【文档说明】2022-2023学年高一化学 人教版2019必修第二册 同步练习 5.3无机非金属材料（综合提优B练）Word版含解析.docx，共(10)页，274.815 KB，由小赞的店铺上传

转载请保留链接：https://www.doc5u.com/view-ea38d626a429722136a53cdb0e10d7d4.html

以下为本文档部分文字说明：

第五章化工生产中的重要非金属元素第三节无机非金属材料（建议时间：30分钟）1．工业上用焦炭和二氧化硅制取粗硅时生成粗硅和CO2气体()2．Si是半导体材料，可用作太阳能电池()3．SiO2与NaOH溶液反应生成盐和水，也可以和氢氟酸反应，所以SiO2是两性氧化物

()4．因为热稳定性：CH4＞SiH4，所以非金属性：C＞Si()5．SiO2能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃()6．NaOH溶液不能用玻璃瓶盛放()7．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”()8．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品()9．沙子和黏土的主要成分均为

硅酸盐()10．二氧化硅可用于生产玻璃()11．碳化硅俗称金刚砂，它可用于高温结构陶瓷的制作()12．压电陶瓷能实现机械能与电能的相互转化()13．石墨烯的电阻率低，热导率也低()14．传统的无机非金属材料

均为硅酸盐材料()【答案】1.×2.√3.×4.√5.√6.×7.√8.×9.×10.√11.√12.√13.×14.×题型一传统硅酸盐材料的比较1．“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答案C解析陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制

品，A项错误；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项错误；沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成分是硅酸盐，D项错误。B练——综合提优2．宋代五大名窑分别为钧窑、汝窑、官窑、定窑、哥窑。其中钧窑以“入

窑一色，出窑万彩”的神奇窑变著称。下列关于陶瓷的说法不正确的是()A．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的颜色变化B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料C．高品质的瓷器晶莹剔透，属于纯净物D．陶瓷属于硅酸盐材料，耐酸碱腐蚀，但是不能用来盛装氢氟酸答案

C解析不同的金属氧化物颜色可能不同，在高温下，釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化称为窑变，故A正确；瓷器的原料主要是黏土，瓷器中含有多种硅酸盐和二氧化硅，是混合物，故C错误；HF能与二氧化硅反应，陶瓷的主要成分是硅酸盐和二氧化硅，所以

陶瓷不能用来盛装氢氟酸，故D正确。3．下列说法不正确．．．的是A．陶瓷是以黏土为主要原料，经高温烧结而成的B．高纯单质硅可以制成光电池，将光能直接转换为电能C．光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的D．向饱和Na2SiO3溶液中通入足量CO2，然后蒸发结晶，最后灼烧，得到Na

2CO3、SiO2【答案】D【详解】A．陶瓷是以黏土为主要原料，然后在陶瓷窑中高温烧制而成，故A正确；B．单质硅是良好的光电材料，能将光能直接转化成电能，因此常用其制作光电池，故B正确；C．二氧化硅具有优良的传输光

信号的能力，常用于制作光导纤维，故C正确；D．高温灼烧过程中碳酸钠与二氧化硅能反应生成硅酸钠和二氧化碳，故D错误；故选：D。4．世博会中国馆——“东方之冠”由钢筋、混凝土、7000多块铝板和1200多块玻璃等建成。(1)铝板易被烧碱腐蚀，玻

璃易被氢氟酸腐蚀，原因分别为：___________________________、________________________________________________________(用化学方程式表示)。(2)生产硅酸盐水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是________

____________。制备普通玻璃的主要反应方程式为________________________________(任写一个)。(3)石英玻璃化学稳定性强、膨胀系数小，是一种特殊玻璃，石英玻璃的主要成分是________________(填化学式)。(4)要

将NaOH高温熔化，下列坩埚中可选用的是________(填字母)。A．普通玻璃坩埚B．石英玻璃坩埚C．氧化铝坩埚D．铁坩埚答案(1)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(2)石灰石Si

O2＋Na2CO3=====高温Na2SiO3＋CO2↑(或SiO2＋CaCO3=====高温CaSiO3＋CO2↑)(3)SiO2(4)D解析(1)铝板易被烧碱腐蚀，玻璃易被氢氟酸腐蚀，反应的化学方程式分别为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑、SiO2＋4HF

