第五章 第三节 无机非金属材料测试-2024-2025学年高一化学暑假培优作业（人教版2019必修第二册）

第三节 无机非金属材料 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 第Ⅰ卷（选择题 共45分） 1、 选择题：本题共15小题，每小题3分，共45分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1．（24-25高一上·山西·阶段练习）下列文物的主要材质为金属材料的是 选项 A B C D 物质 名称 错金杜虎符 元青花釉里红瓷盖罐 东汉玉环 石犀 A．A B．B C．C D．D 2．（2024年黑龙江省、吉林省、辽宁省高考真题）文物见证历史，化学创造文明。东北三省出土的下列文物据其主要成分不能与其他三项归为一类的是( ) A.金代六曲葵花鎏金银盏 B.北燕鸭形玻璃注 C.汉代白玉耳杯 D.新石器时代彩绘几何纹双腹陶罐 3．（24-25高一下·海南省直辖县级单位·阶段练习）下列有关材料的说法不正确的是 A．碳化硅是一种新型陶瓷材料，具有耐高温耐磨的特点 B．晶体硅是一种半导体材料，常用于制造光导纤维 C．硬铝是一种铝合金，是制造飞机和飞船的理想材料 D．石墨烯是一种新型无机非金属材料，具有电阻率低的特点 4．（2025·河南·二模）“南宋持罗盘立人陶俑”是现知世界最早的旱罗盘造型实物。下列叙述错误的是 A．制造陶俑的原料主要是黏土 B．陶俑主要成分是硅酸盐 C．陶俑因含FeO而呈红色 D．烧制陶俑过程发生了化学变化 5．（24-25高一下·广东惠州·期中）碳纳米管是由石墨烯卷曲成的单层或多层的直径为的中空管状结构。下列说法不正确的是 A．碳纳米管是一种胶体 B．石墨烯卷成管状结构发生了化学变化 C．根据碳纳米管的形状可推测它可能可以用作催化剂的载体 D．石墨烯和碳纳米管在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景 6．（24-25高一下·湖南·阶段练习）硅单质是应用最为广泛的半导体材料。工业上制备高纯硅的部分工艺如图所示。下列说法错误的是 已知：合成时会生成少量；和的沸点分别为34℃和57.6℃。 A．由制粗硅的反应可知，碳的非金属性比硅弱 B．气体X为 C．HCl可循环利用 D．还原步骤中，每生成1mol高纯硅，转移的电子数为 7．（24-25高一下·河南·阶段练习）科技的发展离不开化学材料。下列应用的材料中主要成分不属于无机非金属材料的是 A．通信中传输信号所用的光导纤维 B．将太阳能转化为电能的硅晶片 C．制造飞机发动机叶片的镍钴合金 D．制作耐高温半导体材料所用的碳化硅 8．（24-25高一下·江苏常州·期中）科技兴国，材料的研究与应用在众多领域做出巨大的贡献。下列有关说法不正确的是 A．计算机芯片的主要材料是晶体硅 B．碳纳米管与石墨烯互为同位素 C．碳化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料 D．镍钛合金属于金属材料 9．（24-25高一下·内蒙古锡林郭勒盟·期中）用还原(沸点32℃)制备高纯硅的装置(尾气处理装置略)，下列说法错误的是 A．装置I也可用于实验室制备 B．装置Ⅱ盛装浓硫酸，Ⅲ烧杯中盛放高于32℃的热水 C．高纯硅可用于制备芯片及太阳能电池 D．为鉴定硅中是否含微量铁单质，仅需盐酸和溶液 10．（24-25高一下·黑龙江·阶段练习）第九届亚冬会于2025年2月在哈尔滨盛大开幕。在这场盛会中，化工材料的应用渗透到方方面面。下列有关说法错误的是 A．速滑冰鞋上的冰刀属于合金 B．光伏玻璃幕墙采用SiO2的太阳能电池板为场馆提供能源 C．冰壶主材料花岗岩属于无机非金属材料 D．场馆外墙喷涂的碳纳米涂层属于新型无机非金属材料 11．（2025·江苏·模拟预测）半导体是人工智能技术发展的核心材料。“中国制造2025”计划中明确提出要大力发展第三代半导体产业。下列物质中不属于半导体材料的是 A．晶体硅 B．二氧化硅 C．碳化硅（SiC） D．砷化镓（GaAs） 12．（24-25高一下·天津南开·期中）制造芯片用到高纯硅，用与过量在1100~1200℃反应制备高纯硅的装置如下图所示(热源及夹持装置略去)。 已知： 遇水强烈水解，在空气中易自燃。下列说法错误的是 A．