考点14 无机非金属材料（测试）——2023年高中化学学业水平考试专项精讲+测试（人教版2019必修1+必修2）

测试14  无机非金属材料

一、选择题

1．文物是传承文化的重要载体，下列主要成分不是硅酸盐的文物是(      )

2．下列物品或设备主要成分中含有单质硅的是(    )

A．光导纤维 B．水晶项链 C．门窗玻璃 D．太阳能电池

3．我国古代在材料方面取得了突出的成就。下列材料主要成分不是硅酸盐的是(　　)

A．陶俑　　　　　B．琉璃瓦       C．汉白玉        D．青花瓷

4．下列物质中按其成分能与玻璃、水泥、陶瓷归于一类的是(　　)

A．硅石　　　　　B．碳化硅    C．硅酸钠   D．二氧化硅

5．制取下列物质，无须用到二氧化硅的是(　　)

A．玻璃         B．水泥          C．粗硅 D．光导纤维

6．《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．粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料

B．“燃薪举火”使粘土发生复杂的物理化学变化

C．沙子和粘土的主要成分均为硅酸盐

D．烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦

7．工业制粗硅的反应为SiO2＋2CSi＋2CO↑。下列说法中正确的是(    )

A．硅在自然界中主要以单质形式存在 

B．Si是光导纤维的主要成分

C．SiO2是半导体材料 

D．每生成1molSi理论上转移的电子数目约为4×6.02×1023

8．下列关于无机非金属材料的说法中，不正确的是(    )

A．高纯硅可用于制造半导体材料

B．水泥、玻璃、陶瓷属于传统无机非金属材料

C．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

D．纳米材料直径1～100nm之间，能产生丁达尔现象

9．下列所涉及的材料不属于无机非金属材料的是(    )

A．北京冬奥会滑雪大跳台“雪飞天”使用了大量首钢自主研发新型钢材

B．中国第一艘深海载人潜水器“蛟龙号”使用的氨化硅陶瓷发动机

C．我国具有独立知识产权的“龙芯”使用的晶体硅芯片

D．“嫦娥五号”成功着陆月球时使用碳化硅作钻杆材料

10．中国是瓷器的故乡，下列关于陶瓷的说法正确的是(     )

A． 高品质的白瓷晶莹剔透，属于纯净物

B． 瓷器中含有大量的金属元素，因此陶瓷属于金属材料

C． 氮化硅陶瓷属于传统无机非金属材料

D． “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颜色的变化

11．下列关于硅材料的说法不正确的是(　　)

A．钢化玻璃与普通玻璃的主要成分基本相同

B．制普通玻璃的原料是石灰石、纯碱和石英砂

C．陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料

D．水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂

12．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

13．陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是(　　)

A．“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁

B．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成

C．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐

D．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点

14．《天工开物》中关于制青瓦有如下记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙粘土而为之……凡坯既成，干燥之后，则堆积窑中燃薪举……浇水转锈，与造砖同法。”下列说法错误的是(    )

A．黏土的主要成分为硅酸盐

B．青砖中铁元素主要以氧化铁的形式存在

C．烧制后自然冷却不能制成青瓦

D．黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料

15．铝可用于制取高温金属陶瓷，将铝粉、石墨和二氧化钛等高熔点金属氧化物按一定比例混合均匀，涂在金属表面，在高温下煅烧，在金属表面发生反应：4Al+3TiO2+3C=2Al2O3+3TiC，下列有关说法不正确的是(   )

A．最终留在金属表面的涂层是耐高温的物质

B．该反应中氧化剂是C

C．Al2O3是一种白色难溶于水的固体，有多种变体

D．TiC具有导电性，其导电能力随温度升高而增强，故表现出金属性

16．Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法不正确的是(    )

A．可发生反应：Ca3SiO5＋4NH4ClCaSiO3＋2CaCl2＋4NH3↑＋2H2O

B．具有吸水性，需要密封保存

C．能与SO2反应生成新盐

D．与足量盐酸作用，所得固体产物主要为SiO2

17．下列应用的解释错误的是(    )