===SiF4↑＋2H2O。(2)生产硅酸盐水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料为石灰石。制备普通玻璃的主要反应方程式有SiO2＋Na2CO3=====高温Na2SiO3＋CO2↑或SiO2＋CaCO3=====高温CaSiO3＋CO2↑。(4)普通玻璃

坩埚中的二氧化硅能够与熔融的氢氧化钠反应，故A错误；石英玻璃坩埚中的二氧化硅能够与熔融的氢氧化钠反应，故B错误；氧化铝坩埚中的氧化铝能够与熔融的氢氧化钠反应，故C错误；铁与熔融的氢氧化钠不反应，故D正确。

题型二新型无机非金属材料5．下列关于无机非金属材料的说法不正确的是()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．新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点，但强度比较差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不同答案B解析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是指我们常说的硅酸盐材料，包括玻璃、水泥、砖瓦、陶瓷等；新型无机非金属

材料是指一些新型的具有特殊结构和特殊功能的非硅酸盐型材料。新型无机非金属材料与传统无机非金属材料相比，具有许多优良性能，如耐高温、耐磨损、耐酸碱腐蚀、具有压电效应和生物功能等。6．硅及其化合物是带来人类文明的重要物质

，下列说法正确的是A．陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐材料B．二氧化硅可用于制造太阳能电池C．高纯硅可用于制造光导纤维D．某硅酸盐的化学式为KAlSi3O8，可用K2O·Al2O3·6SiO2表示【答案】D【详解】A

．陶瓷、水泥、玻璃都属于硅酸盐材料，水晶的成分是二氧化硅，不属于硅酸盐材料，故A错误；B．单晶硅可用于制造太阳能电池，而不是二氧化硅，故B错误；C．二氧化硅可用于制造光导纤维，而不是高纯硅，故C错误；D．硅酸盐的化学式用氧化物表示，活泼金属氧化物在前，则KAlSi3

O8可用K2O·Al2O3·6SiO2表示，故D正确；答案D。7．科学家发现了纯碳新材料“碳纳米泡沫”，每个泡沫含有约4000个碳原子，直径约6～9nm，在低于－183℃时，泡沫具有永久磁性。下列叙述错误的是

()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能产生丁达尔效应C．“碳纳米泡沫”是一种新型的碳单质D．“碳纳米泡沫”和金刚石的性质相同答案D解析“碳纳米泡沫”的粒子直径为6～9nm，分散到适当的溶剂中形成胶体，能产生丁达尔效应，B正确；

“碳纳米泡沫”和金刚石互为同素异形体，化学性质相似，物理性质不同，D错误。8．金刚砂(SiC)可由SiO2和碳在一定条件下反应制得，反应的化学方程式为SiO2＋3C=====高温SiC＋2CO↑，下列有关制造金刚砂的说法正确的是()A．该反应中的氧化剂是S

iO2，还原剂为CB．该反应中的氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2C．该反应中转移12e－D．该反应中的还原产物是SiC、氧化产物是CO答案D解析反应产物SiC中Si、C的化合价分别为＋4、－4价，所以Si

O2既不是氧化剂，又不是还原剂；碳元素从0价转变成－4价(SiC)和＋2价(CO)，CO是氧化产物，SiC是还原产物，两者的物质的量之比为2∶1；根据化学方程式可知，该反应转移4e－。题型三硅和二氧化硅的性质及应用9．下列说法正

确的是①构成岩石与许多矿物的基本元素是碳②二氧化硅晶体的基本结构单元中，每个Si周围结合4个O③使用量最大的无机非金属材料是：陶瓷、水泥、玻璃等硅酸盐产品④硅胶多孔，吸附能力强，常用作干燥剂，也可用作催化剂的载体A．①②③④B．②③④C．①④D．②③【答案】B【详解】①硅在地壳中的含量

仅次于氧，居第二位，在自然界中硅主要以化合物二氧化硅、硅酸盐等的形式存在，二氧化硅、硅酸盐等硅的化合物是构成岩石和许多矿物的主要成分，因此可以说硅是构成岩石与许多矿物的基本元素，①错误；②二氧化硅晶体的基本结构单元中，每个Si原子与4个O原子形成4个Si-

O共价键；每个O原子与2个Si原子形成Si-O共价键，这种结构向空间扩展就形成了立体网状结构，其中含有的Si、O原子个数比是1：2，②正确；③陶瓷、水泥、玻璃等硅酸盐产品是使用量最大的传统无机非金属材料，③正确；④硅胶多孔，表面积大，吸附能力强，常用作干燥剂，也可用作催化剂的载体，使反应物充

