2025版高中化學(xué)第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第三節(jié)無機(jī)非金屬材料課時(shí)講練作業(yè)新人教版必修第二冊(cè)

-1-第三節(jié)無機(jī)非金屬材料一、無機(jī)非金屬材料1.組成元素:多含有__________、__________等元素。

2.性能:具有耐__________、抗__________、__________高等特點(diǎn),以及特別的光學(xué)、電學(xué)等性能。

二、傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料——硅酸鹽材料1.硅酸鹽的結(jié)構(gòu):Si和O構(gòu)成了硅氧__________________。

2.硅酸鹽的特性:大多具有硬度________、熔點(diǎn)________、________溶于水、化學(xué)性質(zhì)__________、耐__________等特點(diǎn)。

3.常見的硅酸鹽材料(1)陶瓷①主要原料:______________________。

②應(yīng)用:生產(chǎn)建筑材料、__________材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具等。

(2)玻璃①原料:__________、__________和石英砂。

②主要成分:________、__________、____________。

制備玻璃的反應(yīng)方程式為______________________、

__________________。

③應(yīng)用:用于生產(chǎn)建筑材料、光學(xué)儀器和各種器皿,還可制造__________。

(3)水泥①原料:以黏土、__________為主要原料。

②應(yīng)用:制造混凝土。三、新型無機(jī)非金屬材料1.硅和二氧化硅:(1)高純硅的制備其中涉及的主要化學(xué)反應(yīng)為①________________________________________,

②________________________________________,

③________________________________________。

(2)硅和二氧化硅的用途①高純硅用于__________技術(shù)和新能源技術(shù)等領(lǐng)域。

②SiO2用于生產(chǎn)____________。

2.新型陶瓷(1)組成:不再限于傳統(tǒng)的硅酸鹽體系。(2)特性和功能:在__________、__________、__________、磁學(xué)等方面具有很多新的特性和功能。

(3)常見的類型:高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷、透亮陶瓷、超導(dǎo)陶瓷。3.碳納米材料在能源、信息、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣袤的應(yīng)用前景,主要包括__________、__________、__________等。

1.下列關(guān)于無機(jī)非金屬材料的說法不正確的是()A.黏土的主要成分是含水的鋁硅酸鹽,是陶瓷的主要原料,陶瓷可用于生產(chǎn)絕緣材料、衛(wèi)生潔具等B.一般硅酸鹽水泥的主要原料是石膏,水泥大量用于建筑和水利工程C.金剛砂硬度大可作砂輪的磨料,具有良好的高溫抗氧化性能,可用作耐高溫半導(dǎo)體材料D.石墨烯具有電阻率低、熱導(dǎo)率高、強(qiáng)度高的特點(diǎn),可用于生產(chǎn)動(dòng)力電池和超輕海綿2.中國人在科學(xué)技術(shù)上的成果以及對(duì)美的追求與塑造,在很多方面都是通過陶瓷制作來體現(xiàn)的。下列說法正確的是()A.陶瓷由黏土和石英砂燒制而成B.陶皿可用于盛放鹽酸,但不能用于盛放氫氟酸C.鋼化玻璃是一種陶瓷材料D.陶瓷坩堝可用于煅燒石灰石制備生石灰3.據(jù)報(bào)道,我國科學(xué)家研制出一種新型“連續(xù)纖維增韌”航空材料,其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纖維復(fù)合而成的。下列敘述不正確的是()A.它耐高溫、隔熱性好B.它比鋼鐵輕、硬,但質(zhì)地較脆C.它沒有固定熔點(diǎn)D.它是一種新型無機(jī)非金屬材料4.下列物品或設(shè)備的成分中含有二氧化硅的是()①門窗玻璃②水晶鏡片③石英鐘表④瑪瑙首飾⑤硅太陽能電池⑥光導(dǎo)纖維⑦計(jì)算機(jī)芯片A.①②③④⑥ B.全部C.⑤⑦ D.①②⑥⑦5.下列敘述正確的是()A.CO2和SiO2兩者物理性質(zhì)相像B.因?yàn)镃aCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑,所以硅酸的酸性比碳酸強(qiáng)C.SiO2+2CSi+2CO↑,能說明非金屬性Si比C強(qiáng)D.SiO2既能和NaOH反應(yīng),又能和HF反應(yīng)6.下列試劑中,能用帶玻璃塞的試劑瓶貯存的是()A.氫氟酸 B.氫氧化鈉溶液C.鹽酸 D.水玻璃7.硅是無機(jī)非金屬材料的主角,硅的氧化物和硅酸鹽約占地殼質(zhì)量的90%以上。(1)下列物質(zhì)不屬于硅酸鹽的是________。

