高中化学人教版 (2019)必修 第二册第三节 无机非金属材料测试题

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第三节 无机非金属材料测试题，共5页。试卷主要包含了晶体硅是良好的半导体材料等内容，欢迎下载使用。
1.(2023·华中师大附中高一期末)玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品,下列有关说法正确的是( )
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
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
2.(2023·广东深圳高一期中)《厉害了,我的国》展示了中国探索太空,建设世界第一流的高铁、桥梁、码头5G技术联通世界等取得的举世瞩目的成就。这些成就都与化学有着密切的联系。下列说法正确的是( )
A.为打造生态文明建设,可大力推广太阳能电池,该电池的主要材料是SiO2
B.“神舟十六号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷(碳化硅)是金属材料
C.用来生产计算机芯片的硅在自然界中以游离态和化合态两种形式存在
D.碳纳米材料是一类新型无机非金属材料,主要包括富勒烯、碳纳米管和石墨烯等
3.碳、硅及其化合物常用作性能优异的无机非金属材料。比如氮化硅(Si3N4),其熔点高、硬度大,电绝缘性好,化学性质稳定。下列有关说法错误的是( )
A.硅是组成一些岩石和矿物的基本元素
B.石墨烯是一种新型的纳米化合物
C.氮化硅可用于制作坩埚和切削刀具
D.水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂
4.(2023·安徽六安高一期末)碳纳米管可看作是多层石墨烯无缝卷曲而成的直径为10~20 nm的中空管状结构,下列说法错误的是( )
A.石墨烯和碳纳米管互为同素异形体
B.石墨烯中只存在非极性键
C.碳纳米管是一种胶体
D.石墨烯可用于制造超级电容、电池等
5.(2023·河北邢台高一期中)化学学科在资源、材料、健康等领域发挥越来越重要的作用,下列应用中错误的是( )
A.利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品
B.高纯硅广泛应用于太阳能电池和计算机芯片
C.石英坩埚耐高温,可用来加热熔化烧碱、纯碱等固体
D.高温结构陶瓷具有耐高温、抗氧化等优良性能,可用于火箭发动机
6.高温结构陶瓷氮化硅(Si3N4)可由石英与焦炭在高温的氮气流中通过以下反应制备:3SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO,下列说法中错误的是( )
A.氮化硅中氮元素的化合价为-3价
B.焦炭为还原剂,发生氧化反应
C.若该反应条件下,生成11.2 L一氧化碳,则生成氮化硅的质量约为11.67 g
D.氮化硅陶瓷是制造火箭发动机的理想材料
7.(2023·广东省实验中学高一期末)下列有关新型无机非金属材料的叙述不正确的是( )
A.氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、光导纤维等属于新型无机非金属材料
B.碳化硅的硬度大、熔点高,可用作砂纸和砂轮的磨料及耐高温材料
C.碳纳米管具有纳米尺度的直径,可用于生产复合材料、电池和传感器等
D.石墨烯具有熔点高、硬度大等特性,可用于电力、交通、医疗等领域
8.(2023·北京石景山区高一期末)晶体硅是良好的半导体材料。由石英砂(SiO2)制纯硅过程如下:SiO2Si(粗)SiCl4SiCl4(纯)Si(纯)。下列叙述错误的是( )
A.生成粗硅的化学方程式为SiO2+CSi+CO2↑
B.上述流程中的化学反应均为氧化还原反应
C.气态SiCl4中混有杂质元素的氯化物,提纯的方法是冷凝成液态后蒸馏
D.H2还原SiCl4时,生成的两种产物分别为固态和气态,容易分离
9.(2023·安徽淮北高一期末)制造芯片要用到高纯硅,用SiHCl3与过量H2在1 100~1 200 ℃反应制备高纯硅的装置如图所示(热源及夹持装置略去)。
已知:SiHCl3遇水强烈反应,在空气中易自燃。下列说法错误的是( )
A.装置B中的试剂是浓硫酸
B.实验时先打开装置A中分液漏斗的旋塞
C.装置C中的烧瓶需要加热,其目的是使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化
D.装置D不能采用普通玻璃管的原因是SiO2与HCl会发生反应
关键能力提升练
10.SiO2是一种化工原料,可以制备一系列物质。下列说法正确的是( )
A.图中所有反应都不属于氧化还原反应
B.硅酸盐的化学性质稳定,常用于制造光导纤维
C.可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙
D.普通玻璃是由纯碱、黏土和石英制成,没有固定的熔点
11.材料的开发与研究助力我国航空航天事业飞速发展。下列说法中正确的是( )
A.“神舟十六号”宇宙飞船返回舱外表面使用的新型高温结构陶瓷的主要成分是硅酸盐
B.长征二号F遥十六运载火箭芯一级尾段使用的碳纤维材料属于新型无机非金属材料
C.“天问一号”使用的新型SiC增强铝基材料属于新型硅酸盐材料
D.中国空间站核心舱“天和号”推进器使用的氮化硼陶瓷材料属于传统的无机非金属材料
12.Ⅰ.晶体硅是一种重要的非金属材料,制备纯硅的主要步骤如下:
①高温下用碳单质还原二氧化硅制得粗硅;
②粗硅与干燥的HCl气体在300 ℃反应制得SiHCl3和H2;
③SiHCl3与过量H2在1 100 ℃反应制得纯硅。
(1)第②步制备SiHCl3的反应的化学方程式为 。
(2)整个制备过程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:
。
Ⅱ.粗硅与氯气反应也可生成四氯化硅(反应温度为450~500 ℃),四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。
