無(wú)機(jī)非金屬材料(B級(jí)能力練)(人教版2019必修第二冊(cè))(解析版)

第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第三節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料（限時(shí)：25分鐘）一、選擇題1．下列說(shuō)法正確的是()A．因?yàn)镠F與SiO2反應(yīng)，故用氫氟酸在玻璃器皿上刻蝕標(biāo)記B．下列轉(zhuǎn)化在一定條件下能夠?qū)崿F(xiàn)：SiO2SiCl4SiC．SiO2既能和NaOH溶液反應(yīng)，又能和氫氟酸反應(yīng)，所以是兩性氧化物D．Si和SiO2都用于制造光導(dǎo)纖維【答案】A【詳解】A．HF與SiO2反應(yīng)，SiO2+HF=SiF4+H2O，故用氫氟酸在玻璃器皿上刻蝕標(biāo)記，故A正確；B．SiO2只溶于HF，不溶于鹽酸，SiO2SiCl4的轉(zhuǎn)化過(guò)程不能實(shí)現(xiàn)，故B錯(cuò)誤；C．HF與SiO2反應(yīng)體現(xiàn)的是HF的特性，SiO2與其他的酸不反應(yīng)，不是兩性氧化物，故C錯(cuò)誤；D．Si單質(zhì)是良好的半導(dǎo)體材料，用于制造晶體管，SiO2用于制造光導(dǎo)纖維，故D錯(cuò)誤；答案選A。2．（2020·安徽省舒城中學(xué)高一月考）下列有關(guān)硅及硅酸鹽材料的說(shuō)法正確的是()A．硅酸鈉屬于鹽，不屬于堿，所以硅酸鈉可以保存在磨口玻璃塞試劑瓶中B．反應(yīng)①Na2SiO3+H2O+CO2═Na2CO3+H2SiO3↓，反應(yīng)②Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑，兩反應(yīng)是相互矛盾的，不可能都能發(fā)生C．普通玻璃、石英玻璃、水泥等均屬于硅酸鹽材料D．祖母綠的主要成分為Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示為3BeO·Al2O3·6SiO2【答案】D【詳解】A．硅酸鈉能將玻璃塞和試劑瓶粘結(jié)在一起而打不開(kāi)，不能用磨口玻璃塞試劑瓶存放，故A錯(cuò)誤；B．反應(yīng)①Na2SiO3+H2O+CO2═Na2CO3+H2SiO3↓是強(qiáng)酸制弱酸，反應(yīng)②Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑，是高溫下硅酸鈉比碳酸鈉穩(wěn)定，原理不同，都可發(fā)生，兩者不矛盾，故B錯(cuò)誤；C．石英玻璃主要成分二氧化硅，是氧化物不是硅酸鹽，故C錯(cuò)誤；D．祖母綠的主要成分為Be3Al2Si6O18，用氧化物的形式表示時(shí)書(shū)寫(xiě)順序是：活潑金屬氧化物、較不活潑金屬氧化物、二氧化硅、水，故可以表示為：3BeO?Al2O3?6SiO2，故D正確；故選D。【點(diǎn)睛】本題的易錯(cuò)點(diǎn)為C，要注意石英玻璃主要成分二氧化硅，不是硅酸鹽，類似的還有，水晶、光導(dǎo)纖維、硅芯片等都不是硅酸鹽材料，難點(diǎn)是B，要注意反應(yīng)條件不同，反應(yīng)的原理可能不同。3．（2020·安徽黃山市·屯溪一中高一期中）下列溶液中通入CO2氣體無(wú)沉淀生成的是（）A．CaCl2溶液 B．Na2SiO3溶液 C．飽和Na2CO3溶液 D．Ba(OH)2溶液【答案】A【詳解】A.CaCl2溶液中通入CO2氣體，二者不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，無(wú)沉淀生成，故A選；B.Na2SiO3溶液通入CO2氣體，二者反應(yīng)生成硅酸沉淀，故B不選；C.飽和Na2CO3溶液通入CO2氣體，因碳酸氫鈉的溶解度小于碳酸鈉的溶解度，二者反應(yīng)有碳酸氫鈉晶體析出，故C不選；D.Ba(OH)2溶液通入CO2氣體，二者反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀，故D不選；答案選A。4．