第5章 第3节 无机非金属材料-【创新教程】2025年高考化学总复习大一轮课时作业word（人教单选版）

课时冲关十六　无机非金属材料 一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。 1．中华民族文明源远流长，众多珍贵文物折射出五千年璀璨文明。下列文物的主要成分属于无机非金属材料的是(　　) 文 物 选项 A.西汉素纱禅衣 B.清紫檀雕花宝座 C.五羊方尊 D.青玉交龙钮玉玺 解析：D　[A.西汉素纱禅衣主要成分为蛋白质，属于天然有机高分子材料，A不符合题意；B.清紫檀雕花宝座主要成分为纤维素，属于天然有机高分子材料，B不符合题意；C.五羊方尊主要成分为合金，属于金属材料，C不符合题意；D.青玉交龙钮玉玺由玉雕刻而成，玉的主要成分是硅酸盐，属于无机非金属材料，D符合题意。] 2．硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是(　　) A．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 B．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 C．反应Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑中，Si为氧化剂 D．硅能与氢氟酸反应，则硅也可以与盐酸反应 解析：A　[硅是太阳能电池的主要材料，A正确；由粗硅制备单晶硅的过程一般为SiSiCl4Si＋HCl，都是氧化还原反应，B错误；C项中Si为还原剂，C错误；硅不能与盐酸反应，D错误。] 3．如图是某元素常见物质的“价­类”二维图，f为钠盐。下列说法不正确的是(　　) A．物质a既可被氧化，也可被还原 B．可存在a→b→d→e→f的转化关系 C．可通过灼热的氧化铜除去d中混有的少量c D．向足量f溶液中加入少量稀盐酸，一定没有CO2产生 解析：D　[结合图示可知，a为CH4、b为C、c为CO、d为CO2、e为H2CO3，f为CO或HCO。A.a为CH4，碳元素化合价可升高，氢元素化合价可降低，物质a既可被氧化，也可被还原，故A正确；B.可存在a→b→d→e→f的转化关系：甲烷高温分解生成碳，碳燃烧生成二氧化碳，二氧化碳溶于水生成碳酸，与适量的碱生成盐，故B正确；C.CO能被灼热的氧化铜氧化生成二氧化碳，可通过灼热的氧化铜除去d中混有的少量c，故C正确；D.f可能为正盐或酸式盐，向足量f溶液中加入少量稀盐酸，正盐转化成酸式盐，可能没有CO2产生，酸式盐和盐酸，一定有二氧化碳产生，故D错误。] 4．化学和文化、生活和生产息息相关。下列说法正确的是(　　) A．陈薇院士团队开发的腺病毒载体疫苗，其主要成分为蛋白质，需在高温下保存 B．新型铝基碳化硅复合材料，被大量应用于“天问一号”火星探测器车身，化学性质不稳定 C．三星堆出土的青铜神树，是青铜铸造工艺的集大成者，属于有机高分子材料 D．光导纤维的主要成分是SiO2，计算机芯片的主要成分是单质硅 解析：D　[A.陈薇院士团队开发的腺病毒载体疫苗性质稳定，该疫苗需在低温下保存，高温能使疫苗变性，A错误；B.火星车材料要求轻量化、高强韧性、高稳定性、耐冲击，火星车行走于火星表面，工作温度几千度，所以选择火星车车身材料要具备密度小，硬度大，熔点高的性质，B错误；C.青铜神树属于合金，C错误；D.SiO2具有良好的电光性，可用于制造光纤，单质硅是良好的半导体材料，可用于制造计算机芯片，D正确。] 5．第19届杭州亚运会秉持“绿色、智能、节俭、文明”的办会理念。下列说法不正确的是(　　) A．会场“莲花碗”(如图)采取自然采光方式有利于实现“节能减排” B．火炬“薪火”使用的1070铝合金具有硬度高、耐高温的特点 C．吉祥物“江南忆”机器人所采用芯片的主要成分为二氧化硅 D．“亚运莲花尊”青瓷属于无机非金属材料 解析：C　[A.会场采取自然采光方式能节约能源，有利于实现“碳中和”，A不符合题意；B.该铝合金具有硬度高、耐高温的特点，B不符合题意；C.芯片的主要成分为硅，C符合题意；D.青瓷属于陶瓷，属于无机非金属材料，D不符合题意。] 6．下列关于二氧化硅的说法正确的是(　　) A．二氧化硅是酸性氧化物，因此能与水反应生成硅酸 B．二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆 C．二氧化硅能与碳酸钠固体在高温时发生反应 D．