假期作业3 无机非金属材料-【快乐假期】2024年高一化学暑假衔接一轮小作业（人教版）

假期作业３　无机非金属材料　　　　 １．材料的分类 材 料 金属材料→ 金属→ 合金→ 无机非 金属 材料 → 传统的无机 非金属材料 → 陶瓷→ 水泥→ 玻璃→ 新型无机 非金属材料 → 硅和二氧化硅→ 碳纳米材料→ 富勒烯→ 石墨烯→ 碳纳米管→ 新型陶瓷→ ２．高纯硅的制备 石英砂 焦炭 高温→粗硅 HCl △→SiHCl３ H２ 高温→高纯硅 ◆[知识点１]　无机非金属材料 １．化学与生产生活、科技密切相关,下列说 法正确的是 (　　) A．５G技术将成为半导体行业的驱动力,半 导体核心器件芯片的主要成分是二氧 化硅 B．电动汽车代替燃油汽车是必然趋势, 电动汽车电池工作时正极发生还原 反应 C．规范佩戴口罩能有效防止新冠病毒传 播,制作口罩的原料之一聚丙烯的结 构简式为 􀰶CH２ CH２ CH２􀰻 D．北京冬奥会运动员穿着的石墨烯运动 衣具有透气、保温性好等优良性能,石 墨烯属于有机高分子化合物 ２．化学与科技和社会可持续发展密切相 关.下列说法正确的是 (　　) A．石油的分馏、裂化和裂解均属于化学 变化 B．北京冬奥服装面料的成分聚氨酯纤维 属于天然有机高分子材料 C．中国科学院研发“东方超环”(人造太 阳)用到的氕、氘、氚互为同位素 D．“北斗系统”组网成功具有战略意义, 北斗芯片中的基体材料为二氧化硅 ３．下列叙述正确的是 (　　) A．高温下二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧 化碳,说明硅酸(H２SiO３)的酸性比碳 酸强 B．陶瓷、玻璃、水泥容器都能贮存氢氟酸 C．石灰抹墙、水泥砌墙的硬化原理相同 D．玻璃窑中出来的气体的主要成分是二氧 化碳 ◆[知识点２]　硅及其化合物 ４．硅及其化合物的应用范围很广.下列说 法正确的是 (　　) A．单质硅能与氢氟酸反应,则单质硅也 可以与盐酸反应 B．光导纤维是一种新型无机非金属材 料,其主要成分为SiO２ C．通过反应SiO２＋２C 高温 􀪅􀪅Si＋２CO↑可 以说明非金属性C＞Si D．SiO２ 既能与强碱溶液反应,又能与氢 氟酸反应,所以SiO２ 是两性氧化物 ５．用胶头滴管向用石蜡围成“Spark”凹槽 内注 入 某 溶 液,即 可 在 玻 璃 上 刻 蚀 出 “Spark”的字样,则该溶液是 (　　) A．盐酸　　　　　　　B．氢氟酸 C．烧碱 D．饱和食盐水 ６．在高温下,碳与硅可形成SiC.对于化学 反应SiO２＋３C 高温 􀪅􀪅SiC＋２CO↑,有关叙 述正确的是 (　　 ) 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ７ A．反应中SiO２ 是氧化剂,C是还原剂 B．硅元素被还原了,碳元素被氧化了 C．在反应中C既是氧化剂又是还原剂 D．在反应中氧化剂与还原剂的物质的量 之比为２∶１ ７．制造硅半导体材料首先要制备纯硅,工 业上常用石英砂(主要成分:SiO２)按照如 下流程来制备纯硅.下列说法正确的是 (　　) 石英砂 过量焦炭 高温 → 粗硅 HCl ３００℃ →SiHCl３ 过量 H２ １０８４℃ → 纯硅 　　　　步骤Ⅰ　　　 步骤Ⅱ　　　 步骤Ⅲ A．步骤Ⅰ中,焦炭作燃料 B．步骤Ⅱ是非氧化还原反应 C．整个流程中只有 H２ 可以循环使用 D．SiHCl３(沸点为３３．０ ℃)中含有少量 的SiCl４(沸点为６７．６ ℃),通过蒸馏 (或分馏)可提纯SiHCl３ ８．晶体硅(熔点１４１０℃)是良好半导体材 料.由石英砂(SiO２)制纯硅过程如下: SiO２ 焦炭 高温→Si(粗) Cl２ ４６０℃→SiCl４ 提纯 →SiCl４(纯) H２ １１００℃→Si (纯).下列叙述错误的是 (　　) A．生成粗硅的化学方程式为:SiO２＋C 高温 􀪅􀪅Si＋CO２↑ B．上述流程中的化学反应均为氧化还原 反应 C．气态SiCl４ 中混有杂质元素的氯化物, 提纯的方法是冷凝成液态后蒸馏 D．