第3讲无机非金属材料（原卷版）

高一化学无机非金属材料素质能力提高竞赛综合测试第I卷（选择题）一、单选题1．甲、乙、丙、丁、戊五种物质是中学化学常见的物质，其中甲、乙均为单质，它们的转化关系如图所示(某些条件和部分产物已略去)。下列说法正确的是A．若甲可以与NaOH溶液反应放出H2，则丙一定是两性氧化物B．若甲为短周期中最活泼的金属，且戊为碱，则丙生成戊一定是氧化还原反应C．若丙、丁混合产生大量白烟，则乙一定会使高锰酸钾溶液褪色D．若甲、丙、戊都含有同一种元素，则三种物质中，该元素的化合价由低到高的顺序可能为甲<丙<戊2．解释下列事实的化学方程式或离子方程式正确的是A．用石英和焦炭制取粗硅：SiO2+CSi+CO2B．氢氟酸雕刻玻璃发生的离子反应：4H++4F-+SiO2=SiF4↑+2H2OC．将氧化铁溶于氢碘酸的离子反应：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2OD．单质铝溶于烧碱溶液中：2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑3．短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W、Z同主族，X原子的最外层电子数是Y原子最外层电子数的6倍。p、q、r分别为W、X、Z的单质，s、t、u为W、X、Z三种元素形成的二元化合物，上述物质的转化关系如图所示(反应条件略去)，下列说法不正确的是A．原子半径：Y>Z>W>XB．反应①可用于工业上制备Z的单质C．s、t、u均能与Y的最高价氧化物对应的水化物的溶液反应D．X、Y、Z三种元素形成的一种化合物的水溶液可做木材防火剂4．新中国成立70年来，我国在载人飞船、北斗卫星、高铁、5G技术等领域取得了举世瞩目的成就。它们均与化学有着密切联系。下列说法正确的是A．“神舟十一号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷是新型无机非金属材料，其主要成分是硅酸盐B．国庆阅兵中出现的直－20直升机使用了大量的新型材料，其中锂铝合金属于金属材料C．截止2019年11月我国光缆线路总长超过三千万公里，光纤的主要成分是碳化硅D．我国2020年发射的首颗火星探测器，其太阳能电池帆板的材料是二氧化硅5．是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法不正确的是A．可发生反应：B．具有吸水性，需要密封保存C．能与，反应生成新盐D．与足量盐酸作用，所得固体产物主要为6．现代社会的发展与进步离不开材料，下列有关说法不正确的是A．碳化硅是一种新型陶瓷材料，具有耐高温耐磨的特点B．晶体硅是一种半导体材料，常用于制造光导纤维C．硬铝是一种铝合金，是制造飞机和飞船的理想材料D．石墨烯是一种新型无机非金属材料，具有高电导率的特点7．我国是历史悠久的文明古国。下列叙述错误的是A．西安兵马俑表面的“蓝”，又称“中国紫”，主要成分是硅酸铜钡(含有PbO)，其中的硅元素不是以形式存在的B．敦煌壁画颜料中含有的青金石，其分子式为，属于硅酸盐C．广东岭南“南越武王”赵佗汉墓出土的铜钱表面的绿色斑点或斑块，主要成分是碱式碳酸铜D．中国古代瓷器的“红釉”，“釉汁细腻，光润匀净，色如胭脂”，其主要成分为，不可能含有铜元素8．在无机非金属材料中，硅一直扮演着重要的角色。下列说法正确的是A．碳化硅(俗称石英砂)可用作变压器铁芯B．SiO2属于两性氧化物，可以与HF反应：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2OC．CO2和SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂D．高温下，能发生SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2↑，可以证明H2SiO3的酸性大于碳酸9．绵阳博物馆位于富乐山西麓，馆内藏品3万余件，其中包括东汉青铜摇钱树、清带套五彩高足瓷碗、宋莲瓣纹高足银碗、西汉漆木马等文物。下列有关叙述错误的是A．青铜摇钱树表面绿色物质主要成分属于盐类B．陶瓷是以作为主要原料经高温烧结而成C．莲瓣纹高足银碗表面因被氧化而呈现灰黑色D．漆木马表面黑漆涂料具有耐潮、耐腐蚀功能10．粉上多彩高温瓷器为宋代衡山窑首创，也是我国宋元陶瓷史上的艺术瑰宝。化学家对元代的粉上多彩高温瓷器文物进行分析发现，其中含有石英颗粒，还有一定量的莫来石(，1<x<2)、氧化铁、氧化钙和氧化镁。下列说法正确的是A．石英的主要成分是，由大量的硅氧四面体基本单元构成B．瓷器质地均匀，硬度高，是纯净物C．粉上多彩高温瓷器的主要成分是各种氧化物，其中氧化钙和水反应生成氢氧化钙D．粉上多彩高温瓷器含有氧化铁，导致青釉器颜色为青色11．下列有关硅及硅酸盐材料的说法正确的是A．硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中B．高纯度的硅单质广泛用于制造光导纤维C．普通玻璃、塑料、水泥等均属于硅酸盐材料D．SiO2是水晶、玛瑙的主要成分，也是制造光导纤维的原料12．中华传统文化中蕴含着很多化学知识，下列说法错误的是A．“落红不是无情物，化作春泥更护花”蕴含着自然界中的碳、氮循环B．《泉州府志》中有：“元时南安有黄长者为宅煮糖，宅垣忽坏，去土而糖白，后人遂效之。”其原理是泥土具有吸附作用，能将红糖变白糖C．《天工开物》中“至于矾现五金色之形硫为群石之将，皆变化于烈火”，其中矾指的是金属硫酸盐D．“水火既济而土合……后世方土效灵人工表异陶成雅器有素肌，玉骨之象焉”以上所述的“陶成雅器”的主要原料是黏土、石灰石13．玻璃、水泥、陶瓷和砖瓦都是传统硅酸盐产品，下列关于它们的说法不正确的是A．水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙B．黑砖中的铁元素主要以氧化铁形式存在C．《陶者》“陶尽门前土，屋上无片瓦。十指不沾泥，粼粼居大厦。”黏土烧制陶器的过程中发生了化学变化D．工艺师用氢氟酸来腐蚀雕刻玻璃制品14．“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品，玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品 B．制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英砂C．硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高 D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐15．SiF4广泛应用于电子和半导体产业，可用作水泥的硬化剂和制造单晶硅的中间体，其常压下的沸点为-86℃，可利用单质硅和HF溶液进行制备。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是A．单质硅在自然界中主要以游离态存在B．常温常压下，2.24LSiF4中含有的共价键数目大于0.4NAC．相对于F元素，Si元素更易和O元素结合D．H2和SiF4在1380K下反应制备出单晶硅的反应为熵增反应第II卷（非选择题）二、实验题16．I.化合物甲和化合物乙的混合粉末是汽车安全气囊中存放的化学物质，经组成分析，确定该混合粉末仅含Na、Fe、N、O四种元素。为研究安全气囊工作的化学原理，进行以下实验操作：请回答下列问题：(1)工业上冶炼单质2的化学方程式为________；(2)若化合物丙在空气中转化为碳酸氢盐，则反应的化学方程式为________；(3)化合物甲可用下列方法制备：30℃时，将水合肼(N2H4?H2O)、亚硝酸甲酯(CH3ONO)、NaOH混合，充分反应后先回收得到CH3OH，母液降温结晶，过滤得到化合物甲。写出用该法制备化合物甲的化学反应方程式________。II.晶体硅是一种重要的非金属材料。实验室用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略)。制备纯硅的主要反应为：SiHCl3+H2=Si(纯)+3HCl已知①SiHCl3沸点33.0℃，上述反应在1000~1100℃进行；②SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。请回答下列问题：(1)下列说法不正确的是___________；A．装置B中的溶液可以是浓硫酸B．装置C中的烧瓶需要加热，其目的是使滴入烧瓶中的SiHCl3气化C．装置D中观察到的现象是有固体物质生成D．装置D可以采用普通玻璃管代替石英管???E.为保证制备纯硅实验的成功，关键的操作步骤有检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及排尽装置中的空气、干燥气体?????F.尾气处理装置中可以将导管直接插入盛有NaOH溶液的烧杯中(2)为检验某粗硅中存在的铁元素，可采取的实验操作方法是__________；17．碳、硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。（1）SiO2是玻璃的主要成分之一，保存氢氧化钠溶液的玻璃瓶应用橡胶塞的原因是______________（用化学方程式表示）；Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是________。A．普通玻璃坩埚?????B．石英玻璃坩埚??????C．氧化铝坩埚?????D．铁坩埚（2）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：①用石英砂和焦炭在电弧炉中制粗硅，该反应的化学方程式为____________。