2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素3-2新型無機(jī)非金屬材料課時作業(yè)含解析新人教版必修第二冊

PAGEPAGE8新型無機(jī)非金屬材料1．下列屬于新型無機(jī)材料的是(A)①氧化鋁陶瓷②氮化硅陶瓷③碳化硅陶瓷④氮化鋁陶瓷⑤氮化鈦陶瓷⑥硅化硼陶瓷⑦二硅化鎢陶瓷A．全部 B．①③④⑤C．①⑤⑥ D．①②③解析：無機(jī)非金屬分為傳統(tǒng)無機(jī)非金屬和新型無機(jī)非金屬兩類。上述所列均為新型無機(jī)非金屬材料。2．依據(jù)不同部位工作條件的不同，航天飛機(jī)運(yùn)用了多種防熱材料。例如，機(jī)身和機(jī)翼下表面運(yùn)用高溫陶瓷瓦。下列對新型陶瓷材料的有關(guān)敘述中，錯誤的是(D)A．高溫結(jié)構(gòu)陶瓷屬于新型無機(jī)非金屬材料，可以作為高級耐火材料B．氧化鋁陶瓷屬于新型無機(jī)非金屬材料，它是生物陶瓷C．氮化硅陶瓷屬于新型無機(jī)非金屬材料，可用于制造陶瓷發(fā)動機(jī)的受熱面D．新型無機(jī)非金屬材料克服了傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料的缺點(diǎn)，但是強(qiáng)度比較差解析：A.高溫結(jié)構(gòu)陶瓷包括Si3N4陶瓷、SiC陶瓷等屬于新型無機(jī)非金屬材料，可以作為高級耐火材料，選項A正確；B.氧化鋁陶瓷屬于新型無機(jī)非金屬材料，是生物陶瓷，選項B正確；C.氮化硅陶瓷屬于新型無機(jī)非金屬材料，可用于制造陶瓷發(fā)動機(jī)的受熱面，選項C正確；D.新型無機(jī)非金屬材料具有耐高溫、耐沖擊、電學(xué)特性、光學(xué)特性、生物功能等優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料的缺點(diǎn)，具有較高的強(qiáng)度和耐磨性，能反抗冷熱沖擊，常用于發(fā)動機(jī)的受熱面，選項D錯誤。答案選D。3．(雙選)2024年3月5日，《Nature》連刊兩文報道了21歲的中國留美博士曹原等探討人員制得了具有超導(dǎo)特性的雙層石墨烯新材料。以下對石墨烯的推想不正確的是(AC)A．石墨烯性質(zhì)穩(wěn)定，不能在氧氣中燃燒B．石墨烯與石墨都具有導(dǎo)電性C．石墨烯與金剛石互為同位素D．石墨烯與石墨都具有較高的熔點(diǎn)解析：A.石墨烯是只由碳原子構(gòu)成的單質(zhì)，能在氧氣中燃燒，A項錯誤；B.石墨烯具有超導(dǎo)特性可以導(dǎo)電，石墨中含有自由電子，所以石墨也可以導(dǎo)電，B項正確；C.石墨烯和金剛石都是由碳原子構(gòu)成，是C原子形成的不同單質(zhì)，所以石墨烯與金剛石是同素異形體，C項錯誤；D.石墨屬于混合晶體，石墨烯屬于二維晶體，二者都具有較高的熔點(diǎn)，D項正確。答案選A、C。4．熔融燒堿應(yīng)選用的器皿是(C)A．石英坩堝 B．一般玻璃坩堝C．生鐵坩堝 D．陶瓷坩堝解析：石英、一般玻璃、陶瓷中均含有SiO2，高溫下，燒堿能與SiO2反應(yīng)而使坩堝腐蝕，鐵在高溫下不與NaOH反應(yīng)，故應(yīng)選用生鐵坩堝。5．能貯存在具有玻璃塞的磨口試劑瓶里的試劑是(C)A．HF溶液 B．KOH溶液C．鹽酸 D．水玻璃解析：堿溶液和硅酸鈉溶液不能貯存在具有玻璃塞的磨口試劑瓶里，氫氯酸不能存于玻璃器皿中。6．單晶硅是制作電子集成電路的基礎(chǔ)材料。用化學(xué)方法可制得高純度硅，其化學(xué)方程式為：①SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up17(高溫))Si＋2CO↑②Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up17(△))SiCl4③SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up17(高溫))Si(純)＋4HCl下列對上述三個反應(yīng)的敘述中，錯誤的是(D)A．①③為置換反應(yīng)B．②為化合反應(yīng)C．①②③均為氧化還原反應(yīng)D．三個反應(yīng)的反應(yīng)物中硅元素均被還原解析：反應(yīng)①③中硅元素被還原，反應(yīng)②中硅元素被氧化，D錯誤。7．(雙選)二氧化硅晶體是立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖所示。下列關(guān)于二氧化硅晶體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的敘述正確的是(CD)A．存在四面體結(jié)構(gòu)單元，O處于中心，Si處于4個頂角B．在最小的環(huán)上，有3個Si原子和3個O原子C．在最小的環(huán)上，Si和O的原子個數(shù)之比為11D．在最小的環(huán)上，有6個Si原子和6個O原子解析：二氧化硅晶體為空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，存在硅氧四面體，硅處于中心，氧處于4個頂角，故A項錯誤；在SiO2晶體中，每6個Si和6個O形成一個12元環(huán)(最小環(huán))，所以C、D項正確，B項錯誤。