H２ 还原SiCl４ 时,生成的两种产物分 别为固态和气态,容易分离 ◆[知识点３]　碳及其化合物 ９．将过量的 CO２ 分别通入:①CaCl２ 溶液、 ②浓 Na２SiO３ 溶液、③Ca(OH)２ 溶液、④ 饱和 Na２CO３ 溶液.最终溶液中有白色 沉淀析出的是 (　　) A．①②③④ B．②④ C．①②③ D．②③ １０．(备选双选)华为 公司中央研究院 瓦特实验室在日 本世界电池大会 上推出世界首个 石墨烯锂离子电池.石墨烯可看作是 石墨的层状结构一层一层地剥开得到 的单层碳原子,它既是最薄的材料,也 是最强韧的材料,断裂强度比最好的钢 材还要高出百倍,同时表现出良好的导 电性能(如图).下列关于石墨烯的说 法正确的是 (　　) A．石墨烯是一种新型的纳米化合物 B．石墨烯与C６０互为同素异形体 C．石墨烯的结构中部分原子可能处于 同一平面内 D．石墨制取石墨烯的过程是化合反应 １１．硅是无机非金属材料的主角,硅的氧化 物和硅酸盐约占地壳质量的９０％以上. (１)下列物质不属于硅酸盐的是　　　. A．陶瓷 B．玻璃 C．水泥 D．生石灰 (２)SiO２ 是玻璃的主要成分之一,SiO２ 与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为 　　　　　　　　,工艺师常用　　　 　　　(填物质名称)来雕刻玻璃. (３)用 Na２SiO３ 水溶液浸泡过的棉花不 易燃烧,说明 Na２SiO３ 可用作　　　. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ８ Na２SiO３ 可通过SiO２ 与纯碱混合高温 熔融反应制得,高温熔融纯碱时下列坩 埚可选用的是　　　　. A．普通玻璃坩埚 B．石英玻璃坩埚 C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚 (４)工业上常利用反应２C＋SiO２ 高温 􀪅􀪅Si ＋２CO↑制备硅单质,该反应中所含元 素化合价升高的物质是　　　　(填化 学式,下同),氧化剂是　　　　. １２．某同学为验证盐酸、碳酸和硅酸的酸性 强弱,用如图所示装置进行实验: 试回答下列问题. (１)装置Ⅰ中滴加盐酸后,产生的现象 是　　　　　　　　　　　;装置Ⅱ的 作用是　　　　　　　　　　　　　, 其中可能发生反应的离子方程式是 　 　 　. (２)装置Ⅲ中的现象是　　　　,反应 的化学方程式是 　. (３)该实验的实验结论是 　. １３．氮化硅高温陶瓷材料是现代重要的结 构陶瓷,因其具有硬度大、熔点高、化学 性质稳定等特点而受到广泛关注.工 业上普遍用图所示流程进行生产: SiO２ C 高温 → 粗硅 Cl２→SiCl４ H２ ① → 高纯 度硅 １３００℃ ③ → 氮化硅 陶瓷 高纯度 N２ 浓硫酸 　 →A NH３ ② →CuO (１)SiO２ 和 C反应除了得到粗硅外,还 有可能得到一种硬度也很大的物质, 是生成粗硅还是生成该物质主要是由 　　　　决定的. (２)反应①的条件是　　　　　　　　 　　　. (３)写出反应②的化学方程式: 　 　. (４)A中可能的杂质有　　　　　. (５)现在用四氯化硅、氮气、氢气在稀有 气体保护下加强热,得到纯度较高的氮 化硅,其反应的化学方程式为 　 　. 水晶、玛瑙为什么绚丽多彩 水晶、玛瑙一向以它们的绚丽多彩而 博得人们的喜爱,它们为什么会如此多彩 呢? 通过化学分析和光谱鉴定发现,使其 五彩缤纷的是某些金属元素.由于它们所 含的金属量有多有少,而且有的只含有一 种金属元素,有的则含有几种金属元素,因 此颜色也就各不相同.如翡翠中含有铬元 素,朱丹色的红玛瑙里含有铁元素.这些 藏在宝石内部的金属,吸收了光线里的一 部分色光,把其余的色光反射出来,所以, 太阳光谱的所有颜色都在各种宝石的身上 互相替换着. 还有些水晶、玛瑙看起来非常漂亮,有 的却是经过人工染色的.宝石染色的方法 有时还很别致.今天,随着科学技术的不 断发展,人们又邀请了镭射线和紫外线来 参加宝石的染色工作.