假期作业3 无机非金属材料-【快乐假期】2025年高一化学暑假大作业（人教版）

假期作业３　无机非金属材料　　　　　　 １．材料的分类 材 料 金属材料→ 金属→ 合金→ 无机非 金属 材料 → 传统的无机 非金属材料 → 陶瓷→ 水泥→ 玻璃→ 新型无机 非金属材料 → 硅和二氧化硅→ 碳纳 米材料 → 富勒烯→ 石墨烯→ 碳纳米管→ 新型陶瓷→ ２．高纯硅的制备 石英砂 焦炭 １８００~２０００℃ →粗硅 HCl ３００℃ →SiHCl３ H２ １１００℃ → 高纯硅 ◆[知识点１]　无机非金属材料 １．化学与生产生活、科技密切相关,下列说 法正确的是 (　　) A．５G技术将成为半导体行业的驱动力,半 导体核心器件芯片的主要成分是二氧 化硅 B．电动汽车代替燃油汽车是必然趋势, 电动汽车电池工作时正极发生还原 反应 C．规范佩戴口罩能有效防止新型冠状病 毒肺炎感染传播,制作口罩的原料之 一聚丙烯的结构简式为 􀰷CH２ CH２ CH２􀰻 D．北京冬奥会运动员穿着的石墨烯运动 衣具有透气、保温性好等优良性能,石 墨烯属于有机高分子化合物 ２．近年来,具有特殊性质的新型无机非金 属材料迅速发展,下列有关新型无机非 金属材料的叙述不正确的是 (　　) A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材 料,可用于制造发动机部件,其化学式 为Si３N４ B．利用二氧化硅的半导体性能,可以制 成太阳能电池 C．碳化硅的硬度大、熔点高,可用于制作 高温结构陶瓷和轴承 D．富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形 分子 的 总 称,属 于 新 型 无 机 非 金 属 材料 ３．下列叙述正确的是 (　　) A．高温下二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧 化碳,说明硅酸(H２SiO３)的酸性比碳 酸强 B．陶瓷、玻璃、水泥容器都能储存氢氟酸 C．石灰抹墙、水泥砌墙的硬化原理相同 D．玻璃窑中出来的气体的主要成分是二氧 化碳 ４．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)下列物质不属于硅酸盐的是　　　 (填标号). A．陶瓷　　　　B．玻璃 C．水泥 D．生石灰 (２)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)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　　　　(填标号). 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)工业上常利用反应２C＋SiO２ 高温 􀪅􀪅Si ＋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　　　　. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ８ ◆[知识点２]　硅及其化合物 ５．硅及其化合物的应用范围很广.下列说 法正确的是 (　　) A．单质硅能与氢氟酸反应,则单质硅也 可以与盐酸反应 B．光导纤维是一种新型无机非金属材 料,其主要成分为SiO２ C．通过反应SiO２＋２C 高温 􀪅􀪅Si＋２CO↑可 以说明非金属性C＞Si D．SiO２ 既能与强碱溶液反应,又能与氢 氟酸反应,所以SiO２ 是两性氧化物 ６．用胶头滴管向用石蜡围成“Spark”凹槽 内注 入 某 溶 液,即 可 在 玻 璃 上 刻 蚀 出 “Spark”的字样,则该溶液是 (　　) A．盐酸　　　　　　　B．氢氟酸 C．烧碱 D．饱和食盐水 ７．下列有关硅及其化合物的说法中正确 的是 (　　) A．在粗硅的制取中发生反应２C＋SiO２ 高温 　􀪅􀪅２CO↑＋Si ,硅元素被还原,所以 碳的还原性比硅的还原性弱 B．硅酸钠属于盐,不属于碱,所以硅酸钠 溶液可以保存在带磨口玻璃塞的试剂 瓶中 C．用SiO２ 制取硅酸,应先使二氧化硅与 氢氧化钠溶液反应,然后通入CO２ D．由 Na２CO３ ＋SiO２ 高温 　􀪅􀪅CO２ ↑ ＋ Na２SiO３ 可知,硅酸的酸性强于碳酸 的酸性 ８．