世界著名的科技史專家、英國(guó)劍橋大學(xué)的李約瑟博士考證說(shuō)：“中國(guó)至少在距今3000年以前，就已經(jīng)使用玻璃了?！毕铝杏嘘P(guān)普通玻璃的說(shuō)法不正確的是()A．制普通玻璃的原料主要是純堿、石灰石和石英B．玻璃在加熱熔化時(shí)有固定的熔點(diǎn)C．普通玻璃的成分主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅D．盛放燒堿溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，是為了防止燒堿跟二氧化硅反應(yīng)生成硅酸鈉而使瓶塞與瓶口粘在一起【答案】B【詳解】A．普通玻璃以純堿、石灰石和石英為原料，經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融制得，故A正確；B．玻璃是混合物，沒(méi)有固定的熔點(diǎn)，故B錯(cuò)誤；C．普通玻璃的成分主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅，組成也可表示為Na2O·CaO·6SiO2，故C正確；D．二氧化硅易與燒堿溶液反應(yīng)生成Na2SiO3，Na2SiO3具有很強(qiáng)的黏合性，因此盛有NaOH等強(qiáng)堿性溶液的試劑瓶不能使用玻璃塞，故D正確；故答案為B。5．下列離子方程式中書(shū)寫(xiě)正確的是()A．水玻璃中通入過(guò)量的二氧化碳：B．二氧化硅放入澄清石灰水中：C．二氧化硅與氫氟酸反應(yīng)：D．單質(zhì)硅溶于燒堿溶液中：【答案】D【詳解】A．水玻璃是硅酸鈉的水溶液，該物質(zhì)是易溶于水的強(qiáng)電解質(zhì)，以離子形式存在，向其中通入過(guò)量CO2反應(yīng)產(chǎn)生NaHCO3和H2SiO3，反應(yīng)的離子方程式為：+CO2+H2O=H2SiO3↓+，A錯(cuò)誤；B．澄清石灰水中Ca(OH)2以離子形式存在，該反應(yīng)方程式不符合質(zhì)量守恒定律和物質(zhì)存在形式，正確的離子方程式為：Ca2++2OH-+SiO2=CaSiO3+H2O，B錯(cuò)誤；C．氫氟酸是弱酸，應(yīng)該用化學(xué)式表示，C錯(cuò)誤；D．單質(zhì)硅溶于燒堿溶液中，生成硅酸鈉和H2，反應(yīng)符合反應(yīng)事實(shí)，遵循電子守恒、原子守恒、電荷守恒，D正確；故答案為D。6．由粗制備純的流程如圖所示，下列說(shuō)法不正確的是（）A．可用作木材防火劑B．步驟Ⅱ的反應(yīng)是C．步驟Ⅱ中的稀硫酸可用替代D．若在實(shí)驗(yàn)室中完成步驟Ⅲ，一般在蒸發(fā)皿中進(jìn)行【答案】D【分析】二氧化硅與氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉，硅酸鈉溶液與稀硫酸反應(yīng)生成硅酸沉淀，硅酸灼燒分解生成二氧化硅，結(jié)合硅及其化合物的性質(zhì)分析判斷?！驹斀狻緼．硅酸鈉水溶液具有阻燃性，可用作木材防火劑，故A正確；B．步驟Ⅱ是硅酸鈉與稀硫酸反應(yīng)生成硅酸沉淀，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2SiO3+H2SO4═H2SiO3↓+Na2SO4，故B正確；C．碳酸、硫酸的酸性都強(qiáng)于硅酸，都能夠與硅酸鹽反應(yīng)生成硅酸，因此步驟Ⅱ中的稀硫酸可用CO2替代，故C正確；D．步驟Ⅲ為灼燒固體分解，灼燒固體應(yīng)在坩堝中進(jìn)行，故D錯(cuò)誤；故選D。7．（2020·江西南昌市·南昌二中高一月考）工業(yè)上制備高純硅有多種方法，其中的一種工藝流程如圖：已知：流化床反應(yīng)的產(chǎn)物中，除SiCl4外，還有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等。下列說(shuō)法正確的是()A．電弧爐中發(fā)生的反應(yīng)為C+SiO2CO2↑+SiB．SiCl4進(jìn)入還原爐之前需要經(jīng)過(guò)蒸餾提純C．