1、第4章学业水平测试时间：90分钟满分：100分可能用到的相对原子质量：H1C12O16Na23Mg24Al27Si28S32Ca40Fe56Cu64Zn65一、选择题(本题共16小题，每小题3分，共48分。每小题只有一个选项符合题意)1硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤，约占地壳质量的90%以上。在无机非金属材料中，硅一直扮演着重要的角色。下面几种物质中含有硅单质的是()答案C解析玛瑙、光导纤维和水晶的主要成分都是SiO2，硅单质可用来制造太阳能电池。2下列关于硅的化合物的说法，不正确的是()A光导纤维的主要成分是二氧化硅B二氧化硅可以和水直接反应来制取硅酸C石英、沙子的主
2、要成分是二氧化硅D硅酸钠是制备硅胶和木材防火剂等的原料答案B解析光导纤维的主要成分是二氧化硅，A正确；二氧化硅不与水反应，B错误；石英、沙子的主要成分是二氧化硅，C正确；硅酸钠溶液与稀盐酸或二氧化碳反应可制得硅酸，再经过处理可得硅胶；硅酸钠具有耐火性，可用于制备木材防火剂等，D正确。3硅是在人类文明发展过程中起了重要作用的元素。下列有关硅的说法正确的是()A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B在自然界中有单质硅存在C光纤通信是以光作为信息的载体，光导纤维的主要成分是SiO2D硅单质的性质十分稳定，不能和任何物质发生反应答案C解析硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅
3、在地壳中的含量在所有的元素中居第二位，A错误；硅在自然界中只以化合态形式存在，B错误；光导纤维的主要成分是SiO2，C正确；硅在常温下能与氟气反应生成四氟化硅，D错误。4下列有关说法中正确的是()A硅是非金属元素，其单质与任何酸都不发生反应BSiO2溶于水生成硅酸，其水溶液显酸性C硅的性质很稳定，但在自然界中不存在游离态D二氧化硅是酸性氧化物，可以与碱反应，但是不能与酸反应答案C解析硅在常温下可以与氢氟酸反应，A错误；SiO2不溶于水，也不能与水反应，B错误；自然界中没有游离态的硅，化合态的硅几乎全部是二氧化硅和硅酸盐，C正确；SiO2是酸性氧化物，但是可以与氢氟酸反应，D错误。5关于硅及其化
4、合物的叙述中，正确的是()A硅是良好的半导体材料，可以与NaOH溶液和氢氟酸反应B二氧化硅与石灰石反应：SiO2CaCO3CaSiO3COC用焦炭还原二氧化硅生产硅：SiO2CSiCO2D工业制造镁粉是将镁蒸气在某气体中冷却，CO2可作为冷却气体答案A解析硅和NaOH溶液、氢氟酸反应的化学方程式分别为Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2、Si4HF=SiF42H2，A正确；二氧化硅与石灰石反应的化学方程式是SiO2CaCO3CaSiO3CO2，B错误；用焦炭还原二氧化硅时焦炭是过量的，故反应的化学方程式是SiO22CSi2CO，C错误；CO2会和镁反应，D错误。6下列对玻璃钢的叙述正确的
5、是()A玻璃钢是由普通玻璃加强热然后骤冷而得到的，所以其成分与普通玻璃相同B玻璃钢是玻璃为基体，钢纤维做增强体的复合材料C玻璃钢的基体是合成树脂，增强体是玻璃纤维D玻璃钢的强度和机械加工性能比合金钢稍差，但耐腐蚀性和绝缘性比合金钢好答案C解析普通玻璃加强热然后骤冷得到的是钢化玻璃，不是玻璃钢，A错误；玻璃钢是以合成树脂为基体，玻璃纤维做增强体的复合材料，B错误，C正确；玻璃钢的强度可达到甚至超过合金钢的强度，D错误。7下列说法不正确的是()A水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐产品B大多数硅酸盐的性质稳定C透闪石的化学成分为Ca2Mg5Si8O22(OH)2，将其写成氧化物的形式为2CaO5MgO8
6、SiO2H2OD新型陶瓷材料包括高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等答案A解析水晶饰物的主要成分为SiO2，不是硅酸盐产品，A项错误。8将两种金属的混合物共15 g投入足量的盐酸中，反应完全后得到11.2 L(标准状况)H2，该混合物可能是()A钠和铁 B镁和铁C铝和镁 D锌和铁答案B解析与足量盐酸反应生成11.2 L(标准状况)H2时，所消耗的金属的质量分别为Na23 g、Fe28 g、Mg12 g、Al9 g、Zn32.5 g，则产生11.2 L(标准状况)H2时，消耗质量小于15 g与大于15 g的金属组合符合题意。9有一含有杂质铁的粗硅，取等质量的样品分别投入过量的稀盐酸和过量的稀氢氧化
