)開展煤改電技術(shù)升級(jí)
D．捕集CO2并封存于海底
B [以CO2為原料人工合成淀粉可減少大氣中CO2含量，A項(xiàng)不符合題意；技術(shù)落后企業(yè)購(gòu)買碳排放權(quán)，其排放的CO2沒有減少，B項(xiàng)符合題意；煤改電技術(shù)可減少CO2排放，C項(xiàng)不符合題意；捕集CO2并封存于海底，減少了大氣中的CO2含量，D項(xiàng)不符合題意。]
3．我國(guó)在科技領(lǐng)域取得了很多標(biāo)志性成果，下列說法中不正確的是( )
A．“中國(guó)天眼”FAST用到的高性能碳化硅是一種新型無機(jī)非金屬材料
B．“蛟龍”號(hào)潛水器所使用的鈦合金材料具有強(qiáng)度大、密度小、耐腐蝕等特性
C．北斗導(dǎo)航專用ASIC硬件結(jié)合國(guó)產(chǎn)處理器打造出一顆真正意義的“中國(guó)芯”，其主要成分為SiO2
D．港珠澳大橋設(shè)計(jì)使用壽命120年，水下鋼柱鑲鋁塊防腐的方法為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法
C [SiC屬于新型無機(jī)非金屬材料，A正確；鈦合金材料具有強(qiáng)度大、密度小、耐腐蝕等特性，B正確；“中國(guó)芯”的主要成分為半導(dǎo)體材料Si，不是SiO2，C錯(cuò)誤；鋁比鐵活潑，形成原電池時(shí)，鐵作正極被保護(hù)，這種方法叫犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，D正確。]
4．下列有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)與應(yīng)用的對(duì)應(yīng)關(guān)系正確的是( )
[答案] B
5．(2022·淄博模擬)化學(xué)與科技和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)。下列說法錯(cuò)誤的是( )
A．我國(guó)科學(xué)家在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)從CO2到淀粉的全合成，有助于實(shí)現(xiàn)“碳中和”
B．“嫦娥五號(hào)”超聲電機(jī)運(yùn)用的壓電陶瓷屬于新型無機(jī)非金屬材料
C．北京冬奧會(huì)中國(guó)運(yùn)動(dòng)服使用的聚氨酯纖維屬于天然有機(jī)高分子材料
D．中國(guó)科學(xué)院研發(fā)的“東方超環(huán)”(人造太陽(yáng))用到的氕、氘、氚互為同位素
C [二氧化碳合成淀粉，可以減少二氧化碳的排放量，有助于實(shí)現(xiàn)“碳中和”，A項(xiàng)正確；常見的壓電陶瓷主要含有鈦酸鹽和鋯鈦酸鹽等，屬于新型無機(jī)非金屬材料，B項(xiàng)正確；聚氨酯纖維屬于合成有機(jī)高分子材料，不屬于天然有機(jī)高分子材料，C項(xiàng)錯(cuò)誤；氕、氘、氚的質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，互為同位素，D項(xiàng)正確。]
6．下列有關(guān)日常生活中涉及的化學(xué)知識(shí)敘述錯(cuò)誤的是 ( )
A．用碘水檢測(cè)土豆中的淀粉
B．用熱純堿溶液洗滌餐具上的油污
C．為防止月餅等富含油脂的食品變質(zhì)，常在包裝袋中放入生石灰
D．松花蛋是一種常見食品，若食用時(shí)有氨氣的味道，可以蘸些食醋除去
C [淀粉遇碘水變藍(lán)，A項(xiàng)正確；純堿在溶液中水解顯堿性，能使油污水解成易溶于熱水的高級(jí)脂肪酸鹽和甘油，B項(xiàng)正確；防止食品變質(zhì)要防止其被氧化，應(yīng)向包裝袋中加入還原性更強(qiáng)的抗氧化劑，包裝袋中放入的生石灰是干燥劑，不能防氧化，C項(xiàng)錯(cuò)誤；松花蛋腌制過程中生成了氨，氨與食醋發(fā)生中和反應(yīng)，可除去氨，D項(xiàng)正確。]
7．化學(xué)品在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中都有重要應(yīng)用。下列敘述正確的是( )