并且,宝石已不只 是充当装饰品,而更多的作为钟表和精密 仪表的轴承材料. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ９ 假期作业３ １．B　[A．半导体核心器件芯片的主要成分是硅,A 错误; B．电动汽车电池工作时正极发生还原反应,B正确;C． 聚丙烯的结构简式为 ,C 错误;D．石墨烯 属于无机非金属材料,D错误.] ２．C　[A．石油的分馏属于物理变化,石油的裂化、裂解属 于化学变化,A错误;B．聚氨酯纤维是人工合成材料,不 是天然有机高分子材料,B错误;C．质子数相同,中子数 不同的同种元素不同核素为同位素,氕、氘、氚质子数相 同,中子数不同,互为同位素,C正确;D．晶体硅为良好 的半导体材料,可用作制造计算机芯片,D错误.] ３．D　[B．物质中都含有SiO２,能与氢氟酸反应;C．石灰硬 化的原理是 Ca(OH)２ 与 CO２ 反应生成 CaCO３,而水泥 硬化过程中发生复杂的物理变化和化学变化.] ４．B　[单质硅能与氢氟酸反应,具有亲氟性,但不能与盐 酸反应,故 A错误;二氧化硅具有导光性,是光导纤维的 主要成分,故 B 正 确;该 反 应 的 发 生 是 因 为 生 成 气 体 CO,气体从体系中逸出,促进了反应的进行,不能说明非 金属性 C＞Si,故 C错误;SiO２ 与氢氟酸反应,体现硅元 素的亲氟性,而非碱性氧化物的性质,故 D错误.] ５．B　[能腐蚀玻璃的是氢氟酸,反应的化学方程式为SiO２＋ ４HF􀪅􀪅SiF４↑＋２H２O.] ６．C　[在Si ＋４ O２ －２ ＋３C ０ 高温 􀪅􀪅Si ＋４ C －４ ＋２C ＋２ O －２ ↑反应中只有碳元素化 合价既升高又降低,所以C既是氧化剂又是还原剂.] ７．D　[步骤Ⅰ中,SiO２ 与焦炭反应生成 Si和 CO,焦炭作 还原剂,A错误;步骤Ⅱ中Si与 HCl在３００℃下反应生 成SiHCl３,属于氧化还 原 反 应,B 错 误;整 个 流 程 中 H２ 和 HCl都可循环利用,C错误;SiHCl３ 和SiCl４ 的沸点相 差较大,可采用蒸馏的方法提纯SiHCl３,D正确.] ８．A　[A．SiO２ 和焦炭在高温下反应生成 Si和 CO,化学 方程式为:SiO２＋C 高温 􀪅􀪅Si＋２CO↑,故 A 符合题意;B． SiO２ 转化为粗Si,硅元素的化合价从＋４价降低到０价, Si(粗)转化为 SiCl４,硅元素的化合价从０价升高到＋４ 价,SiCl４(纯)转化为Si(纯),硅元素的化合价从＋４价降 低到０价,上述流程中化合价均有变化,化学反应均为氧 化还原反应,故B不符合题意;C．四氯化硅沸点低,通过 冰水装置冷却能使四氯化硅冷却为液体,气态 SiCl４ 中 混有杂质元素的氯化物,提纯的方法是冷凝成液态后蒸 馏,故 C不符合题意;D．H２ 还原SiCl４ 时,生成的两种产 物分别为硅和氯化氢,硅为固态,氯化氢为气态,容易分 离,故 D不符合题意.] ９．B　[根据酸与盐反应的规律,CO２ 通入 CaCl２ 溶液不反 应,无明显现象;过量的 CO２ 通入浓 Na２SiO３ 溶液中有 白色沉淀 H２SiO３ 生成;CO２ 通入 Ca(OH)２ 溶液至过量 会发 生 反 应 Ca(OH)２ ＋CO２ 􀪅􀪅CaCO３ ↓ ＋ H２O, CaCO３ ＋ H２O ＋ CO２ 􀪅􀪅 Ca(HCO３ )２,最 终 生 成 Ca(HCO３)２而无沉淀;过量 CO２ 通入饱和 Na２CO３ 溶液 中 Na２CO３ ＋ H２O ＋ CO２ 􀪅􀪅２NaHCO３,生 成 的 NaHCO３溶解度比 Na２CO３ 溶解度小而有结晶析出.] １０．BC　[A．石墨烯是由一种元素组成的纯净物,属于单 质,故错误;B．石墨烯与 C６０是由碳元素组成的不同的 单质,互为同素异形体,故正确;C．石墨烯可看作是石墨 的层状结构一层一层地剥开得到的单层碳原子,所以石墨 烯的结构中部分碳原子处于同一平面,故正确;D．石墨制 成石墨烯,反应物与生成物均是一种,所以不属于化合反 应,故错误.] １１．