7、钠溶液中，放出等量的氢气，则该粗硅中铁和硅的关系正确的是()A物质的量之比为11B物质的量之比为12C质量之比为41D质量之比为21答案C解析该粗硅样品与稀盐酸的反应实质是铁与稀盐酸反应：Fe2HCl=FeCl2H2；该粗硅样品与碱的反应实质是硅与碱反应：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。因放出等量的氢气，则铁与硅的物质的量之比为21，质量之比为41。10金属陶瓷是一种应用于高科技的复合材料，合成方法是将陶瓷(主要成分：Al2O3、ZrO2等耐高温材料)和黏结金属(主要是Cr、Mo、W、Ti等高熔点金属)研磨混匀成型后，高温烧结使金属仍然以单质的形式存在于金属陶瓷之中，据此判断合成操
8、作必须 ()A在氧气中进行 B在HCl气氛中进行C在氮气气氛中进行 D在空气中进行答案C解析高温烧结后金属仍以单质的形式存在，故合成操作应在氮气气氛中进行。11美国“海狼”潜艇上的核反应堆内使用了液体铝钠合金(单质钠和单质铝融合而成)做载热介质，有关说法不正确的是()A铝钠合金是混合物B若铝钠合金投入足量水中得无色溶液，则n(Al)n(Na)C铝钠合金投入一定量氯化铜溶液中，肯定有氢氧化铜沉淀生成，也可能有铜析出D若m g不同组成的铝钠合金投入足量盐酸中，放出H2越多，则铝的质量分数越小答案D解析根据合金的定义知合金是混合物，A正确；若铝钠合金投入足量水中得无色溶液，说明钠和水反应生成的氢氧化
9、钠足以将金属铝溶解，则n(Al)n(Na)，B正确；铝钠合金投入一定量氯化铜溶液中，钠和水反应生成的氢氧化钠可以和氯化铜反应生成氢氧化铜沉淀，金属铝也可能会置换出金属铜，C正确；根据关系式：2Al3H2,2NaH2可知，等质量的金属钠和金属铝与盐酸反应，金属铝产生的氢气量多，所以放出的H2越多，铝的质量分数越大，D错误。12下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是()ASiO2Na2SiO3 BSiO2H2SiO3CSiO2CaSiO3 DH2SiO3SiO2答案B解析SiO22NaOH=Na2SiO3H2O，一步实现SiO2Na2SiO3，A正确；SiO2不溶于水也不与水发生反应，B错误
10、；SiO2CaOCaSiO3，一步实现SiO2CaSiO3，C正确；H2SiO3SiO2H2O，一步能实现，D正确。13某溶液中可能含有大量的Mg2、Al3、H、Cl和少量OH，向该溶液中逐滴加入0.5 molL1的NaOH溶液，生成沉淀的质量和加入NaOH溶液的体积之间的关系如图所示，则该溶液中()A有Mg2，没有Al3B有Al3，没有Mg2C有大量的H、Mg2和Al3D有Mg2和Al3答案D解析由图像可知，加入NaOH溶液后立即产生沉淀，说明溶液中没有H，当沉淀最多时，再加NaOH溶液沉淀部分消失，说明沉淀中一定有Al(OH)3和Mg(OH)2，所以溶液中一定含有Mg2和Al3。14向Cu
11、SO4溶液中加入过量KI溶液，产生白色CuI沉淀，溶液变棕色。向反应后的溶液中通入过量SO2，溶液变成无色。下列说法不正确的是()A滴加KI溶液时，KI被氧化，CuI是还原产物B通入SO2后，溶液变无色，体现SO2的还原性C上述实验条件下，物质的氧化性：Cu2I2SO2D整个过程发生了复分解反应和氧化还原反应答案D解析硫酸铜和碘化钾反应产生了白色的碘化亚铜沉淀，说明铜元素的化合价降低，所以碘元素的化合价升高，生成碘单质，溶液变棕色，通入SO2时，碘和二氧化硫反应生成硫酸和氢碘酸。滴加KI溶液时，碘元素的化合价升高，碘化钾作还原剂，被氧化，铜元素的化合价降低，碘化亚铜是还原产物，A正确；碘和二氧
12、化硫反应，体现了二氧化硫的还原性，B正确；根据氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，可知氧化性：Cu2I2SO2，C正确；两个反应都为氧化还原反应，D错误。15下列关于铁及其化合物的说法中，不正确的是()A金属铁可以被磁铁吸引B铁元素有可变化合价C铁丝在氯气中燃烧生成FeCl2D常温下铁片遇浓硫酸会发生钝化答案C解析铁丝在Cl2中燃烧生成FeCl3。16有Al、CuO、Fe2O3组成的混合物共10.0 g，放入500 mL某浓度的盐酸中，混合物完全溶解，当再加入250 mL 2.00 molL1的NaOH溶液时，得到的沉淀最多。上述盐酸的浓度为()A1.00 molL1 B0.50
