第3节 无机非金属材料-【回归课本】2025年高中化学基础知识训练

◀098 099 ▶ ◀100 知识点一 硅酸盐材料 1(传统无机非金属材料)下列关于材料的叙述正确的是( ) A.奋斗者号潜水器载人舱外壳使用了钛合金,钛合金属于无机非金属材料 B.陶瓷、玻璃和水泥是传统无机非金属材料,它们的生产都用到了黏土 C.硅酸盐全都难溶于水,其成分可以写成氧化物的形式,例如CaSiO3 可写成CaO·SiO2 D.传统无机非金属材料都是硅酸盐材料,化学性质较稳定 总结 材料的分类 金属材料 无机非金属材料 有机合成高分子材料 复合材料 纯金属 合金 传统无机非金属材料 (都是硅酸盐制品) 新型无机非金属材料 (大都不是硅酸盐制品) 陶瓷 玻璃 水泥 硅与二 氧化硅 新型陶瓷 碳纳米 材料 塑料 合成 橡胶 合成 纤维 多种材料 物理复合 2(玻璃)下列关于玻璃的叙述正确的是 (填序号)。 ①石英玻璃的主要成分是硅酸盐 ②钢化玻璃的成分与普通玻璃相同 ③工业制玻璃的原料为石英砂、烧碱和石灰石 ④有机玻璃属于有机高分子材料 ⑤向普通玻璃中加入硼酸盐可制成耐高温的玻璃 ⑥水玻璃可用作制备木材防火剂的原料,是一种纯净物 知识点二 新型无机非金属材料 3(新型无机非金属材料)下列关于新型无机非金属材料的叙述正确的是( ) A.硅是良好的半导体材料,且是制造光导纤维的主要材料,导电性良好 B.二氧化硅可直接把太阳能转化为电能,用于制造太阳能电池板 C.新型无机非金属材料都是硅酸盐材料,具有特殊的性质和用途 D.新型陶瓷耐高温、耐腐蚀、硬度大,适合制造新型发动机 总结 硅单质和二氧化硅的用途可用外观进行区分,硅单质为灰黑色,有金属光泽,无法导光,是优良的半导体材料, 可用于制芯片,能实现光电转化,可作太阳能电池板;二氧化硅是无色透明晶体(想象水晶),可以导光,用于制 光导纤维(而非导电)。 101 ▶ 4(硅的工业制备)中国北斗卫星导航系统中所用芯片的主要成分是高纯硅,工业制备高纯硅 的路线之一如图所示: 下列说法不正确的是( ) A.气体X为CO B.反应②的化学方程式为Si+3HCl 300℃ 􀪅􀪅􀪅􀪅SiHCl3+H2 C.流程中H2、HCl均可循环利用 D.自然界中硅主要以游离态形式存在 注意 粗硅中的硅单质与HCl气体在高温下转化为SiHCl3 气体与原固体分离(常温下硅单质不与盐酸反应),之后 再还原为硅单质。 5(二氧化硅的性质)下列关于二氧化硅的叙述正确的是( ) A.1molSiO2 含有4molSi O键,SiO2 熔点很高 B.由于玻璃中含有SiO2,可以用盐酸刻蚀玻璃 C.测定氢氧化钠的熔点时,可以将氢氧化钠固体放入石英坩埚中高温加热 D.SiO2 既能与碱反应又能与酸反应,属于两性氧化物 总结 虽然SiO2 可以与NaOH溶液发生反应,但仍可用玻璃瓶盛装NaOH溶液,因为SiO2 与NaOH的反应速率非 常缓慢,且玻璃瓶内壁光滑,不易发生反应。不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶盛放NaOH溶液,因为磨口玻璃塞 增大了SiO2 与NaOH溶液的接触面积,促进了反应的进行,而反应生成的Na2SiO3 具有黏性,会导致瓶塞与 瓶体黏结在一起,使试剂瓶难以开启。另外,不管是否打磨的玻璃都易被氢氟酸腐蚀,故不能用玻璃瓶保存氢 氟酸,而应该用塑料瓶。 6(新型陶瓷与碳纳米材料)下列叙述正确的是( ) ①“神舟十一号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷的主要成分是硅酸盐 ②碳纳米管与金刚石互为同素异形体 ③碳纳米材料包括富勒烯、碳纳米管、石墨和石墨烯等 ④氧化铝陶瓷是生物陶瓷,可用于制造人造骨骼 A.