2021新教材人教版高中化學(xué)必修第二冊對應(yīng)練習(xí)-第三節(jié)-無機非金屬材料

第三節(jié)無機非金屬材料基礎(chǔ)過關(guān)練題組一硅酸鹽材料1.(2020西藏林芝一中高一期中)下列物質(zhì)中不含硅酸鹽的是()A.陶瓷 B.玻璃C.水泥 D.生石灰2.(2020福建南平高一月考)制玻璃和水泥的共同的原料是()A.二氧化硅 B.碳酸鈉C.碳酸鈣 D.硅酸鈉3.(2019山東師范大學(xué)附中高一下學(xué)情檢測)500多年前,一艘載著天然蘇打晶體(Na2CO3·10H2O)的商船在航行中擱淺,船員們便在附近的沙灘上用幾塊蘇打晶體支鍋煮飯。之后他們驚奇地發(fā)現(xiàn),在蘇打與沙粒接觸的地方出現(xiàn)了許多晶瑩發(fā)亮的珠子?；卮鹣铝袉栴}:(1)沙灘上沙粒的主要成分為(填化學(xué)式)。

(2)上述晶瑩發(fā)亮的珠子可能是(填字母)。

A.水晶顆粒 B.無水碳酸鈉C.晶體硅 D.玻璃珠(3)生成該珠子時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(4)氫氟酸是HF的水溶液,可與SiO2反應(yīng)生成SiF4和H2O。氫氟酸常用作玻璃的蝕刻劑,原因是(用化學(xué)方程式表示)。