装置 B 中的试剂是浓硫酸 B．实验时应先打开装置C中分液漏斗的旋塞，将 滴入烧瓶使其气化，再打开装置A 中分液漏斗的旋塞，产生氢气，将气化的 带入 D中反应 C．装置D选用石英管的原因是 的熔点高 D．装置C、D都省略了热源，且两处热源所使用的仪器应当不同 13．（24-25高三上·江西萍乡·期中）科学家模拟“月壤”成分烧制成的“月壤砖”将搭乘“天舟八号”货运飞船飞向中国空间站进行太空实验。下列说法错误的是 A．“月壤”属于混合物 B．“月壤”中含有的硅酸盐材料熔点较高 C．“月壤砖”中的硅酸盐材料属于新型无机非金属材料 D．“月壤砖”的“榫卯结构”利用了材料的物理性质 14．（23-24高一上·河南洛阳·期末）氮化硅熔点高，硬度大，电绝缘性好，化学性质稳定，但生产成本较高。氮化硅工业上可由石英与焦炭在高温的氮气流中通过反应制备，生成物中除了氮化硅还有一氧化碳。下列说法错误的是 A．氮化硅的化学式为Si3N4 B．氮化硅是一种无机非金属材料 C．氮化硅可用于制作坩埚、高温轴承、刀具和用作建筑陶瓷 D．制备氮化硅时每生成11.2L一氧化碳(标准状况)，理论上能生成氮化硅约11.7g 15．（24-25高一下·广东汕头·期中）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。已知多晶硅的第三代工业制取流程如图所示： 已知：H的非金属性大于Si，SiHCl3极易水解，常温下与SiCl4为液态，其完全水解的产物为H2SiO3、H2、HCl 下列说法错误的是 A．Y可能是H2 B．制取粗硅的反应，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：2 C．应采用过滤的方法提纯SiHCl3 D．SiHCl3发生水解的反应是氧化还原反应 第II卷（非选择题 共55分） 二、非选择题：本题共4小题，共55分。 16．(共15.0分 )（24-25高一下·广东惠州·期中）硅单质及其化合物应用广泛。请回答下列问题： (1)传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，主要包括 、水泥和玻璃；下列物品含有的是 (填序号)。 ①水晶项链 ②玛瑙 ③石英钟 ④硅太阳能电池 ⑤光导纤维 ⑥计算机芯片 (2)SiO2是玻璃的主要成分之一，保存氢氧化钠溶液的玻璃瓶应该用橡胶塞而不用玻璃塞的原因是 (用化学方程式表示)。 (3)硅单质可作为硅半导体材料。三氯甲硅烷（SiHCl3）还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程如图： ①流程①焦炭体现了 (填“氧化性”或“还原性”)。 ②实验室模拟上述过程④制备高纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法正确的是 。 A．装置Ⅱ洗气瓶装的是浓硫酸 B．装置Ⅲ的烧杯中装的是热水 C．实验时，应先加热管式炉，再打开活塞K D．为鉴定高纯硅中是否含微量铁单质，需要用的试剂为盐酸、硫氰化钾溶液 遇水发生剧烈的水解反应，生成H2SiO3、HCl和一种可燃性气体单质，写出该水解反应的化学方程式 。 ④在制备高纯硅的过程中都需隔绝空气，否则可能引起的后果是 (写出两条即可)。 17. (共15.0分 )（23-24高一下·河北张家口·期中）材料与生活，生产息息相关，目前使用的材料主要有：金属材料、传统无机非金属材料，新型无机非金属材料，高分子材料，复合材料等。 (1)硅酸盐材料是重要的传统无机非金属材料，也是日常生活，交通工具、建筑行业等不可缺少的材料之一，下列不属于传统硅酸盐产品的是 (填标号)。 ①光导纤维      ②水泥     ③玻璃       ④陶瓷 (2)玻璃是重要的建筑和装饰材料，有些玻璃的花纹是利用氢氟酸对普通玻璃中二氧化硅的腐蚀作用而形成的，写出该反应的化学方程式 。 (3)在“双碳”目标影响下，光伏产业迎来“高光时刻”，高纯硅是光伏发电技术中重要的基础原料。制备高纯硅的主要工艺流程如图所示： ①反应II的化学方程式为 。 ②整个过程中必须严格控制无水无氧。在有氧环境下，除了有不安全因素外，还可能使产品中混有杂质 。 ③太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅，单晶硅是一种 (填“导体”、“半导体”或“绝缘体”)。 (4)用海边的石英砂(含氯化钠.氧化铝等杂质)制备二氧化硅粗产品的工艺流程如图所示： ①洗涤石英砂的目的是 。 ②将洗净的石英砂研磨成粉末，目的是 。 ③在以上流程中，能否将盐酸改为NaOH溶液，请说明理由： 。 18. (共15.0分 )（24-25高一下·安徽马鞍山·期中）许多无机非金属材料含有硅元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。以下为制备高纯硅的主要工艺流程图： 已知：沸点，且能与剧烈反应，并在空气中易自燃。 回答下列问题： (1)在元素周期表中，硅与碳同主族。可用下图装置进行实验对比硅与碳的非金属性强弱关系。 供选试剂有：①稀盐酸；②稀硫酸；③碳酸钠；④溶液。 试剂A为 （填序号，下同），试剂C为 。 (2)该工艺流程中反应①的化学方程式为 。 (3)在实验室中模拟该工艺流程的反应④，其装置如图（热源及夹持装置已略去）。 ①装置B中的试剂是 ，装置C温度保持在左右，采用的加热方式是 。 ②实验中先打开A中活塞，反应一段时间，收集尾气验纯后，再加热D处石英管。目的是 。 (4)整个流程中能循环利用的物质有 。 19. (共10.0分 )（24-25高一下·内蒙古锡林郭勒盟·期中）硫铁矿烧渣主要有和少量，其制备铁红和新型陶瓷金刚砂的流程如下： 已知：。 回答下列有关问题： (1)矿渣细磨的目的是 。 (2)滤渣A的成分为 ，新型陶瓷的化学式为 。 (3)流程中“还原”反应的离子方程式为 。 (4)在实验室中煅烧的主要仪器有三脚架、泥三角、酒精灯、玻璃棒和 。 (5)流程中循环利用的物质的化学式为 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三节 无机非金属材料 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 第Ⅰ卷（选择题 共45分） 1、 选择题：本题共15小题，每小题3分，共45分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1．（24-25高一上·山西·阶段练习）下列文物的主要材质为金属材料的是 选项 A B C D 物质 名称 错金杜虎符 元青花釉里红瓷盖罐 东汉玉环 石犀 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．错金杜虎符的主要材质为金属材料，A正确； B．青花釉里红瓷盖罐是陶瓷，陶瓷的主要成分是硅酸盐，B错误； C．东汉玉环的主要成分是硅酸盐，C错误； D．石犀主要成分是碳酸钙，D错误； 故选：A。 2．（2024年黑龙江省、吉林省、辽宁省高考真题）文物见证历史，化学创造文明。东北三省出土的下列文物据其主要成分不能与其他三项归为一类的是( ) A.金代六曲葵花鎏金银盏 B.北燕鸭形玻璃注 C.汉代白玉耳杯 D.新石器时代彩绘几何纹双腹陶罐 【答案】A 【详解】金代六曲葵花鎏金银盏的主要成分为银，银属于金属，北燕鸭形玻璃注、汉代白玉耳杯及新石器时代彩绘几何纹双腹陶罐的主要成分都是硅酸盐，故A符合题意。 3．（24-25高一下·海南省直辖县级单位·阶段练习）下列有关材料的说法不正确的是 A．碳化硅是一种新型陶瓷材料，具有耐高温耐磨的特点 B．晶体硅是一种半导体材料，常用于制造光导纤维 C．硬铝是一种铝合金，是制造飞机和飞船的理想材料 D．石墨烯是一种新型无机非金属材料，具有电阻率低的特点 【答案】B 【详解】A．碳化硅陶瓷具有抗氧化性强，耐磨性好，硬度高，热稳定性好，强度大等优点，属于新型无机非金属材料，A正确； B．晶体硅是良好的半导体材料，常用于制造芯片，常用于制造光导纤维的是二氧化硅，而不是硅，B错误； C．硬铝是铝和其他金属或非金属形成的一种铝合金，具有密度小，强度大的优点，是制造飞机和飞船的理想材料，C正确；   D．石墨烯是一种新型无机非金属材料，石墨是良好的导体，石墨烯有独特的结构，具有优良的导电、导热性能，D正确； 故选B。 4．（2025·河南·二模）“南宋持罗盘立人陶俑”是现知世界最早的旱罗盘造型实物。下列叙述错误的是 A．制造陶俑的原料主要是黏土 B．陶俑主要成分是硅酸盐 C．