13、0 molL1C2.00 molL1 D3.00 molL1答案A解析Al、CuO、Fe2O3组成的混合物与盐酸反应生成氯化铝、氯化铜、氯化铁，盐酸可能有剩余，向反应后的溶液中加入NaOH溶液，得到的沉淀最多时应生成氢氧化铝、氢氧化铜、氢氧化铁，此时溶液中溶质为NaCl，根据钠离子守恒有n(NaCl)n(NaOH)0.25 L2.00 molL10.500 mol，根据氯离子守恒有n(HCl)n(NaCl)0.500 mol，故该盐酸的物质的量浓度为1.00 molL1。二、非选择题(本题共4小题，共52分)17(17分)高纯度硅是一种重要的基础材料。以下是工业上制取纯硅的一种方法：请回答下列
14、问题(各元素用相应的元素符号表示)：(1)在上述生产过程中，属于置换反应的有_(填反应代号)。(2)写出反应的化学方程式：_；在反应发生的同时，会发生副反应：SiO23CSiC2CO。若产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为11，则参加反应的C和SiO2的物质的量之比为_。(3)写出反应的化学方程式：_。(4)整个制备过程中必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质。写出该反应的化学方程式：_。(5)硅的化合物用途也很广泛，将石英砂和纯碱按一定比例混合加热至13731623 K反应，生成化合物W，其化学方程式是_；A、B、C几种气体在“节能减排”中作为减排
15、目标的一种气体是_(填化学式)；将该气体通入化合物W的水溶液中的现象为_。(6)工业上常将硅酸盐的化学式表示为氧化物的形式，如Na2SiO3可表示为Na2OSiO2，正长石的化学式为KAlSi3Ox，则x_，将正长石的化学式改写为氧化物的形式：_。答案(1)(2)SiO22CSi2CO52(3)SiHCl3H2Si3HCl(4)SiHCl33H2O=H2SiO33HClH2(5)SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2CO2出现浑浊(或有白色沉淀生成)(6)8K2OAl2O36SiO2解析本题涉及的反应为SiO22CSi2CO；Si3HClSiHCl3H2；SiHCl3H2Si3HCl；COH
16、2OCO2H2。(1)置换反应是一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的化学反应，在题述生产过程中，属于置换反应的有反应。(2)反应是用石英砂和焦炭反应得粗硅和一氧化碳，化学方程式为SiO22CSi2CO；会发生副反应：SiO23CSiC2CO。将两方程式叠加可得2SiO25CSiSiC4CO，故单质硅和碳化硅的物质的量之比为11时，参与反应的C和SiO2的物质的量之比为52。(5)石英砂和纯碱反应：SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2；A为CO，B为CO2，C为HCl，几种气体在“节能减排”中作为减排目标的一种气体是CO2；W为Na2SiO3，将CO2气体通入Na2SiO3
17、溶液发生反应：CO2Na2SiO3H2O=H2SiO3Na2CO3，现象为出现浑浊或有白色沉淀生成。(6)正长石的化学式为KAlSi3Ox，由化合物中各元素的化合价代数和为0可知，13432x，解得x8；将正长石的化学式(KAlSi3O8)改写为氧化物的形式为K2OAl2O36SiO2。18(10分)某研究性学习小组对铝热反应实验展开研究，关于“铝热反应”的现象有：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒”，“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。查阅化学手册可知，Al、Fe2O3、Al2O3、Fe的熔、沸点数据如下：物质AlFe2O3Al2O3Fe熔点/660146220541535沸点/24
18、6729802750(1)某同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是：该反应放热，能使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释_(填“合理”或“不合理”)。(2)设计一个简单的实验方案，证明上述所得的冷却后块状熔融物中含有金属铝。填写下列表格： (3)实验室欲溶解此熔融物，最好选用下列试剂中的_(填字母)。A浓硫酸 B稀硫酸C稀硝酸 DNaOH溶液答案(1)合理(2)氢氧化钠溶液取适量冷却后的块状熔融物置于试管中，加入氢氧化钠溶液，有气体产生2Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H2(3)B解析(1)Al的熔点比Fe的熔点低，而且Al的沸
