第五章 第3节 无机非金属材料-【精讲精练】2025-2026学年高中化学必修第二册知能达标训练word（人教版 多选）

[对应知能达标训练P22] [基础训练] 1．(2024·山东聊城高一段考)世界瓷都－泉州德化盛产陶瓷，下列说法错误的是(　　) A．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点 B．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐 C．国产C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料 D．高品质的瓷器晶莹剔透，属于纯净物 解析　瓷器属于硅酸盐材料，由多种物质构成，属于混合物，故选D。 答案　D 2．(2025·海南三亚段考)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 解析　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；故选B。 答案　B 3．下列溶液的存放不能使用磨口玻璃塞的是(　　) ①氢氟酸　②NaHSO4　③KNO3　④石灰水⑤CuSO4　⑥NaOH　⑦Na2CO3 A．④⑧⑦ B．①④⑥⑦ C．①③⑤ D．①④⑥ 解析　①氢氟酸、④石灰水、⑥NaOH、⑦Na2CO3溶液(水解显碱性)与SiO2反应，不能盛放在玻璃瓶或带有玻璃塞的玻璃瓶中；②③⑤与二氧化硅不反应，可以放置在使用磨口玻璃塞的试剂瓶中，故选B。 答案　B 4．下列说法正确的是(　　) A．因为HF与SiO2反应，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记 B．下列转化在一定条件下能够实现：SiO2SiCl4Si C．SiO2既能和NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物 D．Si和SiO2都用于制造光导纤维 解析　HF与SiO2反应，SiO2＋HF===SiF4↑＋H2O，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记，A正确；SiO2只溶于HF，不溶于盐酸，SiO2SiCl4的转化过程不能实现，B错误；HF与SiO2反应体现的是HF的特性，SiO2与其他的酸不反应，不是两性氧化物，C错误；Si单质是良好的半导体材料，用于制造晶体管，SiO2用于制造光导纤维，D错误。 答案　A 5．(2025·四川成都段考)高纯硅是现代信息等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图如图所示，下列说法正确的是(　　) A．硅元素位于周期表中第二周期第ⅣA族 B．电弧炉中的反应为SiO2＋CSi＋CO2↑ C．该工艺流程中被循环利用的物质有HCl和H2 D．制备所得的高纯硅可用于制造光导纤维，属于新型无机非金属材料 解析　硅是14号元素，位于元素周期表的第三周期第ⅣA族，A错误；电弧炉中SiO2与碳反应生成硅与CO，反应方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，B错误；粗硅与HCl的反应为Si＋3HClSiHCl3＋H2，后续还原炉中反应为SiHCl3＋H2Si＋3HCl，由此判断上述工艺生产中循环使用的物质为H2、HCl，C正确；高纯硅可用来做芯片，光导纤维是二氧化硅的用途，D错误。 答案　C 6．(2025·天津红桥期中)下列关于硅及其化合物的叙述错误的是(　　) A．晶体硅常用作半导体材料 B．纯净的SiO2是光导纤维的基本原料 C．硅在地壳中主要以单质形式存在 D．硅酸可通过硅酸钠溶液与盐酸反应制得 解析　硅在地壳中主要以化合态(氧化物及硅酸盐)形式存在，自然界中不存在游离态硅即硅单质，故选C。 答案　C 7．下列关于水玻璃的性质和用途的叙述错误的是(　　) A．水玻璃是一种矿物胶，既不燃烧也不受腐蚀 B．在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料 C．木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧 D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质 解析　水玻璃为硅酸钠的水溶液，其化学性质稳定，但可与空气中的二氧化碳反应生成硅酸沉淀。 答案　D 8．(2024·江西南昌高一期中)硅及其化合物在现代高科技材料中占有重要位置，广泛应用于航空航天测控、光纤通讯等领域。 (1)实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，请用离子方程式解释原因：________________________________________________________________________。 (2)高铁上的信息传输系统使用了光导纤维，其主要成分是__________(填化学式，下同)。 (3)“玉兔号”月球车帆板太阳能电池的材料是____________。 (4)氮化硅是一种性能优异的无机非金属材料，它的熔点高，硬度大，电绝缘性好，化学性质稳定，但生产成本较高。根据以上描述，推测氮化硅可能有哪些用途：__________(填字母)。 a．制作坩埚 b．用作建筑陶瓷 c．制作耐高温轴承 d．制作切削刀具 解析　(1)玻璃的主要成分SiO2能与NaOH溶液反应生成具有黏性的Na2SiO3将瓶塞与瓶身黏在一起，从而使瓶塞难以打开，离子方程式表示为SiO2＋2OH－===SiO＋H2O。 (4)氮化硅的熔点高、硬度大、电绝缘性好、化学性质稳定，可用于制作坩埚、耐高温轴承、切削刀具；氮化硅的生产成本较高，不适宜用作建筑陶瓷，否则在经济上不合算；故选acd。 