5.3 无机非金属材料-【新课程能力培养】2024-2025学年高中化学必修第二册同步练习（人教版）

（人教版）高中化学必修第二册 烧瓶内的硝酸的物质的量浓度是 2 3 × V 22.4 mol÷ 2V 3 L= 0.045 mol/L ， 所以 ①=②=③ ， 故 A 正确。 第三节 无机非金属材料 基础练习 1. B 【解析】 制玻璃的原料是纯碱、 石灰石、 石英。 2. B 【解析】 制玻璃的原料是纯碱、 石灰石、 石英。 制水泥的原料是黏土、 石灰石、 石膏等。 共同使用的主 要原料是石灰石。 3. C 【解析】 试管属于玻璃制品。 4. D 【解析】 生产玻璃和水泥的条件是高温， 原料 为含硅物质， 反应中都发生了复杂的物理、 化学变化， 产品为硅酸盐。 5. （ 1 ） 2a=b＋4 （ 2 ） 不能 （ 3 ） 3MgO · 4SiO 2 · H 2 O 【解析】 （ 1 ） 根据化合价规则， 可列式为 2a＋4×4= 2×10＋b 简化为 2a=b＋4 。 （ 2 ） 令 a=2 ， 则 b=0 ， 故不 能 。 （ 3 ） 当 a =3 时 ， b =2 ， Mg a （ Si 4 O 10 ） （ OH ） b 为 Mg 3 （ Si 4 O 10 ） （ OH ） 2 ， 改写为氧化物的形式为 3MgO · 4SiO 2 · H 2 O 。 6. A 7. C 【解析】 光导纤维的主要成分是 SiO 2 ， 太阳能 电池的主要成分是单质硅， A 正确； 墨水是一种胶体， 不同墨水混用时会发生胶体的聚沉， 可能使钢笔流水不 畅或者堵塞， B 正确； 食品包装袋内常用硅胶、 生石灰 和还原铁粉， 其作用不相同， 硅胶、 生石灰是干燥剂， 铁是抗氧化剂， C 错误； 常温下用铝制容器盛装浓硫酸 的原因是其表面发生钝化反应， D 正确。 8. A 【解析】 C 60 是碳的一种单质， 它与石墨、 金刚 石互为同素异形体， 故不正确的是 A 。 9. C 【解析】 水泥和玻璃属于传统的无机非金属 材料。 10. A 【解析】 制造人造牙齿的材料必须具有生物 功能。 提升练习 1. C 2. D 【解析】 SiC 和 Si 3 N 4 均为原子晶体， 熔点高， 性质稳定， 故 A 、 B 正确； 二氧化硅具有折光性， 可用 于光导纤维， 故 C 正确； 常温下， Si 只能与唯一一种酸 HF 反应， 不与 HCl 反应， 故 D 错误。 3. C 【解析】 二氧化硅性质较为稳定， 与硝酸、 硫 酸、 盐酸以及强氧化性物质不反应， 在一定条件下可与 碱、 碱性氧化物、 盐以及 HF 酸反应。 二氧化硅与烧碱 反应， 但反应缓慢 ， 生成的硅酸钠和二氧化硅难以分 离， 不能用于在玻璃上进行刻蚀， 故 A 错误； 纯碱与二 氧化硅在高温下反应， 不能用于在玻璃上进行刻蚀， 故 B 错误 ； 氢氟酸与二氧化硅易反应 ， 生成四氟化硅气 体， 能在玻璃上进行刻蚀， 故 C 正确； 盐酸和二氧化硅 不反应， 不能用于在玻璃上进行刻蚀， 故 D 错误。 故 选 C 。 4. C 【解析】 陶瓷坩埚、 石英坩埚以及普通玻璃坩 埚中都含有二氧化硅， 在高温下都能与氢氧化钠反应而 使坩埚炸裂， 不能用于熔融氢氧化钠固体， 只能用生铁 坩埚， 故选 C 。 5. C 【解析】 该玻璃中 Na 2 O 、 CaO 、 SiO 2 物质的量 之比为 13 62 ∶ 11.7 56 ∶ 75.3 60 =1 ∶ 1 ∶ 6 。 6. B 【解析】 氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材 料， 而有色玻璃只是在玻璃中加入金属氧化物， 仍属传 统无机非金属材料。 