每生成1mol高純硅，需要44.8LCl2標(biāo)準(zhǔn)狀況D．該工藝Si的產(chǎn)率高且無(wú)副產(chǎn)物，符合綠色化學(xué)要求【答案】B【詳解】A．電弧爐中發(fā)生的反應(yīng)為：2C+SiO22CO↑+Si，故A錯(cuò)誤；B．通入氯氣反應(yīng)生成物除SiCl4外，還有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等，通過(guò)蒸餾得到SiCl4，故B正確；C．反應(yīng)有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等，則每生產(chǎn)1mol高純硅，需要Cl2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的體積大于44.8L，故C錯(cuò)誤；D．該工藝生成HCl等副產(chǎn)品，不符合綠色化的要求，故D錯(cuò)誤；故選B。8．（2021·甘肅蘭州市·蘭州一中高一期末）現(xiàn)今手機(jī)等電子產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，推動(dòng)了高純硅的生產(chǎn)與應(yīng)用。工業(yè)上用“西門子法”。以硅石(SiO2)

為原料制備冶金級(jí)高純硅的工藝流程如下圖所示。下列說(shuō)法不正確的是已知：SiHCl3室溫下為易揮發(fā)、易水解的無(wú)色液體。A．“還原”過(guò)程需要在高溫條件下，該反應(yīng)的主要還原產(chǎn)物為SiB．為最大程度節(jié)約成本，上述

生產(chǎn)工藝中能循環(huán)使用的物質(zhì)只有H2C．為防止SiHCl3水解而損失、氫氣爆炸，“氧化”、“分離”與“熱解”的過(guò)程均需要在無(wú)水、無(wú)氧的條件下進(jìn)行D．“氧化”過(guò)程反應(yīng)的化學(xué)方程式為Si+3HC1SiHCl3+H2【答案】B【分析】二氧化硅和金屬鎂在高溫下反應(yīng)生成氧化鎂和硅，加入稀硫酸除去氧化鎂，過(guò)濾得到硅，通入氯化氫在200～300℃下反應(yīng)生成SiHCl3，與最后與氫氣反應(yīng)生成Si?！驹斀狻緼．二氧化硅和金屬鎂在高溫下反應(yīng)生成氧化鎂和硅，還原產(chǎn)物為硅，鎂和硅反應(yīng)可生成Mg2Si，故A正確；B．流程中H2、HCl既是反應(yīng)物也是生成物，則可循環(huán)使用，故B錯(cuò)誤；C．“氧化”、“分離”與“熱解”的過(guò)程均需要在無(wú)水、無(wú)氧的條件下進(jìn)行，可防止SiHCl3水解而損失、氫氣爆炸，故C正確；D．由流程可知，通入氯化氫在200～300℃下反應(yīng)生成SiHCl3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Si+3HClSiHCl3+H2，故D正確；故選B。9．（2020·福建省南安市僑光中學(xué)高一月考）芯片是中美經(jīng)貿(mào)摩擦的焦點(diǎn)之一。制造芯片的高純硅可以用下述方法制取(反應(yīng)條件略)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．反應(yīng)①、②、③均為氧化還原反應(yīng)B．SiCl4中Si的化合價(jià)為+4C．Si是金屬元素，因此制造芯片的高純硅具有導(dǎo)電性D．硅原子的核電荷數(shù)為14【答案】C【分析】反應(yīng)①為二氧化硅與碳反應(yīng)生成一氧化碳和硅，反應(yīng)②是Si和氯氣的化合反應(yīng)，反應(yīng)③四氯化硅與氫氣反應(yīng)生成氯化氫和硅，以此解答?！驹斀狻緼.反應(yīng)①為二氧化硅與碳反應(yīng)生成一氧化碳和硅，反應(yīng)②是Si和氯氣的化合反應(yīng)，反應(yīng)③四氯化硅與氫氣反應(yīng)生成氯化氫和硅，都是有化合價(jià)的變化，符合氧化還原反應(yīng)特點(diǎn)，故A正確；B.SiCl4中Si的化合價(jià)為+4，故B正確；C.Si是非金屬元素，制造芯片的高純硅具有導(dǎo)電性，故C錯(cuò)誤；D.