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专题17碳的多样性含碳矿物与信息材料高考化学(江苏省专用)A组自主命题·江苏卷题组五年高考考点碳、硅及其化合物无机非金属材料1.(2018江苏单科,1,2分)CO2是自然界碳循环中的重要物质。下列过程会引起大气中CO2含量上升的是 ()A.光合作用B.自然降雨C.化石燃料的燃烧D.碳酸盐的沉积答案C本题考查CO2排放对环境影响的相关知识。A项,光合作用会吸收CO2放出O2;B项,自然降雨对大气中的CO2含量影响不大;D项,碳酸盐的沉积对大气中的CO2含量影响不大。知识拓展植物的光合作用吸收CO2,植物的呼吸作用会释放CO2。2.(2016江苏单科,1,2分)大气中CO2含量的增加会加剧“温室效应”。下列活动会导致大气中CO2含量增加的是 ()A.燃烧煤炭供热B.利用风力发电C.增加植被面积D.节约用水用电答案A煤炭燃烧供热时会产生CO2,加剧“温室效应”。知识拓展风力发电不需要燃料,也不会产生辐射或空气污染,风能是清洁能源。易错警示植树造林、增大植被面积有利于降低大气中CO2的含量。3.(2011江苏单科,1,2分)化学与人类生活、社会可持续发展密切相关。下列措施有利于节能减排、保护环境的是 ()①加快化石燃料的开采与使用;②研发易降解的生物农药;③应用高效洁净的能源转化技术;④田间焚烧秸秆;⑤推广使用节能环保材料。A.①③⑤B.②③⑤C.①②④D.②④⑤答案B化石燃料的过度开采不利于节能减排,田间焚烧秸秆会污染环境。4.(2010江苏单科,4,2分)下列有关物质的性质或应用的说法不正确的是 ()A.二氧化硅是生产光纤制品的基本原料B.水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂C.盐析可提纯蛋白质并保持其生理活性D.石油分馏可获得乙烯、丙烯和丁二烯答案D石油的主要成分是烷烃、环烷烃、芳香烃,分馏时不会得到烯烃和二烯烃。5.[2019江苏单科,20(1),4分]CO2的资源化利用能有效减少CO2排放,充分利用碳资源。(1)CaO可在较高温度下捕集CO2,在更高温度下将捕集的CO2释放利用。CaC2O4·H2O热分解可制备CaO,CaC2O4·H2O加热升温过程中固体的质量变化如图1。 图1①写出400~600℃范围内分解反应的化学方程式:。②与CaCO3热分解制备的CaO相比,CaC2O4·H2O热分解制备的CaO具有更好的CO2捕集性能,其原因是。答案(1)①CaC2O4 CaCO3+CO↑②CaC2O4·H2O热分解放出更多的气体,制得的CaO更加疏松多孔解析(1)①根据图中质量变化可知,CaC2O4·H2O分解产生的气态产物依次为H2O(g)、CO、CO2,固体分解过程为CaC2O4·H2O→CaC2O4→CaCO3→CaO。②CaO捕集CO2的性能与CaO与CO2气体的接触面积有关,CaC2O4·H2O分解产生的气体更多,使生成的CaO更加疏松多孔,捕集性能更好。6.[2015江苏单科,16(2),6分]以磷石膏(主要成分CaSO4,杂质SiO2、Al2O3等)为原料可制备轻质CaCO3。 匀速向浆料中通入CO2,浆料清液的pH和c(S )随时间变化如下图所示。 24O(2)当清液pH接近6.5时,过滤并洗涤固体。滤液中物质的量浓度最大的两种阴离子为和(填化学式);检验洗涤是否完全的方法是。答案(2)S HC 取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中,向其中滴加盐酸酸化的Ba-Cl2溶液,若不产生白色沉淀,则表明已洗涤完全24O3O解析(2)当清液pH接近6.5时,溶液已呈弱酸性,说明通入的CO2已足够多,应有HC 生成,再结合转化的离子方程式可知滤液中物质的量浓度最大的两种阴离子应为S 和HC ;检验洗涤是否完全可通过检验洗涤液中是否还含有S 来判断,具体方法见答案。3O24O3O24O答题模板检验沉淀是否洗涤完全的方法是:取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加××(试剂名称),若××(实验现象),则已洗涤完全。B组统一命题、省(区、市)卷题组考点碳、硅及其化合物无机非金属材料1.