陶俑因含FeO而呈红色 D．烧制陶俑过程发生了化学变化 【答案】C 【详解】A．陶俑属于陶器，制造陶俑的主要原料是黏土，A正确； B．陶俑属于陶器，陶器的主要成分是硅酸盐，B正确； C．陶俑呈红色是因为含Fe2O3，C错误； D．陶俑是用黏土等材料经高温烧制发生复杂的化学变化形成的，D正确； 故答案选C。 5．（24-25高一下·广东惠州·期中）碳纳米管是由石墨烯卷曲成的单层或多层的直径为的中空管状结构。下列说法不正确的是 A．碳纳米管是一种胶体 B．石墨烯卷成管状结构发生了化学变化 C．根据碳纳米管的形状可推测它可能可以用作催化剂的载体 D．石墨烯和碳纳米管在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景 【答案】A 【详解】A．碳纳米管是碳的单质，而胶体是混合物，A错误； B．石墨烯和碳纳米管是两种结构不同的单质，所以石墨烯卷成管状结构发生了化学变化，B正确； C．碳纳米管具有中空管状结构，可以支撑催化剂活性组分，使活性组分得到分散，因此可推测它可能可以用作催化剂的载体，C正确； D．石墨烯和碳纳米管在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景，D正确； 故选A。 6．（24-25高一下·湖南·阶段练习）硅单质是应用最为广泛的半导体材料。工业上制备高纯硅的部分工艺如图所示。下列说法错误的是 已知：合成时会生成少量；和的沸点分别为34℃和57.6℃。 A．由制粗硅的反应可知，碳的非金属性比硅弱 B．气体X为 C．HCl可循环利用 D．还原步骤中，每生成1mol高纯硅，转移的电子数为 【答案】A 【分析】石英与焦炭在高温下反应生成粗硅和CO，粗硅与HCl在300℃下反应生成SiHCl3和，提纯SiHCl3，再用H2在高温下还原SiHCl3得到高纯硅和HCl，HCl可循环至“合成”步骤再次利用，据此解答。 【详解】A．制粗硅的反应为：，该反应中C作还原剂，体现了还原性，且该反应在高温条件下进行，反应的发生主要是因为生成了气态的CO，CO不断从反应体系中逸出，使反应能够向右进行，而不是因为碳的非金属性比硅强，所以由制粗硅的反应，不能说明碳的非金属性比硅弱，A错误； B．由分析可知，气体X为H2，B正确； C．由分析可知，HCl可循环至“合成”步骤再次利用，C正确； D．还原步骤的反应为：SiHCl3+H2Si+3HCl，SiHCl3中H为-1价，Si为+4价，则每生成1mol高纯硅，转移的电子数为4NA，D正确； 故选A。 7．（24-25高一下·河南·阶段练习）科技的发展离不开化学材料。下列应用的材料中主要成分不属于无机非金属材料的是 A．通信中传输信号所用的光导纤维 B．将太阳能转化为电能的硅晶片 C．制造飞机发动机叶片的镍钴合金 D．制作耐高温半导体材料所用的碳化硅 【答案】C 【详解】A．光导纤维的主要成分二氧化硅，属于无机非金属材料，A不符合题意； B．光电池的材料的主要成分晶体硅，属于无机非金属材料，B不符合题意； C．镍钴合金是性能优良的金属材料，不属于无机非金属材料，C符合题意； D．制作耐高温半导体材料所用的碳化硅是性能优良的无机非金属材料，D不符合题意； 故选C。 8．（24-25高一下·江苏常州·期中）科技兴国，材料的研究与应用在众多领域做出巨大的贡献。下列有关说法不正确的是 A．计算机芯片的主要材料是晶体硅 B．碳纳米管与石墨烯互为同位素 C．碳化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料 D．镍钛合金属于金属材料 【答案】B 【详解】A．计算机芯片的主要材料是晶体硅，A正确； B．两者均为碳元素的同素异形体（结构不同的单质），而非同位素，B错误； C．碳化硅陶瓷具有耐高温、高硬度等特性，属于新型无机非金属材料，C正确； D．镍钛合金属于金属材料，合金是金属材料的重要组成部分，D正确； 故选B。 9．（24-25高一下·内蒙古锡林郭勒盟·期中）用还原(沸点32℃)制备高纯硅的装置(尾气处理装置略)，下列说法错误的是 A．装置I也可用于实验室制备 B．装置Ⅱ盛装浓硫酸，Ⅲ烧杯中盛放高于32℃的热水 C．高纯硅可用于制备芯片及太阳能电池 D．