答案　(1)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O (2)SiO2　(3)Si　(4)acd [能力提升] 9．(双选)(2025·陕西西安段考)纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法错误的是(　　) A．若在实验室中完成步骤Ⅲ，一般在蒸发皿中进行 B．步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋Na2SO4 C．步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2来代替 D．SiO2既能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，所以SiO2是两性氧化物 解析　SiO2和NaOH溶液反应生成硅酸钠和水，X为Na2SiO3溶液；Na2SiO3与硫酸反应生成硅酸和硫酸钠；灼烧硅酸，硅酸分解得SiO2。步骤Ⅲ为灼烧固体分解，应该在坩埚中进行，A错误；Na2SiO3与稀硫酸反应生成硅酸，所以步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋Na2SO4，B正确；碳酸、硫酸的酸性都强于硅酸，能够与Na2SiO3溶液反应生成硅酸，C正确；SiO2既能和NaOH溶液反应又能和氢氟酸反应，但与氢氟酸反应的生成物不是盐，所以SiO2不是两性氧化物，而是酸性氧化物，D错误。 答案　AD 10．(2025·四川资阳段考)用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备Si3N4的操作流程如下(粗硅中含有少量Fe2O3和单质Cu)： 下列叙述正确的是(　　) A．“还原”过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1 B．“操作X”是将原料气通过灼热的铜粉 C．“高温氮化”反应中N2是还原剂 D．“稀酸Y”选用稀硫酸除去产物中的杂质 解析　“还原”过程发生反应SiO2＋2CSi＋2CO↑，SiO2是氧化剂，C是还原剂，氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶2，A错误；“操作X”是将原料气通过灼热铜粉，O2与Cu反应生成CuO，从而除去O2，防止Si被O2氧化，B正确；“高温氮化”反应为3Si＋2N2Si3N4，N元素化合价从0价降低到－3价，N2是氧化剂，C错误；稀硫酸不与Cu反应，应选用稀硝酸除去杂质，稀硝酸可与Cu等反应，D错误。 答案　B 11．(2024·重庆高一期中)实验室用H2还原SiHCl3(沸点：31.85 ℃，密度为1.34 g·cm-3)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Ⅲ的烧杯中盛装的是冰水 B．实验时，应先加热管式炉，再打开活塞K C．该实验中滴加13.55 mL SiHCl3，制得高纯硅2.814 g，则SiHCl3的利用率为75% 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 解析　装置Ⅰ的目的是制备氢气，氢气中含有水蒸气，对后续实验产生干扰，必须除去，因此装置Ⅱ的作用是除去氢气中的水蒸气，即装置Ⅱ中盛放浓硫酸，装置Ⅲ的作用是提供SiHCl3气体，因此在水浴中加热，A错误；实验时应先通入氢气，目的是排出装置中的空气，防止发生危险，B错误；SiHCl3密度为1.34 g·cm-3，体积13.55 mL，根据SiHCl3＋H2Si＋3HCl，理论生成高纯硅质量：13.55 mL×1.34 g·cm-3× g，则SiHCl3的利用率：×100%＝75%，C正确；铁单质与盐酸反应生成亚铁离子，不能用硫氰化钾溶液检验，D错误。 答案　C 12．(双选)(2025·广西柳州段考)工业上以软锰矿(主要成分是MnO2，含少量Al2O3、SiO2)为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰(MnCO3)，工艺流程如图。已知MnCO3受热易分解。下列说法错误的是(　　) A．滤液中存在的只有Na2SiO3 B．还原步骤中还原剂是SO2，氧化产物是SO C．沉锰步骤反应原理是Mn2+＋HCO===MnCO3↓＋H＋ D．低温烘干是为了避免MnCO3在温度过高时分解 解析　“滤液”主要含有Na2SiO3和Na[Al(OH)4]，A错误；“还原”步骤中的反应原理为MnO2＋SO2===MnSO4，还原剂为SO2，氧化产物为SO，B正确；“沉锰”步骤发生的反应为Mn2+＋2HCO===MnCO3↓＋H2O＋CO2↑，C错误；由于MnCO3受热易分解，因此经过低温烘干后最终得到纯净的MnCO3，D正确。 答案　AC 13．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)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。 (2)工业上常利用反应2C＋SiO2Si＋2CO制备硅单质，该反应中氧化剂是________。 (3)根据如图所示装置回答以下问题。 若要用此装置证明酸性：HNO3>H2CO3>H2SiO3，从以下所给物质中选出甲同学设计的实验所用到的物质：①稀HNO3　②稀盐酸　③碳酸钙　④Na2SiO3溶液　⑤SiO2。试剂A与C分别为__________、__________(填序号)；试管中发生反应的离子方程式为__________。有同学认为此实验不能说明酸性强弱，你认为原因是______________________________ ________________________________________________________________________。 