5.3 无机非金属材料 课后达标 素养提升(Word练习)-【学霸笔记·同步精讲】2024-2025学年高中化学必修第二册（人教版）

1．《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无砂粘土而为之”，“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和化学变化 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 解析：选A。A项，沙子的主要成分是二氧化硅，错误；B项，黏土高温煅烧过程中发生一系列复杂的物理和化学变化，正确；C项，自然冷却生成的物质中铁元素化合价为＋3价，所以为红瓦，浇水过程中，水在高温下与碳反应生成还原性气体CO，Fe3＋被还原为Fe2＋，所以为青瓦，正确；D项，制作砖瓦和陶瓷的主要原料均为黏土，正确。 2．下列关于SiO2和CO2的叙述正确的是(　　) A．二者均不与酸反应 B．二者都可以与NaOH溶液反应 C．二者熔、沸点均较低 D．二者都能与水反应生成对应的酸，且碳酸的酸性强于硅酸的 解析：选B。A．SiO2能与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，故A错误；B．SiO2和CO2都是酸性氧化物，都可与NaOH溶液反应，故B正确；C．CO2的熔、沸点较低，SiO2的熔、沸点较高，故C错误；D．SiO2不溶于水，也不能与水反应，故D错误。 3．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．氮化硅陶瓷的化学式为Si3N4 B．硅是智能手机5G芯片的主要成分之一，晶体硅是优良的半导体材料 C．光导纤维是一种新型无机非金属材料 D．硅酸盐中硅、氧原子之间以离子键结合 解析：选D。硅酸盐中硅、氧原子之间以共价键结合。 4．根据陶瓷的生产原理，可以得出硅酸盐工业的一般特点是(　　) ①以含硅物质为原料　②主要产物是硅酸盐 ③反应条件是高温　④反应原理是复杂的物理和化学变化 A．①③ B．②③ C．①②③④ D．③④ 解析：选C。传统陶瓷多是以黏土为主要原料经高温烧结而成的，生产过程中发生复杂的物理和化学变化，故①②③④均正确。 5．建盏是久负盛名的陶瓷茶器，承载着福建历史悠久的茶文化。下列关于建盏的说法错误的是(　　) A．高温烧结过程包含复杂的化学变化 B．具有耐酸碱腐蚀、不易变形的优点 C．制作所用的黏土原料是人工合成的 D．属于硅酸盐产品，含有多种金属元素 解析：选C。A．高温烧结过程是许多物理和化学变化的综合过程，A正确；B．陶瓷的主要成分是硅酸盐，经高温烧结而成，具有耐酸碱腐蚀、不易变形的优点，B正确；C．黏土是含沙粒少、有黏性的土壤，一般的黏土是由硅酸盐矿物在地球表面风化后形成的，不是人工合成的，C错误；D．陶瓷的主要原料是黏土，属于硅酸盐产品，含有多种金属元素，D正确。 6．下列有关物质的说法正确的是(　　) A．碳化硅陶瓷、水泥、石墨烯都是新型无机非金属材料 B．晶体硅和金刚石的物理性质相似，因二者的结构相似，故其化学性质也相似 C．汽车中小摆件“苹果花”的动力是以Si为原料制作的太阳能电池 D．制造普通玻璃的主要原料为纯碱、石灰石和黏土 解析：选C。A．水泥属于传统无机非金属材料，碳化硅陶瓷、石墨烯都是新型无机非金属材料，故A错误；B．金刚石与晶体硅的物理性质相似，如熔点高、硬度大等，但二者是不同的单质，化学性质不相似，故B错误；C．汽车中小摆件“苹果花”的动力是以Si为原料制作的太阳能电池，故C正确；D．制造普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英砂，故D错误。 7．下列关于石墨烯、石墨炔、碳纳米管三种物质的说法错误的是(　　) 石墨烯：从石墨中分离出来，是最薄、最坚硬的纳米材料 石墨炔：平面网状结构的全碳分子，具有优良的化学稳定性 碳纳米管：具有优良的场发射性能，制作成阴极显示管、储氢材料 A．石墨烯具有良好的导电性 B．上述三种物质与金刚石互为同素异形体 C．石墨炔孔径略大于H2分子的直径，可用作H2的提纯薄膜 D．上述三种物质与浓硫酸都能发生反应，但反应产物不同 解析：选D。A．石墨烯具有良好的导电性，选项A正确；B．题述三种物质均为碳的单质，与金刚石互为同素异形体，选项B正确；C．石墨炔孔径略大于H2分子的直径，可以容纳H2分子，可用作H2的提纯薄膜，选项C正确；D．题述三种物质都是碳的单质，在加热条件下与浓硫酸都能发生反应，且反应产物相同，选项D错误。 8．硅藻土由无定形的SiO2组成，含有少量Fe2O3、Al2O3及有机化合物等杂质。工业上按如下流程用硅藻土制备纳米二氧化硅。 (1)煅烧硅藻土的目的是________________。 (2)在加热条件下加入烧碱时主要反应的化学方程式为 ___________________________________________________________。 (3)加入过量硫酸后生成胶体的化学方程式为 __________________________________________________。 (4)工艺师常用________(填物质名称)来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为 ___________________________________________________。 解析：(1)硅藻土中含有少量Fe2O3、Al2O3及有机化合物等杂质，除去有机杂质可以采用煅烧的方法。(3)化学反应遵循强酸制弱酸的规律，所以H2SO4能和Na2SiO3反应，化学方程式为Na2SiO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2SiO3(胶体)。 答案：(1)除去有机杂质 (2)SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O (3)Na2SiO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2SiO3(胶体) (4)氢氟酸　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 9．(2024·大连高一期末)用湿法制磷酸的副产品氟硅酸(H2SiF6)制备无水氟化氢的工艺流程如下： 已知氟硅酸钾(K2SiF6)呈微酸性，有吸湿性，微溶于水，不溶于酒精。 (1)写出反应器中发生反应的化学方程式： ________________________________________________________________。 (2)在实验室过滤操作中所用的玻璃仪器有________________，在洗涤氟硅酸钾(K2SiF6)时常用酒精洗涤，目的是______________________________________。 (3)该流程中可以循环使用的物质是__________________________________ (填化学式)。 (4)氟化氢与SiO2反应也可生成H2SiF6，写出该反应的化学方程式： _____________________________________________________________。 解析：向氟硅酸中加入硫酸钾发生反应生成氟硅酸钾(K2SiF6)和硫酸，然后过滤得到氟硅酸钾，干燥后向氟硅酸钾中加入浓硫酸热解得到硫酸钾、氟化氢和四氟化硅等，净化冷凝，通过精馏得到纯净的氟化氢。(1)氟硅酸与硫酸钾发生反应生成氟硅酸钾沉淀和硫酸，化学方程式为H2SiF6＋K2SO4===H2SO4＋K2SiF6↓。(2)过滤操作时需要的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒，在洗涤氟硅酸钾(K2SiF6)时常用酒精洗涤而不是用水，目的是减少氟硅酸钾溶解。(3)由题给流程图可知，硫酸和硫酸钾可以循环使用。(4)由题中信息可知，氟化氢与SiO2反应生成H2SiF6和H2O，化学方程式为6HF＋SiO2===H2SiF6＋2H2O。 答案：(1)H2SiF6＋K2SO4===H2SO4＋K2SiF6↓ (2)烧杯、漏斗、玻璃棒　减少氟硅酸钾溶解 (3)H2SO4、K2SO4 (4)6HF＋SiO2===H2SiF6＋2H2O 10．(2024·咸阳高一检测)由粗SiO2制备纯SiO2的流程如下图所示。下列说法不正确的是(　　) A．SiO2是一种酸性氧化物 B．步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋Na2SO4 C．步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2替代 D．若在实验室中完成步骤Ⅲ，则一般在蒸发皿中进行 解析：选D。SiO2是一种酸性氧化物，A项正确；步骤Ⅱ中硅酸钠和稀硫酸反应生成硅酸沉淀，化学方程式为Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋Na2SO4，B项正确；碳酸的酸性强于硅酸的酸性，因此步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2替代，C项正确；若在实验室中完成步骤Ⅲ，则一般在坩埚中进行，D项错误。 11．下图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程。下列说法正确的是(　　) A．由反应②③说明SiO2属于两性氧化物 B．由反应④说明酸性：H2SiO3＞H2CO3 C．硅胶吸水后，经干燥可以重复使用 D．图中所示转化反应都是氧化还原反应 解析：选C。A．二氧化硅只是能和特殊酸反应，和其他酸不反应，所以不能说明SiO2属于两性氧化物，A错误；B．高温下SiO2能与Na2CO3固体反应生成Na2SiO3和CO2，不能说明硅酸的酸性强于碳酸的酸性，B错误；C．硅胶吸水后，可通过热脱附方式将水除去，故可以重复使用，C正确；D．题图中二氧化硅与氢氟酸、氢氧化钠、碳酸钠的反应，硅酸钠与盐酸的反应、硅酸的分解、硅酸的生成中，元素的化合价都没有发生变化，是非氧化还原反应，D错误。 12．