8．用直線連接相關(guān)材料和用途。材料用途氧化鋁陶瓷制軸承氮化硅陶瓷通訊光導(dǎo)纖維高級耐火材料壓電陶瓷點(diǎn)火器答案：解析：解答該題，關(guān)鍵是要了解各類材料的性能，理解性能和用途的關(guān)系，比照分析氧化鋁陶瓷熔點(diǎn)很高；氮化硅陶瓷硬度很大；光導(dǎo)纖維有特別強(qiáng)的傳導(dǎo)光的實力；壓電陶瓷受撞擊時能產(chǎn)生電壓。9．A、B、C、D四種物質(zhì)均含有硅元素，各物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示：已知：C是A與燒堿溶液反應(yīng)的產(chǎn)物。據(jù)此，回答下列問題：(1)試寫出各物質(zhì)的化學(xué)式：ASiO2，BSi，CNa2SiO3，DH2SiO3。(2)寫出A→B的化學(xué)方程式：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up17(高溫))Si＋2CO↑。(3)分別寫出A→C，C→D的離子方程式：SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O，SiOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2SiO3↓。解析：由A、B、C、D均含有硅元素，且C是A與NaOH溶液反應(yīng)的產(chǎn)物，可知C是Na2SiO3，D是H2SiO3，A是SiO2，B是Si。1．(雙選)1996年諾貝爾化學(xué)獎授予斯莫利等三位化學(xué)家，以表彰他們發(fā)覺富勒烯(C60)，開拓了化學(xué)探討的新領(lǐng)域。富勒烯(C60)由于具有空心的類似足球形態(tài)的結(jié)構(gòu)，也稱為足球烯。對于下列有關(guān)C60的說法中正確的是(AC)A．C60在肯定條件下可以與CuO發(fā)生置換反應(yīng)B．C60的摩爾質(zhì)量是720C．金剛石、石墨和足球烯(C60)三者和足量氧氣反應(yīng)的最終產(chǎn)物相同D．金剛石、石墨和足球烯(C60)的性質(zhì)完全相同解析：A.C＋2CuOeq\o(=,\s\up17(高溫))CO2↑＋2Cu，而C60是碳元素的一種同素異形體，故它也能發(fā)生類似反應(yīng)，正確；B.C60的式量為720，摩爾質(zhì)量為720g/mol，錯誤；C.金剛石、石墨和足球烯都是碳元素的單質(zhì)，與足量氧氣反應(yīng)最終產(chǎn)物均為CO2，正確；D.金剛石、石墨和足球烯互為同素異形體，性質(zhì)并不完全相同，錯誤。2．(雙選)石墨烯是碳原子構(gòu)成的單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)(如圖所示)的一種碳質(zhì)新材料，是構(gòu)建富勒烯、納米碳管的基本單元，有廣泛的用途。下列說法正確的是(BD)A．石墨烯是一種有機(jī)物B．石墨烯中碳原子間以共價鍵結(jié)合C．石墨烯具有和石墨完全相同的性質(zhì)D．12g石墨烯中約含6.02×1023×6個e－解析：A.石墨烯僅由碳原子構(gòu)成，為單質(zhì)，不是有機(jī)化合物，故A錯誤；B.石墨烯中存在C—C鍵，為共價鍵，所以B選項是正確的；C.石墨烯與石墨的性質(zhì)不完全相同，故C錯誤；D.12g石墨烯的物質(zhì)的量為1mol，含電子數(shù)為6×6.02×1023個，故D正確；綜上所述，本題正確選項為B、D。3．碳納米管是由碳原子組成的六角形蜂巢狀平面薄膜卷曲而成，具有很多異樣的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能。下列關(guān)于碳納米管的說法不正確的是(A)A．碳納米管屬于一種有機(jī)合成纖維B．碳納米管與金剛石互為同素異形體C．常溫下，碳納米管具有較好的穩(wěn)定性D．碳納米管比表面積大，可用作新型儲氫材料解析：A.碳納米管由碳單質(zhì)組成，不屬于有機(jī)合成纖維，A錯誤；B.碳納米管與金剛石都由碳元素組成，但結(jié)構(gòu)與性質(zhì)不同，互為同素異形體，B正確；C.碳單質(zhì)性質(zhì)穩(wěn)定，所以常溫下，碳納米管具有較好的穩(wěn)定性，C正確；D.碳納米管是由碳原子組成的六角形蜂巢狀平面薄膜卷曲而成，所以比表面積大，可用作新型儲氫材料，D正確。答案選A。4．硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤。在無機(jī)非金屬材料中，硅始終扮演著主角。下面幾種物質(zhì)中含有硅單質(zhì)的是(C)解析：瑪瑙、光導(dǎo)纖維、水晶的主要成分是二氧化硅，太陽能電池板的主要成分是硅單質(zhì)。5．下列物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化不能通過一步反應(yīng)完成的是(C)A．SiO2→Si B．CO2→CC．SiO2→H2SiO3 D．