第3讲 无机非金属材料-2022-2023学年高一化学下学期学科素养能力竞赛训练（原卷版）

第3讲高一化学学科素养能力竞赛专题训练——无机非金属材料

【题型目录】

模块一：易错试题精选

模块二：培优试题精选

模块三：名校竞赛试题精选

【典型例题】

模块一：易错试题精选

1.下列关于SiO2的说法错误的是

A.与NaOH溶液反应生成盐B.高温下能与CaO反应生成盐

C.纯净的Si02是光纤制品的基本原料D.能与氢氟酸反应，居于碱性氧化物

2.下列有关物质的说法错误的是

A.水玻璃可用作木材防火剂B.氧化铁常用作红色油漆和涂料

C.氨常用作制冷剂D.二氧化硅可以和水直接反应制取硅酸

3.下列说法不正确的是

A.熟石膏与水混合成糊状后能很快凝固,常用于制作模型和医疗石膏绷带

B.碳酸钠是一种大宗化学品，可用作食用碱或工业用碱

C.大兴机场航站楼顶部镶嵌八百块玻璃，玻璃属于新型无机非金属材料

D.Na2O2＞活性炭都可用于防毒呼吸面具，但两者的应用原理不同

4.下列说法不正确的是

A.碳酸钠可与盐酸反应，可用于治疗胃酸过多

B.Mg燃烧可发出耀眼白光，可用作信号弹

C.二氧化硅导光性良好，可用作光导纤维

D.FeC］在水中可形成胶体，可用作净水剂

5.下列说法正确的是

A.氢氟酸具有强酸性，可用于雕刻玻璃

高温

B.在粗硅的制取中发生反应2C+SQ-2CO+Si,硅被还原，所以碳的还原性大于硅的还原性

C.高温时Si02能跟Na2cCh反应放出CCh，所以硅酸的酸性比碳酸强

D.氨气不能用无水CaCL干燥，SCh能用浓硫酸干燥

6.下列有关硅及其化合物的说法错误的是

A.二氧化硅常用于制作计算机芯片B.工业上常用焦炭还原石英砂制得粗硅

C.硅位于元素周期表第三周期第1VA族D.碳纳米材料属于新型无机非金属材料

7.下列有关说法错误的是

A.硅是在地壳中的含量仅次于氧

B.二氧化硅是酸性氧化物，溶于水可生成硅酸

C.玛瑙、水晶的主要成分都是SiO?

D.Si。?是生产光导纤维的主要材料

8.作为全球最大的电子产品制造国，中国却有着“芯”病。我国国产芯片自给率不到30%,产值不足全球的

7%,市场份额不到10%»下列说法正确的是

A.CPU半导体芯片与光导纤维是同种材料

B.水泥和玻璃属于硅酸盐材料

C.水晶和陶瓷都是硅酸盐制品

D.二氧化氮、二氧化硅都是酸性氧化物

9.下列说法不正确的是

A.陶瓷是以黏土为主要原料，经高温烧结而成

B.普通玻璃以火碱、石灰和石英砂为原料，发生复杂的物理和化学变化制得

C.普通硅酸盐水泥以黏土和石灰石为主要原料

D.向水泥中加入适量的石膏可以调节水泥硬化速率

10.在无机非金属材料中，硅一直扮演着主要角色。下列说法错误的是

A.“硅一石墨烯-铸晶体管”为我国首创，错与硅均属于半导体材料

B.“神舟十三号”的太阳能帆板的主要材料为硅

C.中芯国际生产的芯片的主要成分是二氧化硅

D.超导陶瓷可应用于磁悬浮技术

II.下列有关硅和硅的化合物的用途错误的是

A.晶体硅作半导体材料B.二氧化硅作光导纤维材料

C.硅单质作耐火材料D.高纯硅作计算机芯片材料

12.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

13.工业上用焦炭还原石英砂制得含有少量杂质的粗硅，将粗硅通过化学方法进一步提纯，可以得到高纯

硅.回答下列问题.