題組二晶體硅的制備方法4.習(xí)主席在2020年新年賀詞中強調(diào)“5G商用加速推出,凝結(jié)著新時代奮斗者的心血和汗水,彰顯了不同凡響的中國風(fēng)采、中國力量”。制造芯片用到高純硅,用SiHCl3與過量H2在1100~1200℃反應(yīng)制備高純硅的裝置如下圖所示(熱源及夾持裝置略去)。已知:SiHCl3遇水劇烈水解,在空氣中易自燃。下列說法錯誤的是()A.裝置B中的試劑是濃硫酸B.實驗時先打開裝置C中分液漏斗的旋塞C.裝置C中的燒瓶需要加熱,其目的是使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化D.裝置D不能采用普通玻璃管的原因是在反應(yīng)溫度下,普通玻璃管會軟化5.(2019河南商丘九校高一上期末聯(lián)考)由二氧化硅制高純硅的流程如下,下列說法中錯誤的是()A.SiHCl3的摩爾質(zhì)量為135.5gB.H2和HCl均可循環(huán)利用C.SiO2是一種堅硬難熔的固體D.①②③均屬于氧化還原反應(yīng)題組三新型無機非金屬材料6.(2020山東濟寧實驗中學(xué)高一開學(xué)考試)我國具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的電腦芯片“龍芯一號”的問世,填補了我國計算機制造史上的一項空白。下列對硅及其化合物的有關(guān)敘述正確的是()A.二氧化硅既能與燒堿溶液反應(yīng)又能與氫氟酸反應(yīng),所以二氧化硅是兩性氧化物B.晶體硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,常溫下不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)C.晶體硅是一種良好的半導(dǎo)體材料,但是它的提煉工藝復(fù)雜,價格極高D.晶體硅和金剛石的硬度都很大7.(2019安徽六安毛坦廠中學(xué)高一上期末)我國已跨入“互聯(lián)網(wǎng)+”時代,而“互聯(lián)網(wǎng)”的建設(shè)離不開無機非金屬材料硅。下列物品中用到硅單質(zhì)的是()A.陶瓷餐具 B.石英鐘表C.計算機芯片 D.光導(dǎo)纖維8.硅是構(gòu)成無機非金屬材料的一種主要元素,下列有關(guān)硅的化合物的敘述錯誤的是()A.氮化硅陶瓷是一種新型無機非金屬材料,其化學(xué)式為Si3N4B.碳化硅(SiC)的硬度大、熔點高,可用于制作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和軸承C.光導(dǎo)纖維是一種新型無機非金屬材料,其主要成分為SiO2D.二氧化硅為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),其晶體中硅原子和硅氧單鍵個數(shù)之比為1∶29.碳納米材料是近年來人們非常關(guān)注的一類新型無機非金屬材料,下列關(guān)于碳納米材料的說法中不正確的是()A.C60是富勒烯的代表物,C60的摩爾質(zhì)量為720g/molB.碳納米管可用于生產(chǎn)電池和傳感器C.石墨烯與石墨都具有導(dǎo)電性D.石墨烯的性質(zhì)穩(wěn)定,在氧氣中不能燃燒能力提升練題組一硅酸鹽材料1.(2020寧夏石嘴山高一期中,)下列有關(guān)物質(zhì)的敘述中,錯誤的是()A.碳酸鈉溶液保存在配有橡膠塞的細口瓶中,氫氟酸通常保存在塑料瓶中B.石灰石是制備玻璃、水泥的原料之一C.水泥、玻璃、青花瓷、水晶、瑪瑙都屬于硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品D.合金比它的各成分金屬的熔點低,硬度大,電解氧化鋁可以獲得鋁單質(zhì)2.()宋代五大名窯分別為鈞窯、汝窯、官窯、定窯、哥窯。其中鈞窯以“入窯一色,出窯萬彩”的神奇窯變著稱。下列關(guān)于陶瓷的說法不正確的是()A.窯變是高溫下釉料中的金屬化合物發(fā)生氧化還原反應(yīng)導(dǎo)致的顏色變化B.氧化鋁陶瓷屬于新型無機非金屬材料C.高品質(zhì)的瓷器晶瑩剔透,屬于純凈物D.陶瓷屬于硅酸鹽制品,耐酸堿腐蝕,但是不能用來盛裝氫氟酸題組二晶體硅的制備方法3.(2020福建南平高一期中,)晶體硅是一種重要的非金屬材料,有科學(xué)家認為硅是“21世紀的能源”“未來的石油”。(1)工業(yè)上生產(chǎn)純硅的工藝流程如下:石英砂粗硅四氯化硅純硅石英砂的主要成分是SiO2,在制備粗硅時,焦炭的作用是(填“氧化劑”或“還原劑”);在該反應(yīng)中,若消耗了3.0gSiO2,則轉(zhuǎn)移電子的總數(shù)為。

(2)某實驗室利用SiHCl3(沸點33.0℃)與過量H2在1100~1200℃反應(yīng)制得純硅。已知SiHCl3能與H2O劇烈反應(yīng),在空氣中易自燃。裝置如圖所示(熱源及夾持裝置略去)。①裝置B中的試劑是。裝置C中的燒瓶需要加熱,其目的是。

②反應(yīng)一段時間后,裝置D中觀察到的現(xiàn)象是;裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

③為檢驗產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì),將試樣用稀鹽酸溶解,取上層清液后需要加入的試劑有(填字母)。

a.碘水 b.氯水c.Na2SO3溶液 d.KSCN溶液4.(2020江蘇揚州高二期中,)高純度單晶硅是典型的無機非金屬材料,又稱半導(dǎo)體材料,它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引起計算機的一場“革命”。這種材料可以按下列方法制備:SiO2Si(粗)SiHCl3Si(純)(1)寫出步驟①的化學(xué)方程式:。

(2)步驟②經(jīng)過冷凝得到的SiHCl3(沸點為33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸點為57.6℃)和HCl(沸點為-84.7℃),提純SiHCl3的主要化學(xué)操作的名稱是;SiHCl3和SiCl4一樣遇水可發(fā)生劇烈水解,已知SiHCl3水解會生成兩種氣態(tài)產(chǎn)物,請寫出其水解的化學(xué)方程式:。