分接触发生反应，④正确；综上所述可知：说法正确的是②③④，故合理选项是B。10．下列关于二氧化硅的说法中错误．．的是A．同二氧化碳一样，二氧化硅分子是由一个硅原子和两个氧原子构成的B．通常状况下，二氧化碳为气态，二氧化硅为固体C．SiO2同CO2一样也能与CaO反应生成盐D．SiO2

仅用来表示二氧化硅的组成，其基本结构单元为正四面体，不仅存在于二氧化硅晶体中，而且存在于所有硅酸盐矿石中【答案】A【详解】A．二氧化硅为共价晶体，是由硅原子与氧原子构成，不存在分子，A错误；B．通常状况下，二氧化碳为气态，二氧化硅为固体，B正确；C．二氧化硅

为酸性氧化物，能够与碱性氧化物氧化钙反应生成硅酸钙，C正确；D．二氧化硅为原子晶体，不存在分子式，SiO2仅用来表示二氧化硅的组成，其基本结构单元为正四面体，该结构仅存在于二氧化硅晶体中，而且存在于所有硅酸盐矿石中，D正确

；故答案为A。11．下列说法正确的是()A．因为HF与SiO2反应，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记B．下列转化在一定条件下能够实现：SiO2()HClaq⎯⎯⎯→SiCl42H高温⎯⎯⎯→SiC．SiO2既能和Na

OH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物D．Si和SiO2都用于制造光导纤维【答案】A【详解】A．HF与SiO2反应，SiO2+HF=SiF4+H2O，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记，故A正确；B．SiO2只溶于

HF，不溶于盐酸，SiO2()HClaq⎯⎯⎯→SiCl4的转化过程不能实现，故B错误；C．HF与SiO2反应体现的是HF的特性，SiO2与其他的酸不反应，不是两性氧化物，故C错误；D．Si单质是良好的半导体材料，用于制造晶体管，SiO2用于制造光导

纤维，故D错误；答案选A。12．“龙芯一号”的问世填补了我国电脑芯片制造史上的一项空白。用硝酸与氢氟酸的混合液作制作芯片的刻蚀液，发生的反应为Si＋4HNO3＋6HF＝H2SiF6＋4NO2↑＋4H2O。下列有关叙述正确

的是A．电脑芯片的主要成分为SiO2，SiO2具有良好的光学性能B．实验室中，可用玻璃仪器密封保存氢氟酸C．在该反应中，Si作还原剂，被氧化为H2SiF6D．该反应转移0.1mol电子时，生成2.24LNO2【答案】C【

解析】A项，电脑芯片的主要成分为硅，不是二氧化硅，错误；B项，氢氟酸能与玻璃中的二氧化硅反应，所以不能用玻璃仪器密封保存氢氟酸，错误；C项，由方程式可知，反应中硅元素的化合价升高被氧化，硅为反应的还原剂，被氧化为硅氟酸，正确；D项，缺标准状

况下，无法计算反应转移0.1mol电子时，生成二氧化氮的体积，错误。13．A、B、C、D均为中学化学常见的纯净物且都含有一种相同元素，A是单质，B是A的氧化物。它们有如图反应关系：（1）若B是淡黄色固体，②③的反应中均有一种相同的反应物且摩尔质量为18g/mol，D俗称小苏打。则C的化学式为__

_________，写出物质B与2CO反应的化学方程式___________，由D和澄清石灰水可得到C，写出该反应的离子方程式___________。（2）若B是制作光导纤维的材料，②③的反应物中均有烧碱，D为酸。用氧化物表示C的组成___________，反应

①②③④⑤中，属于氧化还原反应的有___________(填序号)，写出D转化为C的离子方程式___________。（3）若B是红棕色固体，反应③在盐酸中完成，则反应②中加入物质的化学式为___________；若C、D组成元素相同，则C转化为D的离子方程式为___

________，在D中滴入氢氧化钠溶液，一段时间内观察到的现象是___________。【答案】（1）NaOH2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2OH-+Ca2++HCO3−=CaCO3↓+H2O（2）Na2O·SiO

2①②H2SiO3+2OH-=SiO23−+2H2O（3）Cl2Fe+2Fe3+=3Fe2+先产生白色沉淀，后迅速变为灰绿色，最终变为红褐色【解析】（1）氧化物为淡黄色固体，故B为过氧化钠，A为钠，反应②③中有水参加反应，故C为NaOH，D为小苏打，即为碳酸氢钠。过氧化钠与二氧化碳反应的化

