暑假作业三 无机非金属材料-【高考解码·过好假期每一天】2025年高一化学暑假作业

暑假作业三 无机非金属材料 中国5G芯片崛起,技术再获新突破。 1.光导纤维的主要成分是什么? 利用光导纤维 传输信号是利用了SiO2 的导电性吗? 制造 5G芯片的主要材料是什么? 2.高纯度硅晶片是生产芯片的基础材料,工业 上是如何制备高纯度硅的? 3.有人说SiO2既能与NaOH反应,又能与 HF 反应,则SiO2属于两性氧化物,你认为呢? 4.工 业 上 可 利 用 反 应 SiO2 + 2C 1800~2000℃ 􀪅􀪅􀪅􀪅􀪅􀪅􀪅􀪅Si+2CO↑制取单质硅,据 此能否得出碳的非金属性小于硅的结论? 【例】 有关硅及其化合物的说法中错误的是 ( ) A.制造光导纤维的主要原料是SiO2 B.碳化硅陶瓷属于新型无机非金属材料 C.硅酸钠属于盐,不属于碱,所以硅酸钠可 以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中 D.北斗导航系统计算机的芯片材料是单 质硅 【解析】 二氧化硅具有良好的光学特性,因 此制造光导纤维的主要原料是SiO2,故A正 确;碳化硅陶瓷属于新型无机非金属材料,也 是高温结构材料,故B正确;硅酸钠属于粘 性的物质,能够将玻璃塞和试剂瓶黏结在一 起而不易打开,应该用橡胶塞,故C错误;硅 属于半导体材料,具有导电性,计算机的芯片 材料是单质硅,故D正确。 【答案】 C 【归纳总结】 (1)传统无机非金属材料都是 以含硅物质为原料,经过高温发生复杂的物 理、化学变化制成,产品都为硅酸盐。 (2)生产中采用不同的原料和工艺,也可以制 得多种具有不同性能和用途的玻璃。例如, 利用含有铅的原料可制得光学玻璃;加入硼 酸盐制成耐化学腐蚀、耐温度急剧变化的玻 璃;加入一些金属氧化物或盐可以得到彩色 玻璃。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 7 一、选择题 1.下列说法中不正确的是 ( ) A.沙子、石英、水晶的主要成分都是SiO2 B.粗硅的制取:SiO2+2C 高温 􀪅􀪅Si+2CO↑ C.硅在常温下不与氧气、氯气、硝酸反应 D.SiO2可与碱和氢氟酸反应,故属于两性氧 化物 2.《天工开物》记载:“凡埏泥造瓦,掘地二尺余, 择取无砂黏土而为之”“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 ( ) A.沙子和黏土的主要成分为硅酸盐 B.“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理、化学 变化 C.烧制后自然冷却成红瓦,浇水冷却成青瓦 D.黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料 3.陶瓷是火与土的结晶,是中华文明的象征之一, 其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说 法错误的是 ( ) A.“雨过天晴云破处”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,具有耐酸碱侵蚀、抗 氧化等优点 4.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 高温 → 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57.6℃),通过蒸馏(或分 馏)可提纯SiHCl3 5.下列叙述中正确的是 ( ) A.因为Na2CO3+SiO2 高温 􀪅􀪅Na2SiO3+CO2↑, 所以硅酸的酸性比碳酸强 B.碳和硅都是ⅣA族的元素,所以二氧化碳 和二氧化硅的物理性质相似 C.二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢 氟酸,故二氧化硅是两性氧化物 D.二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物,但 二氧化硅不能和水反应生成硅酸 6.二氧化硅是一种化工原料,可以制备一系列 物质。下列说法正确的是 ( ) A.图中所有反应都不属于氧化还原反应 B.硅酸盐的化学性质稳定,常用于制造光导 纤维 C.可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2) 中少量的碳酸钙 D.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成 的,有固定的熔、沸点 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 8 二、非选择题 7.