课时作业6 无机非金属材料（Word练习）-【金榜题名】2025-2026学年高一化学必修第二册同步学案（人教版）

课时跟踪检测 1．《天工开物》第七卷《陶埏（陶瓷）》中记载“水火既济而土合……后世方土效灵，人工表异，陶成雅器，有素肌、玉骨之象焉”，以上所述的“陶成雅器”的主要原料是(　　) A．黏土 B．纯碱、石灰石、石英砂 C．黏土、石灰石 D．二氧化硅、硅酸钙、硅酸铝 【解析】　选A。陶瓷的传统概念是指所有以黏土等无机非金属矿物为原材料，经过高温烧制而成的产品，题干中“水火既济而土合”为陶器的生产工艺，所以上述的“陶成雅器”的主要原料是黏土，故选A。 2．下列物质中，不含有硅酸盐的是(　　) A．水玻璃　　　　　　　B．硅芯片 C．黏土 D．普通水泥 【解析】　选B。水玻璃中含有硅酸钠，黏土含有复杂的硅酸盐，普通水泥中含有硅酸钙、铝酸钙，硅芯片中含的是硅单质。 3．下列说法正确的是(　　) A．工业制水泥、玻璃都要用到石灰石，制水泥、陶瓷都要用到黏土 B．刚玉、金刚砂、红宝石、蓝宝石的主要成分都是氧化铝 C．石英、硅石、水晶、珍珠、玛瑙主要成分都是SiO2 D．氮化硅陶瓷、光导纤维、石英玻璃都属于新型无机非金属材料 【解析】　选A。水泥的原料是石灰石、黏土、石膏等，玻璃的原料是石英砂、纯碱、石灰石等，陶瓷的原料是黏土等，因此工业制水泥、玻璃都要用到石灰石，制水泥、陶瓷都要用到黏土，故A正确；刚玉、红宝石、蓝宝石的主要成分是氧化铝，金刚砂是碳化硅，故B错误；石英、硅石、水晶、玛瑙主要成分都是SiO2，珍珠的主要成分为碳酸钙，故C错误；氮化硅陶瓷、光导纤维属于新型无机非金属材料，石英玻璃属于传统无机非金属材料，故D错误。 4．有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”等观点。假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，下列关于其有利因素的说法不正确的是(　　) A．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料 B．自然界中存在大量单质硅 C．硅燃烧放出的热量大，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制 D．自然界硅的贮量丰富 【解析】　选B。自然界硅的贮量丰富，大多数是以SiO2和硅酸盐的形式存在，无单质硅存在；硅单质是固体，化学性质不活泼，所以硅便于运输、贮存，其燃烧产物SiO2对环境污染程度低，容易有效控制。故A、C、D项正确，B项错误。 5．下列说法或离子方程式正确的是(　　) A．SO2通入Na2SiO3溶液中，产生胶状沉淀，说明酸性：H2SO3>H2SiO3 B．向Na2SiO3溶液中通入过量SO2，离子方程式为SiO＋SO2＋H2O===H2SiO3↓＋SO C．硅酸钠溶液应保存在带玻璃塞的试剂瓶中 D．汉代烧制出的瓷器，其主要原料为石灰石 【解析】　选A。A正确，根据“强酸制弱酸”规律：Na2SiO3＋H2O＋SO2===H2SiO3↓＋Na2SO3，说明H2SiO3的酸性比H2SO3的酸性弱；B错误，过量SO2与Na2SiO3溶液反应生成HSO，离子方程式为SiO＋2H2O＋2SO2===H2SiO3↓＋2HSO；C错误，Na2SiO3溶液具有黏性，能将玻璃塞与试剂瓶口黏在一起；D错误，烧制陶瓷的主要原料是黏土。 6．从石墨中分离出来的石墨烯是最薄、最坚硬、几乎透明的物质，可制成电阻率最小的纳米材料，其结构如图所示。下列关于石墨烯的说法不正确的是(　　) A．具有良好的导电性和透光性 B．石墨烯属于化合物，熔、沸点较高 C．石墨烯、金刚石互为同素异形体 D．在氧气中燃烧可能生成CO2、CO或两者的混合物 【解析】　选B。石墨烯可制成电阻率最小的纳米材料，说明石墨烯具有良好的导电性，由于最薄且透明，故也具有良好的透光性，A正确；石墨烯属于碳的单质，不是化合物，B错误；石墨烯、金刚石是同种元素形成的不同单质，互为同素异形体，C正确；石墨烯属于碳的单质，碳能在氧气中燃烧，且完全燃烧时生成CO2，不完全燃烧时生成CO，D正确。 7．用胶头滴管向用石蜡围成的“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 【解析】　选B。能腐蚀玻璃的是氢氟酸，反应的化学方程式为SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 8．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是(　　) A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4 B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承 C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2 D．二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2 【解析】　选D。SiO2晶体中，一个硅原子与周围4个氧原子形成4个硅氧单键，故硅原子和硅氧单键个数之比为1∶4，故D错误。 9．（双选）二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。下列选项是对①～⑤反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行的判断，其中不正确的是(　　) ①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ②SiO2＋2CSi＋2CO↑ ③SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O ④Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ ⑤SiO2＋3CSiC＋2CO↑ A．反应②中SiO2表现出还原性 B．反应③中SiO2表现了酸性氧化物的通性 C．反应④符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐的规律 D．反应⑤中SiO2未参与氧化还原反应 【解析】　选AB。反应②是置换反应，其中二氧化硅被还原，表现出氧化性，A判断错误；反应③是SiO2与HF反应，是SiO2的一个特性，B判断错误；反应④是复分解反应，用难挥发性的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，C判断正确；反应⑤中碳的化合价由0价变为－4价和＋2价，硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因此二氧化硅没有参与氧化还原反应，D判断正确。 