7. D 【解析 】 向 Na 2 SiO 3 溶液中滴入酚酞 ， 由于 Na 2 SiO 3 是强碱弱酸盐， SiO 2- 3 水解呈碱性， 溶液显红色， B 正确； 再用胶头滴管逐滴滴入稀盐酸， 边滴边振荡， 发生的反应为 Na 2 SiO 3 +2HCl H 2 SiO 3 ↓+2NaCl ， A 正 确， 而由此可以说明盐酸的酸性比硅酸的酸性强， C 正 确， D 错误。 故选 D 。 ［提示： 无色酚酞溶液不仅遇碱 变红， 只要遇到碱性物质都会变红， Na 2 SiO 3 虽然是盐， 但它的水溶液呈碱性； 要清楚 “碱性物质” 不一定都是 碱 （碱在水溶液或熔融状态下可以电离出氢氧根离子 OH - ， 因此碱一定都是碱性物质）］ 8. 1 ∶ 2 【解析】 通过石英晶体的平面示意图， 可以看出一 个硅原子周围有四个氧原子， 一个氧原子周围有两个硅 原子， 所以在二氧化硅晶体中， 硅原子与氧原子的最简 单整数比为 1 ∶ 2 ； 原硅酸 （ H 4 SiO 4 ） 的结构可表示为 HO — Si — OH OH OH ， 两个原硅酸分子可发生分子间脱水生成 二聚原硅酸 HO — Si — O — Si — OH OH OH OH OH ； 二聚原硅酸电离出 6 个 H + 后， 形成带 6 个负电荷的二聚原硅酸根离子， 因此 二聚硅酸根离子的结构可表示为： O — Si — O — Si — O O O O O 6- 6 参考答案与解析 9. （ 1 ） SiHCl 3 +H 2 1357 K Si +3HCl （ 2 ） SiHCl 3 + 3H 2 O H 2 SiO 3 ↓+H 2 ↑+3HCl （ 3 ） 氢气遇氧气易爆炸 【解析】 （ 1 ） 氢气和纯 SiHCl 3 反应生成高纯硅和氯 化氢。 （ 2 ） SiHCl 3 遇水剧烈反应生成 H 2 SiO 3 、 HCl 和 H 2 。 （ 3 ） 氢气在高温下与氧气反应易爆炸。 实验活动 4 用化学沉淀法去除粗 盐中的杂质离子 1. C 【解析 】 粗盐的提纯 ： 主要是将 Ca 2＋ 、 Mg 2＋ 、 SO 2- 4 及泥沙去除， 应该先加过量 NaOH 溶液除去 Mg 2＋ ， 再加过量 BaCl 2 溶液除去硫酸根离子， 再加过量 Na 2 CO 3 溶液除去钙离子和多余的钡离子， 过滤时将沉淀和泥沙 一并除去， 最后再加适量盐酸， 除去多余的氢氧根和碳 酸根。 2. C 【解析】 生成沉淀后加入盐酸， 沉淀部分溶解， 产生的气体使澄清石灰水变浑浊， 则该气体为 CO 2 ， 沉 淀中含有 BaCO 3 ， 溶液中一定有 CO 2- 3 ， 故 A 正确； 加 入 Ba 2+ 后有沉淀生成， 加入盐酸后沉淀部分溶解， 说明 有 BaSO 4 沉淀生成， 则一定有 SO 2- 4 ， 故 B 正确， C 错 误； 步骤 ③ 取上层清液继续滴加 Ba （ NO 3 ） 2 溶液至无沉 淀时 ， 再滴加 AgNO 3 溶液 ， 生成了氯化银白色沉淀 ， 但步骤 ② 中加入了盐酸， 引入了氯离子， 所以不能确定 原溶液中是否含有氯离子， 故 D 正确。 3. B 【解析】 将 Ca 2＋ 、 Mg 2＋ 、 SO 2- 4 除去， 应该先加过 量 NaOH 溶液除去 Mg 2＋ ， 后加过量 BaCl 2 溶液除去硫酸 根离子， 再加过量 Na 2 CO 3 溶液除去钙离子和多余的钡 离子。 4. D 【解析】 向 200 mL 溶液加入 BaCl 2 溶液后， 得 干燥沉淀 12.54 g ， 经足量盐酸洗涤、 干燥后， 沉淀质量 为 4.66 g 。 由此可知， 4.66 g 沉淀为硫酸钡， 溶解于盐 酸的 7.88 g 沉淀为碳酸钡， 所以溶液中一定有 CO 2- 3 和 SO 2- 4 ， n （ SO 2- 4 ） =n （ BaSO 4 ） =0.02 mol ， n （ CO 2- 3 ） =n （ BaCO 3 ） =0.04 mol ， c （ SO 2- 4 ） =0.1 mol · L -1 ， c （ CO 2- 3 ） =0.2 mol · L -1 。 