为鉴定硅中是否含微量铁单质，仅需盐酸和溶液 【答案】D 【分析】为氢气的发生装置(启普发生器)；为确保反应顺利进行，Ⅱ为干燥装置，浓硫酸是常用的干燥剂，除去水蒸气；装置Ⅲ需水浴加热，目的是使汽化，与氢气充分混合；Ⅳ是还原装置。 【详解】A．装置是启普发生器，目的是制备氢气，除了可以制备氢气，还可以使用碳酸钙块状固体和盐酸在启普发生器中制备二氧化碳，A正确； B．为确保反应顺利进行，Ⅱ为干燥装置，浓硫酸是常用的干燥剂，除去水蒸气，装置Ⅲ需水浴加热，目的是使汽化，与氢气充分混合，B正确； C．高纯硅是良好的半导体材料，可用于制备芯片及太阳能电池，C正确； D．铁与盐酸反应生成，加入不反应，应该加入氧化剂把氧化为，溶液变红，才能检验，D错误； 故选D。 10．（24-25高一下·黑龙江·阶段练习）第九届亚冬会于2025年2月在哈尔滨盛大开幕。在这场盛会中，化工材料的应用渗透到方方面面。下列有关说法错误的是 A．速滑冰鞋上的冰刀属于合金 B．光伏玻璃幕墙采用SiO2的太阳能电池板为场馆提供能源 C．冰壶主材料花岗岩属于无机非金属材料 D．场馆外墙喷涂的碳纳米涂层属于新型无机非金属材料 【答案】B 【详解】A．冰刀通常由高碳钢制成，高碳钢属于合金，A正确； B．太阳能电池板的主要材料是晶体硅，而不是二氧化硅，B错误； C．花岗岩是天然硅酸盐矿物，属于无机非金属材料，C正确； D．碳纳米涂层的主要成分为碳纳米材料，碳纳米材料属于新型无机非金属材料，D正确； 故选B。 11．（2025·江苏·模拟预测）半导体是人工智能技术发展的核心材料。“中国制造2025”计划中明确提出要大力发展第三代半导体产业。下列物质中不属于半导体材料的是 A．晶体硅 B．二氧化硅 C．碳化硅（SiC） D．砷化镓（GaAs） 【答案】B 【详解】A．晶体硅是非常典型且应用广泛的半导体材料，在半导体工业中占据重要地位，A选项不符合题意； B．二氧化硅具有良好的导光性，可以用来制造光纤，不是半导体材料，B符合题意； C．碳化硅（）是第三代半导体材料，具有高临界击穿电场、高电子饱和漂移速度等优异性能，常用于高频、高温、大功率电子器件，C选项不符合题意； D．砷化镓（GaAs）也是一种重要的半导体材料，在光电子器件（如发光二极管、激光二极管）以及高频电子器件等方面有广泛应用，D 选项不符合题意； 故答案选B。 12．（24-25高一下·天津南开·期中）制造芯片用到高纯硅，用与过量在1100~1200℃反应制备高纯硅的装置如下图所示(热源及夹持装置略去)。 已知： 遇水强烈水解，在空气中易自燃。下列说法错误的是 A．装置 B 中的试剂是浓硫酸 B．实验时应先打开装置C中分液漏斗的旋塞，将 滴入烧瓶使其气化，再打开装置A 中分液漏斗的旋塞，产生氢气，将气化的 带入 D中反应 C．装置D选用石英管的原因是 的熔点高 D．装置C、D都省略了热源，且两处热源所使用的仪器应当不同 【答案】B 【分析】本实验目的是用氢气与SiHCl3反应生成高纯硅，根据装置中盛放试剂，装置A的作用是制备氢气，SiHCl3遇水强烈水解，因此需要干燥氢气，装置B的作用是干燥氢气，盛放浓硫酸，装置C的作用是氢气和SiHCl3充分混合，在石英管中反应，据此分析； 【详解】A．遇水强烈水解，氢气应干燥后再通入装置C，所以装置B中的试剂是浓硫酸，A正确； B．在空气中易自燃，实验前应先用稀硫酸与锌反应生成氢气，排尽装置空气，再打开装置C中分液漏斗的旋塞，B错误； C．制备高纯硅需要再1100~1200℃进行，石英管中二氧化硅熔点高，可以选用，C正确； D．液态需气化进入石英管中，所以C装置需要水浴加热，D装置中的反应需要在1100~1200℃进行，需要酒精喷灯加强热，D正确； 答案选B。 13．（24-25高三上·江西萍乡·期中）科学家模拟“月壤”成分烧制成的“月壤砖”将搭乘“天舟八号”货运飞船飞向中国空间站进行太空实验。下列说法错误的是 A．“月壤”属于混合物 B．“月壤”中含有的硅酸盐材料熔点较高 C．“月壤砖”中的硅酸盐材料属于新型无机非金属材料 D．“月壤砖”的“榫卯结构”利用了材料的物理性质 【答案】C 【详解】A．“月壤”中含有多种物质，属于混合物，故A正确； B．硅酸盐材料是无机非金属材料，熔点较高，故B正确； C．硅酸盐材料属于传统无机非金属材料，故C错误； D．“月壤砖”通过物理变化制成“榫卯结构”，“榫卯结构”利用了材料的物理性质，故D正确； 选C。 14．