硅原子的核電荷數(shù)為14，故D正確；故選C。10．高純硅是現(xiàn)代信息、半導(dǎo)體和光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)都需要的基礎(chǔ)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(yīng)如下：下列說(shuō)法正確的是()A．自然界中存在大量的單質(zhì)硅B．步驟電弧爐中的化學(xué)方程式為SiO2＋CSi＋CO2↑C．二氧化硅能與氫氟酸反應(yīng)，而硅不能與氫氟酸反應(yīng)D．SiHCl3(沸點(diǎn)33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸點(diǎn)67.6℃)，通過(guò)蒸餾(或分餾)可提純SiHCl3【答案】D【解析】A、硅在自然界中沒(méi)有單質(zhì)硅，只有化合態(tài)的硅，故A錯(cuò)誤；B、電弧爐中的化學(xué)方程式為SiO2＋2CSi＋2CO↑，所以B錯(cuò)誤；C、二氧化硅和硅都能與氫氟酸反應(yīng)，所以C錯(cuò)誤；D、SiHCl3(沸點(diǎn)33.0℃)和SiCl4(沸點(diǎn)67.6℃)的沸點(diǎn)有較大差距，所以可通過(guò)蒸餾(或分餾)提純SiHCl3，故D正確。本題正確答案為D。二、非選擇題11．（2020·四川遂寧市·射洪中學(xué)高一期末）“材料”的發(fā)現(xiàn)和使用往往會(huì)極大地推動(dòng)生產(chǎn)、生活的發(fā)展，一些材料的出現(xiàn)甚至具有里程碑式劃時(shí)代的意義。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)無(wú)機(jī)非金屬材料。高純度單晶硅是典型的無(wú)機(jī)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(jì)算機(jī)的一場(chǎng)“革命”。這種材料可以按下列方法制備：①寫(xiě)出步驟I的化學(xué)方程式：_______。②步驟II經(jīng)過(guò)冷凝得到的SiHCl3(沸點(diǎn)為33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸點(diǎn)為57.6℃)和HCl(沸點(diǎn)為-84.7℃)，提純SiHCl3的實(shí)驗(yàn)方法是_______，所用到的玻璃儀器除酒精燈、溫度計(jì)、錐形瓶外還需要_______。(2)磁性材料。這種黑色材料含有某種鐵的氧化物，請(qǐng)寫(xiě)出該氧化物溶于稀硫酸溶液的化學(xué)方程式_______，簡(jiǎn)述檢驗(yàn)所得溶液中較低價(jià)態(tài)陽(yáng)離子的實(shí)驗(yàn)操作方法_______。(3)激光材料。我國(guó)是激光技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家，紅寶石(Al2O3)是最早用于產(chǎn)生激光的材料。請(qǐng)用離子方程式來(lái)證明它是一種兩性氧化物：_______、_______。(4)高分子材料。一種新型高效凈水劑[AlFe(OH)nCl6-n]m屬于無(wú)機(jī)高分子材料，它廣泛應(yīng)用于生活用水和工業(yè)污水的處理，其中鐵元素的化合價(jià)為_(kāi)______。(5)合金材料。取等質(zhì)量的兩份某鎂鋁合金分別加入足量的稀鹽酸和氫氧化鈉溶液中，產(chǎn)生的H2體積分別為100mL、90mL則該合金中鎂，鋁的質(zhì)量之比為_(kāi)______。(6)消毒材料。棕黃色強(qiáng)刺激性氣體Cl2O為國(guó)際公認(rèn)高效安全滅菌消毒劑之一，實(shí)驗(yàn)室可用潮濕的Cl2與Na2CO3反應(yīng)制取少量Cl2O，補(bǔ)充完整并配平下列反應(yīng)方程式：____。