高中化学人教版 (2019)必修 第二册第三节 无机非金属材料精练

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第三节 无机非金属材料精练，共10页。试卷主要包含了下列物质中,不含有硅酸盐的是，下列有关玻璃的说法错误的是，下列关于水泥的说法正确的是，制备硅单质时,主要化学反应如下等内容，欢迎下载使用。
题组一 硅酸盐材料
1.(2021广西钦州高一上期末)下列物质中,不含有硅酸盐的是( )
A.水玻璃 B.硅芯片 C.黏土 D.普通水泥
2.(2021山东淄博高二月考)“九秋风露越窑开,夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句,描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品,下列有关说法中正确的是( )
A.玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品
B.制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英砂
C.硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高
D.沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐
3.下列有关玻璃的说法错误的是( 易错 )
A.它是Na2CO3、CaCO3和SiO2熔合在一起所得到的物质
B.玻璃是一种混合物,没有固定的熔化温度
C.玻璃中掺入AgBr和微量的Cu2O可制成变色玻璃
D.玻璃能溶于水,其水溶液称为水玻璃
4.下列关于水泥的说法正确的是( )
A.生产水泥时,在熟料中加入适量的石膏可以调节水泥的硬化速率
B.水泥在水中能硬化,在空气中不会硬化
C.水泥与水混合时会生成不同的水合物,要吸收一定的热量
D.水泥溶于水后的硬化过程是一个物理变化
题组二 新型无机非金属材料
5.(2021广东广州高一期中)碳纳米管是继足球烯(C60)以后发现的又一种碳单质,以下有关碳纳米管与足球烯(C60)的说法错误的是( )
A.它们的物理性质有较大差异
B.在常温下它们的化学性质都稳定
C.它们是不同的碳单质
D.它们分别完全燃烧后生成物不同
6.平昌冬奥会“北京8分钟”主创团队用石墨烯制作了在-20 ℃能发热4 h的智能服饰;用铝合金管材和碳纤维制作了高2.35 m、重量仅为10 kg的熊猫木偶,向世界展现了新时代的中国形象。下列说法不正确的是( )
A.石墨烯是能导热的金属材料
B.铝合金是密度较小的金属材料
C.碳纤维是无机非金属材料
D.新型材料种类多、用途广
7.(2021广东江门二中高一月考)我国研制的新型“连续纤维增韧”航空材料宇航服,其主要成分由碳化硅陶瓷和碳纤维复合而成,下列叙述正确的是( )
A.它耐高温、抗氧化性强
B.它比钢铁密度小、硬度大,但质地较脆
C.它有固定的熔、沸点
D.它是一种新型有机高分子材料
题组三 晶体硅的制备方法
8.(2021山东德州实验中学高一期中)制备硅单质时,主要化学反应如下:
①SiO2(石英砂)+2C(焦炭) Si(粗硅)+2CO↑
②Si(粗硅)+2Cl2 SiCl4
③SiCl4+2H2 Si(纯硅)+4HCl
下列对上述三个反应的叙述中,不正确的是( )
A.①③为置换反应
B.①②③均为氧化还原反应
C.②为化合反应
D.三个反应的反应物中硅元素均被还原
9.(2021山东泰安高一期中)由粗SiO2制备纯SiO2的流程如图所示,下列说法不正确的是( )
粗SiO2XYSiO2
A.SiO2可用于制造光导纤维
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,一般在蒸发皿中进行
10.由二氧化硅制高纯硅的流程如下,下列说法中错误的是 ( )
A.反应②的化学方程式为2Si+6HCl 2SiHCl3+H2
B.H2和HCl均可循环利用
C.SiO2是一种坚硬难熔的固体
D.①②③均属于氧化还原反应
能力提升练
题组一 无机非金属材料的性质及应用
1.(2021安徽黄山高一月考,)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
2.(2021广东中山高一期末,)在无机非金属材料中,硅一直扮演着重要的角色。请你利用元素周期律的相关知识,预测硅及其化合物的性质。下列说法不正确的是 ( )