A.陶瓷B.玻璃C.水泥D.生石灰(2)SiO2是玻璃的主要成分之一,SiO2和CO2都屬于酸性氧化物,性質(zhì)相像,SiO2與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________,

工藝師常用____________(填物質(zhì)名稱)來雕刻玻璃。

(3)工業(yè)上常利用反應(yīng)2C+SiO2Si+2CO↑制備硅單質(zhì),該反應(yīng)中所含元素化合價(jià)上升的物質(zhì)是________________(填化學(xué)式,下同),氧化劑是________。

8.《天工開物》記載“凡埏泥造瓦,掘地二尺余,擇取無砂黏土而為之”,“凡坯既成,干燥之后,則積累窖中燃薪舉火”,“澆水轉(zhuǎn)釉(主要為青色),與造磚同法”。下列說法錯(cuò)誤的是()A.沙子和黏土的主要成分為硅酸鹽B.“燃薪舉火”使黏土發(fā)生困難的物理、化學(xué)改變C.燒制后自然冷卻成紅瓦,澆水冷卻成青瓦D.黏土是制作磚瓦和陶瓷的主要原料9.如圖是利用二氧化硅制備硅及其化合物的流程,下列說法正確的是()A.SiO2屬于兩性氧化物B.酸性:H2SiO3<H2CO3C.硅膠吸水后不行重復(fù)運(yùn)用D.圖中所示轉(zhuǎn)化反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)10.用SiHCl3(沸點(diǎn)為33℃,能與H2O、O2發(fā)生反應(yīng))與過量H2在1100℃反應(yīng)制備純硅的裝置如圖(熱源及夾持裝置已略去):(1)裝置B中的試劑是________,裝置C中的燒瓶須要加熱,其目的是______________________。

(2)反應(yīng)一段時(shí)間后,裝置D中視察到的現(xiàn)象是__________________________,

裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________。

(3)為保證制備純硅試驗(yàn)的勝利,操作的關(guān)鍵是檢查試驗(yàn)裝置的氣密性,限制好反應(yīng)溫度以及______________________________。

(4)為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì),將試樣用稀鹽酸溶解,取上層清液后需再加入的試劑是________(填字母)。

a.碘水b.氯水c.NaOH溶液d.KSCN溶液e.Na2SO3溶液11.含A元素的一種單質(zhì)是一種重要的半導(dǎo)體材料,含A元素的一種化合物C可用于制造高性能的現(xiàn)代通訊材料——光導(dǎo)纖維,C與燒堿反應(yīng)生成含A元素的化合物D。(1)在元素周期表中,A位于第__________族,與A同族但相對(duì)原子質(zhì)量比A小的元素B的原子結(jié)構(gòu)示意圖為__________,A與B在原子的電子層結(jié)構(gòu)上的相同點(diǎn)是_____________________。

(2)易與C發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的酸是__________,反應(yīng)的化學(xué)方程式是_________________________。

(3)將C與純堿混合,高溫熔融時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成D,同時(shí)還生成B的最高價(jià)氧化物E;將少量的E通入D的水溶液中,生成含A的化合物F。①分別寫誕生成D和F的化學(xué)反應(yīng)方程式:__________________________、

_______________________。

②要將純堿高溫熔化,下列坩堝中不行選用的是__________。

A.一般玻璃坩堝B.石英玻璃坩堝C.鐵坩堝12.在半導(dǎo)體工業(yè)中有這樣一句話:“從沙灘到用戶”。其中由粗硅制純硅的常用方法為Si(粗)+2Cl2SiCl4,SiCl4+2H2Si(純)+4HCl。若在25℃、101kPa條件下反應(yīng)生成HCl氣體49L(注:25℃、101kPa條件下氣體摩爾體積為24.5L·mol-1),則(1)反應(yīng)生成HCl氣體的質(zhì)量為______________,同時(shí)兩個(gè)反應(yīng)共轉(zhuǎn)移電子的個(gè)數(shù)為_______________。