_______Cl2＋_______Na2CO3＋_______=_______NaHCO3＋_______NaCl＋_______Cl2O【答案】SiO2＋2CSi＋2CO↑蒸餾或分餾蒸餾燒瓶和冷凝管Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2(SO4)3＋4H2O取少量該溶液于試管中，滴入幾滴KMnO4溶液，溶液變淺，說(shuō)明溶液中含有Fe2＋或加入鐵氰化鉀溶液出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，說(shuō)明溶液中含有Fe2＋Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2OAl2O3＋2OH-=2AlO＋H2O＋34：272Cl2＋2Na2CO3＋H2O=2NaHCO3＋2NaCl＋1Cl2O【分析】工業(yè)上用焦炭在高溫下置換二氧化硅中的硅來(lái)制備粗硅，粗硅和HCl反應(yīng)生成SiHCl3，再通入過(guò)量氫氣得到純硅，以此解答?！驹斀狻?1)①工業(yè)上用焦炭在高溫下置換二氧化硅中的硅來(lái)制備粗硅，方程式為：SiO2＋2CSi＋2CO↑，故答案為：SiO2＋2CSi＋2CO↑；②SiHCl3(沸點(diǎn)33.0℃)、SiCl4(沸點(diǎn)57.6℃)、HCl(沸點(diǎn)-84.7℃)，他們的沸點(diǎn)不同，根據(jù)沸點(diǎn)的不同實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離的方法為蒸餾或分餾，所用到的玻璃儀器除酒精燈、溫度計(jì)、錐形瓶外還需要蒸餾燒瓶和冷凝管；故答案為：蒸餾或分餾；蒸餾燒瓶和冷凝管；(2)具有磁性的黑色材料含有某種鐵的氧化物即Fe3O4，與稀硫酸溶液反應(yīng)生成硫酸鐵、硫酸亞鐵和水，方程式為：Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2(SO4)3＋4H2O；因?yàn)槎r(jià)鐵離子能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，或者和鐵氰化鉀溶液反應(yīng)出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，所以檢驗(yàn)二價(jià)鐵的方式是：取少量該溶液于試管中，滴入幾滴KMnO4溶液，溶液變淺，說(shuō)明溶液中含有Fe2＋或加入鐵氰化鉀溶液出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，說(shuō)明溶液中含有Fe2＋；故答案為：Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2(SO4)3＋4H2O；取少量該溶液于試管中，滴入幾滴KMnO4溶液，溶液變淺，說(shuō)明溶液中含有Fe2＋或加入鐵氰化鉀溶液出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，說(shuō)明溶液中含有Fe2＋；(3)氧化鋁是兩性氧化物，既能和強(qiáng)酸反應(yīng)又能和強(qiáng)堿反應(yīng)，離子方程式分別為：Al2O3+6H+═2Al3++3H2O、Al2O3＋2OH-=2AlO＋H2O；故答案為：Al2O3+6H+═2Al3++3H2O；Al2O3＋2OH-=2AlO＋H2O；(4)化合物中鋁元素顯+3價(jià)，氫氧根為-1價(jià)，氯元素為-1價(jià)，各元素的化合價(jià)代數(shù)和為0，故鐵元素的化合價(jià)為+3價(jià)，故答案為：+3；(5)因?yàn)殇X與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氫氣，而鎂不反應(yīng)，所以90mL氫氣為鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成，又鋁和鎂都能與鹽酸反應(yīng)生成氫氣，所以100mL氫氣為鋁和鎂與鹽酸反應(yīng)生成，根據(jù)得失電子守恒，則鋁生成90mL氫氣，鎂生成100mL-90mL=10mL氫氣，所以合金中鎂，鋁的質(zhì)量之比為10×24：90