21．(8分)已知固體混合物A由NaHCO₃、KHCO₃、MgCO₃、CaCO₃四種物質(zhì)中的兩種混合而成。請(qǐng)通過計(jì)算和推理回答下列各小題：

(1)取A與足量的鹽酸反應(yīng)：

①若n(A)為定值，生成氣體的量即為定值，則A的組成可能有________種。

②若m(A)為定值，生成氣體的量即為定值，則A的可能組成是(填寫化學(xué)式)：________、________；______、________；________、________。(可以不填滿)

(2)若先將A加熱分解，剩余固體再與足量的鹽酸反應(yīng)，且先后兩次產(chǎn)生的氣體分別通過足量的澄清石灰水生成的沉淀均為10.0 g，則n(A)＝________mol。

[解析]　(1)①n(A)為定值，生成氣體的量即為定值，即C原子物質(zhì)的量守恒，觀察四種物質(zhì)，當(dāng)n(A)為定值，C原子的物質(zhì)的量也定下來，因“四種物質(zhì)中的兩種混合而成”，故A的組成可能有6種。②因C原子的物質(zhì)的量跟所給各物質(zhì)的物質(zhì)的量相等，當(dāng)m (A)為定值，生成氣體的量即為定值，即混合物中物質(zhì)的平均摩爾質(zhì)量相等，找出四種物質(zhì)中摩爾質(zhì)量相等的一組即是A的可能組成。(2)依題沉淀物CaCO₃的質(zhì)量均為10.0 g，據(jù)碳原子守恒，n(A)為碳原子物質(zhì)的量的總和，即0.20 mol。

[答案]　(1)①6�、贜aHCO₃、MgCO₃

KHCO₃、CaCO₃　(2)0.20

20．(10分)某化工廠為了綜合利用生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品CaSO₄與相鄰的合成氨廠聯(lián)合設(shè)計(jì)了以下制備(NH₄)₂SO₄的工藝流程。

請(qǐng)回答以下問題：

(1)沉淀池中發(fā)生的主要反應(yīng)方程式是__________________________________，該反應(yīng)能夠發(fā)生的原因______________________________________________________。

(2)提純?yōu)V液以獲得(NH₄)₂SO₄晶體，必要的操作步驟是________(填寫序號(hào))。

A．蒸干　　　　　 B．蒸發(fā)

C．冷卻結(jié)晶　 　　　　　　　　　　　　　 D．過濾

(3)該生產(chǎn)過程中可以循環(huán)使用的X是________。

(4)上述生產(chǎn)流程中，有關(guān)NH₃的作用及說明正確的是________(填寫序號(hào))。

A．提供制備所需的氮元素

B．增大CO的濃度促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行

C．作反應(yīng)的催化劑

D．生產(chǎn)1 mol (NH₄)₂SO₄，至少消耗2 mol NH₃

[解析]　沉淀池沉淀出來的物質(zhì)是CaCO₃，煅燒該物質(zhì)可以獲取生產(chǎn)所需的CO₂。

[答案]　(1)CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O===CaCO₃+(NH₄)₂SO₄　生成的CaCO₃的溶解度小于CaSO₄，有利于反應(yīng)向正向進(jìn)行　(2)BCD　(3)CO₂　(4)ABD

19．(8分)化合物A、D、F是中學(xué)化學(xué)中最常見的物質(zhì)，化合物B、C、E中含有兩種相同的元素，這些化合物之間存在如圖所示關(guān)系。其中A和B的反應(yīng)是一種重要化工生產(chǎn)中的主要反應(yīng)。

據(jù)此推斷：

(1)在A、C、F中含有的相同元素是________________________________。

(2)化合物C的化學(xué)式為__________________，化合物A的水溶液呈________性。

(3)C的水溶液和D能否發(fā)生反應(yīng)？__________。其理由是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