晶体硅是一种重要的非金属材料。制备纯硅 的主要步骤如下: ①高温下用焦炭还原二氧化硅制得粗硅; ②粗硅与干燥的 HCl气体反应制得SiHCl3: Si+3HCl 300℃ 􀪅􀪅􀪅􀪅SiHCl3+H2; ③SiHCl3 与过量 H2 在1100℃反应制得 纯硅。 已知SiHCl3能与 H2O剧烈反应,在空气中易 自燃。 请回答下列问题: (1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为 。 (2)用SiHCl3与过量 H2 反应制备纯硅的装 置如下图所示(热源及夹持装置均已略去): ①装置B中的试剂是 。装置C中 的烧瓶需要加热,其目的是 。 ②反应一段时间后,装置D中观察到的现象 是 。 装置D不能采用普通玻璃管的原因是 , 装置D中发生反应的化学方程式为 。 ③为保证制备纯硅实验的成功,操作的关 键是检查实验装置的气密性,控制好反应 温度以及 。 稻壳,是大米外面的一层壳。可以用来做 酱油、酒以及发电,装成袋也可以种植平菇。稻 壳是由外颖、内颖、护颖和小穗轴等几部分组 成,外颖顶部之外长有鬓毛状的毛。 高纯二氧化硅可用来制造光纤。某稻壳灰的成 分为: 组分 SiO2 C Na2O K2O Al2O3Fe2O3 质量分 数(%) 59.2038.80 0.25 0.50 0.64 0.61 通过如下流程可由稻壳灰制备较纯净的二氧 化硅。 稻 壳 灰 足量NaOH溶液 过滤 ① 滤渣A→ 滤液 A 过量稀盐酸 过滤、洗涤 ② → 滤渣 B 煅烧 ③ → 产 品→ 问题探究: (1)根据氧化物的性质进行分类,稻壳灰中涉 及的氧化物最多有几类? (2)步骤①中涉及SiO2的什么性质? 写出有 关离子反应方程式。 (3)通过流程分析滤渣A的成分是什么? (4)写出步骤③反应的化学方程式。 (5)实验室进行步骤③用到的仪器有哪些? 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 9 干燥管内出现蓝色,并在最后的出气导管处收集到纯净、 干燥的N2。根据这些现象,硬质玻璃管中反应的化学方程 式为3CuO+2NH3 △ 􀪅􀪅3Cu+3H2O+N2,该反应中,氨中 氮元素的化合价由-3价升高至0价,氨作还原剂,说明氨 具有还原性。(3)生 石 灰 与 水 反 应 放 出 大 量 的 热 和 生 成 OH-,促使一水合氨分解,同时反应放出大量的热使氨逸 出,烧瓶中的生石灰可以用氢氧化钠或碱石灰代替。(4) 洗气瓶中浓 硫 酸 的 作 用 是 吸 水 和 吸 收 多 余 的 氨,保 护 环 境。(5)氮气的密度接近空气的密度,不能用排气法收集 氮气,故A错误;排水法收集的氮气含有水蒸气,故B错 误;用塑料袋或球胆收集可以得到干燥、纯净的氮气,故C 正确。 【答案】 (1)检查装置的气密性 关闭分液漏斗活塞,向 烧瓶内加水,浸没进气导管口,用酒精灯在烧瓶下稍加热, 若导气管口有少量气泡冒出,停止加热后,导管内水面上 升,形成一段水柱,就可以说明装置的气密性良好 (2)红 蓝 3CuO+2NH3 △ 􀪅􀪅3Cu+3H2O+N2 C (3)生 石 灰 与 水 反 应 放 热 同 时 消 耗 了 H2O 和 生 成 了 OH-,都能促使NH3 逸出 氢氧化钠或碱石灰 (4)吸收多余NH3,保护环境 (5)C 个性飞扬·培素养 提示:(1)在反应①中 NO2 中的氮元素化合价降低作氧化 剂;在反应②中氧化剂和还原剂都是 NO2,它们的物质的 量之比为1∶1。 (2)不是,因为二氧化氮与碱反应生成两种盐,且氮元素化 合价发生变化。 (3)NO2 中+4价的N被NH3 中-3价的N还原为N2 中 0价的N,剩下的氢、氧元素结合成水,因而氧化剂是NO2, 氧化产物、还原产物均为 N2;生成7molN2 时,转移电子 24mol;则生成1.4molN2 时,转移电子4.8mol。 暑假作业三 有问必答·固双基 1.提示:光导纤维的主要成分是SiO2。SiO2 不具有导电性, 且光导纤维传输的是光信号而不是电信号。制造5G芯片 的主要材料是高纯度硅。 2.提示:工业上用焦炭还原石英砂可先制得粗硅;再以粗硅 为原料,利用 HCl、H2 进行提纯,获得高纯度硅。 3.提示:错误,因为SiO2 与 HF反应是特性且没有生成盐和 水,与其他的酸不反应,SiO2 属于酸性氧化物。 4.提示:不能。非金属性是指元素的原子吸引电子的能力, 该处虽然碳置换出了二氧化硅中的硅,但这是因为生成的 CO是气体,气体挥发,使反应能够继续进行,不能说明碳 的非金属性小于硅。 