(2)反應(yīng)生成的HCl氣體溶于127mL水中,得到密度為1.20g·mL-1的鹽酸,此鹽酸的物質(zhì)的量濃度為________。

(3)“從沙灘到用戶”涉及多個(gè)反應(yīng),其中在高溫條件下制取粗硅的反應(yīng)方程式為________________。

純凈的石英與燒堿反應(yīng)可以制得水玻璃,反應(yīng)的離子方程式為____________________________________。

(4)一般玻璃若以氧化物形式表示其組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù)):Na2O13%,CaO11.7%,SiO275.3%。現(xiàn)以石灰石、純堿和石英為原料生產(chǎn)這種玻璃10t,石灰石的利用率為80%,純堿和石英的利用率為95%,至少須要上述原料的質(zhì)量是________t(保留兩位小數(shù))。

第三節(jié)無機(jī)非金屬材料必備學(xué)問落實(shí)一、1.硅氧2.高溫腐蝕硬度二、1.四面體2.高高難穩(wěn)定腐蝕3.(1)①黏土②絕緣(2)①純堿石灰石②Na2SiO3CaSiO3SiO2SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑③玻璃纖維(3)①石灰石三、1.(1)①SiO2+2CSi+2CO↑②Si+3HClSiHCl3+H2③SiHCl3+H2Si+3HCl(2)①信息②光導(dǎo)纖維2.(2)光學(xué)熱學(xué)電學(xué)3.富勒烯碳納米管石墨烯知能素養(yǎng)進(jìn)階1.B一般硅酸鹽水泥的主要原料是黏土和石灰石,在水泥中加入適量石膏可調(diào)整水泥硬化速率,故B項(xiàng)錯(cuò)誤。2.B陶瓷由黏土燒制而成,不須要用到石英砂,A錯(cuò)誤;陶皿材料中含有SiO2,SiO2不與鹽酸反應(yīng),但能與氫氟酸反應(yīng),故陶皿可用于盛放鹽酸,但不能用于盛放氫氟酸,B正確;鋼化玻璃不是陶瓷材料,C錯(cuò)誤;SiO2在高溫下會(huì)與CaCO3反應(yīng),故陶瓷坩堝不能用于煅燒石灰石制備生石灰,D錯(cuò)誤。3.B因?yàn)楹教炱髟诖┻^稠密的大氣層返回地球的過程中與大氣猛烈摩擦,產(chǎn)生高溫,為了防止燒毀航天器,所以這種材料應(yīng)具備耐高溫的特點(diǎn);還要防止艙內(nèi)溫度過高導(dǎo)致對(duì)宇航員產(chǎn)生危急,這種材料還應(yīng)具備隔熱性好的特點(diǎn),A正確;由題目信息中“連續(xù)纖維增韌”可知,該航空材料的韌性很好,B錯(cuò)誤;該航空材料是復(fù)合而成的混合物,沒有固定熔點(diǎn),C正確;該航空材料的各成分都是無機(jī)物,所以其是一種新型無機(jī)非金屬材料,D正確。4.A玻璃的主要成分為硅酸鈉、硅酸鈣和SiO2,水晶、石英、瑪瑙、光導(dǎo)纖維的主要成分是SiO2;硅太陽能電池、計(jì)算機(jī)芯片是由硅單質(zhì)組成的。5.DCO2和SiO2兩者物理性質(zhì)差異較大,CO2的熔、沸點(diǎn)低,SiO2的熔、沸點(diǎn)高,硬度大,A項(xiàng)錯(cuò)誤;硅酸的酸性比H2CO3弱,反應(yīng)能發(fā)生是因?yàn)镃O2為氣體,可以脫離反應(yīng)體系,B項(xiàng)錯(cuò)誤;碳的非金屬性比硅強(qiáng),而碳在高溫下卻能從SiO2中還原出硅,C項(xiàng)錯(cuò)誤;SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O,SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O,D項(xiàng)正確。6.C氫氟酸應(yīng)當(dāng)保存在塑料瓶中;保存氫氧化鈉溶液用橡膠塞或軟木塞;水玻璃具有黏性,能使試劑瓶與瓶塞堅(jiān)固地黏在一起,也應(yīng)當(dāng)用橡膠塞或軟木塞。7.【解析】(1)生石灰是CaO,為堿性氧化物且不含硅元素,不屬于硅酸鹽。(2)SiO2與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O。