学方程式为2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2，碳酸氢钠与氢氧化钙溶液反应得到氢氧化钠，说明氢氧化钙过量，故离子方程式为OH-+Ca2++HCO3−=CaCO3↓+H2O；（2）B是制作光导纤维的材

料，则B为二氧化硅，则A为硅，②③的反应物中均有烧碱，D为酸，则C为硅酸钠，硅酸盐组成复杂，通常用氧化物表示其组成，硅酸钠表示为Na2O·SiO2；硅单质生成SiO2或硅酸钠时，化合价发生变化，为氧化还原反应，故选①②；D为硅酸，硅酸与氢氧化钠反应的离子方程式为H2SiO3+2OH-=SiO

23−+2H2O；（3）若B是红棕色固体，反应③在盐酸中完成，则B为氧化铁，A为铁，C为氯化铁，D为氯化亚铁，铁和氯气反应生成氯化铁，故反应②加入Cl2，C转化为D的离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+，在D中加入氢氧化钠溶液先生成氢氧化亚铁沉淀，然后被氧气氧化为氢氧化铁沉淀，

观察到的现象是先产生白色沉淀，后迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。题型四高纯硅的制备14．“中国芯”的发展离不开高纯单晶硅。从石英砂(主要成分为SiO2)制取高纯硅涉及的主要反应用流程图表示如下：X①②石英砂③C2000℃粗硅HCl300℃H2SiHC

l3H21100℃HCl高纯硅下列说法中错误．．的是A．反应①②③均为置换反应B．SiO2可用来生产光导纤维和太阳能电池C．X为COD．流程中HCl和H2可以循环利用【答案】B【解析】石英砂与焦炭在高温下发生置换反应，生成CO(X)

和粗硅；粗硅与HCl在300℃时发生置换反应生成SiHCl3和H2；SiHCl3用H2在高温下发生置换反应，可制得高纯硅和HCl。A项，由分析可知，反应①②③均为置换反应，正确；B项，SiO2可用来生产光导纤维，生产太阳能电池的原

料是硅，错误；C项，由分析可知，X为CO，正确；D项，流程中HCl和H2都是既在反应中使用，又在反应中生成，所以二者都可以循环利用，正确。15．科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示：容器①中进行的反应为①Si(粗)＋3HCl(g)=====△SiHCl

3(l)＋H2(g)；容器②中进行的反应为②SiHCl3＋H2=====高温Si(纯)＋3HCl。下列说法不正确的是()A．该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用B．①和②互为可逆反应C．该流程中需要隔绝

空气D．粗硅制备不能通过SiO2―――→HCl(aq)SiCl4――→H2高温Si实现答案B解析A项，反应②中生成的HCl在反应①中循环利用，正确；B项，反应①与反应②对应的反应温度不一致，不是可逆反应，错误；C项，高温条件下，Si、SiHCl3、H2

都与O2反应，故需隔绝空气，正确；D项，SiO2不与HCl反应，不能通过上述途径制硅，正确。16．氮化硅可用作高温结构陶瓷复合材料，在航空航天、汽车发动机、机械等领域有着广泛的应用。由石英砂合成氮化硅粉末的路线如图所示：其中—NH2

中各元素的化合价与NH3相同。请回答下列问题：(1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学方程式表示其原因：__________________________________________________________________________________

_______。(2)图示①～⑤的变化中，属于氧化还原反应的是_____________________(填序号)。(3)在反应⑤中，3molSi(NH2)4在高温下加热可得1mol氮化硅粉末和8molA气体，则氮化硅的化学式为__

__________。(4)在高温下将SiCl4在B和C两种气体的气氛中，也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在一定条件下化合生成A。写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式：____________

___________________________________________________________________________________。答案(1)SiO2＋2NaOH==

=Na2SiO3＋H2O(2)①②(3)Si3N4(4)3SiCl4＋2N2＋6H2=====高温Si3N4＋12HCl解析(2)反应①是石英砂与焦炭发生氧化还原反应；反应②是硅单质与Cl2发生氧化还原反应。(3)氮化硅的化学式可通过题目信息运用质量

守恒定律求得：3Si(NH2)4=====高温Si3N4＋8NH3↑。(4)结合题给信息，SiCl4与N2、H2反应可得到Si3N4和HCl。