（23-24高一上·河南洛阳·期末）氮化硅熔点高，硬度大，电绝缘性好，化学性质稳定，但生产成本较高。氮化硅工业上可由石英与焦炭在高温的氮气流中通过反应制备，生成物中除了氮化硅还有一氧化碳。下列说法错误的是 A．氮化硅的化学式为Si3N4 B．氮化硅是一种无机非金属材料 C．氮化硅可用于制作坩埚、高温轴承、刀具和用作建筑陶瓷 D．制备氮化硅时每生成11.2L一氧化碳(标准状况)，理论上能生成氮化硅约11.7g 【答案】C 【详解】A．Si是＋4价，N是－3价，氮化硅的化学式为 Si3N4，选项A正确； B．氮化硅是一种无机非金属材料，选项B正确； C．氮化硅生产成本较高，不适合用作建筑陶瓷，选项C错误； D．氮化硅工业制法：3SiO2+6C+2N2 Si3N4+6CO，每生成11.2 L 一氧化碳(标准状况)，即0.5molCO，理论上能生成氮化硅约0.083mol约11.7g，选项D正确； 答案选C。 15．（24-25高一下·广东汕头·期中）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。已知多晶硅的第三代工业制取流程如图所示： 已知：H的非金属性大于Si，SiHCl3极易水解，常温下与SiCl4为液态，其完全水解的产物为H2SiO3、H2、HCl 下列说法错误的是 A．Y可能是H2 B．制取粗硅的反应，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：2 C．应采用过滤的方法提纯SiHCl3 D．SiHCl3发生水解的反应是氧化还原反应 【答案】C 【分析】石英和焦炭反应制得粗硅，粗硅粉碎后与HCl反应生成SiHCl3，提纯SiHCl3后，用H2还原得到Si，据此分析； 【详解】A．Y具有还原性，可能为H2，A正确； B．由反应SiO2+2CSi+2CO↑中，C元素的化合价由0升高为+2价，Si元素的化合价由+4降低为0价，由电子守恒，氧化剂（SiO2）和还原剂（C）物质的量之比为1：2，B正确； C．合成产物由SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等混合而成，应采用分馏的方法提纯SiHCl3，C错误； D．SiHCl3水解，产物为H2SiO3、H2、HCl，有化合价变化，属于氧化还原反应，D正确； 故选C。 第II卷（非选择题 共55分） 二、非选择题：本题共4小题，共55分。 16．(共15.0分 )（24-25高一下·广东惠州·期中）硅单质及其化合物应用广泛。请回答下列问题： (1)传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，主要包括 、水泥和玻璃；下列物品含有的是 (填序号)。 ①水晶项链 ②玛瑙 ③石英钟 ④硅太阳能电池 ⑤光导纤维 ⑥计算机芯片 (2)SiO2是玻璃的主要成分之一，保存氢氧化钠溶液的玻璃瓶应该用橡胶塞而不用玻璃塞的原因是 (用化学方程式表示)。 (3)硅单质可作为硅半导体材料。三氯甲硅烷（SiHCl3）还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程如图： ①流程①焦炭体现了 (填“氧化性”或“还原性”)。 ②实验室模拟上述过程④制备高纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法正确的是 。 A．装置Ⅱ洗气瓶装的是浓硫酸 B．装置Ⅲ的烧杯中装的是热水 C．实验时，应先加热管式炉，再打开活塞K D．为鉴定高纯硅中是否含微量铁单质，需要用的试剂为盐酸、硫氰化钾溶液 遇水发生剧烈的水解反应，生成H2SiO3、HCl和一种可燃性气体单质，写出该水解反应的化学方程式 。 ④在制备高纯硅的过程中都需隔绝空气，否则可能引起的后果是 (写出两条即可)。 【答案】(1) 陶瓷 ①②③⑤ (2)2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O (3) 还原性 AB 氢气与氧气混合发生爆炸；SiHCl3遇水水解 【分析】石英砂与焦炭在高温下发生反应制得粗硅：，粗硅和HCl在300oC以上发生反应制得SiHCl3粗品：，SiHCl3粗品经精馏得到SiHCl3纯品，SiHCl3与H2在1084oC下发生反应得到Si：。 