(3)請寫出二氧化硅與氫氟酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:。

題組三新型無機非金屬材料5.(2020河南省實驗中學(xué)高一月考,)高純二氧化硅可用來制造光纖。某蛇紋石的成分見下表:成分SiO2MgONa2OK2OFe2O3質(zhì)量分數(shù)/%59.2038.800.250.500.8通過下圖流程可由蛇紋石制備較純凈的二氧化硅。(1)蛇紋石中涉及的可溶性金屬氧化物有(寫化學(xué)式)。

(2)步驟①中涉及SiO2反應(yīng)的離子方程式為。

(3)濾渣A的成分有(填化學(xué)式)。

(4)步驟②中洗滌沉淀的方法是。

(5)步驟③反應(yīng)的化學(xué)方程式為;實驗室進行步驟③需要用到的儀器有坩堝、泥三角、酒精燈、玻璃棒和。

答案全解全析基礎(chǔ)過關(guān)練1.D陶瓷、玻璃、水泥都屬于傳統(tǒng)無機非金屬材料,主要成分都是硅酸鹽;生石灰的主要成分為CaO,不屬于硅酸鹽。2.C制水泥的原料是黏土和石灰石,制玻璃的原料是純堿、石灰石和石英砂,石灰石的主要成分是碳酸鈣,故選C。3.答案(1)SiO2(2)D(3)SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑(4)SiO2+4HFSiF4↑+2H2O解析(1)沙灘上沙粒的主要成分為二氧化硅,化學(xué)式為SiO2。(2)高溫下二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳,硅酸鈉與二氧化硅均是玻璃的主要成分,所以題述晶瑩發(fā)亮的珠子可能是玻璃珠。(3)根據(jù)以上分析可知生成該珠子時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑。(4)氫氟酸能與二氧化硅反應(yīng)生成四氟化硅和水,因此氫氟酸常用作玻璃的蝕刻劑,反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+4HFSiF4↑+2H2O。4.BSiHCl3遇水劇烈水解,所以H2應(yīng)干燥,故裝置B中的試劑是濃硫酸,A正確;SiHCl3在空氣中易自燃,實驗前應(yīng)排盡裝置內(nèi)的空氣,所以應(yīng)先通H2,后打開裝置C中分液漏斗的旋塞,B錯誤;SiHCl3呈液態(tài),需轉(zhuǎn)化為蒸氣進入石英管中與H2反應(yīng),所以裝置C中的燒瓶需要加熱,C正確;制高純硅時,溫度在1100~1200℃,所以裝置D不能采用普通玻璃管,D正確。5.ASiHCl3的摩爾質(zhì)量為135.5g/mol,A項錯誤;根據(jù)生產(chǎn)高純硅的流程可知,H2和HCl既是反應(yīng)物,又是生成物,所以H2和HCl可循環(huán)利用,B項正確;SiO2硬度大、熔點高,C項正確;反應(yīng)①②③中均有元素的化合價發(fā)生變化,均屬于氧化還原反應(yīng),D項正確。6.D二氧化硅雖然既能與燒堿溶液反應(yīng)又能與氫氟酸反應(yīng),但是二氧化硅是酸性氧化物,A錯誤;晶體硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,但常溫下能與氫氟酸反應(yīng),B錯誤;晶體硅是一種良好的半導(dǎo)體材料,是由二氧化硅和碳在高溫條件下反應(yīng)得到粗硅,粗硅和HCl在加熱條件下反應(yīng)得到三氯硅烷,三氯硅烷與氫氣在高溫條件下反應(yīng)得到硅單質(zhì),它的提煉工藝不算復(fù)雜,價格不高,C錯誤;晶體硅和金剛石的硬度都很大,D正確。7.C陶瓷餐具是硅酸鹽產(chǎn)品,主要成分為硅酸鹽,A錯誤;石英主要成分為二氧化硅,B錯誤;硅單質(zhì)是半導(dǎo)體材料,可以制計算機芯片,C正確;光導(dǎo)纖維的主要成分為二氧化硅,D錯誤。