溶液中一定没有 Ba 2+ 。 根据电荷守恒 ， 溶液中一定有 Na + ， 无法确定是否有 Cl - ， 所以 c （ Na ＋ ） ≥2 ［ c （ SO 2 - 4 ） + c （ CO 2- 3 ）］ =0.6 mol · L -1 。 综上所述， D 项错误。 5. B 【解析】 ①pH 试纸变成深蓝色的溶液显碱性， 可以与 SO 2- 3 、 S 2 O 2- 3 、 Na + 大量共存， 正确； ② 含有大量 S 2- 的溶液与 ClO - 发生氧化还原反应不能共存， 错误； ③ 中性溶液中 Fe 3+ 水解完全， 不能大量共存， 错误； ④ 加 入铝粉放出氢气的溶液可能是酸性溶液， 也可能是碱性 溶液， 碱性条件下 NH + 4 不能大量存在， 错误； ⑤HCO - 3 与 AlO - 2 发生反应 AlO - 2 +HCO - 3 +H 2 O Al （ OH ） 3 ↓+CO 2 - 3 ， 不能大量共存， 错误。 6. （ 1 ） 盐酸 （ HCl ） CO 2- 3 +2H + CO 2 ↑＋H 2 O （ 2 ） 铁粉 （ Fe ） Fe+Cu 2+ Fe 2+ +Cu （ 3 ） 氢氧化钠 （ NaOH ） Cu 2+ +2OH - Cu （ OH ） 2 ↓ 实验活动 5 不同价态含硫物质的 转化 1. A 【解析】 S 与氧气反应化合生成 SO 2 ， 二氧化硫 再催化氧化生成 SO 3 ， A 符合题意； Fe 与 S 反应化合生 成 FeS ， B 不符合题意； Cu 与 S 反应化合生成 Cu 2 S ， C 不符合题意； Cu 与氯气直接化合生成 CuCl 2 ， D 不符合 题意。 2. B 【解析】 亚硫酸的酸性大于碳酸， SO 2 和 Na 2 CO 3 溶液反应生成 Na 2 SO 3 和 CO 2 ， A 正确； Na 2 SO 3 →Na 2 SO 4 发生氧化反应， Y 可以是 O 2 、 H 2 O 2 等氧化剂， B 错误； 若 Y 是氢氧化钠， 反应 ① 的离子方程式为 SO 2 +2OH - SO 2- 3 +H 2 O ， C 正确； SO 2 、 Na 2 SO 3 中 S 元素化合价为 +4 ， 具有还原性， 所以都能使酸性高锰酸钾溶液褪色， D 正 确。 3. B 【解析 】 题干中描述的关系依次为 S+O 2 点燃 SO 2 ； SO 2 +H 2 O H 2 SO 3 ； H 2 O+H 2 SO 3 +Br 2 2HBr+H 2 SO 4 ； Na 2 S+H 2 SO 4 Na 2 SO 4 +H 2 S↑ ； 2H 2 S+H 2 SO 3 3S↓+3H 2 O 。 则甲 、 乙 、 丙 、 丁 、 戊 依 次 为 SO 2 、 H 2 SO 3 、 H 2 SO 4 、 H 2 S 、 S ， 故选 B 。 4. B 【解析】 混合气体中含有 SO 3 ， 将生成的气体 通入 BaCl 2 溶液中发生： SO 3 +H 2 O H 2 SO 4 ， 则没有 SO 3 逸出； H 2 SO 4 +BaCl 2 BaSO 4 ↓+2HCl ， 则有 BaSO 4 沉淀 生成； 由于 H 2 SO 3 酸性小于 HCl 和 H 2 SO 4 ， 则 SO 2 不能 与 BaCl 2 溶液反应而从溶液中逸出， 故得不到 BaSO 3 沉 淀 。 所以产生的现象是生成 BaSO 4 沉淀 ， 有 SO 2 气体 逸出。 5. C 【解析】 SO 2 使酸性高锰酸钾褪色体现的是还 原性； SO 2 使含有酚酞的氢氧化钠溶液褪色体现的是酸 性； SO 2 使品红溶液褪色体现的是漂白性； SO 2 使氢硫 酸溶液变浑浊是体现氧化性。 故 C 正确。 第五章章末测试题 1. C 【解析】 用空气和水为原料合成了氨， 为氮的 固定过程， 该过程为可逆反应， 电能、 热能不能全部转 化为化学能， 故 A 项错误、 B 项错误； 该过程中氮气和 O — Si — O — Si — O O O O O 6- 7 练 高中化学必修第二册 （人教版） 知识点 １ 硅酸盐材料 1. 