制造芯片用到高纯硅，用SiHCl3(沸点为31.85 ℃，遇水会剧烈反应)与过量H2在1 100～1 200 ℃反应制备高纯硅的装置如下图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)。下列说法错误的是(　　) A．装置Ⅰ可用于二氧化锰固体与浓盐酸反应制备氯气 B．装置Ⅱ中盛装的是浓硫酸、装置Ⅲ的烧杯中盛装的是温度高于32 ℃的温水 C．实验时，先打开装有稀硫酸仪器的活塞，收集尾气验纯，再预热装置Ⅳ的石英管 D．装置Ⅳ中发生反应的化学方程式为H2＋SiHCl3Si＋3HCl 解析：选A。A．二氧化锰固体与浓盐酸在加热条件下反应生成氯气，而装置Ⅰ没有加热装置，不可用于二氧化锰固体与浓盐酸反应制备氯气，故A错误；B．氢气中含有水蒸气，根据SiHCl3遇水会剧烈反应可知，装置Ⅱ中盛装的是浓硫酸，作用是干燥氢气，根据SiHCl3的沸点为31.85 ℃，装置Ⅲ的烧杯中盛装的是温度高于32 ℃的温水，将SiHCl3变为气体以便进入装置Ⅳ中与氢气反应，故B正确；C．氢气和空气混合加热可能会发生爆炸，因此实验时，先打开装有稀硫酸仪器的活塞，收集尾气验纯，再预热装置Ⅳ的石英管，故C正确；D．根据用SiHCl3与过量H2在1 100～1 200 ℃反应制备高纯硅可知，装置Ⅳ中发生反应的化学方程式为H2＋SiHCl3Si＋3HCl，故D正确。 13．沸石是一种含水架状结构的多孔性铝硅酸盐晶体，基本结构单元是硅氧四面体和铝氧四面体。沸石的化学组成为Ma[(AlO2)x·(SiO2)y]·zH2O，其中M为金属阳离子。下列推测不正确的是(　　) A．沸石的架状结构中存有的空气，可作为气泡的凝结核，能使反应液平稳沸腾 B．若金属阳离子带n个单位正电荷，则x＝a·n　 C．增大x/y(铝硅比)的值，可以增强沸石的耐酸碱和耐高温性能 D．沸石具有筛分分子的作用，可用于分离、提纯气体或液体混合物 解析：选C。沸石能够防止液体暴沸，原因是沸石的架状结构中存有的空气，可作为气泡的凝结核，能使反应液平稳沸腾，A选项正确；“AlO2”显－1价，“SiO2”显0价，“H2O”显0价，M显＋n价，根据化合物中各元素正负化合价代数和等于0可知，a×(＋n)＋x×(－1)＝0，所以x＝a·n，B选项正确；增大x/y(铝硅比)的值，铝元素的含量增加(相当于Al2O3增加)，沸石的耐酸碱性能降低，C选项错误；沸石具有多孔性结构，因此沸石具有筛分分子的作用，可用于分离、提纯气体或液体混合物，D选项正确。 14．(2024·银川高一月考)太阳能光伏发电最关键的材料是高纯硅，三氯硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅(Si)的主要方法，生产流程如下： (1)石英砂的主要成分是SiO2，能与NaOH反应，写出反应的化学方程式： ________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (2)“精馏”也是蒸馏的一种形式，通过蒸馏可把液体混合物分离开，原理是利用混合物各成分的________(填“熔点”或“沸点”)不同。 (3)制取粗SiHxCly的反应为Si＋HCl―→SiHxCly＋H2(未配平)，该条件下，30 L HCl气体和足量硅充分反应生成10 L SiHxCly气体和10 L H2，SiHxCly的化学式为____________。 (4)整个制备过程必须达到无水无氧，在H2还原SiHCl3过程中若混入O2，则除了生成SiO2外，还可能引起的后果是 ________________________________________________________________。 (5)为达到绿色化学和资源综合利用的目的，在生产过程中物质A需要循环使用，A的化学式是________。 解析：石英砂的主要成分是SiO2，SiO2与焦炭在高温下反应，制得粗硅与一氧化碳；粗硅与HCl反应生成三氯硅烷(SiHCl3)粗品；三氯硅烷(SiHCl3)粗品通过精馏得到三氯硅烷(SiHCl3)纯品；三氯硅烷(SiHCl3)纯品与氢气反应得到高纯硅和HCl。(1)SiO2与NaOH反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。(2)蒸馏的原理是利用混合物各成分的沸点不同。(3)相同条件下，反应中气体的体积之比等于物质的量之比，也等于化学计量数之比，30 L HCl气体和足量硅充分反应生成10 L SiHxCly气体和10 L H2，故HCl、SiHxCly、H2的化学计量数之比为3∶1∶1，配平该反应的化学方程式为Si＋3HCl===SiHxCly＋H2，根据原子守恒可知，x＝1，y＝3，故SiHxCly的化学式为SiHCl3。(4)用H2还原SiHCl3的过程中若混入O2，则除了生成SiO2外，还可能引起爆炸。(5)通过分析可知，A的化学式是HCl，在生产过程中可以循环使用。 答案：(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (2)沸点　(3)SiHCl3　(4)爆炸　(5)HCl 学科网（北京）股份有限公司 $