10．硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。 (1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法，在H2的保护下，使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。 (2)一种工业用硅（含少量钾、钠、铁、铜的氧化物），已知硅的熔点是1 420 ℃，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的主要工艺流程如下： ①净化N2和H2时，铜屑的作用是　　　　　　，硅胶的作用是　　　　　　。 ②X可能是　　　　　（填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”）。 (3)工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅： ①整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②假设每一轮次制备1 mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应Ⅰ中HCl的利用率为90%，反应Ⅱ中H2的利用率为93.75%。则在第二轮次的生产中，补充投入HCl和H2的物质的量之比是　　　　。 【解析】　(1)根据原子守恒可写出化学方程式：3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl。(2)①由于氧气和水蒸气都能腐蚀氮化硅，而氮气和氢气中含有水蒸气和氧气，所以铜屑的作用是除去氧气，硅胶的作用是除去水蒸气。②由于工业用硅中含有铜的氧化物，在反应中氧化铜能被还原生成铜，因此要除去铜应该选择硝酸，盐酸和硫酸不能溶解铜，氢氟酸能腐蚀氮化硅。(3)①SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和氢气：SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑。②反应生成1 mol纯硅需补充HCl（－3） mol，需补充H2（－1）mol，所以补充HCl与H2的物质的量之比为5∶1。 【答案】　(1)3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl (2)①除去原料气中的氧气　除去生成的水蒸气 ②硝酸 (3)①SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2 ②5∶1 1．（双选）在给定的条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是(　　) A．CaCO3CaOCaSiO3 B．SiO2SiCl4Si C．粗硅SiCl4Si D．SiO2H2SiO3Na2SiO3 【解析】　选AC。A正确，CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋SiO2CaSiO3；B错误，SiO2与盐酸不反应；C正确，Si＋2Cl2SiCl4，SiCl4＋2H2Si＋4HCl；D错误，SiO2不能与水反应。 2．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　　　　（填字母）。 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　　　　。 (4)工业上常利用反应2C＋SiO2Si＋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　　　　。 【解析】　(1)生石灰是CaO，为碱性氧化物且不含Si，不属于硅酸盐，陶瓷、玻璃、水泥主要成分是硅酸盐，故属于硅酸盐，故选D。 (2)SiO2与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠，反应的化学方程式为：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O；氢氟酸能与玻璃发生反应，所以工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。 (3)硅酸钠是矿物胶，不燃烧，而将硅酸钠浸泡棉花就阻隔了棉花与空气中氧气的直接接触，可用作防火剂的原料。 (4)反应中C的化合价由0价升高到＋4价，SiO2中Si的化合价由＋4价降到0价，即二氧化硅中的硅被还原，因此SiO2是氧化剂。 【答案】　(1)D　(2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　氢氟酸　(3)防火剂　(4)C　SiO2 3．水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示： 回答下列问题： (1)在分解水泥样品的过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是　　　　　　　　，还可使用　　　　　　代替硝酸。 (2)沉淀A的主要成分是　　　　，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。 (3)加氨水过程中加热的目的是　　　　　　　　　　　　　。沉淀B的主要成分为　　　　　　、　　　　　　（写化学式）。 【解析】　(1)水泥熟料中的CaO和铁、铝、镁等金属的氧化物均能溶于盐酸，加入硝酸能将水泥样品中可能含有的Fe2+氧化为Fe3+，为了不引入新杂质，还可用H2O2代替硝酸。(2)根据图示流程可知，不溶于盐酸和硝酸的沉淀A为SiO2，SiO2能溶于弱酸氢氟酸，生成SiF4和H2O。(3)加入氨水调节溶液的pH＝4～5的过程中加热，能防止胶体生成，易沉淀分离，结合流程图可知，沉淀B的主要成分是Al(OH)3和Fe(OH)3。 【答案】　(1)将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+　H2O2 (2)SiO2（或H2SiO3）　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (3)防止胶体生成，易沉淀分离　Al(OH)3　Fe(OH)3 学科网（北京）股份有限公司 $