高中化学人教版 (2019)必修 第二册无机非金属材料练习题

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册无机非金属材料练习题，共8页。试卷主要包含了《天工开物》中记载等内容，欢迎下载使用。
1.(2023·山东卷)下列之物具有典型的齐鲁文化特色,据其主要化学成分不能与其他三种归为一类的是( )
A.泰山墨玉 B.龙山黑陶
C.齐国刀币D.淄博琉璃
2.《天工开物》中记载:“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,则堆积窑中燃薪举火……。浇水转泑〔音右〕与造砖同法。”下列说法错误的是( )
A.“粘土”的主要成分为硅酸盐
B.“燃薪举火”仅使黏土发生复杂的物理变化
C.硅酸盐是构成地壳中岩石的主要成分
D.“粘土”是制作砖瓦等的主要原料
3.(2024·辽宁大连高一期中)化学与环境、材料、信息、能源关系密切,推动着人类社会的进步和发展。下列说法不正确的是( )
A.“天问一号”所用的太阳能电池帆板,其主要材料是硅
B.中国空间站使用石墨烯存储器,所用材料石墨烯属于无机非金属材料
C.SO2可用来漂白纸浆,也能作食品添加剂
D.5G技术中使用的通信光缆不与任何酸碱反应
4.下列有关硅及其化合物的说法错误的是( )
①硅是制造光导纤维的材料 ②二氧化硅的熔点比二氧化碳高 ③SiC是一种新型硅酸盐材料 ④二氧化硅是制取粗硅的原料 ⑤石英玻璃、玛瑙、水泥和瓷器都是硅酸盐制品 ⑥氮化硅的化学式为Si3N4,其可用于制作坩埚、切削刀具
A.②③⑥ B.①③⑤ C.②④⑥ D.①③④⑤
5.高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料,又称“半导体”材料,它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。它可以按下列方法制备,下列说法正确的是( )
SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)
A.步骤①的化学方程式为SiO2+CSi(粗)+CO2↑
B.步骤①②③中每生成或消耗1 ml Si,转移4 ml电子
C.步骤①所发生的化学反应不能说明碳的非金属性比硅强
D.二氧化硅能与氢氟酸反应,而硅不能与氢氟酸反应
6.硅是带来人类文明的重要元素之一,科学家也提出硅是“21世纪的能源”。这主要是由于硅及其化合物对社会发展所起的巨大促进作用。下列关于硅及其化合物的说法中错误的是( )
A.传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料
B.高纯度的二氧化硅广泛用于制作光导纤维,光导纤维遇强碱会“断路”
C.高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点
D.传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐
7.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+SiCl4SiC+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纳米棒中的粒子比表面积大,对微小粒子有较强的吸附能力
8.石墨烯目前是世界上最薄却也是最坚硬的纳米材料,它是一种透明、良好的导体;石墨烯是由碳原子构成的单层二维蜂窝状晶格结构(如图所示)的一种碳单质新材料,它是构建富勒烯、碳纳米管的基本单元。利用石墨烯可制造晶体管、太阳能电池板等。下列有关石墨烯的说法不正确的是( )
A.石墨烯具有优良的导电、导热性能
B.石墨烯是一种新型的无机非金属材料
C.石墨烯与富勒烯的结构相同
D.石墨烯、富勒烯、碳纳米管都是由碳元素组成的
9.科学家发现了纯碳新材料“碳纳米泡沫”,每个泡沫含有约4 000个碳原子,直径约为6~9 nm,在低于-183 ℃时,泡沫具有永久磁性。下列叙述正确的是( )
A.“碳纳米泡沫”与石墨互为同素异形体
B.把“碳纳米泡沫”分散到适当的溶剂中,不能产生丁达尔效应
C.“碳纳米泡沫”是一种新型的含碳化合物
D.“碳纳米泡沫”和金刚石的性质相同
10.(10分)氮化硅陶瓷因其熔点高,对于金属及氧化物熔体具有相当的高温稳定性,越来越多地被应用于热工的各个领域,如陶瓷烧成棚板、辊棒,以及高温轴承、涡轮叶片等。