用二氧化硅制取单质硅时，当生成2.24 L气体(标准状况)时，得到2.8 g硅 解析：C　[二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，与水不反应，故A错误；二氧化硅制成的光导纤维，由于其良好的光学特性而被用于制造光缆，故B错误；在高温时，二氧化硅能够与碳酸钠固体反应生成硅酸钠和二氧化碳，故C正确；由化学方程式SiO2＋2CSi＋2CO↑，可知当生成2.24 L(标准状况)即0.1 mol气体时，得到0.05 mol 即1.4 g硅，故D错误。] 7．下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是(　　) A．键能C－C＞Si－Si、C－H＞Si－H，因此C2H6稳定性大于Si2H6 B．立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度 C．SiH4中Si的化合价为＋4，CH4中C的化合价为－4，因此SiH4还原性小于CH4 D．Si原子间难形成双键而C原子间可以，是因为Si的原子半径大于C，难形成p­p π键 解析：C　[A.因键能C－C＞Si－Si、C－H＞Si－H，故C2H6的键能总和大于Si2H6，键能越大越稳定，故C2H6的稳定性大于Si2H6，A正确；B.SiC的成键和结构与金刚石类似均为共价晶体，金刚石的硬度很大，类比可推测SiC的硬度很大，B正确；C.SiH4中Si的化合价为＋4价，C的非金属性强于Si，则C的氧化性强于Si，则Si的阴离子的还原性强于C的阴离子，则SiH4的还原性较强，C错误；D.Si原子的半径大于C原子，在形成化学键时纺锤形的p轨道很难相互重叠形成π键，故Si原子间难形成双键，D正确。] 8．实验室用H2还原SiHCl3(沸点：31.85 ℃)制备高纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法不正确的是(　　) A．装置Ⅱ、Ⅲ中依次盛装的是浓硫酸、冰水 B．实验时，应先打开活塞K，再加热管式炉 C．为鉴定制得的硅中是否含有微量铁单质，需要用到的试剂为盐酸、双氧水、KSCN溶液 D．该实验中制备氢气的装置不能用于饱和食盐水与电石反应制备乙炔 解析：A　[制备高纯硅的反应为H2＋SiHCl3Si＋3HCl，此反应应在装置Ⅳ中进行。装置Ⅰ的目的是制取氢气，氢气中含有水蒸气，对后续实验产生干扰，必须除去，因此装置Ⅱ的目的是除去氢气中的水蒸气，即装置Ⅱ中盛放浓硫酸；装置Ⅲ的目的是使SiHCl3汽化，与氢气充分混合，因此应在热水浴中加热，A项错误；实验时应先打开活塞K，通入氢气，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸，B项正确；硅不能与盐酸反应，铁与盐酸反应生成Fe2＋，Fe2＋被H2O2氧化成Fe3＋，遇KSCN溶液变红，可以鉴定制得的硅中是否含有铁单质，C项正确；饱和食盐水与电石反应制备乙炔，反应迅速放出大量热且生成微溶的氢氧化钙，因此不能用启普发生器进行实验，D项正确。] 9．制造芯片用到高纯硅，用SiHCl3(沸点：31.85 ℃，SiHCl3遇水会剧烈反应，易自燃)与过量H2在1 100～1 200 ℃反应制备高纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法不正确的是(　　) A．整个实验的关键是控温、检查装置气密性和排尽装置中的空气 B．装置Ⅱ、Ⅲ中依次盛装的是浓H2SO4、温度高于32 ℃的温水 C．实验时，先打开装有稀硫酸仪器的活塞，收集尾气验纯，再预热装置Ⅳ石英管 D．尾气处理可直接通入NaOH溶液中 解析：D　[由实验装置可知，Ⅰ中Zn与稀硫酸反应生成氢气，Ⅱ中浓硫酸干燥氢气，Ⅲ中汽化的SiHCl3与过量H2混合，Ⅳ中高温下反应生成硅，且SiHCl3遇水发生SiHCl3＋3H2O===H2SiO3＋H2↑＋3HCl。A.SiHCl3的沸点为31.85 ℃，且易自燃，因而整个实验的关键是控温、检查装置气密性和排尽装置中的空气，故A正确；B.装置Ⅱ中浓H2SO4可干燥氢气，Ⅲ中盛装温度高于32 ℃的温水，目的是使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化，与氢气混合，故B正确；C.实验时应先打开装有稀硫酸仪器的活塞制取氢气，用氢气将装置内的空气排出，收集尾气验纯，再预热装置Ⅳ石英管，防止氢气不纯加热爆炸，故C正确；D.SiHCl3与氢气在1 100～1 200 ℃反应制备高纯硅，因尾气主要成分是HCl，所以处理尾气时，应该在通入NaOH溶液前加上防倒吸装置，故D错误。] 