A.晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料
B.SiO2是酸性氧化物,可以与NaOH反应:SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O
C.Na2SiO3可溶于水,在水溶液中电离方程式为Na2SiO3 2Na++SiO32-
D.H2SiO3是一种弱酸,酸性强于H2CO3
3.(原创,)2021年5月15日,天问一号火星探测器成功着陆在火星北半球的乌托邦平原,实现了中国首次地外行星着陆,在火星上首次留下中国印迹。在“天问一号”探测器成功发射的背后,很多化学新材料扮演了重要角色。下列有关说法不正确的是( )
A.探测器使用的铝硅封装外壳属于合金材料
B.探测器上太阳能电池板所用的晶体硅与光导纤维成分相同
C.探测器使用的陶瓷绝缘材料属于无机非金属材料
D.探测器外壳用的SiC增强铝基复合材料密度小、强度高、刚性好
题组二 无机非金属材料的制备与性质探究
4.()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 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纳米棒比表面积大,对微小粒子有较强的吸附能力
5.(2020河南省实验中学高一月考,)高纯二氧化硅可用来制造光纤。某蛇纹石的成分见下表:
通过下图流程可由蛇纹石制备较纯净的二氧化硅。
(1)蛇纹石中涉及的可溶性金属氧化物有 (写化学式)。
(2)步骤①中涉及SiO2反应的离子方程式为 。
(3)滤渣A的成分有 (填化学式)。
(4)步骤②中洗涤沉淀的方法是 。
(5)步骤③反应的化学方程式为 ;实验室进行步骤③需要用到的仪器有坩埚、泥三角、酒精灯、玻璃棒和 。
6.(2020福建南平高一期中,)晶体硅是一种重要的非金属材料,有科学家认为硅是“21世纪的能源”“未来的石油”。
(1)工业上生产纯硅的工艺流程如下:
石英砂粗硅四氯化硅纯硅
石英砂的主要成分是SiO2,在制备粗硅时,焦炭的作用是 (填“氧化剂”或“还原剂”);在该反应中,若消耗了3.0 g SiO2,则转移电子的总数为 。
(2)某实验室利用SiHCl3(沸点33.0 ℃)与过量H2在1 100~1 200 ℃反应制得纯硅。已知SiHCl3能与H2O剧烈反应,在空气中易自燃。装置如图所示(热源及夹持装置略去)。
①装置B中的试剂是 。装置C中的烧瓶需要加热,其目的是 。
②反应一段时间后,装置D中观察到的现象是 ;装置D中发生反应的化学方程式为 。
答案全解全析
基础过关练
1.B 硅芯片由硅单质制成,不含有硅酸盐。
2.C 陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品,A错误;纯碱、石灰石和石英砂是制玻璃的原料,而制水泥的原料是黏土和石灰石,B错误;硅酸盐制品性质稳定、熔点较高,C正确;沙子的主要成分是SiO2,黏土的主要成分是硅酸盐,D错误。
3.D 玻璃不能溶于水,水玻璃是Na2SiO3的水溶液。
易错警示
关于玻璃成分与性质的4点易错问题
(1)制造玻璃的原料熔融后发生了复杂的物理变化和化学变化。制得的玻璃是混合物,没有固定的熔点。(2)钢化玻璃与普通玻璃的主要成分完全相同。(3)碱性试剂如NaOH溶液、Na2CO3溶液等不能用带玻璃塞的试剂瓶存放。(4)氢氟酸能腐蚀玻璃,不能用玻璃瓶盛放。
4.A 水泥不但可在水中发生硬化,也可以吸收空气中的水分发生硬化,水泥的硬化是水泥中的成分与水生成不同的水合物的过程,主要是化学变化,此过程放热。
5.D 碳纳米管和足球烯中碳原子排列方式不同,物理性质不同,A正确;它们都是碳单质,在通常情况下化学性质比较稳定,B正确;碳纳米管和足球烯(C60)是不同的碳单质,C正确;它们分别完全燃烧后都生成二氧化碳,D错误。
6.A 石墨烯是碳的一种单质,属于无机非金属材料,故A项错误。
7.A 碳化硅陶瓷具备耐高温、抗氧化性强的特点,A正确;“连续纤维增韧”航空材料比钢铁密度小,硬度大,且韧性好,B错误;“连续纤维增韧”航空材料宇航服,其主要成分由碳化硅陶瓷和碳纤维复合而成,属于混合物,没有固定的熔、沸点,C错误;新型“连续纤维增韧”航空材料是一种新型无机非金属材料,D错误。
8.D 置换反应是一种单质与一种化合物作用,生成另一种单质与另一种化合物的反应,A正确;①②③中反应前后均有元素的化合价发生变化,因此均为氧化还原反应,B正确;化合反应指的是由两种或两种以上的物质反应生成一种新物质的反应,C正确;①③中Si元素化合价降低,被还原,②中Si元素化合价升高,被氧化,D错误。