(1)石英砂制粗硅的化学方程式为。

(2)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用形象化描述。

在基态MC原子中，核外存在对自旋相反的电子。

(3)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示。

①在石墨烯晶体中，每个六元环占有个C原子。

②写出金刚石的硬度大于晶体硅的原因：

(4)SiO2的晶体类型是晶体，一种Si。?晶体的结构中由顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升

的长链如图所示。其中Si原子的杂化轨道类型是

(5)%还原气态SiCL可制得纯硅，U00C时每生成0.56kg纯硅需吸收akJ热量，写出该反应的热化学方程式:

14.硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。

(l)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程为,工艺师常用(填物质

名称)来雕刻玻璃，其所对应的方程式为。

(2)Na2SiO3溶液俗称o

高温

⑶工业上常用2C+SiO2==Si+2cOf制备硅单质，该反应中所含元素化合价升高的物质是(填化学式),

氧化剂是。

15.非金属元素在生产生活中扮演着重要角色。请根据题意填空；

(1)氨是一种极易溶于水的气体，其水溶液能使酚配溶液变(填“红”或“蓝”)；

(2)SCh有一定的还原性，在葡萄酒的酿制过程中，添加适量的SCh，除可杀菌外，还可防止葡萄酒中的一些

成分被(填“氧化”或"还原”)，起到保质作用；

(3)玻璃中的成分SiO2能与NaOH溶液反应：SiO2+2NaOH-Na2SiO3+H,O,实验室中盛放NaOH溶液应选

用带(填“玻璃塞”或“橡胶塞”)的试剂瓶。

模块二：培优试题精选

1.已知三氟化氯(C1F3)是一种很强氧化剂和氟化剂，它能大多数有机和无机材料甚至塑料反应，可以使许

多材料不接触火源就燃烧，可应用于航天工业。下列推测不合理的是

A.C1F3与水按照1：2反应只生成一种弱酸和一种强酸

B.能与一些金属反应生成氯化物和氟化物

C.三氟化氯可用于清洁化学气相沉积的反应舱附着的半导体物质

D.可以代替H2O2充当火箭推进剂中的氧化物

2.冰晶石(Na3AlF6)微溶于水，工业上用萤石(CaF2含量为96%)、二氧化硅为原料，采用氟硅酸钠法制备冰

晶石，其工艺流程如图：

据此分析，下列观点不正确的是

A.滤渣A的主要成分是CaSO4

B.上述流程中，所涉反应均为非氧化还原反应

C.“操作i”可用硅酸盐质设备进行分离

D.流程中可循环使用的物质除H2so八SiCh外，滤液B经浓缩后也能循环使用

3.硅酸（H2SQ3）是一种难溶于水的弱酸，从溶液中析出时常形成凝胶状沉淀。实验室常用NazSiCh溶液

制备硅酸。某小组同学进行了如下实验：下列结论不正确的是（）

编号III

1mol-L-11mol-L-1

NaCOj溶液NaHCOj溶液

实验

苍一洗净的拜展一走

石灰山切丽沁溶液

bc

a

现象a中产生凝胶状沉淀b中凝胶状沉淀溶解，c中无明显变化

A.NazSiCh溶液一定显碱性

B.由I能说明酸性H2c03>H2Si03

C.由H可知，同浓度时Na2cCh溶液的碱性强于NaHCCh溶液

22

D.向NazSiCh溶液中通入少量C02，发生反应：SiO3+CO2+H2O=CO3"+H2SiO.4

4.下图是地壳中含量较大的九种元素分布图，图中X、Y、Z分别表示不同元素。

（1）X的名称为,硅元素在自然界以（填"游离态"或“化合态”）形式存在。

（2）Y的氧化物属于氧化物，硅的氧化物属于氧化物（填“酸性”、"两性”或“碱性”）。

（3）常用ZCb溶液作为刻制印刷电路时的“腐蚀液”，该反应的离子方程式为,区别ZCb溶液和

Z（0H）3胶体的方法是。

（4）由粗硅制备硅烷（SiH。的基本流程如下图所示（反应条件均省略）：

已知：反应I、II的化学方程式分别为Si+3HCl=SiHC13+A,SiHC13+A=Si+3HCl(均已配平)。

①A的化学式为。

②反应I、II、in中，有个属于氧化还原反应。

③反应IV中生成的SiH4和NH3两种气体的物质的量之比为。

5.硅在无机非金属材料中，扮演着主要角色，请利用相关知识回答下列问题：

(1)硅有非常重要的用途，请写出其中的一种：。

(2)古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钢(BaCuSizOx,

铜为+2价)，下列关于硅酸铜钢的说法不正确的是o

A.可用氧化物形式表示为BaOCuOZSiO?