10．天然金刚石存在稀少，以石墨为原料制备人造金刚石成为当前研究热点。如图是碳单质在不同温度、压强下存在形式的平衡图像，其中M区为金刚石的工业催化合成区，下列有关说法错误的是(　　) A．稳定性：金刚石＜石墨 B．密度：金刚石>石墨 C．在M区实现金刚石的合成，高温环境有利于提高石墨的平衡转化率 D．Q区与R区中，表示气态碳单质C(g)存在的区域应出现在R区 解析：C　[A.金刚石中碳碳单键的键长大于石墨中碳碳双键的键长，晶体中的共价键弱于石墨，所以稳定性弱于石墨，故A正确；B.由图可知，在温度相同条件下，石墨变成金刚石需加压，说明石墨层与层之间距离较大，则金刚石的密度大于石墨，故B正确；C.由图可知，在M区实现金刚石的合成时，低温环境有利于提高石墨的平衡转化率，故C错误；D.相同温度下，压强越小，越利于气态碳存在，则图中表示气态碳单质存在的区域应出现在R区，故D正确。] 11．某兴趣小组用如图装置探究Na与CO2的反应产物，已知PbCl2＋CO＋H2OPb↓(黑色)＋CO2＋2HCl。下列说法正确的是(　　) A．为了避免生成的CO2中混有HCl，最好用稀硫酸代替稀盐酸 B．装置Ⅲ的目的是除去HCl C．实验时先点燃酒精灯，再打开活塞a D．装置Ⅴ中出现黑色沉淀，则装置Ⅳ中发生的反应为2Na＋2CO2Na2CO3＋CO 解析：D　[H2SO4与CaCO3反应生成微溶于水的CaSO4，覆盖在CaCO3表面，阻止反应的进一步进行，因此不能使用稀硫酸代替稀盐酸，A错误。装置Ⅱ的目的是除去CO2中的杂质HCl；装置Ⅲ的目的是干燥CO2，B错误。实验时先打开活塞a，使装置Ⅰ中CaCO3与稀盐酸反应产生CO2，CO2将装置中的空气完全排尽后再点燃酒精灯进行加热，防止Na与空气中的O2发生反应，C错误。若装置Ⅴ中出现黑色沉淀，说明Na与CO2反应产生了CO，则根据原子守恒、得失电子守恒，可知装置Ⅳ中发生的反应为2Na＋2CO2Na2CO3＋CO，D正确。] 12．下列关于同主族元素C、Si及其化合物的性质比较和原因分析不正确的是(　　) 选项 性质比较 原因分析 A 熔点：CO2<SiO2 摩尔质量：CO2<SiO2 B 电负性：C>Si 原子半径：C<Si C 酸性：H2CO3>H2SiO3 非金属性：C>Si D 热稳定性：CH4>SiH4 键能：C－H>Si－H 解析：A　[A.CO2为分子晶体，分子间通过分子间作用力连接，而SiO2为共价晶体，Si与O之间通过共价键连接，因此CO2熔点低于SiO2，A错误；B.原子半径C<Si，C原子得电子能力更强，故电负性C>Si，B正确；C.元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，非金属性C>Si，故酸性H2CO3>H2SiO3，C正确；D.非金属性C>Si，C原子得电子能力更强，同时C的原子半径小于Si，故C－H键能大于Si－H，则热稳定性CH4>SiH4，D正确。] 二、非选择题 13．(2023·山东卷)三氯甲硅烷(SiHCl3)是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为31.8℃，熔点为－126.5℃，易水解。实验室根据反应Si＋3HClSiHCl3＋H2，利用如图装置制备SiHCl3粗品(加热及夹持装置略)。回答下列问题： (1)制备SiHCl3时进行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)通入HCl，一段时间后接通冷凝装置，加热开始反应。操作(ⅰ)为________；判断制备反应结束的实验现象是__________________。图示装置存在的两处缺陷是________________________。 (2)已知电负性Cl＞H＞Si，SiHCl3在浓NaOH溶液中发生反应的化学方程式为________________。 (3)采用如下方法测定溶有少量HCl的SiHCl3纯度。 m1 g样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，进行如下实验操作：①________，②________(填操作名称)，③称量等操作，测得所得固体氧化物质量为m2 g，从下列仪器中选出①，②中需使用的仪器，依次为________(填标号)。测得样品纯度为________(用含m1，m2的代数式表示)。 解析：三氯甲硅烷的制备实验。(1)利用Si和HCl(气体)的反应制备SiHCl3，实验前要检查装置气密性，故操作(ⅰ)为检查装置气密性。