適用于新高考新教材備戰(zhàn)2025屆高考化學一輪總復習第4章非金屬及其化合物第22講硅無機非金屬材料

第22講硅無機非金屬材料

層次1基礎性1.(2023·廣東茂名期末)從古至今,繪畫藝術傳頌著文明的發(fā)展,下列繪畫的載體屬于無機非金屬材料的是()A.青銅器上的龍紋B.粉彩瓷C.絹布上的中國刺繡D.木版上刻畫2.(2023·北京卷,1題改動)中國科學家首次成功制得大面積單晶石墨炔,是碳材料科學的一大進步。下列關于金剛石、石墨、石墨炔的說法不正確的是()A.三種物質(zhì)中均有碳碳原子間的σ鍵B.三種物質(zhì)互為同素異形體C.三種物質(zhì)在空氣中完全燃燒的產(chǎn)物相同D.三種物質(zhì)晶體類型相同3.建盞是久負盛名的陶瓷茶器,承載著福建歷史悠久的茶文化。關于建盞,下列說法錯誤的是()A.高溫燒結過程包含復雜的化學變化B.具有耐酸堿腐蝕、不易變形的優(yōu)點C.制作所用的黏土原料是人工合成的D.屬硅酸鹽產(chǎn)品,含有多種金屬元素4.(2023·廣東東莞檢測)材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎。下列有關物質(zhì)的說法正確的是()A.太陽能電池板廣泛應用在航天器上,其材料是晶體硅B.石英玻璃、碳化硅陶瓷、水泥、石墨烯都是硅酸鹽材料C.半導體行業(yè)中有一句話“從沙灘到用戶”,計算機芯片的材料是二氧化硅D.中國航天飛船外殼用到的是特種鎂合金,屬于新型無機非金屬材料5.(2023·廣東江門檢測)純二氧化硅可用下列流程制得。下列說法不正確的是()粗SiO2XYSiO2A.X可用作木材防火劑B.SiO2可用于制造計算機芯片C.步驟Ⅱ的反應是Na2SiO3+H2SO4H2SiO3↓+Na2SO4D.步驟Ⅲ若在實驗室完成,一般在坩堝中進行6.(2023·廣東佛山檢測)由粗硅制備硅烷(SiH4)的基本流程如圖所示:已知:反應Ⅰ的化學方程式為Si+3HClSiHCl3+X,反應Ⅱ的化學方程式為SiHCl3+YSi+3HCl。下列說法中錯誤的是()A.X和Y為同一種物質(zhì)B.NH3的熱穩(wěn)定性比SiH4強C.SiHCl3分子中既含有極性鍵,又含有非極性鍵D.反應Ⅳ中所得SiH4、NH3兩種氣體在常溫常壓下體積比為1∶4層次2綜合性7.(2023·湖北卷)工業(yè)制備高純硅的主要過程如下:石英砂粗硅SiHCl3高純硅下列說法錯誤的是()A.制備粗硅的反應方程式為SiO2+2CSi+2CO↑B.1molSi含Si—Si鍵的數(shù)目約為4×6.02×1023C.原料氣HCl和H2應充分去除水和氧氣D.生成SiHCl3的反應為熵減過程8.材料的開發(fā)與研究助力我國航空航天事業(yè)飛速發(fā)展。下列說法中正確的是()A.“神舟十四號”宇宙飛船返回艙外表面使用的新型高溫結構陶瓷主要成分是硅酸鹽B.火箭芯一級尾段使用的碳纖維材料屬于新型無機非金屬材料C.“天問一號”使用的新型SiC增強鋁基材料屬于新型硅酸鹽材料D.中國空間站核心艙“天和號”推進器的氮化硼陶瓷材料屬于傳統(tǒng)的無機非金屬材料9.(2023·廣東廣州期末)下列陳述Ⅰ和Ⅱ均正確但不具有因果關系的是()選項陳述Ⅰ陳述ⅡA用焦炭和石英砂制取粗硅石英砂硬度高B干冰可用在舞臺上制造“云霧”干冰升華吸熱,空氣中的水蒸氣迅速冷凝C用石英器皿盛放氫氟酸二氧化硅不與強酸反應D用鐵或鋁槽車運輸濃硫酸冷濃硫酸與鐵和鋁不反應10.氮化硅(Si3N4)是一種重要的結構陶瓷材料。用石英砂和原料氣(含N2和少量O2)制備Si3N4的操作流程如下(粗硅中含少量Fe、Cu的單質(zhì)及化合物):下列敘述不正確的是()A.“還原”步驟中焦炭主要被氧化為COB.“高溫氮化”反應的化學方程式為3Si+2N2Si3N4C.“操作X”可將原料氣通過灼熱的銅粉D.“稀酸Y”可選用稀硝酸或稀硫酸層次3創(chuàng)新性11.(2023·廣東深圳檢測)高純硅是現(xiàn)代信息、半導體和光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)都需要的基礎材料。工業(yè)上提純硅有多種路線,其中一種工藝流程示意圖及主要反應如下:(1)工業(yè)上用石英砂和過量焦炭在電弧爐中高溫加熱生成粗硅的化學方程式為;