解析:(１)生石灰是 CaO,为碱性氧化物且不含Si,不属 于硅酸盐.(２)SiO２ 与 NaOH 溶液反应的化学方程式 为SiO２＋２NaOH􀪅􀪅Na２SiO３＋H２O.由于SiO２ 能溶 于氢 氟 酸,因 此 工 艺 师 常 用 氢 氟 酸 来 雕 刻 玻 璃. (３)Na２SiO３ 水溶液又称“水玻璃”且有阻燃的功能,因 此可用作防火剂,SiO２ 和 Na２CO３ 在高温下反应生成 Na２SiO３ 和 CO２,故含 SiO２ 的材料(普通玻璃、石英玻 璃)以及 Al２O３ 等都能与 Na２CO３ 在高温下反应,故不 能用以上材质的坩埚熔融纯碱.(４)该反应中 C 被氧 化,SiO２ 中＋４价的硅被还原,因此SiO２ 作氧化剂. 答案:(１)D　(２)SiO２＋２NaOH 􀪅􀪅Na２SiO３＋H２O　 氢氟酸　(３)防火剂　D　(４)C　SiO２ １２．解析:(１)碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化 碳,现象为固体溶解并有气泡产生;装置Ⅱ的作用是吸 收CO２ 中混有的 HCl气体,反应生成氯化钠、水和二氧 化碳,反 应 的 离 子 方 程 式 为 HCO－３ ＋H＋ 􀪅􀪅H２O＋ CO２↑.(２)二氧化碳和硅酸钠溶液反应生成硅酸,现 象为 有 白 色 胶 状 沉 淀 生 成,反 应 的 化 学 方 程 式 为 Na２SiO３＋CO２＋H２O 􀪅􀪅Na２CO３ ＋H２SiO３ ↓.(３) 根据强酸制取弱酸的规律可以得出酸性强弱顺序为盐 酸＞碳酸＞硅酸. 答案:(１)固体溶解并有气泡产生　吸收 CO２ 中混有的 HCl气体　HCO－３ ＋H＋ 􀪅􀪅H２O＋CO２↑ (２)有白色胶状沉淀生成　Na２SiO３＋CO２＋H２O􀪅􀪅 Na２CO３＋H２SiO３↓　(３)酸性:盐酸＞碳酸＞硅酸 １３．解析:(１)SiO２ 与 C在高温下反应,会因 C的用量不同 而使产物不同:SiO２＋２C 高温 􀪅􀪅Si＋２CO↑或 SiO２＋３C 高温 􀪅􀪅SiC＋２CO↑.(２)反应①的条件是高温和隔绝空 气.(３)反应②中 CuO 与 NH３ 反应生成 A,A 经浓硫 酸干燥得到高纯度 N２,据此推测②中 NH３ 被氧化为 N２,则 CuO被还原为 Cu,结合得失电子守恒和原子守 恒写 出 化 学 方 程 式:３CuO＋２NH３ △ 􀪅􀪅３Cu＋N２ ＋ ３H２O.(４)A中 可 能 的 杂 质 有 NH３ 和 H２O.(５)用 SiCl４、N２、H２ 在稀有气体保护下加强热,得到纯度较高 的Si３N４,结合得失电子守恒和原子守恒写出化学方程 式:３SiCl４＋２N２＋６H２ 高温 􀪅􀪅Si３N４＋１２HCl. 答案:(１)C的用量　(２)高温和隔绝空气 (３)３CuO＋２NH３ △ 􀪅􀪅３Cu＋N２＋３H２O (４)NH３ 和 H２O (５)３SiCl４＋２N２＋６H２ 高温 􀪅􀪅Si３N４＋１２HCl 假期作业４ １．D　[A．铁、碳与氯化铁溶液组成原电池,铁极失去电子 发生氧化反应,A正确;B．铁、银与硫酸铜溶液组成的原 电池中,银极得电子为正极,Cu２＋ 和电子均向正极移动, B正确;C．由图知反应物总能量高于生成物总能量,该 反应为放热反应,盐酸与氢氧化钠反应为放热反应,其 能量变化可用上图简单表示,C 正确;D．２H２＋O２ 点燃 　 􀪅􀪅 ２H２O的能量变化如图所示,根据反应热＝反应物的键 能总和－生成物的键能总和,可推出反应物的键能总和 小于生成物的键能总和,D错误.] ２．D　[过程Ⅰ,H２ 和 O２ 中的化学键断裂吸收能量,属于 吸热过程,A正确;过程Ⅲ,形成水分子中化学键的过程 释放 能 量,属 于 放 热 过 程,B 正 确;H２ 和 O２ 反 应 生 成 H２O,所有旧化学键都断裂,且形成了新化学键,C正确; 该反应中的能量转化形式有化学能转化为化学能、化学 能转化为热能等,D错误.] 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ５５