8.DA項,在氮化硅中N元素為-3價,Si元素為+4價,則化學(xué)式為Si3N4,正確;D項,在SiO2晶體中,硅原子和硅氧單鍵個數(shù)之比為1∶4,錯誤。9.D石墨烯是由碳元素組成的單質(zhì),它在氧氣中可以燃燒,D項錯誤。能力提升練1.C碳酸鈉溶液顯堿性,與SiO2反應(yīng),保存在配有橡膠塞的細口瓶中,氫氟酸易與玻璃中的SiO2反應(yīng),應(yīng)保存在塑料瓶中,A正確;制水泥的原料是黏土和石灰石,制玻璃的原料是純堿、石灰石和石英砂,B正確;水晶、瑪瑙的主要成分是SiO2,不屬于硅酸鹽產(chǎn)品,C錯誤;合金的熔點比各成分金屬的低,硬度比各成分金屬的大,電解氧化鋁制得單質(zhì)鋁和氧氣,D正確。2.C瓷器的主要原料是黏土,屬于混合物,C錯誤。3.答案(1)還原劑1.204×1023或0.2NA(2)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+3HCl③bd解析(1)由工藝流程可知,制備粗硅的化學(xué)方程式為SiO2+2CSi+2CO↑,焦炭為還原劑,1molSiO2參加反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為4mol,反應(yīng)中消耗了3.0gSiO2,n(SiO2)=3.0g60g/mol=0.05mol,轉(zhuǎn)移電子為0.2mol,即轉(zhuǎn)移電子的總數(shù)為1.204×1023或0.2NA。(2)①SiHCl3能與H2O劇烈反應(yīng),需要用濃硫酸干燥氫氣,反應(yīng)需要的溫度比較高,在D中反應(yīng),SiHCl3的沸點較低,C中的燒瓶需要加熱是為了使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化;②裝置D中有硅單質(zhì)生成,即有固體物質(zhì)生成。此反應(yīng)為SiHCl3+H2Si+3HCl;③亞鐵離子的檢驗通常用的方法是:先向溶液中加入KSCN溶液,4.答案(1)SiO2+2CSi+2CO↑(2)蒸餾或分餾SiHCl3+3H2OH2SiO3+H2↑+3HCl↑(3)SiO2+4HFSiF4↑+2H2O解析(1)工業(yè)上用焦炭在高溫下置換二氧化硅中的硅來制備粗硅,反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+2CSi+2CO↑。(2)由題意可知,SiHCl3(沸點33.0℃)、SiCl4(沸點57.6℃)、HCl(沸點-84.7℃)的沸點不同,根據(jù)沸點的不同實現(xiàn)物質(zhì)分離的方法為蒸餾或分餾;SiHCl3水解生成硅酸、氫氣和氯化氫,反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiHCl3+3H2OH2SiO3+H2↑+3HCl↑。(3)二氧化硅能和氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+4HFSiF4↑+2H2O。5.答案(1)Na2O、K2O(2)SiO2+2OH-SiO32-+H(3)MgO、Fe2O3(4)向漏斗中注入蒸餾水至浸沒沉淀,讓水自然流下,重復(fù)操作2~3次(5)H2SiO3SiO2+H2O坩堝鉗、三腳架解析蛇紋石(含SiO2、MgO、Na2O、K2O、Fe2O3)中加入足量氫氧化鈉溶液進行堿浸溶解,SiO2可與氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉,Na2O、K2O可與氫氧化鈉溶液中的水反應(yīng)分別生成氫氧化鈉和氫氧化鉀;MgO、Fe2O3不與氫氧化鈉溶液反應(yīng),也不溶于水,則濾渣A為MgO、Fe2O3,濾液A中主要含有K+、Na+、OH-、SiO32-,加入過量鹽酸消耗OH-,同時SiO32-在酸性條件下轉(zhuǎn)化為H2SiO3沉淀,經(jīng)過濾、洗滌,得到的濾渣B為H2SiO3,煅燒H2SiO3生成SiO