A．自來水廠常用明礬、O3、ClO2等作水處理劑，其作用都是殺菌消毒
B．食品包裝袋中常有硅膠、還原性鐵粉等，其作用都是防止食品氧化變質(zhì)
C．芯片與太陽(yáng)能電池感光板所用材料均為晶體硅
D．過量服用阿司匹林引起酸中毒后，可用靜脈注射NaOH溶液的方法解毒
C [明礬溶于水后可以產(chǎn)生膠狀物，膠狀物可以吸附水中懸浮雜質(zhì)，不能殺菌消毒，A錯(cuò)誤；硅膠具有吸水性，可以防止食品受潮變質(zhì)，鐵粉具有還原性，可以防止食品氧化變質(zhì)，B錯(cuò)誤；芯片與太陽(yáng)能電池感光板主要原料均為硅，C正確；過量服用阿司匹林引起酸中毒后，可用靜脈注射NaHCO3溶液的方法解毒，D錯(cuò)誤。]
8．科學(xué)家將含有石墨烯和碳納米管兩種納米材料的水溶液在低溫環(huán)境下凍干得到“全碳?xì)饽z”，該固態(tài)材料的密度僅為0.16 mg·cm－3。下列有關(guān)說法正確的是( )
A．“全碳?xì)饽z”與石墨互為同位素
B．“全碳?xì)饽z”可用作處理海上原油泄漏的吸油材料
C．“全碳?xì)饽z”中含有碳碳雙鍵，屬于烯烴
D．“全碳?xì)饽z”的性質(zhì)穩(wěn)定，能在熱的濃硫酸中穩(wěn)定存在
B [選項(xiàng)A，同位素研究的對(duì)象是元素，“全碳?xì)饽z”與石墨都是單質(zhì)，二者互為同素異形體，錯(cuò)誤；選項(xiàng)B，“全碳?xì)饽z”具有極大的比表面積，吸附性強(qiáng)，因而可用作處理海上原油泄漏的吸油材料，正確；選項(xiàng)C，“全碳?xì)饽z”屬于無機(jī)物，不屬于烯烴，錯(cuò)誤；選項(xiàng)D，“全碳?xì)饽z”屬于碳單質(zhì)，在加熱條件下能和濃硫酸發(fā)生反應(yīng)，錯(cuò)誤。]
二、非選擇題
9．氮化硅可用作高溫陶瓷復(fù)合材料，在航空航天、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)械等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由石英砂合成氮化硅粉末的路線如圖所示：
其中—NH2中各元素的化合價(jià)與NH3相同。請(qǐng)回答下列問題：
(1)石英砂不能與堿性物質(zhì)共同存放，以NaOH為例，用化學(xué)方程式表示其原因：________________________________________________________________。
(2)圖示①～⑤的變化中，屬于氧化還原反應(yīng)的是________(填序號(hào))。
(3)在反應(yīng)⑤中，3 ml Si(NH2)4在高溫下加熱可得1 ml氮化硅粉末和8 ml A氣體，則氮化硅的化學(xué)式為________。
(4)在高溫下將SiCl4在B和C兩種氣體的氣氛中，也能反應(yīng)生成氮化硅，B和C兩種氣體在一定條件下化合生成A。寫出SiCl4與B和C兩種氣體反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________。
[解析] (1)石英砂不能與堿性物質(zhì)共同存放的原因是SiO2與堿性物質(zhì)可以發(fā)生反應(yīng)。(2)反應(yīng)①是石英砂與焦炭發(fā)生氧化還原反應(yīng)；反應(yīng)②是硅單質(zhì)與Cl2發(fā)生氧化還原反應(yīng)。(3)氮化硅的化學(xué)式可通過題目信息運(yùn)用元素質(zhì)量守恒求得：3Si(NH2)4eq \(=====,\s\up10(高溫))Si3N4＋8NH3↑。(4)結(jié)合題給信息，SiCl4與N2、H2反應(yīng)可得到Si3N4和HCl。
[答案] (1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
(2)①②
(3)Si3N4
(4)3SiCl4＋2N2＋6H2eq \(=====,\s\up10(高溫))Si3N4＋12HCl
10．某興趣小組欲對(duì)草酸晶體(H2C2O4·2H2O)的分解產(chǎn)物進(jìn)行探究，查閱相關(guān)資料得到草酸晶體的具體性質(zhì)如表：
