第5章 第3节 无机非金属材料-【学霸黑白题】2025-2026学年高中化学必修第二册（人教版）

第三节无机非金属材料 白题 基础过关 限时：15min 题型1硅酸盐材料 用于制造陶瓷发动机的受热面 1.(2023·广东广州高一期中)“九秋风露越窑 D.新型无机非金属材料克服了传统无机非金 开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的 属材料的缺点，但是强度比较差 诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻4.(2024·贵州贵阳高一期中)科学家最近用金 璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说 属钠还原CCl4和SiCl4制得SiC纳米棒，该反 法中正确的是 ( 应的化学方程式为8Na+CCL,+SiCL,=SiC+ A.玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品 8NaCl。下列说法错误的是 B.制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英砂 A.光导纤维由高纯度的硅制成，光导纤维遇 C.沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐 强碱会“断路 D.闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经 B.石墨烯、SiC均属于新型无机非金属材料 高温烧结而成 C.SiO,制备单质Si、单质Si制备SiCl4均涉 题型2新型无机非金属材料 及氧化还原反应 2.我国科学家制得的Si0,超分子纳米管的微观 D.生成1 mol SiC,转移的电子数为8NA 结构如图。下列叙述正确的是 重难聚焦 题型高纯硅的制备 5.(2023·河南郑州高一月考)高纯 硅是现代信息、半导体和光伏发 电等产业都需要的基础材料。工业上提纯 A.Si02与C02的物理性质相似 硅有多种路线，其中一种工艺流程如图，下 B.Si0,耐腐蚀，不与任何酸反应 列说法正确的是 C.用Si02生产光导纤维 HCI D.Si0,超分子纳米管具有导电性 石英砂 焦炭 粗硅 +高纯硅 3.根据不同部位工作条件的不同，航天飞机使 电孤炉 流化床反应器 还原炉 用了多种防热材料。例如，机身和机翼下表 A. 自然界中存在大量的单质硅 面使用高温陶瓷瓦。下列对新型陶瓷材料的 B.电弧炉中的反应为Si0,+C商温s1+C0,↑ 有关叙述中，错误的是 ( C.还原炉中，理论上得到的氧化产物与还原 A.高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料， 产物的物质的量之比为1：3 可以作为高级耐火材料 D.SiHCl,.（沸点为31.5℃)中含有少量 B.氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，它 的SiCl,(沸点为57.6℃)，通过蒸馏可提 是生物陶瓷 纯SiHCI,. C.氨化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，可 第五章黑白题025 黑题 应用提优 限时：25min 1.(2024·河南商丘高一月考)下列有关无机非 已知有关信息： 金属材料的说法错误的是 ( A.高纯度的二氧化硅是现代信息技术的基础 ①Si+3HCl 300CSiHCl +H2,Si+2Cl2 材料之一 450~500℃ -SiCla; B.富勒烯、石墨烯都属于碳纳米材料，都属于 ②SiCL4遇水剧烈水解，SiCl4的熔、沸点分 碳单质 C.制备陶瓷和水泥的共同主要原料是石灰石 别为-70.0℃、57.7℃。 D.超导陶瓷属于新型无机非金属材料，可应 请回答下列问题： 用于磁悬浮技术 (2)装无水氯化钙的仪器名称是 2.氮化硅(SiN4)是一种重要的结构陶瓷材料。 (3)若拆去B装置，可能的后果是（写出一 用石英砂和原料气（含N2和少量02）制 个即可) 备SiN,的操作流程如下（粗硅中含少量Fe、 Cu的单质及化合物)： 焦炭 稀酸Y (4)有同学最初将E、F、G装置设计成图甲 石英砂一还原一粗硅 高温氨化 酸洗→Si,N 所示装置，图甲装置的主要缺点是 原料气一作X 滤液 下列叙述不正确的是 ( (写出一个即可)。 A.“还原”过程中焦炭主要被氧化为C0, B.“高温氮化”反应的化学方程式为3Si+2N2 烧碱 高温Si,N4 冷水 溶液 C.“操作X”可将原料气通过灼热的铜粉 siC,g二E D.“稀酸Y”可选用稀硝酸 NH(g) 强热 压轴挑战 乙 3.(2024·四川内江高一期中)“中国芯”的发 (5)已知NH,C1在高温条件下易分解生 展离不开单晶硅，工业上制高纯 成NH3和HCl。利用SiCl4和NH3制备新 硅先制得粗硅，再制高纯硅。 频讲解 型无机非金属材料(Si,N4)的装置如图乙， I.请回答： 写出该反应的化学方程式： (1)工业制粗硅反应的化学方程式为 Ⅱ.某小组拟在实验室用如图所示装置模拟探 利用尾气制备盐酸，宜选择下列装置中的 究四氯化硅的制备和应用（夹持装置已省略）。 (填字母)。 NaOH(s) 浓盐酸 无水氟化钙纯硅 桑H,0 H20 -NaOH(aq) KMnO 饱和NaC 溶液 进阶突破拔高练PO6 必修第二册·RJ黑白题026空气中的氧气反应生成二氧化氨，且一氧化氮有毒，密度与空气接 近，所以不能用排空气法收集，C错误：锌粒和稀硫酸反应生成氢气， 氢气和氯化钙不反应，所以可用氯化钙干燥，氢气密度比空气的密度 小，因此可以向下排空气法收集，不能用向上排空气法收集，D错误。 4.C解析：一氧化氮难溶于水，密度与空气接近且有毒，所以应该用排 水法收集，且碱石灰为固体，一般盛放于燥管中，A错误：氯气密度大 于空气，且有毒，不能使用向下排空气法收集，B错误；氢气密度小于 空气，用向上排空气法收集，且与NaOH不反应，可以用NaOH作干 燥剂，C正确：氨气密度小于空气，用向上排空气法收集，但氨气会被 无水氯化钙吸收，所以不能用无水氯化钙干燥氨气，D错误。 5.B解析：氨气密度小于空气，要用向下排空气法收集，且碱石灰为固 体，一般盛放在干燥管中，A错误：盐酸和碳酸钙反应生成二氧化碳 生成的二氧化碳中含有HCl,先经过饱和NaHCO3溶液除去HCl,再 用向上排空气法收集，B正确：NO能与空气中的氧气反应，只能用排 水法收集，C错误；浓硝酸与Cu反应生成NO2,但是NO2能与NaOH 溶液反应，c中不能盛放NaOH溶液，D错误。 第二节阶段综合 黑题 阶段强化 题号12345 1.C解析：由于在放电条件下，空气中的氧气和氨气化合生成了氮的 氧化物，氨的氧化物再经过复杂的化学变化，最后生成易被农作物吸 收的硝酸盐，A正确：液氨易汽化，汽化吸收热量而使周围环境温度 降低，可获得低温环境，B正确；氨氧化物是造成光化学烟雾的罪魁 祸首，S0,是形成酸雨的主要物质，C错误；pH小于5.6的雨水才称 为酸雨，虽然正常雨水因溶有C02而显酸性，但酸性较弱，不属于酸 雨，D正确。 2.C解析：NH4、NH3、N2H4、NH2OH、N2、NO2中氮元素的化合价分别 为-3价、-3价、-2价、-1价、0价、+3价，一共呈现了氮的五种价 态，C错误。 3.B解析：检验氨气应用湿润的红色石蕊试纸，观察是否变蓝，B 不正确。 4.D解析：无色气体甲中一定不含红棕色气体N0,,通过足量的浓硫 酸，碱性气体氨气被浓硫酸吸收，剩余气体体积为80mL,说明氨气 体积为20mL,右侧出现红棕色气体说明二氧化碳与Na202反应产 生的02将N0氧化为NO2。将剩余气体通人水中无气体剩余，说明 二氧化碳与Na2O2反应产生的O2恰好将NO,或NO(有可能有NO 剩余)转化为硝酸，但不含氮气。