2025届高考化学一轮总复习课时跟踪练25硅无机非金属材料

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1．(2024·广州执信中学开学考试)文物是承载中华文化的血脉。下列文物的主要材质属于无机非金属材料的是( )
答案：A
2．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素。下列有关硅及其化合物的叙述错误的是( )
A.高纯硅可以制成计算机、通信设备等的芯片
B.硅可以用来生产新型无机非金属材料——光导纤维
C.二氧化硅为Si—O共价键形成的三维骨架结构，每个硅原子结合4个氧原子
D.氮化硅陶瓷是一种高温结构陶瓷，其化学式为Si3N4
解析：选B。A.高纯硅具有良好的半导体性能，可以制成计算机、通信设备等的芯片，故A正确；B.光导纤维的主要成分是二氧化硅，属于新型无机非金属材料，故B错误；C.二氧化硅为共价晶体，是由Si—O共价键形成的三维骨架结构，其晶体中每个硅原子结合4个氧原子，每个氧原子结合2个硅原子，故C正确；D.氮化硅陶瓷是一种高温结构陶瓷，其中各元素的原子最外层都达到8电子稳定结构，Si原子最外层电子数为4，N原子最外层电子数为5，要形成8电子稳定结构，二者原子个数比为3∶4，即化学式为Si3N4，故D正确。
3．(2024·江门高三调研)琉璃被誉为中国五大名器之首、佛家七宝之一。下列说法错误的是( )
A.琉璃若呈淡绿色，其中可能含有Fe元素
B.琉璃烧制材料中含有色水晶，水晶的主要成分是Si
C.部分琉璃工艺由玻璃艺术演化而来，普通玻璃属于硅酸盐制品
D.琉璃中含许多具有还原性的有色物质，制备过程中应避免接触氯气
解析：选B。A.琉璃若呈淡绿色，可能含有亚铁离子，A正确；B.水晶的主要成分是SiO2，B错误；C.普通玻璃属于硅酸盐制品，C正确；D.氯气具有氧化性，琉璃中含有的还原性物质会与其反应，应避免接触，D正确。
4．下列材料的特性及用途的说法不正确的是( )
A.光导纤维传导光的能力很强，是非常好的通信材料
B.氧化铝陶瓷具有两性，不可以用于制作耐高温设备
C.氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用于制造轴承
D.人造刚玉硬度高，可用于制造刚玉球磨机
解析：选B。A.光导纤维传导光的能力很强，可以传输光，是非常好的通信材料，A正确；B.氧化铝陶瓷的熔点很高，可以用于制作耐高温设备，B错误；C.氮化硅陶瓷耐高温、耐磨蚀且不易传热，可用于制造轴承，C正确；D.人造刚玉的主要成分是氧化铝，硬度高，可用于制造刚玉球磨机，D正确。
5．下列对石墨烯的推测不正确的是( )
A.石墨烯性质稳定，不能在氧气中燃烧
B.石墨烯与石墨都具有导电性
C.石墨烯与金刚石互为同素异形体
D.石墨烯与石墨都具有较高的熔点
解析：选A。石墨烯是只由碳元素形成的单质，能在氧气中燃烧，A错误。
6．氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、光导纤维、碳化硅和石墨烯等都属于新型无机非金属材料。下列说法正确的是( )
A.碳化硅为分子晶体
B.氧化铝陶瓷坩埚可用于熔融氢氧化钠固体
C.石墨烯中碳原子采用sp2杂化，未杂化的p电子形成大π键
D.航空母舰上的拦阻索所用的特种钢缆属于无机非金属材料
答案：C
7．工业上以石英砂为原料制取单质硅，其工艺流程图如下：
流程一：SiO2 eq \(――→,\s\up7(①焦炭),\s\d5(高温)) Si(粗) eq \(――→,\s\up7(②HCl),\s\d5(300 ℃)) SiHCl3 eq \(――→,\s\up7(③过量H2),\s\d5(1 000～1 100 ℃)) Si(纯)
流程二：石英砂 eq \(――→,\s\up7(④Mg),\s\d5(高温)) eq \x(MgO、Mg2Si) eq \(――→,\s\up7(⑤稀盐酸)) eq \x(SiH4)
eq \(――→,\s\up7(⑥CO2氛围),\s\d5(热分解)) eq \x(单质硅)
下列有关反应分类说法不正确的是( )
A.①～④均属于氧化还原反应
B.只有①②③属于置换反应
C.⑥既属于氧化还原反应又属于分解反应
D.⑤中的两个化学反应均属于复分解反应
解析：选D。A.①中硅元素化合价降低，属于氧化还原反应；②中硅元素化合价升高，属于氧化还原反应；③中硅元素化合价降低，属于氧化还原反应；④中镁元素化合价升高，属于氧化还原反应，A正确。B.①②③均为单质与化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，属于置换反应，B正确。 C．⑥为硅烷分解为硅单质和氢气的反应，既属于氧化还原反应又属于分解反应，C正确。D.⑤中 Mg2Si与HCl反应生成SiH4和MgCl2的反应属于氧化还原反应，不属于复分解反应，D错误。