(2019课标Ⅰ,7,6分)陶瓷是火与土的结晶,是中华文明的象征之一,其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是 ()A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色,来自氧化铁B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品,由黏土经高温烧结而成C.陶瓷是应用较早的人造材料,主要化学成分是硅酸盐D.陶瓷化学性质稳定,具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点答案A本题涉及的考点是传统硅酸盐材料陶瓷的有关性质,考查了学生对基础化学知识的再现、辨认、整合能力,体现了宏观辨识与微观探析的学科核心素养,并且弘扬了中华优秀传统文化。A项,氧化铁为红色固体,瓷器的青色不可能来自氧化铁,故错误。2.(2019北京理综,6,6分)下列我国科研成果所涉及材料中,主要成分为同主族元素形成的无机非金属材料的是 () A.4.03米大口径碳化硅反射镜B.2022年冬奥会聚氨酯速滑服C.能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线D.“玉兔二号”钛合金筛网轮答案A本题以新材料为背景考查金属材料、无机非金属材料、有机合成材料等知识;以我国科研成果为载体考查学生的识记、再现及辨识能力;借助物质的组成、性质考查学生宏观辨识与微观探析的学科核心素养,体现了增加民族自豪感的价值观念。B项,2022年冬奥会的速滑服是由有机合成材料制成的;C项,碳包覆银纳米线是金属材料;D项,钛合金筛网轮是金属材料。知识拓展目前材料主要有三大类,一类是金属材料,一类是无机非金属材料,一类是有机材料。无机非金属材料包括传统无机非金属材料和新型无机非金属材料,有机材料分为天然有机材料和合成有机材料。3.(2016北京理综,6,6分)我国科技创新成果斐然,下列成果中获得诺贝尔奖的是 ()A.徐光宪建立稀土串级萃取理论B.屠呦呦发现抗疟新药青蒿素C.闵恩泽研发重油裂解催化剂D.侯德榜联合制碱法答案B屠呦呦因发现抗疟新药青蒿素而获得诺贝尔生理学或医学奖。4.(2017北京理综,9,6分)我国在CO2催化加氢制取汽油方面取得突破性进展,CO2转化过程示意图如下: 下列说法不正确的是 ()A.反应①的产物中含有水B.反应②中只有碳碳键形成C.汽油主要是C5~C11的烃类混合物D.图中a的名称是2-甲基丁烷答案B本题主要考查有机物的组成、结构和命名等知识。反应②中既有碳碳键的形成,又有碳氢键的形成。思路梳理仔细观察示意图,挖掘出潜在的信息。图示上面反映的是转化过程信息,图示下面反映的是反应物和产物信息。疑难突破①②③反映的是主要物质的转化,有些产物并没有标示出来,可根据质量守恒定律分析得出反应①产物中含有水。5.(2019天津理综,10,14分)多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。 回答下列问题:Ⅰ.硅粉与HCl在300℃时反应生成1molSiHCl3气体和H2,放出225kJ热量,该反应的热化学方程式为。SiHCl3的电子式为。Ⅱ.将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法,对应的反应依次为:①SiCl4(g)+H2(g) SiHCl3(g)+HCl(g)ΔH10②3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s) 4SiHCl3(g)ΔH20③2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g) 3SiHCl3(g)ΔH3(1)氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解KOH溶液制备,写出产生H2的电极名称(填“阳极”或“阴极”),该电极反应方程式为。 (2)已知体系自由能变ΔG=ΔH-TΔS,ΔG0时反应自发进行。三个氢化反应的ΔG与温度的关系如图1所示,可知:反应①能自发进行的最低温度是;相同温度下,反应②比反应①的ΔG小,主要原因是。(3)不同温度下反应②中SiCl4转化率如图2所示。下列叙述正确的是(填序号)。a.B点:v正v逆b.v正:A点E点c.反应适宜温度:480~520℃(4)反应③的ΔH3=(用ΔH1,ΔH2表示)。温度升高,反应③的平衡常数K(填“增大”“减小”或“不变”)。