18．由SiO2制备高纯度硅的工业流程如图所示：

下列说法错误的是(    )

A．SiO2与纯硅都是硬度大、熔沸点高的晶体

B．X为CO2气体

C．反应②产生的H2与反应③产生的可以循环使用

D．反应①②③均为在高温或较高温度下的氧化还原反应

19．装置丁为了打赢“芯片”贸易战，我国政府和众多国内企业不惜重金投入研发高精度的光刻机产品，力图摆脱国外公司对中国公司的技术垄断，高纯度晶硅是典型的无机非金属材料，它可以按下列方法制备：

SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)

下列说法不正确的是(    )

A．步骤①的化学方程式：SiO2＋2CSi＋2CO↑

B．步骤①中每生成1molSi，转移4mol电子

C．步骤③中的反应为氧化还原反应

D．高纯硅是制造手机芯片的常用材料，SiO2是制造太阳能电池的基本原料

20．“嫦娥五号”成功着陆月球，展示了以芳纶为主制成的五星红旗，用SiC增强铝基材料钻杆“挖土”，实现了中国首次月球无人采样返回。研究表明月球表面的“土壤”主要含有氧，硅、铝、铁、镁、钙和钠等元素。下列有关说法不正确的是(   )

A．月球表面的“土壤”所含金属元素镁和铝均可以通过电解其熔融氯化物进行冶炼

B．制造探测器中的瞄准镜时使用光导纤维，其主要成分是SiO2

C．嫦娥五号望远镜的某些部件由SiC制成，硬度高，耐高温

D．“嫦娥五号”使用的碳纤维被誉为“新材料之王”，是一种新型无机非金属材料

21．高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。工业上制各高纯硅有多种方法，其中的一种工艺流程如图：

已知：流化床反应的产物中，除外，还有等。 (已知：各物质的沸点：)，下列说法不正确的是(    )

A．电弧炉中发生的反应为SiO2＋CSi＋CO2↑

B．进入还原炉之前需要经过蒸馏提纯

C．硅在高温下会与氧气反应，所以整个操作流程都要隔绝空气

D．流程中和H2可以循环利用

22．由粗SiO2(含少量Fe2O3、Al2O3杂质)制备纯SiO2的流程如图所示，下列说法错误的是(    )

A．X可用作木材防火剂

B．步骤Ⅱ中的主要反应是Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3↓+Na2SO4

C．步骤Ⅱ中的稀硫酸不可用CO2代替

D．若在实验室中完成步骤Ⅲ，一般在坩埚中进行

23．近年来，我国在探索太空、开发5G等方面都取得了举世瞩目的成就，这些成就都离不开化学材料的开发和利用，下列有关说法正确的是(    )

A．小米全自动扫拖一体机“T7PrO”搭载骁龙八核芯片的主要成分是二氧化硅

B．我国新一代运载火箭长征八号使用的碳化硅陶瓷是传统无机非金属材料

C．5G技术的应用离不开光缆，我国光缆线路总长度超过了三千万千米，光缆的主要成分是晶体硅

D．碳纳米管有相当高的强度和优良的电学性能，可用于生产复合材料、电池和传感器等

24．二氧化硅与二氧化碳组成相似，结构不同。下列反应原理不同的是(   )

A．SiO2+2CSi+2CO↑与NaCl+KKCl+Na

B．SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑与Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓

C．SiO2+2OH-= SiO32-+H2O与CO2+2OH-= CO32-+H2O

D．SiO2+2CSi+2CO↑与SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2

25．多晶硅是单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅制晶的主要原料。已知多晶硅第三代工业制取流程如图所示：

下列说法错误的是(　　)

A．Y、Z分别为H2、Cl2

B．制取粗硅的过程中焦炭与石英会发生副反应生成碳化硅，在该副反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1

C．SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为H2SiO3、H2、HCl，据此推测SiHCl3中硅元素的化合价为＋2价

D．Y与SiHCl3制备多晶硅的反应属于置换反应

二、非选择题

26．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)硅酸盐是广泛的建筑材料。传统的三种硅酸盐产品主要有_______、_______、_______。