[解析]　顯然，要回答題中的有關(guān)問題，必須要確定各字母所代表的具體物質(zhì)。首先，根據(jù)A和B的反應(yīng)是一種重要化工生產(chǎn)中的主要反應(yīng)作為突破口來建立嘗試的依據(jù)。在中學(xué)化學(xué)中所介紹的重要化工生產(chǎn)主要有以下幾種：接觸法制硫酸、氨催化氧化法制硝酸、合成氨工業(yè)、硅酸鹽工業(yè)、電解飽和食鹽水(即氯堿工業(yè))、煉鐵和煉鋼等。根據(jù)這些化工生產(chǎn)的主要反應(yīng)，代入進(jìn)行嘗試，結(jié)合框圖所示的邏輯關(guān)系，不難得出這樣的結(jié)論：即A和B的反應(yīng)應(yīng)是硅酸鹽工業(yè)的主要反應(yīng)。已知硅酸鹽工業(yè)的主要反應(yīng)為：①Na₂CO₃+SiO₂Na₂SiO₃+CO₂↑，②CaCO₃+SiO₂CaSiO₃+CO₂↑。把反應(yīng)①和②分別代入框圖進(jìn)行嘗試，均符合圖示邏輯關(guān)系，那么反應(yīng)①和②是否都可以作此題的答案呢？注意根據(jù)題中所問“化合物A的水溶液顯________性”，說明物質(zhì)A可溶，而CaCO₃是難溶于水的，顯然只有反應(yīng)①是最符合題意的。

[答案]　(1)鈉元素　(2)Na₂SiO₃　堿　(3)能　碳酸的酸性比硅酸強(qiáng)，可發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)Na₂SiO₃+CO₂+H₂O===H₂SiO₃↓+Na₂CO₃

18．(12分)晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備純硅的主要步驟如下：

①高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅

②粗硅與干燥HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl₃：Si+3HClSiHCl₃+H₂

③SiHCl₃與過量H₂在1 000-1 100 ℃反應(yīng)制得純硅

已知SiHCl₃能與H₂O強(qiáng)烈反應(yīng)，在空氣中易自燃。

請(qǐng)回答下列問題：

(1)第①步制備粗硅的化學(xué)反應(yīng)方程式為________________________________。

(2)粗硅與HCl反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到的SiHCl₃(沸點(diǎn)33.0 ℃)中含有少量SiCl₄(沸點(diǎn)57.6 ℃)和HCl(沸點(diǎn)－84.7 ℃)，提純SiHCl₃采用的方法為________。

(3)用SiHCl₃與過量H₂反應(yīng)制備純硅的裝置如下圖所示(熱源及夾持裝置略去)：

①裝置B中的試劑是____________________。裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是________________________。

②反應(yīng)一段時(shí)間后，裝置D中觀察到的現(xiàn)象是______________________，裝置D不能采用普通玻璃管的原因是__________________，裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________________________________。

③為保證制備純硅實(shí)驗(yàn)的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性，控制好反應(yīng)溫度以及________________________________________________________________________。

④為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì)，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需再加入的試劑(填寫字母代號(hào))是________。

a．碘水　b．氯水　c．NaOH溶液　d．KSCN溶液　e．Na₂SO₃溶液

[解析]　本題是制取高純硅的實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)原理是：Si+3HClSiHCl₃+H₂，SiHCl₃+H₂Si+3HCl。因此要先制取H₂，由題中信息知，SiHCl₃與H₂O強(qiáng)烈反應(yīng)，且在空氣中自燃，因此實(shí)驗(yàn)中要除去H₂O，故B裝置為干燥裝置，實(shí)驗(yàn)成功還得要排凈裝置中的空氣，又由于SiHCl₃與H₂需要在1 000-1 100 ℃間的高溫下反應(yīng)，故D用耐高溫的石英管，同時(shí)還要把SiHCl₃和H₂通入到D中，據(jù)題中信息SiHCl₃的沸點(diǎn)較低，故C用熱水加熱可以使SiHCl₃揮發(fā)到D中。

[答案]　(1)SiO₂+2CSi+2CO↑　(2)分餾(蒸餾)