有关普通玻璃的叙述， 错误的是 （ ） A. 玻璃是混合物 B. 制玻璃的原料是纯碱、 石灰石、 石英、 黏土 C. 玻璃不是晶体 D. 玻璃无固定的熔点 2. 在制水泥、 玻璃的生产中， 共同使用的主 要原料是 （ ） A. Na 2 CO 3 B. 石灰石 C. 石英 D. 焦炭 3. 陶瓷已广泛应用于生活和生产中， 下列不 属于陶瓷制品的是 （ ） A. 电器中的绝缘瓷管 B. 实验室中的坩埚 C. 实验室中的试管 D. 建筑上烧制的砖瓦 4. 根据水泥和玻璃的生产， 总结出硅酸盐工 业的一般特点是 （ ） ① 原料中一定有含硅的物质 ② 生成物含 硅酸盐 ③ 反应条件是高温 ④ 发生了复 杂的物理、 化学变化 A. ①③ B. ①②③ C. ①②④ D. ①②③④ 5. 已知某一硅酸盐可表示为 Mg a （ Si 4 O 10 ）（ OH ） b （其中 a 、 b 为正整数）， 试回答： （ 1 ） a 与 b 应满足的关系是 （写表达式）。 （ 2 ） a 能否等于 2 ？ （填 “能” “不能” 或 “无法确定”）。 （ 3 ） a=3 的硅酸盐的表达式 （以氧化物的 形式表示）： 。 （ 1 ） 实验室选用图 Ⅰ 装置来制取氨， 试 剂有 ①NH 4 Cl （ s ）； ②Ca （ OH ） 2 （ s ）； ③NH 4 NO 3 （ s ）； ④ 浓氨水 ； ⑤ 氢氧 化钠溶液； ⑥CaO （ s ）。 最合适的试 剂是 （填序号）。 （ 2 ） 收集氨应使用 法， 要得到 干燥的氨， 可选用 作干燥剂。 （ 3 ） 用图 Ⅱ 装置进行喷泉实验， 上部烧 瓶已装满氨， 引发水上喷的操作是 ， 该实验 的原理是 。 （ 4 ） 如果只提供如图 Ⅲ 的装置， 请说明 引发喷泉的方法： 。 （ 5 ） 如图 Ⅱ 的装置有 3 个， 烧瓶中分别 盛有 ① 纯氨； ② 含有 1 10 空气的氨； ③ 纯二氧化氮。 在同温下分别进行 喷泉实验， 理论上得到的溶液物质 的量浓度为 （ ） A. ①=②=③ B. ①>②>③ C. ①>③>② D. ②>①>③ 第三节 无机非金属材料 基 础 练 习 12 第五章 化工生产中的重要非金属元素 练 1. 下列有关硅酸盐的说法错误的是 （ ） A. 硅酸盐的种类很多， 结构也很复杂 ， 通常可用 SiO 2 和金属氧化物的形式来 表示其组成 B. 硅酸盐岩石长期在水的侵蚀下风化为 黏土， 并且形成土壤胶体 C. 水玻璃长期暴露在空气中会变质， 这 是因为水玻璃主要发生了氧化还原反应 D. 传统无机非金属材料的优缺点： 抗腐 蚀、 耐高温， 质脆、 经不起冲击 2. 下列有关硅材料的说法不正确的是 （ ） A. 碳化硅化学性质稳定， 可用于生产砂 纸、 砂轮等 B. 氮化硅硬度大、 熔点高， 可用于制作 高温陶瓷和轴承 C. 高纯度的二氧化硅可用于制造高性能 通信材料——光导纤维 D. 盐酸可以与硅反应， 故采用盐酸为抛 知识点 2 新型无机非金属材料 6. 下列有关说法正确的是 （ ） A. 硅相对于氢气来说便于运输 、 贮存 ， 从安全角度考虑， 硅是有开发价值的 燃料 B. 硅在地壳中含量居第二位， 在地球上 有丰富的硅资源， 如石英、 水晶、 玛 瑙的主要成分都是单质硅 C. 存放 NaOH 溶液的试剂瓶应用玻璃塞 D. 二氧化硅是一种良好的半导体材料 7. 化学与科学、 技术、 社会、 环境密切相 关。 下列有关说法不正确的是 （ ） A. 光导纤维的主要成分是 SiO 2 ， 太阳能 电池的主要成分是单质硅 B. 墨水是一种胶体， 不同墨水混用时可 能使钢笔流水不畅或者堵塞 C. 食品包装袋内常用硅胶、 生石灰和还 原铁粉， 其作用相同 D. 用铝制容器盛装浓硫酸的原因是其表 面生成致密的氧化膜， 阻止其与内层 金属反应 8. 