制造硅半导体材料首先要制备纯硅,工 业上常用石英砂(主要成分:SiO２)按照如 下流程来制备纯硅.下列说法正确的是 (　　) 石 英 砂 过量焦炭 １８００~２０００℃ → 粗硅 HCl ３００℃ →SiHCl３ 过量H２ １１００℃ → 纯硅 　　　步骤Ⅰ　　　　 步骤Ⅱ　　　 步骤Ⅲ A．步骤Ⅰ中,焦炭作燃料 B．步骤Ⅱ是非氧化还原反应 C．整个流程中只有 H２ 可以循环使用 D．SiHCl３(沸点为３３．０℃)中含有少量 的SiCl４(沸点为６７．６℃),通过蒸馏 (或分馏)可提纯SiHCl３ ９．太阳能电池是通过光电效应或者光化学 效应直接把光能转化成电能的装置.第 一代电池的光电转换材料是单晶硅.某 单晶硅制备工艺中涉及的主要物质转化 如下: 石英砂 (主要成分 为SiO２) C 　２０００℃ ⅰ → 粗硅 HCl ３００℃ ⅱ → SiHCl３(g) H２ １１００℃ ⅲ → 高纯硅 下列事实能作为“非金属性C比Si强”的 证据的是 (　　) A．ⅰ中,C做还原剂,能置换出Si B．碳酸的酸性强于硅酸 C．碳酸的热稳定性弱于硅酸 D．碳化硅(SiC)的结构类似金刚石,硬 度大 １０．氮化硅高温陶瓷材料是现代重要的结 构陶瓷,因其具有硬度大、熔点高、化学 性质稳定等特点而受到广泛关注.工 业上普遍用图所示流程进行生产: SiO２ C 高温 → 粗硅 HCl 高温 →SiHCl３ H２ ① → 高纯 度硅 １３００℃ ③ → 氮化 硅陶 瓷高纯 度N２ 浓硫酸 　 →A NH３ △② →CuO (１)SiO２ 和C反应除了得到粗硅外,还 有可能得到一种硬度也很大的物质,是 生成粗硅还是生成该物质主要是由　 　　　决定的. (２)反应①的条件是　　　　　　　　 　　　　　. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ９ (３)写出反应②的化学方程式: 　 　. (４)A中可能的杂质有　　　　　. (５)现在用四氯化硅、氮气、氢气在稀有 气体保护下加强热,得到纯度较高的氮 化硅,其反应的化学方程式为 　 　. ◆[知识点３]　碳及其化合物 １１．将过量的CO２ 分别通入:①CaCl２ 溶液、 ②浓Na２SiO３ 溶液、③Ca(OH)２ 溶液、 ④饱和Na２CO３ 溶液.最终溶液中有白 色沉淀析出的是 (　　) A．①②③④ B．②④ C．①②③ D．②③ １２．(备选双选)华为 公司中央研究院 瓦特实验室在日 本世界电池大会 上推出世界首个 石墨烯锂离子电池.石墨烯可看作是 石墨的层状结构一层一层地剥开得到 的单层碳原子,它既是最薄的材料,也 是最强韧的材料,断裂强度比最好的钢材 还要高出百倍,同时表现出良好的导电性 能(如图).下列关于石墨烯的说法正确 的是 (　　) A．石墨烯是一种新型的纳米化合物 B．石墨烯与C６０互为同素异形体 C．石墨烯的结构中部分原子可能处于 同一平面内 D．石墨制取石墨烯的过程是化合反应 １３．某同学为验证盐酸、碳酸和硅酸的酸性 强弱,用如图所示装置进行实验: 试回答下列问题. (１)装置Ⅰ中滴加盐酸后,产生的现象 是　　　　　　　　　　　;装置Ⅱ的 作用是　　　　　　　　　　　　　, 其中可能发生反应的离子方程式是 　 　 　. (２)装置Ⅲ中的现象是　　　　,反应 的化学方程式是 　 　. (３)该实验的实验结论是 　. 水晶、玛瑙为什么绚丽多彩 水晶、玛瑙一向以它们的绚丽多彩而 博得人们的喜爱,它们为什么会如此多彩 呢? 通过化学分析和光谱鉴定发现,使其 五彩缤纷的是某些金属元素.由于它们所 含的金属量有多有少,而且有的只含有一 种金属元素,有的则含有几种金属元素,因 此颜色也就各不相同.如翡翠中含有铬元 素,朱丹色的红玛瑙里含有铁元素.这些 藏在宝石内部的金属,吸收了光线里的一 部分色光,把其余的色光反射出来,所以, 太阳光谱的所有颜色都在各种宝石的身上 互相替换着. 还有些水晶、玛瑙看起来非常漂亮,有 的却是经过人工染色的.宝石染色的方法 有时还很别致.今天,随着科学技术的不 断发展,人们又邀请了镭射线和紫外线来 参加宝石的染色工作.并且,宝石已不只 是充当装饰品,而更多的作为钟表和精密 仪表的轴承材料. