第5章 第3节 无机非金属材料 素养提升练-【金版教程】2024-2025学年高中化学必修第二册作业与测评课件PPT（人教版2019）

0 第五章　化工生产中的重要非金属元素 第三节　无机非金属材料 素养提升练 (建议用时：40分钟) 题号 1 2 3 4 5 6 7 难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ 对点 陶瓷的组成及性质 无机非金属材料的分类及用途 硅的性质及用途 SiO2的结构与性质 硅酸的制取与性质 高温结构陶瓷与光导纤维的性质 Si及SiO2的性质 题号 8 9 10 11 12 13 难度 ★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★★ 对点 含硅物质的性质 硅及其化合物的性质与用途 硅的制取流程及分析 氮化硅的制取流程及分析 含硅物质的用途及性质 物质推断及含硅物质的相互转化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 一、选择题 1．陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成与化学有着密切的关系。下列叙述错误的是(　　) A．“雨过天青云破处”所描述的瓷器青色来自氧化铁 B．闻名世界的秦兵马俑是陶瓷制品，由黏土经高温烧结而成 C．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐 D．陶瓷化学性质稳定，具有耐腐蚀、抗氧化等优点 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 2．下列关于无机非金属材料的说法不正确的是(　　) A．传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料 B．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，具有极大的强度 C．高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点 D．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 4 3．硅及其化合物在材料领域中应用广泛。下列叙述中，正确的是(　　) A．晶体硅是制造太阳能电池板的主要材料 B．晶体硅主要用途是制造光导纤维 C．硅是地壳中含量最多的元素 D．硅的化学性质很稳定，因此硅在自然界中以游离态形式存在 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 6 5．下列关于硅酸的说法正确的是(　　) A．硅酸可以直接通过SiO2和水化合反应制得 B．可用反应Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓制取硅酸 C．因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH溶液反应 D．干燥剂“硅胶”的主要成分是硅酸钠 解析：SiO2难溶于水，因此不能直接通过与水化合反应制得硅酸，A错误；由于酸性：HCl>H2SiO3，所以可用反应Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓制取硅酸，B正确；硅酸难溶于水，但是它能与NaOH溶液反应生成硅酸钠和水，C错误；干燥剂“硅胶”是由硅酸凝胶经干燥脱水得到的，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 7 6．有关高温结构陶瓷和光导纤维的说法正确的是(　　) A．高温结构陶瓷弥补了金属材料的弱点，但是硬度却远远低于金属材料 B．氮化硅陶瓷是一种重要的结构陶瓷，具有超硬性，它不与任何无机酸反应 C．制造光导纤维的主要原料是玻璃 D．光导纤维的抗干扰性能好，不发生电辐射，通信质量高 解析：A项，高温结构陶瓷的硬度大于金属材料；B项，氮化硅能与氢氟酸反应；C项，光导纤维主要原料为SiO2。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 8 7．常温下，下列物质之间不发生反应的一组是(　　) ①硅与NaOH溶液　②硅与盐酸　③硅与氢氟酸　④二氧化硅与碳酸钠　 ⑤二氧化硅与NaOH溶液　⑥二氧化硅与浓硝酸 A．①②④ B．③④⑥ C．②⑤⑥ D．②④⑥ 解析：硅在常温下只能与F2、氢氟酸、NaOH溶液发生反应；二氧化硅与碳酸钠在高温下能反应，而在常温下不反应；二氧化硅是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应，但不能与浓HNO3反应。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 10 解析：用硅制造集成电路、晶体管等半导体器件，利用的是硅的导电性；在野外，用硅、消石灰、烧碱的混合物制取氢气，在反应中硅元素的化合价升高，利用的是硅的还原性；制备金刚砂时，硅元素的化合价没有发生变化，所发生的氧化还原反应中的氧化剂和还原剂均是碳；单质硅的制备反应中硅元素的化合价降低，利用的是二氧化硅的氧化性。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 11 9．华人科学家高锟以及两名美国科学家因在光纤和半导体领域上的开创性研究而获得诺贝尔物理学奖。下列有关硅及其化合物的说法错误的是(　　) ①硅是良好的半导体材料　②二氧化硅的熔点比二氧化碳的高　③二氧化硅是制取粗硅的原料　④玛瑙、水泥和瓷器都是硅酸盐制品　⑤光导纤维遇碱会“短路”　⑥因为氢氟酸可与SiO2反应，所以可利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品 A．④ B．②③⑤ C．②③⑤⑥ D．