由分析可知80mL气体的成分 为N0和C02,设C02体积为xmL,则N0体积为(80-x)mL, 由2Na202+2C02—2Na2C03+02可知，气体通过足量过氧化钠时 产生的氧气体积为0.5xmL,(80-x)mLN0与0.5xmL02虽然继续 发生反应，但最终气体全部通入水中恰好气体无剩余，即N0、NO2、 02恰好转化为硝酸，理解为(80-x)mLN0与0.5xmL02恰好反应 生成硝酸，由得失电子守恒可得(80-x)×3=0.5x×4,x=48,由此可知 气体甲中含32mLN0、48mLC02、20mLNH3,A错误；由A中分析 可知，经过Na202处理后剩余气体若未反应，则为32mlLN0、24mL O2,但N0与氧气继续反应使气体体积减少，故剩余气体体积小于 56mL,B错误；由A可知气体甲中含32mLN0、48mLC02、 20mLNH3,C错误；由A可知气体甲中含32mLN0、48mL C02、20mLNH3,经过浓硫酸处理后余气中N0、C02体积比为2：3， D正确。 5.C解析：硝酸与金不反应，与银和铜反应，酸溶后经操作a得到金， 则操作a为过滤，滤液中含有的金属离子为铜离子和银离子，过滤得 到的固体经过溶金、分离后得到HAuCI4溶液，用锌粉还原得到金。 浓硝酸被还原产生NO2,产生1 mol NO2得1mol电子，稀硝酸被还原 产生N0,产生1molN0得3mol电子，金属的量相同，转移电子数相 必修第二册·RJ 同，“酸溶”时用浓硝酸产生NO,的量比稀硝酸的多，A错误；“操作 a”为过滤，需要用到烧杯、玻璃棒、漏斗，B错误；题干中用 HNO3-NaCl溶解金，而HNO3、NaCl、HCl、NaNO3都是强电解质，在溶 液中完全电离，浓盐酸、NaNO,混合溶液中和HNO3、NaCl混合溶液 中含有的离子种类相同，则用浓盐酸和NaNO3也可以溶解金，C正 确；用过量Zn粉将1 mol HAuCl4完全还原为Au,Au元素的化合价 由+3降低为0，转移电子的物质的量为3mol,且1 mol HAuCl4中H 可消耗0.5 mol Zn,由得失电子守恒可知，参加反应的锌的物质的量 为3mol+0.5mol=2mol,D错误。 6.(1)H一N-H(2)还原B(3)NH3·H20=一NH4+0H (4)②0.06mol(5)取少量废水于试管中，滴加Na0H溶液并 加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体，若试纸变蓝 解析：(1)由图可知，P为氨气，结构中含有3个N一H键，其结构式 为H一N一H。(2)从氨元素化合价的角度分析，P具有还原性，体 H 现在可与O2发生氧化还原反应生成NO和水，氨气与水反应生成一 水合氨、与硝酸反应生成硝酸铵均为非氧化还原反应。(4)铵态 氮(NH4)与亚硝态氮(NO,)可以在细菌的作用下转化为氮气，该反 应的化学方程式为NH4+NO2=N2↑+2H20;N元素分别由-3价 升高到0价、+3价降低到0价，转移电子数为3，当产生0.02mol氮 气时，转移电子的物质的量为0.02mol×3=0.06mol。（5)氨肥厂产 生的氨氮废水中的氮元素多以NH的形式存在，检验NH操作是 取少量废水于试管中，滴加NaOH溶液并加热，用湿润的红色石蕊试 纸检验产生的气体，若试纸变蓝，说明样品中含有NH。 7.(1)①Cu+4H++2N03一Cu2++2N02↑+2H20②假设2正 确(2)干燥气体Na202+2N02一2NaN03(3)①将装置中的 空气排出②ac③无水氯化钙（或碱石灰）④加入稀盐酸，产生 红棕色气体 解析：(1)①C与浓硝酸反应生成二氧化氮、硝酸铜和水；②红棕色 气体NO2消失，将带火星的木条迅速伸进试管内，木条复燃，说明有 氧气生成，则N02氧化Na202。(2)Cu与浓硝酸反应生成的二氧化 氨中含有水蒸气，水蒸气能与过氧化钠反应生成氧气，所以要在A、B 之间增加一个干燥装置，除去生成O2气体中混有的水蒸气；若过 氧化钠氧化二氧化氮，则生成硝酸钠。(3)①空气中的氧气能氧 化NO,实验时要排尽装置中的空气，所以在反应前，打开弹簧夹，通 入一段时间N2;②在B装置中二氧化氨与水反应生成稀硝酸，稀硝 酸与Cu反应生成NO,所以B中观察到的主要现象是铜片逐渐溶解， 溶液变为蓝色，有无色气泡产生；③C、E为干燥装置，盛放固体干燥 剂，可以用无水氯化钙或碱石灰作为干燥剂；④亚硝酸钠中加盐酸会 生成NO和NO2,NO2为红棕色气体，则检验D装置中产物的方法为取 D装置中产物少许，加人稀盐酸，产生红棕色气体，则产物是亚硝酸钠。 