相关信息如下:
a.四氯化硅极易与水反应;
b.硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物;
c.有关物质的部分物理性质见下表:
(3)写出装置A中发生反应的离子方程式: 。
(4)装置A中g管的作用是 ;装置C中的试剂是 ;装置E中的h瓶需要冷却的理由是
。
(5)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅,精馏后的残留物中,除铁元素外还可能含有的杂质元素是 (填写元素符号)。
分层作业7 无机非金属材料
1.C 解析 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。
2.D 解析 太阳能电池的主要材料是高纯硅,A错误;高温结构陶瓷(碳化硅)是新型无机非金属材料,B错误;硅是亲氧元素,硅在自然界中以化合态形式存在,C错误;碳纳米材料是一类新型无机非金属材料,主要包括富勒烯、碳纳米管和石墨烯等,这些物质都是碳的单质,互为同素异形体,D正确。
3.B 解析 硅元素是地壳中大量存在的元素,是许多种岩石和矿物的基本组成元素之一,A正确。石墨烯是碳的单质,不属于化合物,B错误。氮化硅(Si3N4)硬度大、熔点高,可以用于制作坩埚;氮化硅熔点高、化学性质稳定,可制作耐高温轴承、切削刀具等,C正确。水玻璃具有黏性,不易燃烧,可用于生产黏合剂和防火剂,D正确。
4.C 解析 石墨烯和碳纳米管互为同素异形体,A正确;石墨烯中只存在碳碳键,属于非极性键,B正确;碳纳米管是碳单质,为纯净物,不是胶体,C错误;石墨烯的电阻率低,热导率高,具有很高的强度,可用于制造超级电容、电池等,D正确。
5.C 解析 氟化氢能和石英中的二氧化硅反应,可利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品,A正确;高纯硅具有良好的半导体性能,广泛应用于太阳能电池和计算机芯片,B正确;石英中的二氧化硅在高温下能与氢氧化钠、纯碱反应,则不能用石英坩埚来加热熔化烧碱、纯碱等固体,C错误;高温结构陶瓷为新型无机非金属材料,具有耐高温、抗氧化等优良性能,可用于火箭发动机,D正确。
6.C 解析 氮的非金属性强于硅,由化合价代数和为0可得,Si3N4中硅显+4价,氮元素的化合价为-3价,A正确;C元素由0价升高为+2价,焦炭为还原剂,发生氧化反应,B正确;题中未标明是标准状况,无法计算CO的物质的量,C错误;氮化硅陶瓷是耐高温材料,是制造火箭发动机的理想材料,D正确。
7.D 解析 石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨,具有电阻率低、热导率高、强度高等特性,在光电器件、超级电容器、电池和复合材料等领域应用较广。
8.A 解析 SiO2和焦炭在高温下反应生成Si和CO,化学方程式为SiO2+CSi+2CO↑,A错误;SiO2转化为粗Si,硅元素的化合价从+4价降低到0价,Si(粗)转化为SiCl4,硅元素的化合价从0价升高到+4价,SiCl4(纯)转化为Si(纯),硅元素的化合价从+4价降低到0价,则流程中的化学反应均为氧化还原反应,B正确;四氯化硅沸点低,通过冰水装置冷却能使四氯化硅冷却为液体,气态SiCl4中混有杂质元素的氯化物,提纯的方法是冷凝成液态后蒸馏,C正确;H2还原SiCl4时,生成的两种产物分别为硅和氯化氢,硅为固态,氯化氢为气态,容易分离,D正确。
9.D 解析 由于SiHCl3遇水强烈水解,H2应干燥,则装置B中的试剂是浓硫酸,A正确;SiHCl3在空气中易自燃,实验前应排尽装置内的空气,应先打开A中分液漏斗活塞产生H2,利用生成的H2排出装置内的空气,后打开装置C中分液漏斗的旋塞,B正确;SiHCl3呈液态,需转化为蒸气进入石英管中与H2反应,装置C中的烧瓶需要加热,C正确;制高纯硅时温度在1100~1200℃,在该反应温度下,普通玻璃管会软化,故不能采用普通玻璃管,D错误。
10.C 解析 SiO2和C反应、Si和Cl2反应、SiCl4和H2反应都是氧化还原反应,A错误;制造光导纤维的材料是SiO2,B错误;CaCO3与盐酸反应生成易溶于水的CaCl2,SiO2不与盐酸反应,C正确;普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英为主要原料制成的,不使用黏土,其主要成分是CaSiO3、Na2SiO3和SiO2,属于混合物,没有固定的熔点,D错误。
11.B 解析 新型高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料,不是硅酸盐材料,A错误;新型SiC增强铝基材料属于复合材料,不是硅酸盐材料,C错误;氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料,D错误。
12.答案 (1)Si+3HClSiHCl3+H2
(2)SiHCl3+3H2OH2SiO3↓+H2↑+3HCl
(3)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(4)平衡压强,使液体顺利流下 浓硫酸 使SiCl4冷凝
(5)Al、P
解析 (2)SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和H2,反应的化学方程式为SiHCl3+3H2OH2SiO3↓+H2↑+3HCl。
(4)装置A中g管可以平衡压强,使液体能顺利流下;装置C中由浓硫酸吸收氯气中的水蒸气,干燥气体;装置E中的h瓶用于收集四氯化硅,为使SiCl4冷凝,该装置需要冷却。
(5)E中收集的粗产物中混有BCl3、AlCl3、FeCl3、PCl5,精馏BCl3使其汽化而除去BCl3,AlCl3、FeCl3、PCl5均留在瓶中,精馏后的残留物中含有Fe、Al、P、Cl元素。物质
SiCl4
BCl3
AlCl3
FeCl3
PCl5
沸点/℃
57.7
12.8
—
315
—
熔点/℃
-70.0
-107.2
—
—
—
升华温度/℃
—
—
180
300
162