(1)對(duì)于175 ℃時(shí)的分解產(chǎn)物提出以下三種猜想：①CO2和H2O；②CO和H2O；③CO、CO2和H2O。無須實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證便可判斷猜想________一定不成立，理由是______________________________________________________________。
(2)將分解產(chǎn)生的氣體依次通過以下裝置來驗(yàn)證其產(chǎn)物(可重復(fù)使用)。
①各裝置合理的連接順序?yàn)榉纸猱a(chǎn)生的氣體→B→______→________→
________→C→________→________。
②B裝置的作用有兩種，其一是通過______________現(xiàn)象證明___________________________________________________________________，
其二是___________________________________________________________。
③通過觀察到________________________________________________________
現(xiàn)象證明分解產(chǎn)物中有CO。
(3)草酸晶體受熱完全分解的化學(xué)方程式為___________________________。
[解析] (1)H2C2O4中碳元素的化合價(jià)為＋3價(jià)，反應(yīng)中H、O元素的化合價(jià)均未變化，CO2中C顯＋4價(jià)，CO中C顯＋2價(jià)，無論生成哪種物質(zhì)都會(huì)發(fā)生化合價(jià)變化，根據(jù)得失電子守恒，分解產(chǎn)物中CO和CO2必須都有，所以①、②兩種猜想一定不成立。(2)①草酸晶體分解的產(chǎn)物中有H2O、CO、CO2，同時(shí)還混有草酸蒸氣，所以驗(yàn)證其分解的產(chǎn)物，要考慮干擾因素，選擇正確的驗(yàn)證方法和合理的驗(yàn)證順序，結(jié)合提供的裝置及其中所盛裝的藥品，H2O是通過無水硫酸銅來檢驗(yàn)的，而且應(yīng)當(dāng)最先檢驗(yàn)，CO2是用澄清的石灰水來檢驗(yàn)的，但要注意草酸蒸氣同樣能使澄清石灰水變渾濁，故要先除草酸蒸氣(可以用冷凝的方法除去)，檢驗(yàn)CO的方法是使干燥氣體通過灼熱的氧化銅，看到黑色的固體變紅且生成的氣體能使澄清石灰水變渾濁即可確定CO存在，則各裝置合理的連接順序?yàn)榉纸猱a(chǎn)生的氣體→B→E→D→A→C→E→F。
[答案] (1)①、② ①、②兩種猜想均違背了得失電子守恒(其他合理答案均可) (2)①E D A E F ②白色粉末變藍(lán) 分解產(chǎn)物中有H2O 使升華的草酸蒸氣冷凝而除去，排除對(duì)CO2的檢驗(yàn)的干擾 ③C中的黑色固體變紅且后面澄清的石灰水變渾濁 (3)H2C2O4·2H2Oeq \(=====,\s\up10(△)) CO2↑＋CO↑＋3H2O↑
水泥
玻璃
陶瓷
生產(chǎn)原料
黏土、石灰石
純堿、石灰石、石英砂
黏土
主要設(shè)備
水泥回轉(zhuǎn)窯
玻璃窯
陶瓷窯
生產(chǎn)條件
高溫
主要成分
3CaO·SiO2、
2CaO·SiO2、
3CaO·Al2O3
Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
硅酸鹽
選項(xiàng)
性質(zhì)
實(shí)際應(yīng)用
A
小蘇打不穩(wěn)定，受熱分解生成CO2
用于泡沫滅火器
B
SiO2可以傳輸光
用于制光導(dǎo)纖維
C
金剛石熔點(diǎn)很高
應(yīng)用于切割工具
D
石墨是混合型晶體，含大π鍵
用作潤(rùn)滑劑
熔點(diǎn)
沸點(diǎn)
熱穩(wěn)定性
其他
101～
102 ℃
150～
160 ℃
升華
100.1 ℃分解
出水，175 ℃
分解成氣體
與Ca(OH)2反應(yīng)
產(chǎn)生白色沉淀
(CaC2O4)

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