19、点高于Fe的熔点，理论上可以形成铁铝合金。(2)铝的化学性质之一是铝能与NaOH溶液反应产生氢气，因此用NaOH溶液溶解铝，是一个行之有效的方法。19(11分)在MgCl2和AlCl3的混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液直至过量。经测定，加入的NaOH的物质的量(mol)和所得沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示。则：(1)写出代表各线段发生反应的离子方程式：OD段：_；DC段：_。(2)原溶液中Mg2、Al3的物质的量浓度之比为_。(3)图中C点表示当加入_mol NaOH时，Al3已经转化成_。(4)图中线段OAAB_。答案(1)Mg22OH=Mg(OH)2、Al33OH=Al(OH)3A
20、l(OH)3OH=Al(OH)4(2)21(3)0.8Al(OH)4(4)71解析(1)氯化镁和氯化铝均可以和氢氧化钠发生反应，生成沉淀氢氧化镁和氢氧化铝，则OD段发生反应的离子方程式为Al33OH=Al(OH)3、Mg22OH=Mg(OH)2；DC段是氢氧化铝与氢氧化钠反应。(2)由图可知，沉淀最大量为0.3 mol，C点后沉淀量为0.2 mol，可知氢氧化镁为0.2 mol，氢氧化铝为0.3 mol0.2 mol0.1 mol，根据原子守恒可知Mg2、Al3的物质的量浓度之比为21。(3)C点是Al(OH)3恰好与NaOH反应，此时沉淀为氢氧化镁，氢氧化镁为0.2 mol，氢氧化铝为0.3
21、 mol0.2 mol0.1 mol，由Al33OH=Al(OH)3、Mg22OH=Mg(OH)2可知，OA段消耗NaOH的物质的量为0.1 mol30.2 mol20.7 mol，由Al(OH)3OH=Al(OH)4可知，AB段消耗NaOH的物质的量为0.1 mol，故C点加入NaOH的物质的量为0.7 mol0.1 mol0.8 mol。20(14分)某工业废渣中主要含有Cu2O及少量杂质(Al2O3、Fe2O3、SiO2等)，从该工业废渣中提取铜的工艺流程如图所示：试回答下列问题：(1)废渣中加入稀盐酸时，Cu2O发生Cu元素自身的氧化还原反应，该反应的离子方程式为_。(2)滤液A中的金
22、属阳离子为Cu2、Al3、_，固体混合物D中含有的物质是_(写化学式)。(3)操作X为常见的实验操作，其操作名称是_，该操作中使用的玻璃仪器有_。(4)金属单质E与固体混合物F的反应常称为_反应，列举该反应的一种用途：_。(5)上述方法制备的铜可用来制备铜合金，某铜合金中可能含有Mg、Zn中的一种，采用下列方法可测定该铜合金的组成。实验方法：取10.0 g铜合金粉末样品放入烧杯中，将56.0 g 14.0%的稀硫酸(密度为1.0947 gcm3)平均分四次依次加入该烧杯中，每次均充分反应。实验数据记录如下表：实验编号abcd加入稀硫酸的质量/g14.014.014.014.0剩余固体的质量/g
23、8.707.406.106.00该稀硫酸的物质的量浓度为_ molL1。(结果保留两位小数)该铜合金中另一种金属是_(填化学式)。答案(1)Cu2O2H=CuCu2H2O(2)Fe2Fe(OH)2、Cu(OH)2(3)过滤漏斗、玻璃棒、烧杯(4)铝热焊接钢轨(答案合理即可)(5)1.56Zn解析(1)Cu元素除0价外，只有1价和2价，故Cu2O在酸性条件下发生自身氧化还原反应生成Cu和Cu2，离子方程式为Cu2O2H=CuCu2H2O。(2)尽管Fe2O3溶解在盐酸中生成Fe3，但由于该废渣在酸浸过程中有单质Cu生成，生成的Cu还原Fe3生成Fe2。滤液中加足量NaOH溶液使Al3转化为Al(
24、OH)4，而Fe2、Cu2分别生成沉淀Fe(OH)2、Cu(OH)2。(3)结合流程图中的“滤液C”“固体混合物D”可知操作X为过滤，过滤用到的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯。(4)CuO与Al、Fe2O3与Al可发生铝热反应，后者生成的液态Fe可用于焊接钢轨。(5)若取1 L溶液，则其中硫酸的物质的量为1.56 mol，故该稀硫酸的浓度为1.56 molL1。利用实验a的数据进行计算。设该铜合金中另外一种金属为M，其相对原子质量为x，则参加反应的金属的质量10.0 g8.70 g1.30 g，则MH2SO4=MSO4H2x 98130 g 14.0 g14.0%，解得x65，故该铜合金中另外一种金属为Zn。