(5)由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除SiCl4、SiHCl3和Si外,还有(填分子式)。答案(14分)Ⅰ.Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g)ΔH=-225kJ·mol-1 Ⅱ.(1)阴极2H2O+2e- H2↑+2OH-或2H++2e- H2↑(2)1000℃ΔH2ΔH1导致反应②的ΔG小(3)a、c(4)ΔH2-ΔH1减小(5)HCl、H2解析本题涉及的知识点有热化学方程式的书写、电子式的书写、电解原理、反应自发性、化学平衡等;通过阅读题目提取信息,考查了接受、吸收、整合化学信息的能力;通过分析题图、推理等认识研究对象的本质特征,体现了证据推理与模型认知的学科核心素养,以及创新思维和创新意识的价值观念。Ⅰ.放热焓变为负值,书写热化学方程式时应标明物质状态。Ⅱ.(1)电解KOH溶液,H2为还原产物,则产生H2的电极为阴极,电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-。(2)ΔG0时反应自发进行,由图1可知温度高于1000℃时反应①的ΔG0。反应①的ΔH10、ΔS1=0,而反应②的ΔH20、ΔS20,相同温度下,ΔH对反应的影响较大,故反应①的ΔG较反应②大。(3)根据图2,在温度变化过程中D点SiCl4转化率最高,为平衡点。B点反应向正反应方向进行:v正v逆,a项正确;E点温度比A点高,正反应速率:A点E点,b项错误;C到D温度区间SiCl4的转化率较高,对应温度为480~520℃,c项正确。(4)由盖斯定律,反应③=反应②-反应①,故ΔH3=ΔH2-ΔH10。升高温度,反应③逆向移动,该反应的平衡常数减小。(5)从流程图看,除SiCl4、SiHCl3和Si外,H2、HCl既是某反应的产物,又是其他反应的反应物,故H2、HCl也可以循环使用。关联知识自由能变ΔG与化学反应的自发性ΔG=ΔH-TΔS 对于ΔH0、ΔS0的反应,ΔG一定小于0,反应在任何温度下,都能自发进行;对于ΔH0、ΔS0的反应,在低温下能自发进行;对于ΔH0、ΔS0的反应,在高温下能自发进行;对于ΔH0、ΔS0的反应,在任何温度下都不能自发进行。000 反应能自发进行 反应达到平衡状态 反应不能自发进行6.(2017课标Ⅱ,26,14分)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示: 回答下列问题:(1)在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是,还可使用代替硝酸。(2)沉淀A的主要成分是,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应,该反应的化学方程式为。(3)加氨水过程中加热的目的是。沉淀B的主要成分为、(写化学式)。(4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后,用KMnO4标准溶液滴定,通过测定草酸的量可间接获知钙的含量,滴定反应为:Mn +H++H2C2O4 Mn2++CO2+H2O。实验中称取0.400g水泥样品,滴定时4O消耗了0.0500mol·L-1的KMnO4溶液36.00mL,则该水泥样品中钙的质量分数为。答案(1)将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+H2O2(2)SiO2(或H2SiO3)SiO2+4HF SiF4↑+2H2O(或H2SiO3+4HF SiF4↑+3H2O)(3)防止胶体生成,易沉淀分离Al(OH)3Fe(OH)3(4)45.0%解析本题以物质转化流程为主线,考查Ca、Al、Fe、Mg、Si等元素及其化合物的相关知识。(1)水泥样品中可能含有Fe2+,酸溶时加入几滴硝酸可将Fe2+氧化为Fe3+;将Fe2+氧化为Fe3+的氧化剂还可以选择H2O2,该氧化剂的还原产物为H2O,不会引入其他杂质。(2)SiO2不溶于盐酸、硝酸等强酸,但可溶于氢氟酸。(3)Fe3+、Al3+在沉淀的过程中容易形成胶体而无法沉淀分离,采取加热的方法可加速微粒凝聚形成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀,从而易于分离;pH为4