②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和_______。物质SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸点/℃235557.631.88.2－30.4－84.9－111.9③SiHCl3极易水解，其完全水解的化学方程式为_____________。（3）某同学为了验证碳和硅两种元素非金属性的相对强弱，用下图所示装置进行实验（夹持仪器已略去，气密性已检验），实验操作步骤：Ⅰ.打开弹簧夹1，关闭弹簧夹2，并打开活塞a，滴加盐酸。Ⅱ.A中看到白色沉淀时，关闭弹簧夹1，打开弹簧夹2，，关闭活塞a。①B中反应的离子方程式是________。②通过步骤Ⅰ得知盐酸具有的性质是________（填字母）。A．挥发性???????B．还原性???????C．氧化性????????D．酸性③C装置中的试剂X是________（写化学式）。D中反应的化学方程式是________。④碳、硅的非金属性逐渐减弱的原因：碳和硅______。18．已知二氧化硅，二氧化硫和二氧化碳都是酸性氧化物，化学性质具有一定的相似性，镁和钠的化学性质也具有一定的相似性。Ⅰ.用如上图所示装置进行镁和二氧化硫的实验，其中A是制备二氧化硫的发生装置。（1）选择制取二氧化硫的合适试剂_______________（填序号）。①10%的硫酸溶液②80%硫酸溶液③亚硫酸钠固体④亚硫酸钙固体（2）写出装置B中发生反应的化学方程式：___________________。装置C中氢氧化钠溶液的作用是_______________________。（3）请在图中画出制备二氧化硫的发生装置，注明仪器名称，固定仪器省略不画______。（4）你认为该装置的不足之处是________________（任写2条）。Ⅱ.某研究性学习小组进行了“实验室制硅”的研究，查阅资料知：①工业上在高温时用碳还原二氧化硅可制得硅；②镁在点燃的条件下即可与二氧化硅反应；③金属硅化物与稀硫酸反应生成硫酸盐与四氢化硅；④四氢化硅在空气中自燃。他们在实验报告中记录着：“……选用合适的物质在适宜的条件下充分反应，再用足量稀硫酸溶解固体产物；然后过滤，洗涤，干燥，最后称量……在用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，其产率也只有预期值的63%左右。”（5）该小组“实验室制硅”的化学方程式是_______________________。（6）用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，用化学方程式解释发生的原因是____________。19．晶体硅(熔点1410℃)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅的过程如下：I.高温下用过量的碳还原二氧化硅制得粗硅；II.粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3(Si＋3HClSiHCl3＋H2)；III.SiHCl3与过量的H2在1100～1200℃的温度下反应制得纯硅，已知SiHCl3能与水剧烈反应。(1)第一步用焦炭与石英砂制取粗硅，其反应的化学方程式为_______；上述反应中的氧化剂是_______，还原剂是_______。(2)粗硅与HCl气体反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点-84.7℃)，提纯SiHCl3采用的方法为_______。(3)实验室用SiHCl3与过量的H2反应制取纯硅装置如图所示(加热和夹持装置略去)：①装置B中的试剂是_______，装置C中的烧杯需要加热，目的是_______。②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是_______，装置D不能采用普通玻璃管的原因是_______，装置D中发生反应的化学方程式是_______。③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及_____。20．氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。氯化铝与氨气高温合成法：AlCl3+NH3AlN+3HCl，某AlN样品仅含有Al2O3杂质，为测定AlN的含量，设计如下二种实验方案。已知：AlN+NaOH+H2O═NaAlO2+NH3↑。(方案1)取一定量母的样品，用图1装置测量样品中AlN的纯度(夹持装置已略去)。(1)如图C装置中球形干燥管的作用是_______。(2)完成以下实验步骤：组装好实验装置，实验前应检查装置的气密性，再加入实验药品，接下来的实验操作是关闭K1，打开K2，打开分液漏斗活塞，加入NaOH浓溶液，