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ０１ 知装置 C玻璃管中发生反应的化学方程式为２NH３＋ ３CuO △ 　 􀪅􀪅N２＋３H２O＋３Cu; (２)装置 A中盛装浓氨水的仪器名称为分液漏斗;橡皮 管a的作用是平衡气压,使氨水能顺利滴下; (３)E的作用是吸收氨气,导管要长的原因是防止 E中 浓硫酸倒吸进入装置 D,影响测定结果; (４)G读 数 换 算 成 标 准 状 况 下 的 气 体 体 积 为V L,即 n(N２)＝ V ２２．４mol ,称得干燥管 D增重mg,则n(H２O) ＝m１８mol ,则氨分子中氮、氢的原子个数比＝氮、氢的 物质的量之比＝ ２V２２．４mol∶ ２m １８ mol＝９V∶１１􀆰２m ;若 不用 E,则有氨气溶于F,为维持压强,部分氮气无法进 入F,所测得氮气体积偏小,氮、氢的原子个数比偏小. 答案:(１)打开 K１ 滴加浓氨水,再打开 K２　２NH３＋ ３CuO △ 　 􀪅􀪅N２＋３H２O＋３Cu (２)分液漏斗　平衡气压,使氨水能顺利滴下 (３)防止E中浓硫酸倒吸进入装置 D,影响测定结果 (４)９V∶１１．２m　偏小 假期作业３ １．B　[A．半导体核心器件芯片的主要成分是硅,A 错误; B．电动汽车电池工作时正极发生还原反应,B正确;C． 聚丙烯的结构简式为 ,C 错误;D．石墨烯 属于无机非金属材料,D错误.] ２．B　[A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料,可用于 制造发动机部件,其化学式为 Si３N４,A 正确;B．利用硅 的半导体性能,可以制成太阳能电池,B错误;C．碳化硅 硬度大、熔点高,可用于制作高温结构陶瓷和轴承,C正 确;D．富勒烯是由碳原子 构 成 的 一 系 列 笼 形 分 子 的 总 称,属于新型无机非金属材料,D正确.] ３．D　[B．陶 瓷、玻 璃、水 泥 溶 器 所 含 材 质 物 质 中 都 含 有 SiO２,能与氢氟酸反应;C．石灰硬化的原理是 Ca(OH)２ 与 CO２ 反应生成 CaCO３,而水泥硬化过程中发生复杂的 物理变化和化学变化.] ４．解析:(１)生石灰是 CaO,为碱性氧化物且不含 Si,不属 于硅酸盐.(２)SiO２ 与 NaOH 溶液反应的化学方程式为 SiO２＋２NaOH 􀪅􀪅Na２SiO３＋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”且有阻燃的功能,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价的硅被还原,因此SiO２ 作氧化剂. 答案:(１)D　(２)SiO２＋２NaOH 􀪅􀪅Na２SiO３＋H２O　 氢氟酸　(３)防火剂　D　(４)C　SiO２ ５．B　[单质硅能与氢氟酸反应,具有亲氟性,但不能与盐 酸反应,故 A错误;二氧化硅具有导光性,是光导纤维的 主要成分,故 B 正 确;该 反 应 的 发 生 是 因 为 生 成 气 体 CO,气体从体系中逸出,促进了反应的进行,不能说明非 金属性 C＞Si,故 C错误;SiO２ 与氢氟酸反应,体现硅元 素的亲氟性,而非碱性氧化物的性质,故 D错误.] ６．B　[能腐蚀玻璃的是氢氟酸,反应的化学方程式为SiO２＋ ４HF􀪅􀪅SiF４↑＋２H２O.] ７．C　[A．在反应２C＋SiO２ 高温 　 􀪅􀪅２CO↑＋Si中Si元素的化 合价由＋４降到０,SiO２ 为氧化剂,被还原,Si为还原产 物,C元素的化合价由０升到＋２,C为还原剂,还原剂的 还原性大于还原产物的还原性,所以碳的还原性比硅的 还原性强,A错误;B．因为 Na２SiO３ 溶液是一种黏合剂, 所以不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放 Na２SiO３ 溶液, B错误;C．SiO２ 不能直接与水反应,所以制取硅酸可用 可溶性硅酸盐与 CO２(或盐酸)反应:Na２SiO３＋CO２(少) ＋H２O 􀪅􀪅Na２CO３ ＋ H２SiO３ ↓ (或 Na２SiO３ ＋２HCl 􀪅􀪅２NaCl＋H２SiO３↓),C正确;D．反应 Na２CO３＋SiO２ 高温 　 􀪅􀪅CO２↑＋Na２SiO３ 能在高温下进行,主要是因为产物 中有气体生成,气体从反应体系中逸出,有利于反应的 进行,与酸性无关,D错误.] ８．