①③④⑤⑥ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 12 解析：①硅是良好的半导体材料，正确；②常温下，二氧化硅是固体，二氧化碳是气体，故二氧化硅的熔点比二氧化碳的高，正确；③二氧化硅与碳反应得到粗硅和一氧化碳，所以二氧化硅是制取粗硅的原料，正确；④玛瑙的主要成分是SiO2，不是硅酸盐，错误；⑤光导纤维的主要成分是二氧化硅，二氧化硅是酸性氧化物，能与碱反应，所以光导纤维遇碱会“短路”，正确；⑥氢氟酸可与SiO2反应生成SiF4和H2O，所以可利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品，正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 11．氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料。用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备Si3N4的操作流程如下(粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物)： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 16 二、非选择题 12．中国高铁对实现“一带一路”的战略构想有重要的作用。 (1)建设高铁轨道需要大量的水泥，生产水泥的主要原材料是黏土和________。 (2)高铁上的信息传输系统使用了光导纤维，其主要成分是______；乘务员使用的无线通话机的芯片材料是____。 (3)高铁上安装有许多玻璃，氢氟酸可以处理玻璃表面的微裂纹，氢氟酸与玻璃中的二氧化硅反应的化学方程式为_____________________________。 (4)高铁上的卫生间没有任何异味，是由于所使用的马桶、地漏和洗手盆下水口都是纳米硅胶的高科技产品，向硅酸钠溶液中加入稀盐酸可产生硅酸胶体，该反应的离子方程式为____________________________。 石灰石 SiO2 Si 4HF＋SiO2===SiF4↑＋2H2O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 17 13．A、B、C、D、E五种物质中均含有同一种非金属元素，它们能发生如图所示的转化关系。若该元素用R表示，则A为R 的氧化物，D为R的单质，且D与NaOH溶液反 应生成C和H2。 请回答下列问题。 (1)写出对应物质的化学式：A_______；C_________；E________。 (2)反应①的化学方程式为____________________________。 (3)反应④的离子方程式为__________________________________________。 (4)H2CO3的酸性强于E的酸性，请用离子方程式予以证明：_______________ __________________________________。 SiO2 Na2SiO3 H2SiO3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 18 　　　　　　　　　　　　　 R 4．下列关于SiO2的说法正确的是(　　) A．SiO2是酸性氧化物，不与任何酸反应 B．由反应SiO2＋2Ceq \o(=====,\s\up16(高温))2CO↑＋Si可知，非金属性Si大于C C．反应SiO2＋3Ceq \o(=====,\s\up16(高温))SiC＋2CO↑中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2 D．二氧化硅分子是由一个硅原子和两个氧原子组成的 8．下列应用利用的是含硅物质的氧化性的是(　　) A．用硅制造集成电路、晶体管等半导体器件 B．在野外，用硅、消石灰、烧碱的混合物制取氢气：Si＋Ca(OH)2＋2NaOH===Na2SiO3＋CaO＋2H2↑ C．金刚砂的制备：SiO2＋3Ceq \o(=====,\s\up16(高温))SiC＋2CO↑ D．单质硅的制备：SiO2＋2Ceq \o(=====,\s\up16(高温))Si＋2CO↑ 10．晶体硅(熔点1410 ℃)是良好的半导体材料。由石英砂(SiO2)制纯硅过程如下：SiO2eq \o(――→,\s\up16(焦炭),\s\do14(高温))Si(粗)eq \o(――→,\s\up16(Cl2),\s\do14(460 ℃))SiCl4eq \o(――→,\s\up16(提纯))SiCl4(纯)eq \o(―――→,\s\up16(H2),\s\do14(1100 ℃))Si(纯)。下列叙述错误的是(　　) A．生成粗硅的化学方程式为SiO2＋Ceq \o(=====,\s\up16(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 解析：SiO2和焦炭在高温下反应生成Si和CO，化学方程式为SiO2＋2Ceq \o(=====,\s\up16(高温))Si＋2CO↑，A错误。 下列叙述不正确的是(　　) A．“还原”步骤中焦炭主要被氧化为CO B．“高温氮化”反应的化学方程式为3Si＋2N2eq \o(=====,\s\up16(高温))Si3N4 C．“操作X”可将原料气通过灼热的铜粉 D．“稀酸Y”可选用稀硝酸或稀硫酸 解析：焦炭与石英砂发生反应SiO2＋2Ceq \o(=====,\s\up16(高温))Si＋2CO↑，焦炭被氧化成CO，A正确；“高温氮化”是Si与氮气化合生成Si3N4，化学方程式为3Si＋2N2eq \o(=====,\s\up16(高温))Si3N4，B正确；原料气中含有N2和少量的O2，氧气能与Cu反应生成CuO，N2不与Cu反应，操作X可以得到纯净氮气，C正确；粗硅中含有少量Fe和Cu，即Si3N4中含有少量Fe和Cu，Fe、Cu与稀硝酸反应，得到可溶于水的硝酸盐，从而除去Si3N4中的Fe和Cu，但Cu不溶于稀硫酸，故不能用稀硫酸，D错误。 2H＋＋SiOeq \o\al(2－,3)===H2SiO3(胶体) SiO2＋2Ceq \o(=====,\s\up16(高温))Si＋2CO↑ Si＋2OH－＋H2O===SiOeq \o\al(2－,3)＋2H2↑ SiOeq \o\al(2－,3)＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋COeq \o\al(2－,3) $$