第三节无机非金属材料 白题 基础过关 题号12345 答案DCDAD 1.D解析：陶瓷是人类最早使用的硅酸盐材料，A错误；制水泥的原料 是黏土和石灰石，纯碱、石灰石、石英砂是制造玻璃的原料，B错误； 沙子主要成分是二氧化硅，为氧化物，C错误：陶制品是由黏土经高 温烧结而成，D正确。 2.C解析：Si02是固体而C02是气体，物理性质不相似，A错误；Si0, 耐腐蚀，但可与氢氟酸反应，B错误；光导纤维的主要成分是S02, C正确；晶体硅具有导电性，二氧化硅不导电，D错误。 3.D解析：高温结构陶瓷包括Si3N4陶瓷、SiC陶瓷等，属于新型无机 非金属材料，可以作为高级耐火材料，A正确：氧化铝陶瓷属于新型 黑白题10 无机非金属材料，是生物陶瓷，B正确；氮化硅陶瓷属于新型无机非 金属材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面，C正确：新型无机非金 属材料具有耐高温、耐冲击、电学特性、光学特性、生物功能等优点， 克服了传统无机非金属材料的缺点，具有较高的强度和耐磨性，能抵 抗冷热冲击，常用于发动机的受热面，D错误。 4.A解析：光导纤维主要成分是二氧化硅，能够与氢氧化钠反应，反应 的化学方程式为Si02+2Na0H一Na2Si03+H20,被腐蚀而造成短 路，A错误。 重难聚焦 5.D解析：硅在自然界中主要以化合态形式存在，A错误；电弧炉中反 应的化学方程式为s0,+2C商温5+2C0↑，B错误；还原炉中发生的 反应为SiHCI,+H,高温s+3HC,3 mol HC1产物中，只有2mol氧化 产物，还原产物为S,则氧化产物与还原产物的物质的量之比是 2:1,C错误：SiHCL,(沸点为31.5℃)和SiCl4(沸点为57.6℃)的沸 点有一定差距，可通过蒸馏提纯SiHCI3,D正确。 黑题 应用提优 题号12 答案CA 1.C解析：黏土是制备陶瓷的主要原料，普通硅酸盐水泥以石灰石和 黏土为原料，C错误。 2.A解析：焦炭与石英砂发生反应Si02+2C商温si+2C0↑，焦炭被氧 化成C0,不是C02,A错误；“高温氮化”是Si与氮气反应，其反应的 化学方程式为3S+2N,商温S1,N4,B正确；原料气中含有N,和少量 的O2,氧气能与Cu反应生成Cu0,N2不与Cu反应，将原料气通过 灼热的铜粉可以得到纯净的氮气，C正确：粗硅中含有少量Fe和Cu, 即Si,N4中含有少量Fe和Cu,Fe、Cu与稀硝酸反应，得到可溶于水 的Fe(NO3)3和Cu(NO3)2,故稀硝酸可以除去SiN4中的Fe和Cu, D正确。 压轴挑战 3.(1)Si02+2C高温si+2C0↑(2)球形干燥管(3)HC和S1反应生 成SiHCI3和H2,会使产品纯度降低（或Cl2和H2混合共热易发生爆 炸)(4)SiC4在收集瓶e中液化，压强减小，烧碱溶液倒吸入收集 瓶e中（或烧碱溶液中水蒸气进入产品收集瓶，SiCl4发生水解） (5)3SiC,+4NH,商温si,N,+12HCe 解析：(1)工业制粗硅的反应为二氧化硅与碳在高温下反应生成硅 和一氧化碳。(3)由题给信息可知，若拆去B装置，氯气中混有的氯 化氢气体进人D中会与硅在高温条件下反应生成三氯硅烷和氢气， 导致实验制得的四氯化硅中混有杂质，且反应生成的氢气和氯气混 合共热会发生爆炸。(4)若用图甲装置替代E、F、G装置，四氯化硅 在收集瓶ε中液化后，瓶中气体压强减小，氢氧化钠溶液会倒吸入收 集瓶e中，且氢氧化钠溶液产生的水蒸气进人广口瓶e中，会导致四 氯化硅发生水解，使得产品不纯。(5)由题意可知，制备氨化硅的反 应为氨气与四氯化硅在高温条件下反应生成氮化硅和氯化氢，反应 生成的氯化氢极易溶于水，用水吸收氯化氢时，应防止产生倒吸，故 选可以防止倒吸的装置c。 