Al2O3→NaAlO2解析：SiO2與焦炭在高溫下可生成硅，A可一步完成；CO2與鎂可生成碳，B可一步完成；SiO2不溶于水，不能和水反應(yīng)生成H2SiO3，C不行一步完成；Al2O3可與NaOH反應(yīng)生成NaAlO2，D可一步完成。6．氮化硅(Si3N4)是一種新型陶瓷材料，它可由石英與焦炭在高溫的氮?dú)饬髦?，通過以下反應(yīng)制得：3SiO2＋6C＋2N2eq\o(,\s\up17(高溫))Si3N4＋6CO，下列說法正確的是(B)A．在氮化硅的合成反應(yīng)中，N2是還原劑，SiO2是氧化劑B．上述反應(yīng)中每生成1molSi3N4，N2得到12mol電子C．該反應(yīng)屬于四個基本反應(yīng)類型之一D．該反應(yīng)無有毒氣體產(chǎn)生，不須要尾氣處理裝置解析：N元素的化合價降低，N2為氧化劑，碳為還原劑，SiO2中元素化合價沒有改變，A不正確；N的化合價從0價降低到－3價，B正確；該反應(yīng)不屬于四個基本反應(yīng)類型之一，C不正確；該反應(yīng)生成有毒氣體CO，要有尾氣處理裝置，D不正確。7．高純二氧化硅可用來制造光纖。某稻殼灰的成分如下表，通過如下流程可由稻殼灰制備較純凈的二氧化硅。組分SiO2CNa2OK2OAl2O3Fe2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)59.2038.80.250.500.640.61請回答下列問題：(1)步驟①中涉及SiO2的離子方程式為SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O。(2)濾渣A的成分有C、Fe2O3(填化學(xué)式)。(3)試驗室進(jìn)行步驟③用到的儀器有坩堝鉗、酒精燈、三腳架、坩堝和泥三角。(4)易與SiO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的酸是氫氟酸(或HF)，反應(yīng)的化學(xué)方程式是SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。(5)將SiO2與純堿混合高溫熔融時發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成C，同時還生成能使澄清石灰水變渾濁的氧化物D；將少量的D通入C的水溶液中，生成化合物E。①寫出以上過程的化學(xué)方程式：SiO2＋Na2CO3=Na2SiO3＋CO2↑，Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓。②要將純堿高溫熔化，下列坩堝中不行選用的是AB(填字母)。A．一般玻璃坩堝B．石英玻璃坩堝C．鐵坩堝解析：(1)步驟①中涉及SiO2與氫氧根離子反應(yīng)生成硅酸根離子和水，離子方程式是SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O。(2)稻殼灰的成分中只有二氧化硅、氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，氧化鈉、氧化鉀與水反應(yīng)，而C與氧化鐵均不反應(yīng)，所以濾渣A的成分是C、Fe2O3。(3)煅燒固體時，須要將固體放在坩堝中，坩堝放在泥三角上，泥三角放在三腳架上，用酒精燈加熱，用坩堝鉗取下坩堝，所以還須要坩堝和泥三角。(4)二氧化硅與HF反應(yīng)，與一般的酸不反應(yīng)，化學(xué)方程式是SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。(5)①二氧化硅與碳酸鈉高溫反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳?xì)怏w，D是二氧化碳，少量的二氧化碳通入硅酸鈉溶液中，生成硅酸沉淀和碳酸鈉，化學(xué)方程式分別是SiO2＋Na2CO3=Na2SiO3＋CO2↑，Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓。②純堿為碳酸鈉，高溫下碳酸鈉與二氧化硅發(fā)生反應(yīng)，所以不能運(yùn)用含有二氧化硅的坩堝，如石英玻璃坩堝、一般玻璃坩堝，應(yīng)選擇鐵坩堝，選AB。8．獲得學(xué)問和信息是現(xiàn)代人不行缺少的素養(yǎng)，信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展離不開材料科學(xué)的推動。(1)光導(dǎo)纖維是一種高質(zhì)量傳導(dǎo)光的玻璃纖維，利用光纜通信，能同時傳輸大量信息。制造光纖電纜的主要原材料的化學(xué)式是SiO2。信息產(chǎn)業(yè)的核心材料是高純度的硅，高純度的單晶硅的生產(chǎn)方法之一：SiO2eq\o(→,\s\up17(C))Si(粗硅)eq\o(→,\s\up17(HCl、Cl2))SiHCl3(沸點(diǎn)31.5℃)eq\o(→,\s\up17(H2))Sieq\o(→,\s\up17(氣相沉積法))超純硅(多晶硅)→單晶硅近代用得較多的另一種方法(之二)是：用金屬硅化物(Mg2Si)與鹽酸作用得硅烷(SiH4)，再加熱分解得高純硅。單晶硅可用來制作大規(guī)模集成電路、整流器等，硅純度越高，大規(guī)模集成電路的性能就