當有1molC參與反應時,該反應轉移的電子數(shù)是(設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。

(2)還原爐中發(fā)生反應的化學方程式為

。

(3)上述工藝生產(chǎn)中循環(huán)使用的物質(zhì)除H2外,還有。

(4)工藝師常用氫氟酸來雕刻玻璃,該反應的化學方程式為。

(5)關于硅及其相關化合物的敘述正確的是(填字母)。

A.自然界中存在天然游離的硅單質(zhì)B.玻璃、水泥、陶瓷都是傳統(tǒng)的硅酸鹽產(chǎn)品C.SiO2既能和NaOH溶液反應,又能和氫氟酸反應,所以是兩性氧化物D.硅元素在金屬與非金屬的分界線處,因此具有弱導電性,一般可用作半導體材料E.已知C與Si的最高正價都是+4價,由于CO2+H2OH2CO3,用類比法得知,SiO2+H2OH2SiO3

第22講硅無機非金屬材料1.B解析青銅器屬于金屬材料,不屬于無機非金屬材料,A錯誤;粉彩瓷為硅酸鹽,硅酸鹽屬于無機非金屬材料,B正確;絹布上的中國刺繡屬于有機高分子材料,不屬于無機非金屬材料,C錯誤;木版的主要成分是纖維素,纖維素屬于有機高分子材料,D錯誤。2.D解析原子間優(yōu)先形成σ鍵,三種物質(zhì)中均存在σ鍵,A正確;三種物質(zhì)都是碳原子形成的單質(zhì),故互為同素異形體,B正確;三種物質(zhì)都是碳單質(zhì),在空氣中完全燃燒均生成CO2,C正確;金剛石為共價晶體,石墨為混合型晶體,D錯誤。3.C解析制造陶瓷的主要原料是黏土,由自然界中獲取,不是人工合成的,C錯誤。4.A解析晶體硅是良好的半導體材料,常用于制作太陽能電池板,A正確;石墨烯是碳元素形成的單質(zhì),屬于新型無機非金屬材料,不是硅酸鹽材料,B錯誤;計算機芯片的材料是硅,不是二氧化硅,C錯誤;特種鎂合金是性能優(yōu)良的金屬材料,不屬于新型無機非金屬材料,D錯誤。5.B解析由流程可知,二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應生成硅酸鈉,過濾得到硅酸鈉溶液,硅酸鈉溶液與稀硫酸反應生成硅酸白色膠狀沉淀,過濾得到硅酸沉淀,在坩堝中灼燒硅酸,硅酸分解生成二氧化硅。硅酸鈉水溶液具有阻燃性,可用作木材防火劑,A正確;硅單質(zhì)可用于制造計算機芯片,B錯誤;硅酸鈉與稀硫酸反應生成硅酸沉淀,所以步驟Ⅱ的反應是Na2SiO3+H2SO4H2SiO3↓+Na2SO4,C正確;加熱灼燒固體應在坩堝中進行,D正確。6.C解析反應Ⅰ的化學方程式為Si+3HClSiHCl3+X,根據(jù)質(zhì)量守恒可知,X為H2,反應Ⅱ的化學方程式為SiHCl3+YSi+3HCl,根據(jù)質(zhì)量守恒可知,Y為H2,則X、Y為同一種物質(zhì),均為H2,A正確;元素的非金屬性越強,對應的氫化物越穩(wěn)定,非金屬性:N>Si,則穩(wěn)定性:NH3>SiH4,B正確;SiHCl3中只含極性鍵,C錯誤;反應Ⅳ的化學方程式為Mg2Si+4NH4ClSiH4↑+4NH3↑+2MgCl2,則反應Ⅳ中SiH4、NH3兩種氣體在常溫常壓下體積比為1∶4,D正確。