(1)下列关于氮化硅陶瓷的说法正确的是 (填字母)。
A.硅粉合成氮化硅的反应属于氧化还原反应
B.氮化硅陶瓷属于硅酸盐
C.氮化硅陶瓷可用于制造磨刀材料
D.太阳能光伏产业的主体材料为氮化硅
(2)在烧结氮化硅陶瓷的过程中,二氧化硅、碳、氮气以物质的量之比3∶6∶2反应生成两种化合物。
①该反应的化学方程式为 。
②该反应中氧化剂与还原剂的质量比为 。
11. (12分)硅是带来人类文明的重要元素之一,在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)工业上生产粗硅的反应:SiO2+2CSi(粗)+2CO↑;SiO2+3CSiC+2CO↑。若产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为1∶1,则参加反应的C和SiO2的物质的量之比为 。
(2)工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅:
①若反应Ⅰ为Si(粗)+3HClSiHCl3+H2,则反应Ⅱ的化学方程式为 。
②整个制备过程中必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质,写出该反应的化学方程式: 。
③假设每一轮次制备1 ml纯硅,且生产过程中硅元素没有损失。反应Ⅰ中HCl的利用率为90%。反应Ⅱ中H2的利用率为93.75%,则在第二轮次的生产中,补充投入HCl和H2的物质的量之比约为 。
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12.氮化硅(Si3N4)是一种具有耐高温、耐磨蚀等优异性能的新型陶瓷。工业上可用如下反应来制取氮化硅:3SiO2+6X+2N2Si3N4+6CO。下列说法错误的是( )
A.氮化硅陶瓷可用于火箭的涂层
B.物质X为C
C.上述反应中X为还原剂
D.上述反应中,每生成1 ml Si3N4,N2得到6 ml电子
13. (16分)“中国芯”的发展离不开单晶硅,四氯化硅是制备高纯硅的原料。某化学小组拟在实验室中用图Ⅰ所示装置探究四氯化硅的制备和应用(夹持装置已省略)。
已知:①Si+3HClSiHCl3+H2,Si+2Cl2SiCl4。
②SiCl4遇水剧烈反应,其熔、沸点分别为-70.0 ℃、57.6 ℃。
请回答下列问题:
(1)装置A中盛有浓盐酸的仪器的名称是 。
(2)写出装置A中发生反应的离子方程式: 。
(3)若拆去装置B,可能产生的后果是 。
(4)有同学最初将E、F、G装置设计成图Ⅱ所示装置,图Ⅱ所示装置的主要缺点有 。
(5)利用SiCl4和NH3在高温下反应可制备新型无机非金属材料Si3N4。写出该反应的化学方程式:
。
利用尾气制备盐酸,宜选择下列装置中的 (填标号)。
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1.选C 墨玉、黑陶、琉璃的主要成分属于无机非金属材料,齐国刀币的主要成分为青铜,属于金属材料。
2.选B “燃薪举火”使黏土发生复杂的物理、化学变化,B项错误。
3.选D SO2虽然有毒,但食品中添加适量的二氧化硫可以起到防腐、抗氧化等作用,在一定范围内可以用作食品添加剂,C正确;光缆主要成分为二氧化硅,常温下,二氧化硅与氢氟酸、氢氧化钠反应,D错误。
4.选B 硅单质可用于制造半导体,SiO2具有良好的光学特性,是制造光导纤维的材料,①错误;SiO2常温下是固体,其熔点高于CO2,②正确;SiC属于新型陶瓷,不属于硅酸盐材料,③错误;SiO2与焦炭反应生成粗硅和CO,即SiO2是制取粗硅的原料,④正确;石英玻璃、玛瑙的主要成分是SiO2,不是硅酸盐制品,⑤错误;氮化硅具有硬度大、耐高温等特性,可制作坩埚、切削刀具,⑥正确。
5.选C 高温下SiO2与C反应生成CO和Si,步骤①的化学方程式为SiO2+2CSi(粗)+2CO↑,A项错误。步骤①中硅元素从+4价降为0价,生成1 ml Si转移4 ml电子;步骤②中硅元素由0价升为+2价,消耗1 ml Si转移2 ml电子;步骤③中硅元素由+2价降为0价,生成1 ml Si转移2 ml电子,B项错误。非金属性是指非金属元素的单质在化学反应中得电子的能力,故步骤①所发生的反应不能说明碳的非金属性比硅强,C项正确。SiO2、Si均能与氢氟酸反应生成SiF4,D项错误。