9.D SiO2可用于制造光导纤维,A正确;步骤Ⅱ中硅酸钠和稀硫酸反应生成硅酸沉淀,化学方程式是Na2SiO3+H2SO4 H2SiO3↓+Na2SO4,B正确;碳酸的酸性强于硅酸,因此步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2替代,C正确;若在实验室中完成步骤Ⅲ,一般在坩埚中进行,蒸发皿不能用于灼烧固体,D错误。
10.A A项所给化学方程式未配平,A项错误;根据生产高纯硅的流程可知,H2和HCl既是反应物,又是生成物,所以H2和HCl可循环利用,B项正确;SiO2硬度大、熔点高,C项正确;反应①②③中均有元素的化合价发生变化,均属于氧化还原反应,D项正确。
能力提升练
1.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。
2.D H2SiO3是一种弱酸,其酸性弱于碳酸。
3.B 铝硅封装外壳中含铝单质和硅单质,属于合金材料,故A正确;光导纤维的主要成分是二氧化硅,与晶体硅成分不同,故B错误;陶瓷绝缘材料属于无机非金属材料,故C正确;SiC增强铝基复合材料可用于制造探测器外壳,具有密度小、强度高、刚性好的特点,D项正确。
4.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;一维粒子比表面积大,对微小粒子有较强的吸附能力,D项正确。
5.答案 (1)Na2O、K2O
(2)SiO2+2OH- SiO32-+H2O
(3)MgO、Fe2O3
(4)向漏斗中注入蒸馏水至浸没沉淀,让水自然流下,重复操作2~3次
(5)H2SiO3 SiO2+H2O 坩埚钳、三脚架
解析 蛇纹石(含SiO2、MgO、Na2O、K2O、Fe2O3)中加入足量氢氧化钠溶液进行碱浸溶解,SiO2可与氢氧化钠反应生成硅酸钠,Na2O、K2O可与氢氧化钠溶液中的水反应分别生成氢氧化钠和氢氧化钾;MgO、Fe2O3不与氢氧化钠溶液反应,也不溶于水,则滤渣A为MgO、Fe2O3,滤液A中主要含有K+、Na+、OH-、SiO32-,加入过量盐酸消耗OH-,同时SiO32-在酸性条件下转化为H2SiO3沉淀,经过滤、洗涤,得到的滤渣B为H2SiO3,煅烧H2SiO3生成SiO2。(1)根据分析,蛇纹石中含有的可溶性金属氧化物有Na2O和K2O。(2)二氧化硅属于酸性氧化物,可与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水,反应的离子方程式为SiO2+2OH- SiO32-+H2O。(3)氧化钠与氧化钾属于可溶性氧化物,二氧化硅属于酸性氧化物,上述三种物质都能溶解在氢氧化钠溶液中,氧化镁和氧化铁属于碱性氧化物且难溶于水,因此滤渣A的成分有MgO和Fe2O3。(4)洗涤沉淀的方法是:向过滤器中注入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下后,重复上述操作2~3次。(5)步骤③用煅烧的方法使硅酸分解生成二氧化硅和水,化学方程式为H2SiO3 SiO2+H2O,实验室灼烧固体时需要用到的仪器有坩埚、泥三角、酒精灯、玻璃棒、坩埚钳和三脚架。
6.答案 (1)还原剂 1.204×1023
(2)①浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化 ②有固体物质生成 SiHCl3+H2 Si+3HCl
解析 (1)由工艺流程可知,制备粗硅的化学方程式为SiO2+2C Si+2CO↑,焦炭为还原剂,1 ml SiO2参加反应转移的电子数为4 ml,反应中消耗了3.0 g SiO2,n(SiO2)=3.0 g60 g/ml=0.05 ml,转移电子为0.2 ml,即转移电子的总数为1.204×1023。
(2)①SiHCl3能与H2O剧烈反应,需要用浓硫酸干燥氢气,反应需要的温度比较高,在D中反应,SiHCl3的沸点较低,C中的烧瓶需要加热是为了使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化;②装置D中有硅单质生成,即有固体物质生成,此反应为SiHCl3+H2 Si+3HCl。
成分
SiO2
MgO
Na2O
K2O
Fe2O3
质量分数/%
59.20
38.80
0.25
0.50
0.8