5.3 无机非金属材料 同步练习 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019） 必修第二册

无机非金属材料 (分值:70分) A级　合格过关练 选择题只有1个选项符合题意 (1~8题,每题4分,共32分) (一)硅酸盐材料 1.随着科学技术的发展,无机非金属材料突破了传统的硅酸盐体系。下列物质中不属于硅酸盐材料的是 (　　) 水泥 普通玻璃 石墨烯 陶瓷 2.下列关于硅酸盐材料的说法错误的是 (　　) 生活中常见的硅酸盐材料有玻璃、水泥、陶瓷 普通玻璃的主要成分是二氧化硅 陶瓷的主要原料是黏土 硅酸盐水泥以石灰石和黏土为主要原料 3.文物是传承文化的重要载体,下列主要成分不是硅酸盐的文物是 (　　) 简牍 陶彩绘女舞俑 清雍正款霁红釉瓷碗 萧何月下追韩信图梅瓶 4.《天工开物》记载:“凡埏泥造瓦,掘地二尺余,择取无砂粘土而为之”,“凡坯既成,干燥之后,则堆积窖中燃薪举火”,“浇水转釉(主要为青色),与造砖同法”。下列说法错误的是 (　　) 沙子和黏土的主要成分为硅酸盐 “燃薪举火”使黏土发生复杂的物理、化学变化 烧制后自然冷却成红瓦,浇水冷却成青瓦 黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料 (二)无机非金属材料 5.我国火星探测器“天问一号”上使用了重量轻、强度高、刚性好、宽温度范围下尺寸稳定的新型SiC增强铝基复合材料。下列说法错误的是 (　　) SiC是一种新型硅酸盐材料 SiC俗称金刚砂,具有类似金刚石的结构 SiC中的碳原子和硅原子通过共价键连接 SiC具有优异的耐高温抗氧化性能 6.我国科学家合成的3 nm长的管状碳纳米管,长度居世界之首。这种碳纤维具有强度高、刚度(抵抗变形的能力)高、密度小(只有钢的)、熔点高,化学稳定性好的特点,因此被称为“超级纤维”。下列对碳纤维的说法中不正确的是 (　　) 它是制造飞机的理想材料 它的主要组成元素是碳元素 它的结构与石墨相似 碳纤维复合材料耐高温 7.腾飞的中国离不开化学,化学与环境、材料、信息、能源关系密切,推动着人类社会的进步和发展。下列说法不正确的是 (　　) “天问一号”所用的太阳能电池帆板,其主要材料是硅 中国空间站使用石墨烯存储器,所用材料石墨烯属于无机非金属材料 SO2可用来漂白纸浆,也能作食品添加剂 5G技术中使用的通信光缆不与任何酸碱反应 8.高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料,它可以按下列方法制备: SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯) 下列说法不正确的是 (　　) 步骤①的化学方程式:SiO2+2CSi+2CO↑ 步骤①中每生成1 mol Si,转移4 mol电子 步骤③中的反应为氧化还原反应 高纯硅是制造手机芯片的常用材料,SiO2是制造太阳能电池的基本原料 9.(14分)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)(2分)下列物质不含有硅酸盐的是　　　　　(填字母)。  A.陶瓷 B.玻璃 C.水泥 D.生石灰 (2)(4分)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)(4分)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧,说明Na2SiO3可用作　　　　　　。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　　　　(填字母)。 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)(4分)工业上常利用反应2C+SiO2Si+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　　　　　　　　　　　　。 B级　素养培优练 (10~12题,每题4分,共12分) 10.多晶硅是单质硅的一种形态,是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅的主要原料。已知多晶硅第三代工业制取流程如下所示: 下列说法错误的是 (　　) Y可能是H2 制取粗硅的过程中焦炭与石英会发生副反应生成碳化硅,在该副反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1 SiHCl3中硅元素的化合价为+4价 Y与SiHCl3制备多晶硅的反应属于置换反应 11.由粗SiO2制备纯SiO2的流程如图所示,下列说法不正确的是 (　　) 粗SiO2XYSiO2 SiO2可用于制造光导纤维 步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3+H2SO4H2SiO3↓+Na2SO4 步骤Ⅱ中的稀硫酸能用CO2替代 若在实验室中完成步骤Ⅲ,一般在蒸发皿中进行 12.氮化硅(Si3N4)是一种重要的高温结构陶瓷材料,用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备Si3N4的操作流程如图(粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物): 下列叙述不正确的是 (　　) “还原”反应的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑ 粗硅提纯所得的高纯硅是制造芯片的材料 “操作X”可将原料气通过灼热的铜网 “稀酸Y”可选用稀盐酸 13.(12分)硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久,在现代生活中有广泛应用。 (1)(2分)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时,得到一种“金属”。这种“金属”可能是　　　　　　　　　　　　。  (2)(2分)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中,生产普通玻璃的主要原料有　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。 (3)(8分)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种技术路线,其中一种工艺流程示意图及主要反应如下: 发生的主要反应 电弧炉 SiO2+2CSi+2CO↑ 流化床反应器 Si+3HClSiHCl3+H2 还原炉 SiHCl3+H2Si+3HCl ①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅,该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　; 碳化硅又称　　　　　　　　　　,其晶体结构与　　　　　　　　　　相似。  ②在流化床反应的产物中,SiHCl3大约占85%,还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等,有关物质的沸点数据如下表,提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和　　　　　　。  物质 Si SiCl4 SiHCl3 SiH2Cl2 沸点/℃ 2 355 57.6 31.8 8.2 物质 SiH3Cl HCl SiH4 沸点/℃ -30.4 -84.9 -111.9 无机非金属材料 1.C　[水泥、普通玻璃、陶瓷是传统的硅酸盐材料;石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨,属于新型无机非金属材料。] 2.B　[普通玻璃的主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。] 3.A　[A项,简牍主要成分为植物纤维;B项,陶彩绘女舞俑,陶制品为硅酸盐材料;C项,瓷碗为瓷器,瓷器主要成分为硅酸盐;D项,梅瓶也是瓷器,为硅酸盐材料。] 4.A　[A项,沙子的主要成分是二氧化硅,不是硅酸盐,错误;B项,硅酸盐工业煅烧过程中发生一系列复杂的物理、化学变化,正确;C项,自然冷却生成的物质中铁元素为+3价,所以为红瓦,浇水过程中,水在高温下与碳反应生成还原性气体CO,Fe3+被还原为Fe2+,所以成青瓦,正确;D项,砖瓦和陶瓷的主要原料为黏土,正确。] 5.A　[SiC属于新型陶瓷,不属于硅酸盐材料,A错误;碳化硅俗称金刚砂,具有类似金刚石的结构,熔、沸点高,硬度大,可用于制造耐高温、抗氧化的新型陶瓷,B、D正确;SiC属于共价化合物,碳原子和硅原子通过共价键连接,C正确。] 6.C　[石墨的内部结构是层状的,碳纳米管是管状的。] 7.D　[SO2虽然有毒,但食品中添加适量的二氧化硫可以起到防腐、抗氧化等作用,在一定范围内可以用作食品添加剂,C正确;光缆主要成分为二氧化硅,常温下,二氧化硅与氢氟酸、氢氧化钠反应,D错误。] 8.D　[A项,步骤①的化学方程式:SiO2+2CSi+2CO↑;B项,依据方程式SiO2+2CSi+2CO↑可知,反应中硅从+4价降为0价,每生成1 mol Si,转移4 mol电子;C项,步骤③氢气与三氯氢硅反应生成硅和氯化氢,氢、硅元素化合价发生变化,属于氧化还原反应;D项,硅为良好的半导体材料,是制造太阳能电池的常用材料,二氧化硅具有良好的光学特性,是制造光导纤维的基本原料。] 9.(1)D　(2)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O　氢氟酸　(3)防火剂　D　(4)C　SiO2 解析　(1)生石灰是CaO,为碱性氧化物且不含Si,不含有硅酸盐。(2)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2+2NaOHNa2SiO3+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”,具有阻燃的功能,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价的硅元素被还原,因此SiO2作氧化剂。] 10.B　[Y能够还原SiHCl3为硅单质,则Y可能是H2,A正确;制取粗硅的过程中焦炭与石英会发生副反应生成SiC:3C+SiO2SiC+2CO↑,在该反应中碳既是氧化剂,又是还原剂,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,B错误;SiHCl3中H是-1价,Cl是-1价,则Si的化合价为+4价,C正确;H2与SiHCl3制备多晶硅的反应为SiHCl3+H2Si+3HCl,属于置换反应,D正确。] 11.D　[SiO2可用于制造光导纤维,A正确;步骤Ⅱ中硅酸钠和稀硫酸反应生成硅酸沉淀,化学方程式是Na2SiO3+H2SO4H2SiO3↓+Na2SO4,B正确;碳酸的酸性强于硅酸,因此步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2替代,C正确;若在实验室中完成步骤Ⅲ,一般在坩埚中进行,蒸发皿不能用于灼烧固体,D错误。] 12.D　[“还原”反应是用焦炭把二氧化硅还原为粗硅,反应的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑,故A正确;粗硅提纯所得的高纯硅是制造芯片的材料,故B正确;“操作X”是除去氮气中的少量氧气,可将原料气通过灼热的铜网,故C正确;粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物,硝酸能溶解Fe、Cu,但稀盐酸不能溶解Cu,所以“稀酸Y”不可选用稀盐酸,故D错误。] 13.(1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁) (2)石英砂、纯碱和石灰石 (3)①SiO2+3CSiC+2CO↑　 金刚砂　 金刚石(或单晶硅)　 ②精馏(或蒸馏) 解析　(1)SiO2+2CSi+2CO↑,因此得到的金属状物质可能为含有硅、碳的铁合金。(2)生产玻璃的主要原料为石英砂、纯碱、石灰石。(3)①石英砂与焦炭反应制取SiC的化学方程式为SiO2+3CSiC+2CO↑,SiC俗名金刚砂,属于共价晶体,结构类似于金刚石。②根据沸点的不同可选择蒸馏法提纯SiHCl3。 学科网（北京）股份有限公司 $$