6.选D 无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两大类,传统无机非金属材料的主要成分是硅酸盐,如玻璃、水泥、陶瓷等,新型无机非金属材料的主要成分不是硅酸盐,D错误。
7.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粒子比表面积大,对微小粒子有较强的吸附能力,D项正确。
8.选C 石墨烯具有良好的导热、导电性能,故A不符合题意;石墨烯是新型的无机非金属材料,故B不符合题意;石墨烯为单层结构,而富勒烯为球环状结构,故C符合题意;石墨烯、富勒烯、碳纳米管都是碳元素的单质,互为同素异形体,故D不符合题意。
9.选A “碳纳米泡沫”属于碳单质,与石墨互为同素异形体,故A项正确,C项错误;“碳纳米泡沫”的直径约为6~9 nm,分散到适当的溶剂中形成胶体,能产生丁达尔效应,故B项错误;“碳纳米泡沫”和金刚石是两种不同的物质,二者化学性质相同,物理性质不同,故D项错误。
10.解析:(1)Si与N2反应前后,N、Si元素的化合价发生变化,故属于氧化还原反应,A正确;氮化硅属于新型高温结构陶瓷,不属于硅酸盐,B错误;根据氮化硅的性能,可用于制造磨刀材料,C正确;太阳能光伏产业的主体材料为硅,D错误。(2)①硅原子最外层有4个电子,氮原子最外层有5个电子,在氮化硅中硅显+4价,氮显-3价,根据化合物中化合价代数和等于零的原则,可得氮化硅的化学式为Si3N4。烧结Si3N4陶瓷的反应物为SiO2、N2、C,生成物为Si3N4和另一种化合物,则有3SiO2+2N2+6CSi3N4+另一种化合物,根据原子守恒可得另一种化合物为CO,故反应的化学方程式为3SiO2+2N2+6CSi3N4+6CO。②根据反应3SiO2+2N2+6CSi3N4+6CO,氮元素的价态降低,N2为氧化剂,碳元素的价态升高,C单质为还原剂,其质量比为(2 ml×28 g·ml-1)∶(6 ml×12 g·ml-1)=7∶9。
答案:(1)AC (2)①3SiO2+2N2+6CSi3N4+6CO ②7∶9
11.解析:(1)若产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为1∶1,将两方程式叠加,可知参加反应的C和SiO2的物质的量之比为5∶2。
(2)①由流程图可知反应Ⅱ是SiHCl3和H2反应生成纯硅和HCl,因此反应的化学方程式为SiHCl3+H2Si(纯)+3HCl。
②方程式中已知物质:SiHCl3+H2OH2SiO3+HCl,由原子守恒可知另一种物质为H2,因此反应的化学方程式为SiHCl3+3H2OH2SiO3+3HCl+H2↑。
③由反应Ⅰ、Ⅱ的化学方程式,可知制备1 ml纯硅的循环反应过程需3 ml HCl,循环反应生成3 ml HCl,但每一次循环HCl的利用率是90%,因此需要增加390%−3ml HCl,同理,循环生产中需要1 ml H2,过程中只产生1 ml H2,但H2的利用率为93.75%,因此需增加193.75%−1ml H2,所以补充投入HCl和H2的物质的量之比为390%−3∶193.75%−1=5∶1。
答案:(1)5∶2
(2)①SiHCl3+H2Si(纯)+3HCl
②SiHCl3+3H2OH2SiO3+3HCl+H2↑ ③5∶1
12.选D 氮化硅耐高温、耐磨蚀,可用于火箭的涂层,A项正确;根据原子守恒可得X为C,作还原剂,B、C项正确;题述反应中,每生成1 ml Si3N4,N2得到电子的物质的量为2 ml×2×[0-(-3)]=12 ml,D项错误。
13.解析:(3)若拆去装置B,就不能除去氯气中的HCl,HCl会和Si反应生成SiHCl3和H2,会使产品纯度降低,且Cl2和H2混合共热易发生爆炸。(4)若用图Ⅱ所示装置代替E、F、G装置,将会有SiCl4在a中液化,a中压强减小,烧碱溶液倒吸入a中,烧碱溶液中的水与SiCl4发生剧烈反应。(5)NH3与SiCl4反应生成Si3N4和HCl,反应的化学方程式为3SiCl4+4NH3Si3N4+12HCl。制备盐酸需要用水吸收HCl,HCl易溶于水,吸收HCl时要防止发生倒吸现象,所以c装置符合要求。
答案:(1)分液漏斗
(2)2MnO4−+10Cl-+16H+2Mn2++5Cl2↑+8H2O
(3)HCl和Si反应生成SiHCl3和H2,会使产品纯度降低,且Cl2和H2混合共热易发生爆炸
(4)SiCl4在a中液化,a中压强减小,烧碱溶液倒吸入a中,烧碱溶液中的水与SiCl4发生剧烈反应
(5)3SiCl4+4NH3Si3N4+12HCl c