专题探究3非金属元素及其化 合物的转化与推断 黑题 专题强化 题号1 2 答案BB 1.B解析：硫与氧气反应生成二氧化硫，二氧化硫与双氧水反应生成 硫酸，但$不能一步转化为硫酸，硫酸稳定性强，不会分解生成三氧 化硫，A错误二氧化碳与足量氢氧化钠反应生成碳酸钠，碳酸钠溶 正本参考答案引 液中通入二氧化碳反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠与氢氧化钙反应生 成碳酸钙，碳酸钙与盐酸反应生成二氧化碳，过量二氧化碳与氢氧化 钠反应生成碳酸氢钠，转化均能一步实现，B正确：氮气不能直接反 应生成硝酸，NO2也无法直接反应生成氨气，实际上NO2能氧化氨 气生成氮气，C错误：二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠，硅酸钠 与盐酸反应生成硅酸，二氧化硅不能一步生成硅酸，D错误。 2.B解析：F为红棕色气体，则F为二氧化氮，二氧化氮和水反应生成 一氧化氨和硝酸，硝酸和木炭加热条件下反应生成二氧化碳、二氧化 氮和水，A(二氧化碳)和过氧化钠反应生成碳酸钠和D(氧气)，硝酸 和铜反应生成硝酸铜、E(一氧化氮)和水，一氧化氮和氧气反应生成 二氧化氮，C(氨气)催化氧化生成一氧化氮和水，M受热分解生成氨 气、二氧化碳和水，则M为碳酸铵或碳酸氢铵。A为二氧化碳，B为 水，A、B互换位置也满足该流程，水和过氧化钠反应生成氢氧化钠和 D(氧气)，硝酸和木炭加热反应生成二氧化碳、二氧化氮和水，A正 确；反应①化学方程式为2Na202+2C02一2Na2C03+02,根据化学 方程式分析，生成1mol氧气转移2mol电子，B错误；F与水的反应 为H,0+3NO2—2HNO3+NO,二氧化氮中氮元素化合价既有升高 的又有降低的，其中有2个N的化合价升高，有1个N的化合价降 低，因此反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：2，C正确；C 为NH3,D为02，C可以在D中燃烧生成氮气，即4NH3+302 点燃2N2+6H,0,D正确。 3.()4NH,+50,堡别40+6,0(2)④(3)A(4)028 1 ②N0+N02+C03=2N02+C02B(5)2(6)取少量样品放人 试管中，然后用胶头滴管滴入少量较浓的氢氧化钠溶液，给试管加 热，将润湿的红色石蕊试纸悬放于试管口处，试纸由红色变成蓝色， 证明铵根离子存在 解析：已知A为气体，A~F都含有相同的元素，A能和氧气、氢气反 应，B和氧气生成C,推测A为氮气、B为氨气、C为一氧化氮，一氧化 氮和氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸，硝酸和氨 气反应生成硝酸铵，故D为二氧化氨、E为硝酸、F为硝酸铵。 (4)①3N02+H20—2HNO3+N0,体积为VmL的试管充满D后倒 扣在水中，试管中会剩余三分之一的NO,进入试管的液体占三分之 二，则最终试管中所得二氧化氮的物质的量浓度为 Vx10-3L2 28L·mol3 Vx103 LX-3 28m0l·L-1;②若一氧化氮、二氧化氮按物质的 量之比1：1被Na2C0,溶液吸收，只生成一种盐，一氧化氮中氮元素 化合价为+2、二氧化氮中氮元素化合价为+4，则该反应中生成+3价 氮的盐为NaNO2,根据质量守恒可知同时生成二氧化碳。为提高吸 收速率与效率，最好选用B,通过多孔球泡增加气体与碱液的接触面 积。(5)NH3转化为HN03中氮元素化合价由-3变为+5，氧气为氧 化剂，化合价由0变为-2，结合电子守恒可知NH3~8e~202,消耗 1mol的B制取E,在该过程中至少消耗的02的物质的量为2mol。 专题探究4用化学沉淀法去除粗盐 中的杂质离子 黑题 专题强化 题号12 答案DD 1.D解析：粗盐溶解过滤除去泥沙等，滤液中加入过量NOH溶液，除 去镁离子，加人过量Na2C03溶液，除去钙离子，再经过过滤得到滤 液B,滤液B中加入适量稀盐酸，除去多余的碳酸钠和氢氧化钠，最 后经过蒸发浓缩、冷却结晶等操作得到精盐。为了加快粗盐的溶解， 可以采用搅拌、升温等方式，A正确；溶液A中加入NaOH溶液生成 氢氧化镁沉淀，加入碳酸钠溶液生成碳酸钙沉淀，操作a为过滤， B正确；溶液A中加人NaOH溶液生成氢氧化镁沉淀，加人碳酸钠溶 黑白题11