内容正文:
课时微练(二十) 碳、硅及无机非金属材料
基础训练
1.我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世,填补了我国计算机制造史上的一项空白。下列对晶体硅的有关叙述正确的是( )
A.晶体硅的结构与金刚石类似
B.晶体硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质发生反应
C.晶体硅是一种良好的半导体材料,但是它提炼工艺复杂,价格昂贵
D.晶体硅具有金属光泽,故它属于金属材料,可以导电
2.(2025·东莞模拟)中华文化源远流长、博大精深。下列文物主要是由硅酸盐类材料构成的是( )
文物
河北省博
物馆中的
长信宫灯
西周玉鹿
明代象牙
雕寿星
战国青瓷罐
选项
A
B
C
D
3.碳纳米管,又名巴基管,是一种具有特殊结构的一维量子材料,具有许多异常的力学、电学和化学性能。随着碳纳米管及纳米材料研究的深入,其广阔的应用前景也不断地展现出来。下列关于纳米管说法不正确的是( )
A.纳米管孔径较大,可以掺杂各种金属原子,体现特殊的催化活性
B.碳纳米管拥有极高的熔点
C.碳纳米管是一种新型有机纳米材料
D.碳纳米管可以由石墨烯在特定条件下卷曲而成
4.《流浪地球2》向观众展示了太空电梯、行星发动机、超级计算机550 W等超前的科技幻想,探讨了数字生命、人工智能等科技伦理问题。它们与化学有着密切联系,下列说法不正确的是( )
A.我国“硅—石墨烯—锗高速晶体管”技术获得重大突破,C、Si、Ge都是主族元素
B.我国提出网络强国战略,光纤线路总长超过三千万公里,光纤的主要成分是SiO2
C.新型陶瓷碳化硅(SiC)可作耐高温结构材料
D.富勒烯、石墨烯都是有机高分子材料
5.“千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金。”诗句中的“沙”的主要成分是SiO2,下列说法错误的是( )
A.“从沙滩到用户”这句话涉及工业上制备粗硅的工艺
B.“水玻璃”可以由SiO2与NaOH溶液反应制得
C.SiO2是制取传统硅酸盐产品玻璃的原料之一
D.SiO2属于酸性氧化物,不与任何酸反应
6.“九秋风露越窑开,夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句,描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品,下列有关说法正确的是( )
A.玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品
B.制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英
C.硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高
D.沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐
7.宋代五大名窑分别为钧窑、汝窑、官窑、定窑、哥窑。其中钧窑以“入窑一色,出窑万彩”的神奇窑变著称。下列关于陶瓷的说法不正确的是( )
A.窑变是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化
B.氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料
C.高品质的瓷器晶莹剔透,属于纯净物
D.陶瓷属于硅酸盐材料,耐酸碱腐蚀,但是不能用来盛装氢氟酸
8.2024年5月3日,嫦娥六号探测器在海南文昌航天发射场由长征五号遥八运载火箭发射升空,踏上人类首次月背采样返回之旅,并于5月8日成功实施近月制动,顺利进入环月轨道飞行。下列有关说法错误的是( )
A.嫦娥六号所用的太阳能电池帆板的主要原料是硅
B.长征五号遥八运载火箭使用液氧、液氢推进剂,产物对环境无污染
C.嫦娥六号所带回的月壤可以通过红外光谱测得所含有的元素种类
D.长征五号系列运载火箭所使用的耐高温陶瓷属于新型无机非金属材料
9.实验室用H2还原SiHCl3(沸点为31.85 ℃)制备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、Ⅲ中依次盛装的是浓硫酸、冰水
B.实验时,应先加热管式炉,再打开活塞K
C.为鉴定制得的硅中是否含有微量铁单质,需要用到的试剂为盐酸、双氧水、KSCN溶液
D.该实验中制备氢气的装置也可用于饱和食盐水与电石反应制备乙炔
10.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+3HClSiHCl3+H2
C.流程中H2、HCl均可循环利用
D.自然界中的硅主要以游离态形式存在
11.大多数物质的俗名是根据其特殊的物理性质或用途得来的。下列物质的俗名与化学式或用途不相符的一组是( )
选项
俗名
主要成分
(化学式)
用途
A
石英