②③④ B.②④ C.①③④ D.①②④ 017 ▶ 典例7 ②③④⑦⑧ 【解析】①铵盐中,氮元素化合价不一定都是-3价,如 NH4NO3 中N的化合价除了-3价还有+5价,错误。 ②所有铵盐都溶于水,正确。 ③铵根离子能和氢氧根离子反应,因此铵态氮肥不宜与碱性 物质混合使用,正确。 ④铵盐一般由铵根离子和酸根离子构成,含有离子键,是离 子化合物,正确。 ⑤某些铵盐也可以与酸反应,如NH4HCO3,错误。 ⑥所有铵盐受热均可以分解,但产物不一定有NH3,如硝酸 铵在某条件下分解不生成氨气:NH4NO3 △ 􀪅􀪅N2O↑+ 2H2O,错误。 ⑦向NH4Cl溶液中加入浓 NaOH 溶液共热时会发生反应 生成氨气和水:NH+4 +OH- △ 􀪅􀪅NH3↑+H2O,正确。 ⑧NH4Cl和NaCl的固体混合物可利用NH4Cl加热分解成 HCl和NH3,冷却时 HCl和 NH3 化合成 NH4Cl的方法将 其与氯化钠分离,正确。 ⑨某溶液加入浓NaOH溶液加热可放出NH3,可能是氨水, 不一定是铵盐溶液,错误。 典例8 ③ 【解析】①常温下铁、铝与浓硝酸、浓硫酸反应生成致密的氧 化膜包在金属表面,阻止反应进一步进行,因此可以用铁桶 盛装浓硝酸,并非不反应,错误。 ②硝酸与金属反应生成氮的氧化物和硝酸盐,氮元素降价生 成氮的氧化物体现硝酸的强氧化性,不变价生成硝酸盐的硝 酸体现了酸性,错误。 ③通常浓硝酸降价时生成NO2,稀硝酸降价时生成NO,硝 酸越稀,降价产物价态越低,因此硝酸与Cu反应未见气体生 成,可能生成了铵盐,正确。 ④酚酞在碱性溶液中显红色,加入硝酸会降低溶液的pH,因 此溶液红色褪去可能是pH降低导致的,不一定是因为硝酸 的强氧化性,错误。 ⑤FeO中的Fe为+2价,可以被硝酸氧化成Fe3+,离子方程式 应为3FeO+10H++NO-3 􀪅􀪅3Fe3++NO↑+5H2O,错误。 典例9 C 【解析】A.借助得失电子守恒法进行计算。假 设金属元素化合价由0价变为+1价,设还原产物中N化合 价为x,根据转移电子相等得2×(1-0)=1×(5-x),x= 3;假设金属元素化合价由0价变为+2价,设还原产物中N 化合价为y,根据转移电子相等得2×(2-0)=1×(5-y), y=1;假设金属元素化合价由0价变为+3价,设还原产物 中N化合价为z,根据转移电子相等得2×(3-0)=1×(5- z),z=-1;故还原产物中N的价态不可能是+4价,不可能 生成NO2,错误。B.借助 N原子反应前后原子守恒进行计 算。消耗的硝酸部分作氧化剂,降价生成NO和NO2,根据 标准 状 况 下 气 体 体 积 1.12L 可 计 算 其 物 质 的 量 为 1.12L 22.4L·mol-1=0.05mol ,另有部分消耗的硝酸起酸性作 用,反应生成Cu(NO3)2,根据Cu的质量为1.92g可计算这 部分 HNO3 的物质的量为 1.92g 64g·mol-1 ×2=0.06mol,两部 分硝酸的总和即为全部消耗的硝酸,应为0.11mol,错误。 C.借助得失电子守恒法进行计算,总的来看,整个反应过程 包括Cu升价失电子=N降价得电子、N升价失电子=O降 价得电子两个过程,N的化合价先降后升最终回到+5价, 即Cu的升价失电子物质的量=O2 的降价得电子物质的量, mg 64g·mol-1 ×2=n(O2)×4,可得O2 的物质的量为 m 128mol , 正确。