(3)①濃H₂SO₄　使滴入燒瓶中的SiHCl₃汽化

②有固體物質(zhì)生成　在反應(yīng)溫度下普通玻璃會(huì)軟化

SiHCl₃+H₂Si+3HCl

③排盡裝置中的空氣�、躡d

106.5 　　6

　　　　　　　 　213 kg　 　m(H₂)

m(H₂)＝12 kg，n(H₂)＝6 000 mol，V(H₂)＝134.4 m³。

[答案]　(1)氯氣　a　d　濃硫酸

(2)①SiCl₄+2H₂+O₂SiO₂+4HCl�、�0.35

(3)134.4

17．(14分)(2009年重慶理綜)工業(yè)上電解飽和食鹽水能制取多種化工原料，其中部分原料可用于制備多晶硅。

(1)上圖是離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖，電解槽陽極產(chǎn)生的氣體是________；NaOH溶液的出口為________(填字母)；精制飽和食鹽水的進(jìn)口為________(填字母)；干燥塔中應(yīng)使用的液體是________。

(2)多晶硅主要采用SiHCl₃還原工藝生產(chǎn)，其副產(chǎn)物SiCl₄的綜合利用受到廣泛關(guān)注。

①SiCl₄可制氣相白炭黑(與光導(dǎo)纖維主要原料相同)，方法為高溫下SiCl₄與H₂和O₂反應(yīng)，產(chǎn)物有兩種，化學(xué)方程式為______________________________________________。

②SiCl₄可轉(zhuǎn)化為SiHCl₃而循環(huán)使用，一定條件下，在20 L恒容密閉容器中的反應(yīng)：

3SiCl₄(g)+2H₂(g)+Si(s)4SiHCl₃(g)

達(dá)平衡后，H₂和SiHCl₃物質(zhì)的量濃度分別為0.140 mol/L和0.020 mol/L，若H₂全部來源于離子交換膜法的電解產(chǎn)物，理論上需消耗純NaCl的質(zhì)量為________kg。

(3)采用無膜電解槽電解飽和食鹽水，可制取氯酸鈉，同時(shí)生成氫氣，現(xiàn)制得氯酸鈉213.0 kg，則生成氫氣________m³(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。

[解析]　(1)電解飽和食鹽水的電極反應(yīng)分別為：陰極：2H⁺+2e^－===H₂↑；陽極：2Cl^－－2e^－===Cl₂↑。所以陽極產(chǎn)物為氯氣，H⁺在陰極放電，水中的c(OH^－)增大，即NaOH在陰極(a處)產(chǎn)生。電解飽和食鹽水所用的陽離子交換膜只允許陽離子(Na⁺)通過，阻止陰離子和氣體通過，電解過程中，Cl^－在陽極大量消耗，因此應(yīng)在陽極區(qū)(d處)補(bǔ)充NaCl。干燥塔干燥的氣體為Cl₂，應(yīng)用濃H₂SO₄。

(2)①光導(dǎo)纖維為SiO₂，產(chǎn)物為兩種，另一種物質(zhì)只能為HCl。

②n(H₂)＝×20＝3 mol，由

2NaCl+2H₂O2NaOH+H₂↑+Cl₂↑

2×58.5 　　　　　　　　　　　　　　 　2

　 m(NaCl)　 　　　　　　　　6 g

m(NaCl)＝351 g≈0.35 kg。

(3)由題意，可寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

NaCl+3H₂ONaClO₃+3H₂↑

16．現(xiàn)有CO和H₂的混合氣體V L，在高溫下與足量氧化鐵和氧化銅混合物完全反應(yīng)，產(chǎn)物再與足量CH₄混合，全部轉(zhuǎn)化成CO和H₂混合物(反應(yīng)前后都在標(biāo)準(zhǔn)狀況下)根據(jù)信息，能計(jì)算下列物理量的是

(　)