厚积薄发·勤演练 1.D 沙子、石英、水晶的主要成分都是SiO2,只是沙子中杂 质含量较高,石英、水晶中SiO2 的结晶程度不同,A正确; 制取粗硅时,利用电炉提供高温环境,使SiO2 和焦炭发生 反应,生成粗硅和CO,B正确;硅具有较强的化学稳定性, 在常温下,不与氧气、氯气、硝酸等发生反应,C正确;SiO2 可与碱和氢氟酸反应,但与氢氟酸反应时没有生成盐,所 以不属于两性氧化物,D不正确。 2.A 沙子的主要成分是SiO2,黏土的主要成分是硅酸盐,A 错误;“燃薪举火”烧制黏土,使黏土发生一系列复杂的物 理、化学变化,制得砖、瓦等硅酸盐产品,B正确;据“浇水转 釉(主要为青色),与造砖同法”可知,烧制后浇水冷却成青 瓦,C正确;黏土是制造砖瓦、陶瓷的主要原料,D正确。 3.A A项,氧化铁为红棕色固体,瓷器的青色不可能来自氧 化铁,错误;B项,秦兵马俑是陶制品,陶制品是由黏土或含 有黏土的混合物经煅烧而制成的,正确;C项,陶瓷的主要 原料是黏土,其主要成分是硅酸盐,正确;D项,陶瓷的主要 成分是硅酸盐,硅酸盐的化学性质稳定,具有耐酸碱侵蚀、 抗氧化的特点,正确。 4.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。 5.D 6.C 7.【解析】 (1)在高温条件下,用C还原SiO2 生成Si和CO。 (2)①用Zn、稀硫酸制得 的 H2 中 会 混 有 少 量 水 蒸 气,而 SiHCl3能与 H2O剧烈反应,所以要对 H2 进行干燥,根据 装置应选择液态干燥剂———浓硫酸。装置C用水浴加热 SiHCl3 使其汽化,和 H2 进入装置D反应。②因为SiHCl3 与 H2 在1000~1100℃下反应,温度很高,在此温度下 普通玻璃会软化,因此不能使用普通玻璃管。③SiHCl3 在 空气中易自燃,实验时还要注意先通一段时间 H2 以排尽 装置中的空气。 【答案】 (1)SiO2+2C 高温 􀪅􀪅Si+2CO↑ (2)①浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3 汽化 ②有固体物质生成 在此反应温度下,普通玻璃会软化 SiHCl3+H2 1100℃ 􀪅􀪅􀪅􀪅􀪅Si+3HCl ③先通一段时间 H2 以排尽装置中的空气 个性飞扬·培素养 【解析】 (1)二氧化硅为酸性氧化物,氧化钠、氧化钾、氧 化铁为碱性氧化物,氧化铝为两性氧化物,所以最多涉及3 类氧化物;(2)二氧化硅为酸性氧化物,与氢氧化钠反应生 成硅酸 钠 和 水,离 子 方 程 式:SiO2+2OH- 􀪅􀪅SiO2-3 + H2O;(3)氧化钠、氧化钾均能与水反应生成可溶性碱,氧 化铝为两性氧化物,能够与强碱NaOH反应生成可溶性四 羟基合铝酸钠,二氧化硅为酸性氧化物与氢氧化钠反应生 成可溶性硅酸钠,三氧化二铁与氢氧化钠不反应,所以过 滤的滤渣A为Fe2O3、C;(4)硅酸不稳定,受热易分解生成 二氧 化 硅 和 水,化 学 方 程 式:H2SiO3 △ 􀪅􀪅H2O+SiO2; (5)灼烧固 体 需 要 的 仪 器 有:坩 埚 钳、酒 精 灯、三 脚 架、坩 埚、泥三角。 【答案】 (1)3 (2)酸性氧化物的性质 SiO2+2OH-􀪅􀪅SiO2-3 +H2O (3)Fe2O3、C (4)H2SiO3 △ 􀪅􀪅H2O+SiO2 (5)坩埚钳、酒精灯、三脚架、坩埚、泥三角 暑假作业四 有问必答·固双基 1.提示:化学反应实质上是旧化学键断裂和新化学键形成的过 程。由于新化学键形成时释放的能量与破坏旧化学键时所需 要吸收的能量不相等,因此化学反应过程中会有能量变化。 2.提示:都不一定。化学反应是吸热还是放热,与反应条件无关, 而是取决于反应过程中破坏旧化学键吸收总能量与形成新化 学键放出总能量的相对大小。常温下进行的反应有的放热(如 中和反应),有的吸热[如NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O的反应]。 加热条件下进行的反应有的放热(如Fe+S 高温 􀪅􀪅FeS),有的吸 热(如C+CO2 高温 􀪅􀪅2CO)。 3.提示:不一定。如图,物质的状态 变化也伴随热量的变化,但 它 们 属于物理变化;而放热反应 和 吸 热反应指的是化学变化。即物质 的变化过程包含化学反应。 4.提示:不一定。有的放热反 应 需 要加热,但反应一旦发生即 可 停 止加热(如燃烧),有的放热反应需要持续加热(如合成氨)。 厚积薄发·勤演练 1.A 图中反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量, 则该反应是吸热反应。C与CO2 反应生成CO的反应是吸 热反应,A正确;活泼金属与酸的反应(Mg与 H2SO4 的反 应)、燃烧反应(CH4 与O2 的反应)及酸碱中和反应(KOH 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 83