解析　(1)SiO2与NaOH反应生成Na2SiO3，化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，SiO2能与HF反应，工业上常用氢氟酸来雕刻玻璃。 (2)2C＋SiO2Si＋2CO，该反应中C失电子化合价从0价升高到＋2价，Si得电子化合价从＋4价降低到0价，因此氧化剂为SiO2。 (3)稀硝酸可与碳酸钙反应生成二氧化碳气体，该反应可证明硝酸酸性强于碳酸，则试剂A为①稀HNO3，试剂B为③碳酸钙，生成的二氧化碳与硅酸钠反应生成硅酸沉淀，可证明碳酸的酸性强于硅酸，则试剂C为④Na2SiO3。试管中二氧化碳与硅酸钠反应生成硅酸，离子方程式为CO2＋H2O＋SiO===H2SiO3↓＋CO。因为硝酸具有挥发性，可能是挥发出来的硝酸进入试管C与Na2SiO3反应生成了硅酸，故不能证明碳酸酸性强于硅酸。 答案　(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　氢氟酸　(2)SiO2　(3)①　④　CO2＋H2O＋SiO===H2SiO3↓＋CO　HNO3有挥发性，也会和硅酸钠反应生成硅酸 14．(2025·山东聊城期中)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________(填序号)。 ①水泥　　②陶瓷　　③光导纤维　　④玻璃 (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若SiHCl3(沸点为33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点为67.6 ℃)，则可通过________方法来提纯SiHCl3。 (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操作A用到的玻璃仪器有_______________________________________________。 解析　(1)水泥、陶瓷、玻璃主要成分是硅酸盐，属于传统硅酸盐产品；光导纤维为二氧化硅，是氧化物不是硅酸盐；故选③； (2)氢氟酸与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； (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SiHCl3＋H2Si＋3HCl；②若SiHCl3(沸点为33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点为67.6 ℃)，因沸点不同，可通过蒸馏方法来提纯SiHCl3； (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操作A过滤用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒。 答案　(1)③　(2)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O　(3)①SiHCl3＋H2Si＋3HCl　②蒸馏　(4)①除去石英砂中NaCl杂质　②漏斗、烧杯、玻璃棒 15．(2024·湖南师大附中高一月考)某实验小组设计了如下装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。 已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO＋PdCl2＋H2O===CO2＋2HCl＋Pd↓(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。 (1)实验时要通入足够长时间的N2，其原因是_______________________________ ________________________________________________________________________。 (2)装置B的作用是________。 (3)装置C、D中所盛试剂分别为________、________，若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。 (4)该装置的缺点是________。 (5)资料表明，上述反应在焦炭过量时会生成副产物SiC。取36 g SiO2和16.8 g焦炭充分反应后收集到标准状况下的气体26.88 L，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，则Si和SiC的物质的量之比为________。 解析　(1)实验时要通入足够长时间的N2，排尽装置内的空气，避免空气中的O2、CO2、水蒸气对实验产生干扰； (2)装置B的作用是作安全瓶，防止倒吸； (3)反应前后原子守恒，可推知气体产物可能是CO2或CO，C中为澄清石灰水用于检验CO2，D中为PdCl2溶液可用于检验CO，且经检测CO和CO2的物质的量相等，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为3SiO2＋4C2CO2↑＋2CO↑＋3Si； (4)CO有毒，不能直接排到空气中，该装置没有尾气吸收装置，易造成空气污染； (5)已知焦炭过量时会生成副产物SiC，题中假设SiO2和C反应生成CO、Si和SiC，由题意知生成CO为＝1.2 mol，反应物SiO2为＝0.6 mol，C为＝1.4 mol，反应前后碳原子守恒，n(SiC)＝1.4 mol－1.2 mol＝0.2 mol，根据硅原子守恒，n(Si)＝0.6 mol－0.2 mol＝0.4 mol，则Si和SiC的物质的量之比为2∶1。 答案　(1)排尽装置内的空气，避免空气中的O2、CO2、水蒸气对实验产生干扰 (2)作安全瓶，防止倒吸 (3)澄清石灰水　PdCl2溶液　3SiO2＋4C2CO2↑＋2CO↑＋3Si (4)无尾气吸收装置 (5)2∶1 学科网（北京）股份有限公司 $