【详解】（1）传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，主要包括陶瓷、水泥和玻璃；①水晶项链、②玛瑙、③石英钟、⑤光导纤维中含有，④硅太阳能电池、⑥计算机芯片中含Si，故选：①②③⑤； （2）保存氢氧化钠溶液的玻璃瓶应该用橡胶塞而不用玻璃塞的原因是玻璃中SiO2与NaOH反应生成粘性硅酸钠，使瓶塞粘连：2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O； （3）①根据分析，流程①中C元素化合价升高，故焦炭体现了还原性； ②I中锌与稀硫酸反应制备氢气，Ⅱ中盛放浓硫酸，干燥氢气，Ⅲ中盛放热水，使SiHCl3变为气体，Ⅳ中SiHCl3与氢气反应制得Si。 A．根据分析，装置Ⅱ洗气瓶装的是浓硫酸，A正确； B．根据分析，装置Ⅲ的烧杯中装的是热水，B正确； C．实验时，应先将打开活塞K，用氢气将装置中的空气排干净，再加热管式炉，C错误； D．铁单质与稀盐酸反应的产物为氯化亚铁，应选用铁氰化钾溶液检验亚铁离子，故需要用的试剂为盐酸、铁氰化钾溶液，D错误； 故选AB； ③SiHCl3遇水发生剧烈的水解反应，生成H2SiO3、HCl和一种可燃性气体单质，应为H2，水解的化学方程式为：； ④H2遇O2受热时可能发生爆炸，所以H2还原SiHCl3过程中若混有O2，可能引起的后果是：氢气与氧气混合发生爆炸；SiHCl3遇水水解。 17. (共15.0分 )（23-24高一下·河北张家口·期中）材料与生活，生产息息相关，目前使用的材料主要有：金属材料、传统无机非金属材料，新型无机非金属材料，高分子材料，复合材料等。 (1)硅酸盐材料是重要的传统无机非金属材料，也是日常生活，交通工具、建筑行业等不可缺少的材料之一，下列不属于传统硅酸盐产品的是 (填标号)。 ①光导纤维      ②水泥     ③玻璃       ④陶瓷 (2)玻璃是重要的建筑和装饰材料，有些玻璃的花纹是利用氢氟酸对普通玻璃中二氧化硅的腐蚀作用而形成的，写出该反应的化学方程式 。 (3)在“双碳”目标影响下，光伏产业迎来“高光时刻”，高纯硅是光伏发电技术中重要的基础原料。制备高纯硅的主要工艺流程如图所示： ①反应II的化学方程式为 。 ②整个过程中必须严格控制无水无氧。在有氧环境下，除了有不安全因素外，还可能使产品中混有杂质 。 ③太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅，单晶硅是一种 (填“导体”、“半导体”或“绝缘体”)。 (4)用海边的石英砂(含氯化钠.氧化铝等杂质)制备二氧化硅粗产品的工艺流程如图所示： ①洗涤石英砂的目的是 。 ②将洗净的石英砂研磨成粉末，目的是 。 ③在以上流程中，能否将盐酸改为NaOH溶液，请说明理由： 。 【答案】(1)① (2)SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O (3) 半导体 (4) 除去石英砂中的NaCl杂质 增大反应物之间的接触面积，从而增大反应速率，提高生产效率 不能，因二氧化硅能与NaOH溶液反应 【详解】（1）①光导纤维为二氧化硅，是氧化物不是硅酸盐，①符合题意； ②水泥主要成分是硅酸盐，属于硅酸盐材料，②不合题意； ③玻璃主要成分是硅酸盐，属于硅酸盐材料，③不合题意； ④陶瓷主要成分是硅酸盐，属于硅酸盐材料，④不合题意； 故答案为：①； （2）氢氟酸（HF）与玻璃中的二氧化硅（SiO2）反应，生成气态的四氟化硅和水，反应的化学方程式为：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O，故答案为：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O； （3）①反应Ⅱ是氢气和SiHCl3发生氧化还原反应生成硅单质和氯化氢，其化学方程式为： ； ②在有氧环境下，生成的硅单质会被氧气氧化成二氧化硅，会导致产品中混有二氧化硅； ③太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅，单晶硅是一种半导体； （4）①洗涤石英砂的目的是除去石英砂中的可溶性的NaCl杂质； ②将洗净的石英砂研磨成粉末，目的是增大反应物之间的接触面积，从而增大反应速率，提高生产效率； ③盐酸不可改为NaOH溶液，因为二氧化硅是酸性氧化物，可以和氢氧化钠反应，导致得不到二氧化硅； 18. (共15.0分 )（24-25高一下·安徽马鞍山·期中）许多无机非金属材料含有硅元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。