8．科学家用金属钠还原CCl4和SiCl4制得一种一维SiC纳米棒，相关反应的化学方程式为8Na＋CCl4＋SiCl4 eq \(=====,\s\up7(高温)) SiC＋8NaCl。下列说法不正确的是( )
A.SiC和SiO2中Si元素的化合价相同
B.上述反应中SiC既是氧化产物又是还原产物
C.SiO2制备单质Si、单质Si制备SiCl4均涉及氧化还原反应
D.一维SiC纳米棒的比表面积大，对微小粒子有较强的吸附能力
解析：选B。SiC和SiO2中Si元素的化合价均为＋4价，A项正确；SiC是还原产物，NaCl是氧化产物，B项错误；SiO2制备单质Si需加入还原剂，单质Si制备SiCl4需加入氧化剂，C项正确；一维SiC纳米棒的比表面积大，对微小粒子有较强的吸附能力，D项正确。
9．(2024·中山大学附中阶段检测)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。实验室测定水泥熟料中钙含量的过程如下：
(1)在分解水泥熟料的过程中，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________(填化学式，下同)、________。
答案：(1)将水泥样品中可能存在的Fe2＋氧化为Fe3＋
H2O2 (2)SiO2(或H2SiO3) SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(或H2SiO3＋4HF===SiF4↑＋3H2O) (3)防止胶体生成，易于沉淀分离 Al(OH)3 Fe(OH)3
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____________。
②在氮化炉中发生反应3SiO2(s)＋2N2(g)===Si3N4(s)＋3O2(g) ΔH＝－727.5 kJ·ml－1，开始时，严格控制氮气的流速以控制温度的原因是__________________________________________________________；
体系中要通入适量氢气的原因是__________________________________________________________。
③X可能是________(填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”)。
解析：(1)根据原子个数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，所以铜屑的作用是除去氧气，硅胶的作用是除去水蒸气。②因为该反应是放热反应，如果温度过高，局部过热，会导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触；通入氢气能将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去。③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。
答案：(1)3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl
(2)①除去原料气中的氧气 除去水蒸气 ②该反应是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触 将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去(或将整个体系中空气排尽) ③硝酸
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11．如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.SiO2能与氢氧化钠及氢氟酸反应，属于两性氧化物
B.向Na2SiO3溶液中通入过量的CO2：SiO eq \\al(2－,3) ＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO eq \\al(2－,3)
C.图中所有反应均为非氧化还原反应
D.硅胶可用作食品干燥剂
答案：D
12．水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。用稻壳灰(SiO2：65%～70%；C：30%～35%)制取水玻璃的工艺流程如下：
下列说法正确的是( )
A.原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值
B.操作A与操作B完全相同
C.该流程中硅元素的化合价发生改变
D.反应器中发生的反应为氧化还原反应