(2)可用于制作计算机芯片和太阳能电池的是_______(填化学式，下同)，光导纤维的主要成分是_______。

(3)工业上常用2C+ SiO2来制备硅单质，该反应中还原剂是_______(填化学式)。

(4)CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀，所以硅酸酸性_______碳酸(填“大于”或“小于”)。

(5)SiO2是玻璃的成分之一，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。

(6)除去SiO2中混有的CaCO3可加入适量的_______

A．水 B．氢氧化钠溶液 C．盐酸 D．硫酸

27．根据要求回答下列有关问题，下列物品或设施：

①陶瓷餐具  ②砖瓦  ③混凝土桥墩  ④门窗玻璃  ⑤水晶镜片  ⑥石英钟  ⑦水晶项链  ⑧硅太阳能电池  ⑨光导纤维  ⑩计算机芯片

(1)使用了硅单质的是_______(填序号，下同)。

(2)使用了二氧化硅的是_______。

(3)使用了硅酸盐材料的是_______。

(4)工业上用焦炭还原石英砂制粗硅，请写出反应的化学方程式：_______。

(5)普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂为原料，经混合、粉粹，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理和化学变化而制得的。请写出纯碱和石英砂反应时的化学方程式：_______。

(6)氮化硅是一种性能优异的无机非金属材料，它熔点高，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

28．高纯度硅是一种重要的基础材料。以下是工业上制取纯硅的一种方法：

请回答下列问题(各元素用相应的元素符号表示)：

(1)在上述生产过程中，属于置换反应的有_______(填反应代号)。

(2)反应①的化学方程式：_______；反应③的化学方程式_______。

(3)下列有关硅材料的说法正确的是_______。

A．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅

B．金刚砂是一种新型陶瓷材料

C．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高

D．SiO2能做光导纤维的原因是因为自身具有良好的导电性

E.建筑用的水泥和实验室使用的陶瓷坩埚都属于硅酸盐材料

(4)在人体器官受到损伤时，需要使用一种新型无机非金属材料来植入体内，这种材料是_______(填字母)。

A．高温结构陶瓷       B．生物陶瓷        C．导电陶瓷。

29．非金属材料及其化合物是无机非金属材料的主要成分，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。

I．

(1)计算机芯片和太阳能电池的主要成分是_______(填化学式，下同)；光导纤维的主要成分是_______；工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，其原理为_______(填化学方程式)。

II．高纯度单晶硅的制备方法：

某同学从资料中查知：SiCl4的熔点为-70℃，沸点为57.6℃，在潮湿的空气中与水发生反应而变质。该同学设计了如图装置制取纯硅(装置中的热源及夹持装置均已略去)。

(2)已知：步骤①生成的另一产物为CO，写出步骤①中反应的化学方程式：_______。

(3)装置A中发生反应的离子方程式为_______。

(4)已知：SiCl4在潮湿的空气中能与水发生反应生成氯化氢。为防止空气污染，含有SiCl4的尾气可通入盛有_______(填试剂名称)的烧杯中。

(5)同学甲认为用该装置进行实验，可能会导致实验失败，为保证制备纯硅实验的成功，你认为该装置应进行的改进措施是_______。

30．工业上有以下两种制备高纯硅的工艺。已知：SiCl4沸点57.7℃，遇水强烈水解；SiHCl3沸点31.5℃，且能与H2O强烈反应，并在空气中易自燃。

(1)写出制备粗硅的化学反应方程式为_______。

(2)粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3中含有少量SiCl4，操作①采用的方法为_______。

(3)实验室用如下装置制备SiCl4 (反应温度在400℃～500℃)。

①装置F的作用是_______。实验开始应先点燃_______(填“A”或“D”)装置的酒精灯一段时间后再点燃另一酒精灯。

②写出A装置中发生反应的离子方程式_______。

(4)根据如图所示装置回答以下问题：

若要用此装置证明非金属性：C>Si，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稀盐酸 ②稀硫酸 ③碳酸钙 ④Na2SiO3溶液 ⑤碳酸钠。试剂A为_______，试剂C为_______(填序号)。