SiO2
集成电路板
B
纯碱
Na2CO3
制备玻璃
C
水玻璃
Na2SiO3
制备硅胶
D
铁红
Fe2O3
用作油漆和涂料
12.灼热的焦炭与水蒸气反应所得产物为H2、CO和少量CO2,为了检验产物中的H2和CO(假设气体均被充分吸收),设计如下实验装置。下列有关说法错误的是( )
A.为了实验安全,应先点燃①处酒精灯,后点燃④处酒精灯
B.②③⑤中依次盛装氢氧化钠溶液、浓硫酸和澄清石灰水
C.④中黑色固体变红,即可证明产物中含有H2和CO中的一种或两种
D.若用碱石灰替换无水硫酸铜,也可以达到检验H2和CO的目的
能力训练
13.青花瓷胎体的原料——高岭土[Al2Si2O5(OH)x]可掺进瓷石制胎,青花瓷釉料的成分主要是钾长石(KAlSi3O8),在1 300 ℃左右一次烧成的釉可形成精美的青花瓷。
(1)下列说法正确的是________(填字母)。
A.高岭土分子中x=2
B.钾长石能完全溶解在盐酸中形成澄清的溶液
C.烧制青花瓷的过程中发生了复杂的物理变化和化学变化
D.青花瓷、玻璃、水泥都属于硅酸盐产品
(2)在“南澳一号”考古直播过程中,需用高纯度SiO2制造的光纤。如图是用海边的石英砂(含氯化钠、氧化铝等杂质)制备二氧化硅粗产品的工艺流程。
①洗涤石英砂的目的是____________________________________。
②在工艺流程中,要将洗净的石英砂研磨成粉末,目的是____________________________________。
③工业上常用纯净的石英砂与C在高温下发生反应制造粗硅,粗硅中含有SiC,其中Si和SiC的物质的量之比为1∶1。下列说法正确的是________(填字母)。
A.SiC性质稳定,能用于制造抗高温水泥
B.制造粗硅时的反应为2SiO2+5CSi+SiC+4CO↑
C.在工艺流程中,将盐酸改为NaOH溶液,也可达到目的
D.纯净的SiO2只能用于制造光导纤维
14.二氯二氢硅(SiH2Cl2)常用于外延法工艺中重要的硅源。易燃、有毒,与水接触易水解,沸点为8.2 ℃。在铜催化作用下,HCl与硅在250~260 ℃反应可以制得SiH2Cl2。
(1)用浓硫酸、浓盐酸为原料,选用装置A制取HCl,利用了浓硫酸的__________性。
(2)装置D中生成二氯二氢硅的化学方程式为______________________________。
(3)按照气体从左到右的方向,制取SiH2Cl2的装置(h处用止水夹夹好)连接次序为a→( )→( )→( )→( )→( )→( )→( )(填仪器接口的字母,其中装置C用到两次)。
(4)按从左到右的顺序,前面装置C中装的药品为________,后面装置C的作用为________________________________________________________________________。
(5)反应除生成二氯二氢硅之外,还会生成H2和__________、__________等。
(6)新的制取SiH2Cl2的方法:往硅粉中先通入Cl2,在300~350 ℃反应生成SiCl4,然后再与HCl在250~260 ℃反应,可以大大提高产率。如果通入气体次序相反,结果会________________________________________________________________________(用化学方程式表示)。
15.半导体“硅”已经成为信息时代高科技的代名词,高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业的基础材料。制备高纯硅的主要工艺流程如图所示:
已知:SiHCl3极易水解,反应过程中会产生氢气。
回答下列问题:
(1)二氧化硅和硅酸盐是构成地壳中大部分岩石、沙子和土壤的主要微粒,SiO2的晶体类型为____________。
(2)反应④的化学方程式为____________________________________。
(3)以上①~⑤的流程中,包含置换反应的是________(填序号)。整个操作流程都需隔绝空气,原因是________________________________________________________________________(答出两条即可)。
(4)氮化硼陶瓷基复合材料电推进系统及以SiC单晶制作器件,在航空航天特殊环境下具有广泛的应用前景。科学家用金属钠、四氯化碳和四氯化硅制得了SiC纳米棒,反应的化学方程式为____________________________________。
(5)在硅酸盐中,Si四面体[如下图(a)]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大结构型式。图(b)为一种链状结构的多硅酸根,其中Si原子的杂化形式为________________,其化学式为________________。
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