解析：选A。A项，稻壳灰来源广泛，价格低廉，副产品活性炭具有吸附性，有较高的经济价值，正确；B项，操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误；C项，二氧化硅中硅元素的化合价是＋4价，硅酸钠中硅元素的化合价也是＋4价，所以该流程中硅元素的化合价未发生改变，错误；D项，反应器中发生的反应为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，此反应没有元素化合价的变化，属于非氧化还原反应，错误。
13．由粗硅制备硅烷(SiH4)的基本流程如下：
已知：反应Ⅰ的化学方程式为Si＋3HCl eq \(=====,\s\up7(△)) SiHCl3＋X，反应Ⅱ的化学方程式为SiHCl3＋Y eq \(=====,\s\up7(高温)) Si＋3HCl。下列说法不正确的是( )
A.X和Y为同一种物质
B.SiH4的稳定性比NH3的强
C.流程中的4个反应均属于氧化还原反应
D.反应Ⅳ中SiH4、NH3两种气体在常温常压下的体积之比为1∶4
解析：选B。A项，根据题给反应Ⅰ、Ⅱ的化学方程式和原子守恒可得，X、Y为同一种物质(H2)，A正确；B项，元素非金属性越强，简单气态氢化物的稳定性越强，非金属性：N>Si，故稳定性：NH3>SiH4，B错误；C项，根据图示可知，流程中的4个反应均属于氧化还原反应，C正确；D项，反应Ⅳ的化学方程式为Mg2Si＋4NH4Cl=== SiH4↑＋4NH3↑＋2MgCl2，SiH4、NH3两种气体在常温常压下的体积之比为1∶4，D正确。
14．化合物A由三种短周期元素组成，某兴趣小组进行了如下实验：
已知：气体甲为纯净物且只含两种元素，在标准状况下的体积为 672 mL；固体甲为常用的耐火材料，溶液乙为建筑行业中常用的黏合剂。
(1)A的组成元素为________(用元素符号表示)，A的化学式为________。
(2)写出A溶于盐酸的化学方程式：_____________________________________________________________
______________________________________________________。
(3)写出气体甲与NaOH(aq)反应的离子方程式：_______________________________________________________。
(4)写出向溶液乙中通入少量CO2气体发生反应的化学方程式：__________________________________________________________。
(5)高温下A与足量氯气能发生剧烈爆炸，生成三种常见化合物，试写出相应的化学方程式：_____________________________。
解析：2.52 g A中加入20 mL 3 ml/L盐酸发生反应生成的气体甲为纯净物且只含两种元素，在标准状况下的体积为672 mL(物质的量为 eq \f(0.672 L,22.4 L/ml) ＝0.03 ml)，气体甲和120 mL 1 ml/L氢氧化钠溶液恰好完全反应生成气体单质乙和溶液乙，溶液乙为建筑行业中常用的黏合剂，溶液乙为硅酸钠溶液，说明A中含硅元素、氢元素；溶液甲只含一种溶质，加入过量氢氧化钠溶液生成氢氧化物白色沉淀，加热得到的白色固体甲为常用的耐火材料，固体甲应为MgO，白色沉淀为Mg(OH)2，可判断溶液甲中含Mg元素，为MgCl2溶液，n(Mg)＝ eq \f(1.20 g,40 g/ml) ＝0.03 ml。因此A含有的元素为Mg、Si、H元素，气体甲为纯净物且只含Si、H两种元素，气体甲的物质的量为0.03 ml，和120 mL 1 ml/L氢氧化钠溶液恰好完全反应生成气体单质乙和溶液乙，消耗NaOH的物质的量为0.12 L×1 ml/L＝0.12 ml，气体甲和氢氧化钠的物质的量之比为1∶4，生成SiO eq \\al(2－,3) 和H2，根据原子守恒得到气体甲为Si2H6，气体甲和氢氧化钠溶液反应的离子方程式为Si2H6＋4OH－＋2H2O===2SiO eq \\al(2－,3) ＋7H2↑。2.52 g A中，n(Mg)＝0.03 ml，n(Si)＝0.06 ml，n(H)＝ eq \f(2.52 g－0.06 ml×28 g/ml－0.03 ml×24 g/ml,1 g/ml) ＝0．12 ml，n(Mg)∶n(Si)∶n(H)＝0.03 ml∶0.06 ml∶0.12 ml＝1∶2∶4，A的化学式为MgSi2H4。
答案：(1)Mg、Si、H MgSi2H4
(2)MgSi2H4＋2HCl===Si2H6↑＋MgCl2
(3)Si2H6＋4OH－＋2H2O===2SiO eq \\al(2－,3) ＋7H2↑
(4)Na2SiO3 ＋ CO2 ＋ H2O===Na2CO3 ＋ H2SiO3↓
(5)MgSi2H4＋7Cl2 eq \(=====,\s\up7(高温)) MgCl2＋2SiCl4＋4HCl选项
A
B
C
D
文物
名称
明初白釉贴花带盖瓶
北宋木雕罗汉像
西汉丝质素纱禅衣
西汉文帝行玺金印