以下为制备高纯硅的主要工艺流程图： 已知：沸点，且能与剧烈反应，并在空气中易自燃。 回答下列问题： (1)在元素周期表中，硅与碳同主族。可用下图装置进行实验对比硅与碳的非金属性强弱关系。 供选试剂有：①稀盐酸；②稀硫酸；③碳酸钠；④溶液。 试剂A为 （填序号，下同），试剂C为 。 (2)该工艺流程中反应①的化学方程式为 。 (3)在实验室中模拟该工艺流程的反应④，其装置如图（热源及夹持装置已略去）。 ①装置B中的试剂是 ，装置C温度保持在左右，采用的加热方式是 。 ②实验中先打开A中活塞，反应一段时间，收集尾气验纯后，再加热D处石英管。目的是 。 (4)整个流程中能循环利用的物质有 。 【答案】(1) ② ④ (2) (3) 浓硫酸 热水浴 排尽装置中的空气，防止水解和自燃（或防止氢气与空气混合爆炸等合理均给分） (4)和HCl 【分析】石英砂和焦炭高温生成粗硅，粗硅和氯化氢生成粗，提纯得到纯，然后和氢气生成高纯硅。由实验装置图可知，装置A中稀硫酸与锌反应制得氢气，装置B中盛有的浓硫酸用于干燥氢气，防止水蒸气加入装置C中导致三氯硅烷水解，装置C为使液态三氯硅烷气化的装置，装置D为三氯硅烷在高温下和氢气发生置换反应制得纯硅的装置，实验时，为防止三氯硅烷水解和自燃应先让稀硫酸与锌粒反应一段时间，利用反应生成的氢气排尽装置中的空气，再加热C、D装置。 【详解】（1）由实验装置图可知，该实验的目的是利用强酸制弱酸的原理，通过比较碳酸和硅酸的酸性强弱比较碳元素和硅元素的非金属性强弱，制备二氧化碳时，为防止盐酸挥发出的氯化氢干扰二氧化碳与硅酸钠溶液的反应，应选择稀硫酸制备二氧化碳，二氧化碳与硅酸钠反应生成硅酸沉淀说明碳酸的酸性强于硅酸，证明碳元素的非金属性强于硅元素； （2）石英砂和焦炭高温生成粗硅和一氧化碳：； （3）根据分析可知，装置B中的试剂是浓硫酸，装置C温度保持在左右，采用的加热方式是水浴加热；实验中先打开A中活塞，反应一段时间，收集尾气验纯后，再加热D处石英管，目的是排尽装置中的空气，防止水解和自燃； （4）根据分析可知，整个流程中能循环利用的物质有和HCl。 19. (共10.0分 )（24-25高一下·内蒙古锡林郭勒盟·期中）硫铁矿烧渣主要有和少量，其制备铁红和新型陶瓷金刚砂的流程如下： 已知：。 回答下列有关问题： (1)矿渣细磨的目的是 。 (2)滤渣A的成分为 ，新型陶瓷的化学式为 。 (3)流程中“还原”反应的离子方程式为 。 (4)在实验室中煅烧的主要仪器有三脚架、泥三角、酒精灯、玻璃棒和 。 (5)流程中循环利用的物质的化学式为 。 【答案】(1)增大酸浸时的接触面积，加快反应速率(提高酸浸率) (2) 和 (3) (4)坩埚 (5) 【分析】硫铁矿烧渣主要有和少量。烧渣磨细，加稀硫酸酸浸，氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水，，二氧化硅和硫酸不反应，过滤，渣A中含有S和二氧化硅；烧渣A灼烧，S和氧气反应生成二氧化硫，B是二氧化硫，C是二氧化硅，二氧化硅和过量碳反应生成SiC和CO；滤液中含有硫酸铁和硫酸亚铁，用二氧化硫把Fe3+还原为Fe2+，加碳酸钠生成碳酸亚铁沉淀，碳酸亚铁煅烧生成氧化铁。 【详解】（1）根据影响反应速率的因素，矿渣细磨的目的是增大酸浸时的接触面积，加快反应速率； （2）根据以上分析，滤渣A的成分为和S；二氧化硅和过量碳反应生成SiC和CO，新型陶瓷的化学式为SiC； （3）流程中“还原”是二氧化硫把Fe3+还原为Fe2+，反应的离子方程式为； （4） 在实验室中灼烧固体装置图为，煅烧的主要仪器有三脚架、泥三角、酒精灯、玻璃棒和坩埚。 （5）灼烧滤渣A生成二氧化硫气体，二氧化硫可以循环到还原过程，流程中循环利用的物质的化学式为SO2。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 / 学科网（北京）股份有限公司 $$