由于SiO2能溶于氫氟酸,因此工藝師常用氫氟酸來雕刻玻璃。(3)題給反應(yīng)中C(碳)被氧化,SiO2中+4價(jià)的硅被還原,因此SiO2是氧化劑。答案:(1)D(2)SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O氫氟酸(3)CSiO28.AA項(xiàng),沙子的主要成分是二氧化硅,不是硅酸鹽,錯(cuò)誤;B項(xiàng),硅酸鹽工業(yè)煅燒過程中發(fā)生一系列困難的物理、化學(xué)改變,正確;C項(xiàng),自然冷卻生成的物質(zhì)中鐵元素為+3價(jià),所以為紅瓦,澆水過程中,水在高溫下與碳反應(yīng)生成還原性氣體CO,Fe3+被還原為Fe2+,所以成青瓦,正確;D項(xiàng),磚瓦和陶瓷的主要原料為黏土,正確。9.BSiO2不與除HF之外的酸反應(yīng),SiO2是酸性氧化物,不屬于兩性氧化物,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由Na2SiO3、CO2和H2O反應(yīng)生成H2SiO3可知,H2CO3的酸性強(qiáng)于H2SiO3,B項(xiàng)正確;硅膠吸水后再經(jīng)加熱除水即可以重復(fù)運(yùn)用,C項(xiàng)錯(cuò)誤;圖中有的轉(zhuǎn)化反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng),如SiO2與NaOH溶液的反應(yīng)等,D項(xiàng)錯(cuò)誤。10.【解析】(1)為防止SiHCl3與H2O猛烈反應(yīng),須要干燥劑干燥氫氣,濃硫酸具有吸水性且不和氫氣反應(yīng),所以可以作干燥劑;上升溫度能使SiHCl3汽化,從而使SiHCl3和氫氣在D中反應(yīng)。(2)D中發(fā)生反應(yīng)SiHCl3+H2Si+3HCl,Si為固態(tài),所以看到的現(xiàn)象是有固體物質(zhì)生成。(3)Si是親氧元素,為防止Si被氧化,須要排盡裝置中的空氣。(4)鐵與稀鹽酸反應(yīng)生成FeCl2,向溶液中加入強(qiáng)氧化劑,然后加入KSCN溶液檢驗(yàn),這幾種物質(zhì)中氯水具有強(qiáng)氧化性,故選b、d。答案:(1)濃硫酸使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化(2)有固體物質(zhì)生成SiHCl3+H2Si+3HCl(3)排盡裝置中的空氣(4)b、d11.【解析】含A元素的一種單質(zhì)是一種重要的半導(dǎo)體材料,則A為Si,含A元素的一種化合物C可用于制造高性能的現(xiàn)代通訊材料——光導(dǎo)纖維,則C為SiO2,C與燒堿反應(yīng)生成含A元素的化合物D為Na2SiO3。(1)A的最外層電子數(shù)為4,位于第ⅣA族,與A同族但相對(duì)原子質(zhì)量比A小的元素B為C,其原子結(jié)構(gòu)示意圖為,二者最外層均有4個(gè)電子;(2)二氧化硅與氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅與水,反應(yīng)方程式為SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O;(3)①將SiO2與純堿混合,高溫熔融時(shí)反應(yīng)生成Na2SiO3,同時(shí)還生成B的最高價(jià)氧化物E,則E為CO2,反應(yīng)為SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑;將少量的CO2與Na2SiO3在足量的水中混合后,生成了含A的化合物F,F為H2SiO3,反應(yīng)方程式為Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓;②一般玻璃坩堝、石英玻璃坩堝中的二氧化硅在高溫下都能與碳酸鈉反應(yīng),應(yīng)在鐵坩堝中熔化純堿,A、B兩選項(xiàng)符合題意。答案:(1)ⅣA最外層