D　[步骤Ⅰ中,SiO２ 与焦炭反应生成 Si和 CO,焦炭作 还原剂,A错误;步骤Ⅱ中Si与 HCl在３００℃下反应生 成SiHCl３,属于氧化还 原 反 应,B 错 误;整 个 流 程 中 H２ 和 HCl都可循环利用,C错误;SiHCl３ 和SiCl４ 的沸点相 差较大,可采用蒸馏的方法提纯SiHCl３,D正确.] ９．B　[A．ⅰ中C在高温下还原二氧化硅为硅单质,同时生 成一氧化碳逸出使得反应能够进行,不能说明“非金属 性 C比Si强”,A错误;B．非金属性越强,其最高价氧化 物对应的水化物的酸性越强,碳酸的酸性强于硅酸,能 说明“非金属性 C比Si强”,B正确;C．非金属性越强,其 简单氢化物稳定性越强;而碳酸的热稳定性弱于硅酸, 不能说明“非金属性 C比Si强”,C错误;D．碳化硅(SiC) 的结构类似金刚石,硬度大,与晶体类型有关,不能说明 “非金属性 C比Si强”,D错误.] １０．解析:(１)SiO２ 与 C在高温下反应,会因 C的用量不同 而使产物不同:SiO２＋２C 高温 􀪅􀪅Si＋２CO↑或 SiO２＋３C 高温 􀪅􀪅SiC＋２CO↑.(２)反应①的条件是高温和隔绝空 气.(３)反应②中 CuO 与 NH３ 反应生成 A,A 经浓硫 酸干燥得到高纯度 N２,据此推测②中 NH３ 被氧化为 N２,则 CuO被还原为 Cu,结合得失电子守恒和原子守 恒写 出 化 学 方 程 式:３CuO＋２NH３ △ 􀪅􀪅３Cu＋N２ ＋ ３H２O.(４)A中 可 能 的 杂 质 有 NH３ 和 H２O.(５)用 SiCl４、N２、H２ 在稀有气体保护下加强热,得到纯度较高 的Si３N４,结合得失电子守恒和原子守恒写出化学方程 式:３SiCl４＋２N２＋６H２ 高温 􀪅􀪅Si３N４＋１２HCl. 答案:(１)C的用量　(２)高温和隔绝空气 (３)３CuO＋２NH３ △ 􀪅􀪅３Cu＋N２＋３H２O (４)NH３ 和 H２O (５)３SiCl４＋２N２＋６H２ 高温 􀪅􀪅Si３N４＋１２HCl １１．B　[根据酸与盐反应的规律,CO２ 通入 CaCl２ 溶液不 反应,无明显现象;过量的 CO２ 通入浓 Na２SiO３ 溶液中 有白色沉淀 H２SiO３ 生成;CO２ 通入 Ca(OH)２ 溶液至 过量会发生反应Ca(OH)２＋CO２ 􀪅􀪅CaCO３↓＋H２O, CaCO３ ＋ H２O＋ CO２ 􀪅􀪅Ca(HCO３ )２,最 终 生 成 Ca(HCO３)２而无沉淀;过量 CO２ 通入饱和 Na２CO３ 溶 液中 Na２CO３ ＋H２O＋CO２ 􀪅􀪅２NaHCO３ ↓,生 成 的 NaHCO３ 质量增加,水被消耗且溶解度比 Na２CO３ 溶解 度小而有结晶析出.] １２．BC　[A．石墨烯是由一种元素组成的纯净物,属于单 质,故错误;B．石墨烯与 C６０是由碳元素组成的不同的 单质,互为同素异形体,故正确;C．石墨烯可看作是石墨 的层状结构一层一层地剥开得到的单层碳原子,所以石墨 烯的结构中部分碳原子处于同一平面,故正确;D．石墨制 成石墨烯,反应物与生成物均是一种,所以不属于化合反 应,故错误.] １３．解析:(１)碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化 碳,现象为固体溶解并有气泡产生;装置Ⅱ的作用是吸 收CO２ 中混有的 HCl气体,反应生成氯化钠、水和二氧 化碳,反 应 的 离 子 方 程 式 为 HCO－３ ＋H＋ 􀪅􀪅H２O＋ CO２↑.(２)二氧化碳和硅酸钠溶液反应生成硅酸,现 象为 有 白 色 胶 状 沉 淀 生 成,反 应 的 化 学 方 程 式 为 Na２SiO３＋CO２＋H２O 􀪅􀪅Na２CO３ ＋H２SiO３ ↓.(３) 根据强酸制取弱酸的规律可以得出酸性强弱顺序为盐 酸＞碳酸＞硅酸. 答案:(１)固体溶解并有气泡产生　吸收 CO２ 中混有的 HCl气体　HCO－３ ＋H＋ 􀪅􀪅H２O＋CO２↑ (２)有白色胶状沉淀生成　Na２SiO３＋CO２＋H２O􀪅􀪅 Na２CO３＋H２SiO３↓　(３)酸性:盐酸＞碳酸＞硅酸 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ７５