制备反应结束时，Si完全反应，SiHCl3(常温下为无色液体)不再增加，则实验现象是管式炉中固体消失、烧瓶中无液体滴下。装置中冷凝管的作用是冷凝SiHCl3，球形冷凝管中会有较多SiHCl3残留，应该选择直形冷凝管，SiHCl3容易水解，D中水蒸气容易进入C中，C和D之间应增加吸收水蒸气的装置。(2)已知电负性Cl>H>Si，则SiHCl3中Cl、H均为－1价，Si为＋4价，SiHCl3在浓NaOH溶液中反应生成Na2SiO3、H2、NaCl，配平反应的化学方程式为SiHCl3＋5NaOH===Na2SiO3＋H2↑＋3NaCl＋2H2O。(3)由后续操作可知，SiHCl3水解得到的硅酸水合物要先在坩埚中灼烧(得到SiO2)，然后在干燥器中冷却干燥SiO2，使用的仪器分别为A、C。根据原子守恒可得关系式SiHCl3～SiO2，则m1 g样品中SiHCl3的质量为m2 g×，故样品纯度为m2 g×÷m1 g×100%＝×100%。 答案：(1)检查装置气密性　管式炉中固体消失、烧瓶中无液体滴下　使用球形冷凝管冷凝SiHCl3，C和D之间缺少吸水装置 (2)SiHCl3＋5NaOH===Na2SiO3＋H2↑＋3NaCl＋2H2O (3)灼烧　冷却干燥　A、C　×100% 14．高纯硅是制作光伏电池的关键材料，如图是一种生产高纯硅的工艺流程示意图： 已知：①流化床反应器内的主反应：Si＋3HClSiHCl3＋H2； ②还原炉内的主反应：SiHCl3＋H2Si＋3HCl； ③SiHCl3极易水解：SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl↑。 回答下列问题： (1)石英砂的主要成分为SiO2，SiO2是一种酸性氧化物，能与烧碱反应生成盐和水，下列物质中也能与烧碱反应生成盐和水的是__________(填字母)。 A．Al　　　　　　 B．Al2O3 C．CuO D．NaHCO3 SiO2能在一种常见的酸中溶解，生成一种气态含硅物质，这种酸的电子式为____________。 (2)电弧炉中生成粗硅，反应的化学方程式为 ________________________________________________________________________。 若电弧炉中焦炭过量，还会有SiC生成，石英砂和焦炭生成SiC的反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为______________。 (3)整个操作流程都需隔绝空气，原因是______________________(答出两条即可)。 (4)流化床反应器中除SiHCl3外，还可能发生副反应，生成其他含硅化合物(如SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等)，可以用分馏的方法加以分离，该操作方法的理论依据是__________________________________。 (5)上述操作流程中可以循环利用的物质是 ________________________________________________________________________。 解析：(1)铝与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，故A不符合题意；氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠和水，故B符合题意；氧化铜与氢氧化钠溶液不反应，故C不符合题意；碳酸氢钠与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，故D符合题意；SiO2能在一种常见的酸中溶解，生成一种气态含硅物质，这种酸为HF，HF属于共价化合物，其电子式为。(2)二氧化硅与碳在高温条件下反应生成粗硅和CO，反应的化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，石英砂和焦炭生成SiC的反应为SiO2＋3CSiC＋2CO↑，C元素化合价由0价降低为－4价，由0价升高为＋2价，C既是氧化剂又是还原剂，根据氧化还原规律，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2。 答案：(1)BD　　(2)SiO2＋2CSi＋2CO↑　1∶2　(3)防止SiHCl3发生水解；防止硅被氧化；防止氢气与氧气反应而发生爆炸(任写两条即可)　(4)各组分沸点相差较大 (5)H2、HCl 学科网（北京）股份有限公司 $$