①原氣體中CO與H₂體積比　②參加反應(yīng)的氧化銅和氧化鐵質(zhì)量比�、圩詈蟮玫降腃O和H₂總體積　④消耗甲烷的物質(zhì)的量

A．①③　 　　　　　　　　　　　　　　　　 B．②③

C．①④　 　　　　　　　　　　　　　　　　 D．③④

[解析]　發(fā)生相關(guān)化學(xué)反應(yīng)有：3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂，CO+CuOCu+CO_2,3H₂+Fe₂O₃2Fe+3H₂O，H₂+CuOCu+H₂O，CO₂+CH₄2CO+2H₂，H₂O+CH₄CO+3H₂，根據(jù)反應(yīng)式知，V L(CO、H₂)最后得到4V L(CO、H₂)，同時(shí)消耗V L CH₄。原混合氣體中CO和H₂可以是任意比。

[答案]　D

第Ⅱ卷 (非選擇題，52分)

15．下列飽和溶液中通入過量CO₂氣體，肯定無沉淀的一組是

(　)

①NaOH�、贜a₂CO₃　③Na₂SiO₃�、蹸a(ClO)₂　⑤CaCl₂

A．①③　 　　　　　　　　　　　　　 B．②④

C．②⑤　 　　　　　　　　　　　　　 D．④⑤

[解析]　飽和NaOH中通過量CO₂生成NaHCO₃沉淀；Na₂CO₃飽和溶液中通入過量CO₂也生成NaHCO₃沉淀；因?yàn)镹aHCO₃溶解度比NaOH、Na₂CO₃都小；通入Na₂SiO₃中有H₂SiO₃沉淀；通入Ca(ClO)₂中生成Ca(HCO₃)₂和HClO無沉淀；與CaCl₂不反應(yīng)。所以④⑤中無沉淀。

[答案]　D

14．PbO₂微熱時(shí)會(huì)分解成PbO和O₂，PbO是一種不溶于水但易溶于酸的黃色物質(zhì)。把適量黑褐色PbO₂粉末投入熱水，一邊攪拌，一邊通入SO₂氣體，結(jié)果得到白色不溶物。下列判斷中錯(cuò)誤的是

(　)

A．PbO₂具有氧化性

B．白色不溶物為PbSO₃

C．白色不溶物是PbSO₄

D．白色不溶物既是氧化產(chǎn)物，又是還原產(chǎn)物

[解析]　依題意，PbO₂投入熱水在攪拌條件下通入SO₂，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2PbO₂===2PbO+O₂↑；2SO₂+2H₂O+O₂===2H₂SO₄；PbO+H₂SO₄===PbSO₄+H₂O。疊加起來，容器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的總方程式為PbO₂+SO₂===PbSO₄。由上式看PbO₂作氧化劑，SO₂作還原劑，PbSO₄既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物。

[答案]　B

13．近期《美國化學(xué)會(huì)志》報(bào)道，中國科學(xué)家以二氧化碳為碳源，金屬鈉為還原劑，在470 ℃ 80 MPa下合成出金剛石，具有深遠(yuǎn)意義。下列說法不正確的是

(　)

A．由二氧化碳合成金剛石是化學(xué)變化

B．金剛石是碳的一種同位素

C．鈉被氧化最終生成碳酸鈉

D．金剛石中只含有非極性共價(jià)鍵

[解析]　本題是結(jié)合給出的信息，判斷說法不正確的選項(xiàng)，因?yàn)榻饎偸�是一種單質(zhì)，與同位素概念沒有關(guān)系，所以說“金剛石是碳的一種同位素”是錯(cuò)誤的。A項(xiàng)顯然是正確的；金屬鈉是活潑金屬，可被CO₂氧化為Na₂O，此反應(yīng)是在CO₂環(huán)境下進(jìn)行，Na₂O與CO₂反應(yīng)生成了Na₂CO₃，所以C項(xiàng)正確；金剛石中只含有“C-C”非極性共價(jià)鍵，D項(xiàng)正確。

[答案]　B