D.常温下Cu不与稀硫酸反应,可与稀硝酸反应(通常 浓度小于1mol·L-1默认为稀溶液),但铜与稀硝酸反应生 成的硝酸铜中有 NO-3 ,H2SO4 提供 H+ 后相当于溶液中仍 有HNO3 可继续反应,因此该题不能用化学方程式进行计 算,需用离子方程式计算。3Cu+8H++2NO-3 􀪅􀪅3Cu2++ 2NO↑+4H2O,离子方程式中 NO-3 来自 HNO3,H+ 来自 HNO3 和 H2SO4,根据硝酸与硫酸浓度求得c(NO-3 )= 0.4mol·L-1,c(H+)=0.6mol·L-1,由离子方程式化学计量 数可知最终因 H+ 消耗完反应停止,NO-3 有剩余,因此用 c(H+)进行计算,求 得c(Cu2+)= 3 8×0.6 mol ·L-1= 0.225mol·L-1,错误。 第三节 无机非金属材料 一、硅酸盐材料 ①陶瓷 ②水泥 二、新型无机非金属材料 ①Si+2CO↑ ②SiHCl3+H2 ③Si+3HCl ④Na2SiO3+H2O ⑤SiF4↑+2H2O 典例1 D 【解析】A.合金属于金属材料,错误。B.陶瓷、 玻璃和水泥是传统无机非金属材料,但玻璃的生产没有用到 黏土,错误。C.硅酸钠易溶于水;硅酸盐可写成氧化物的形 式,例如CaSiO3,用氧化物形式表示为CaO·SiO2,但仍然 为纯净的盐而非氧化物,错误。D.传统无机非金属材料都是 硅酸盐材料,化学性质较稳定,硅酸盐材料大多具有硬度高、 难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点,正确。 典例2 ②④⑤ 【解析】①石英玻璃的主要成分是石英,即SiO2,不是硅酸 盐,错误。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ◀018 ②钢化玻璃与普通玻璃的成分相同,都是硅酸钠、硅酸钙、二 氧化硅,只是制作工艺不同,钢化玻璃会通过特殊的高温- 降温处理使其硬度增大,正确。 ③工业制玻璃的原料是石英砂(SiO2)、纯碱(Na2CO3)、石灰 石(CaCO3),错误。 ④有机玻璃属于有机高分子材料,正确。 ⑤向普通玻璃中加入硼酸盐可制成耐高温的玻璃,正确。 ⑥水玻璃是Na2SiO3 的水溶液,可用作制备木材防火剂的原 料,是混合物,错误。 典例3 D 【解析】A.硅是良好的半导体材料,主要用于制 造芯片和太阳能电池板,其导电性介于导体与绝缘体之间, 错误。B.二氧化硅是制造光导纤维的主要材料,错误。C.新 型无机非金属材料都具有特殊的性质和用途,它们大都不是 硅酸盐材料,传统无机非金属材料都是硅酸盐材料,错误。 D.新型陶瓷耐高温、耐腐蚀、硬度大,适合制造新型发动机, 正确。 典例4 D 【解析】A.反 应①为 粗 硅 的 制 取:SiO2+ 2C 2000℃ 􀪅􀪅􀪅􀪅􀪅Si+2CO↑,则气体X为CO,正确。B.反应② 是粗硅与 HCl反应生成SiHCl3 和 H2,化学方程式为Si+ 3HCl 300℃ 􀪅􀪅􀪅􀪅SiHCl3+H2,正确。C.由流程图可知,H2、HCl 既是反应物,又是生成物,所以 H2、HCl均可循环利用,正 确。D.自然界中没有游离态的硅,硅主要以化合态的形式存 在,错误。 典例5 A 【解析】A.二氧化硅是由原子构 成的,熔化时需破坏共价键,所以熔点很高, 每个硅原子以共价键连接4个氧原子,每个 氧原子连接2个硅原子(如图所示),1mol SiO2 含有4molSi-O键,正确。B.玻璃中 含有二氧化硅,但二氧化硅不与盐酸反应,应该用氢氟酸刻 蚀玻璃,错误。