科学家制得一种新的分子， 它具有空心的 类似足球状的结构， 化学式为 C 60 。 下列 说法中不正确的是 （ ） A. C 60 是一种新型的化合物 B. C 60 和石墨是碳的同素异形体 C. C 60 是一种新的碳单质 D. C 60 的相对分子质量为 720 9. 下列属于新型无机非金属材料的是 （ ） ① 高强度水泥 ② 钢化玻璃 ③ 氧化铝陶 瓷 ④ 光导纤维 A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ①④ 10. 下列材料的特性及用途的说法不正确的 是 （ ） A. 氧化铝陶瓷具有两性， 可用来制造人 造牙齿 B. 氮化硅陶瓷具有耐高温且不易传热的 特性， 可用来制造柴油机 C. 光导纤维传导光的能力很强， 是非常 好的通信材料 D. 人造金刚石硬度高， 可用来制造切割机 提 升 练 习 13 练 高中化学必修第二册 （人教版） 光液抛光单晶硅 3. 玻璃的主要成分之一是二氧化硅。 能在玻 璃上进行蚀刻， 将其制成毛玻璃和雕花玻 璃的物质是 （ ） A. 烧碱 B. 纯碱 C. 氢氟酸 D. 盐酸 4. 熔融烧碱应选用的器皿是 （ ） A. 石英坩埚 B. 普通玻璃坩埚 C. 生铁坩埚 D. 陶瓷坩埚 5. 普通玻璃中含 13% 的 Na 2 O 、 11.7% 的 CaO 、 75.3% 的 SiO 2 ， 用氧化物的形式表示普通 玻璃组成的化学式是 （ ） A. Na 2 O · 2CaO · 6SiO 2 B. 2Na 2 O · CaO · 6SiO 2 C. Na 2 O · CaO · 6SiO 2 D. Na 2 O · 2CaO · SiO 2 6. 氮化硅是一种高温陶瓷材料， 它的硬度 大， 熔点高， 化学性质稳定， 工业上曾普 遍使用高纯硅与纯氮在 1300 ℃ 反应获得。 根据性质， 推测下列不是氮化硅陶瓷的用 途的是 （ ） A. 制汽轮机叶片 B. 制有色玻璃 C. 制永久性模具 D. 制造柴油机 7. 向试管中加入 3～5 mL Na 2 SiO 3 饱和溶液， 滴入 2～3 滴酚酞溶液， 再用胶头滴管逐滴 滴入稀盐酸， 边滴边振荡， 至红色变浅并 接近消失停止， 下列解释错误的是 （ ） A. 发生的反应为 Na 2 SiO 3 ＋2HCl H 2 SiO 3 ↓ ＋2NaCl B. 滴加酚酞呈红色， 说明硅酸钠溶液呈 碱性 C. 盐酸的酸性比硅酸强 D. 盐酸的酸性比硅酸弱 8. 下图是石英晶体的平面示意图， 它实际上 是立体的网状结构， 其中硅、 氧原子个数 之比为 。 原硅酸根离子 ＳiＯ ４- 4 的 结构可表示为二聚硅酸根离子 Si 2 O 6- 7 ， 其 中只有硅氧键， 它的结构可表示为 。 9. 硅单质及其化合物的应用范围很广。 制备 硅半导体材料必须先得到高纯硅。 三氯甲 硅烷 （ SiHCl 3 ） 还原法是当前制备高纯硅 的主要方法。 生产过程示意图如下： （ 1 ） 写出由纯 SiHCl 3 制备高纯硅的化学 反应方程式： 。 （ 2 ） 整个制备过程必须严格控制无水无 氧 ， SiHCl 3 遇 水 剧 烈 反 应 生 成 H 2 SiO 3 、 HCl 和另一种物质， 写出该 过程的化学方程式： 。 （ 3 ） H 2 还原 SiHCl 3 过程中若混入 O 2 ， 可 能引起的后果是 。 — O — Si — O — Si — O — Si — — O — — O O — — — — O — Si — O — Si — O — Si — — O — — O O — — — — O — Si — O — Si — O — Si — — — — — — — 石英砂 粗硅 SiHCl 3 （粗） ① 焦炭 高温 ②HCl 573 K 以上 ③ 精馏 SiHCl 3 （纯） 高纯硅 ④H 2 1357 K 第 8 题图 第 9 题图 14