7.B解析高溫下C與SiO2反應生成Si和CO,A正確;Si晶體中每個Si連接4個Si原子,每個Si形成共價鍵數(shù)目為4×12=2,則1molSi含Si—Si鍵數(shù)目為2×6.02×1023,B錯誤;SiHCl3能與水反應,H2與O2在高溫下容易發(fā)生爆炸危險,故應除去HCl和H2中的水和氧氣,C正確;生成SiHCl3的反應為Si+3HClSiHCl3+H2,該反應是氣體分子數(shù)減小的反應,故該過程熵減,D正確。8.B解析新型高溫結構陶瓷屬于新型無機非金屬材料,不是硅酸鹽材料,A錯誤;新型SiC增強鋁基材料屬于復合材料,不是硅酸鹽材料,C錯誤;氮化硼陶瓷屬于新型無機非金屬材料,D錯誤。9.A解析工業(yè)上用焦炭和石英砂制取粗硅,利用的是SiO2的氧化性,與石英砂硬度高不具有因果關系,A符合題意;干冰為固體CO2,升華吸熱,使得空氣中的水蒸氣迅速冷凝,因而可用在舞臺上制造“云霧”,B不符合題意;氫氟酸能和石英中的主要成分SiO2反應,因此不能用石英器皿盛放氫氟酸,陳述Ⅰ錯誤,C不符合題意;常溫下,冷濃硫酸與鐵和鋁發(fā)生鈍化,鈍化屬于化學反應,陳述Ⅱ錯誤,D不符合題意。10.D解析焦炭與石英砂發(fā)生反應SiO2+2CSi+2CO↑,焦炭被氧化成CO,A正確;“高溫氮化”是Si與氮氣化合生成Si3N4,化學方程式為3Si+2N2Si3N4,B正確;原料氣中含有N2和少量的O2,氧氣能與Cu反應生成CuO,N2不與Cu反應,操作X可以得到純凈氮氣,C正確;粗硅中含有少量Fe和Cu,即Si3N4中含有少量Fe和Cu,Fe、Cu與稀硝酸反應,得到可溶于水的Fe(NO3)3和Cu(NO3)2,稀硝酸可以除去Si3N4中Fe和Cu,但Cu不溶于稀硫酸,故不能用稀硫酸,D錯誤。11.答案(1)SiO2+2CSi+2CO↑2NA(2)SiHCl3+H2Si+3HCl(3)HCl(4)4HF+SiO2SiF4↑+2H2O(5)BD解析(1)用石英砂和過量焦炭高溫加熱生成粗硅的化學方程式為SiO2+2CSi+2CO↑,2C0→2C+2O,當有1molC參與反應時,該反應轉移的電子數(shù)是2NA(2)還原爐中發(fā)生反應:SiHCl3+H2Si+3HCl。(3)流化床反應器中發(fā)生反應:Si+3HClSiHCl3+H2,還原爐中發(fā)生反應:SiHCl3+H2Si+3HCl,所以上述工藝生產(chǎn)中循環(huán)使用的物質(zhì)除H2外,還有HCl。(4)氫氟酸來雕刻玻璃,氫氟酸和SiO2反應的化學方程式為4HF+SiO2SiF4↑+2H2O。(5)自然界中不存在天然游