C.石英的主要成分是SiO2,会与NaOH反应 生成Na2SiO3,因此不能在石英坩埚中加热 NaOH,同理也 不能在陶瓷坩埚中加热 NaOH,可用铁坩埚,错误。D.SiO2 能与NaOH发生反应:SiO2+2NaOH􀪅􀪅Na2SiO3+H2O, 也能与氢氟酸发生反应:SiO2+4HF􀪅􀪅SiF4↑+2H2O,但 是与氢氟酸的反应是特例,氢氟酸是弱酸且SiO2 不能与其 他强酸发生反应,SiO2 是酸性氧化物,错误。 典例6 B 【解析】①高温结构陶瓷属于新型陶瓷,成分不 是硅酸盐,错误。②碳纳米管与金刚石都是碳的单质,互为 同素异形体,正确。③碳纳米材料包括富勒烯、碳纳米管、石 墨烯等,石墨烯是单层石墨,但石墨不是碳纳米材料,错误。 ④氧化铝陶瓷是生物陶瓷,可用于制造人造骨骼,正确。故 选B。 第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 一、化学反应与热能 ①分解 ②水或酸 ③化合 ④Q吸-Q放 ⑤吸热 ⑥放热 ⑦放热 ⑧吸热 ⑨吸热 ⑩放热 二、化学反应与电能 ①化学 ②电 ③锌片 ④铜片 ⑤锌 ⑥H2 ⑦铜 ⑧锌片 ⑨铜片 ⑩铜片 􀃊􀁉􀁓Zn-2e-􀪅􀪅Zn2+ 􀃊􀁉􀁔2H++2e-􀪅􀪅H2↑ 􀃊􀁉􀁕负 􀃊􀁉􀁖正 􀃊􀁉􀁗正 􀃊􀁉􀁘负 􀃊􀁉􀁙负 􀃊􀁉􀁚正 􀃊􀁉􀁛不可 􀃊􀁊􀁒负 􀃊􀁊􀁓正 􀃊􀁊􀁔锌 􀃊􀁊􀁕正 􀃊􀁊􀁖还原 􀃊􀁊􀁗负 􀃊􀁊􀁘氧化 􀃊􀁊􀁙负 􀃊􀁊􀁚氧化 􀃊􀁊􀁛正 􀃊􀁋􀁒还原 典例1 B 【解析】A.大部分的分解反应是吸热的,但并不 是全部,例如 H2O2 分解是放热的,错误。B.铝热反应的条 件虽然是高温,但铝热反应是放热反应,在Al与Fe2O3 的混 合物反应时,生成的铁为液态铁,可见放热量之大,正确。 C.水结冰是放热的过程,但由于是物理变化,不能称为放热 反应,吸热反应和放热反应都是化学反应,错误。D.吸热反 应不一定需要高温的反应条件,例如Ba(OH)2·8H2O晶体 与NH4Cl固体常温下反应生成氨气并吸收大量热,高温条 件下进行的反应不一定是吸热反应,如铝热反应需要高温的 条件但为放热反应,错误。 典例2 D 【解析】A.石墨转化为金刚石要吸收能量,说明 石墨的能量低,物质能量越低越稳定,石墨比金刚石稳定,错 误。B.金刚石的能量高,等质量的石墨和金刚石完全燃烧时 产物相同,金刚石释放的热量比石墨多,错误。C.正反应与 逆反应吸放热相反,能量数值相等,石墨转化为金刚石要吸 收能量,是吸热反应,则金刚石转化为石墨是放热反应,错 误。D.石墨转化为金刚石要吸收能量,说明1molC(金刚 石)比1molC(石墨)的总能量高,正确。 典例3 B 【解析】A.燃烧时化学能除了可以转化为热能 还可以转化为光能,错误。B.断键吸热、成键放热,相同化学 键断键、成键吸放热相反、数值相等,形成1molH2O中的共 价键释放930kJ能量,反之断开2mol氢氧键吸收930kJ能 量,正确。C.氢分子断键形成氢原子时要吸收能量,因此 2mol氢原子的能量2E1 大于1mol氢分子的能量 E2,错 误。D.在反应中形成1mol水蒸气时放出的能量为930kJ- 436kJ-249kJ=245kJ,相同物质的量的气态水能量高于液 态水,因此生成1mol液态水时放出的能量大于245kJ,错误。 典例4 D 【解析】Cu-Zn-稀硫酸原电池中,Zn较活泼作 负极,Cu作正极,总反应为Zn+H2SO4􀪅􀪅ZnSO4+H2↑。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