B.性质稳定，不易脱色

C.x等于6

D.易溶解于强酸和强碱

(3)工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图如下:

①在电弧炉中发生的反应需要在高温条件进行，写出该反应化学方程式：。

②SiC14极易水解，在空气中生成烟尘和白雾，推测书写其水解的化学方程式为o

③在流化床反应的产物中，除SiCL,外，还有SiHC13、SiH2c12、SiHiCKFeCb等，有关物质的沸点数据如

下表，分离SiC14和其他杂质的方法为。

物质SiSiCl4SiHChSiH2cLSiH3clHC1SiH4

沸点/℃235557.631.88.2-30.4-84.9-111.9

高温高温

6.已知SiO2+2C-Si+2coT；Si+C=SiC。

现有石英砂和炭粉的混合物Imol,于高温下在电炉里充分反应后，得残留固体;

若石英砂与混和物的物质的量之比n(0<n<l),试讨论n取何值时，残留物的成分及其物质的量。

n

例：n=3————

残留固体Si————

物质的量(摩)3（或x）————

7.以粗硅(含铁、铝等杂质)为原料，工业上有以下两种制备高纯硅的工艺。已知：SiCk沸点57.7℃,遇水

强烈水解；SiHCL沸点31.5℃,且能与H2O强烈反应，并在空气中易自燃。

工

C，

高

温

焦zr

-I-II

高

石英砂工

里

艺

CL蕾

|n

Hg

(1)写出制备粗硅的化学反应方程式为

(2)粗硅与HC1反应完全后，经冷凝得到的SiHCb中含有少量SiCL，操作①采用的方法为

(3)SiHCl3与过量H2制备纯硅的装置如图(热源及夹持装置已略去)。

尾气处理

石英管装置略去

装置B中的试剂是一(填名称)，装置C中的烧瓶加热的目的是一。实验中先让稀硫酸与锌粒反应一段

时间后，再加热C、D装置的理由是

(4)根据如图所示装置回答以下问题:

若要用此装置证明非金属性：C>Si,从以下所给物质中选出甲同学设计的实验所用到的物质：①稀盐酸②

稀硫酸③碳酸钙④NazSiCh溶液⑤碳酸钠。试剂A为,试剂C为(填序号)。

8.化合物A由三种短周期元素组成，某兴趣小组进行了如下实验:

120mL1mol/LL溶液乙

NaOH溶液

[-A气体甲

恰好完全反应

2()mL3mol/L►气体单质乙0.42g

2.52gA

盐酸

温溶犒岁3慧区-白色固体甲1.20g

已知：气体甲为纯净物且只含两种元素，在标况下体积为672mL；固体甲为常用的耐火材料，溶液乙为建

筑行业中常用的粘合剂。请回答下列问题：

(1)A的组成元素为(用元素符号表示)，A的化学式为:

(2)写出A溶于盐酸的化学方程式。

(3)写出气体甲与NaOH(叫)反应的离子方程式。

(4)往溶液乙中通入少量CO2气体发生的化学方程式。

(5)高温下A与足量氯气能发生剧烈爆炸，生成三种常见化合物，试写出相应的化学方程式

9.I.为探究难溶性盐X(仅含三种元素)的组成和性质，设计并完成如下实验：

已知：气体甲和气体乙组成元素相同。

请回答:

(1)气体乙的摩尔质量是。

(2)写出X在隔绝空气条件下加热分解的化学方程式。

II.工业上可用焦炭与二氧化硅的混合物在高温下与氯气反应生成SiCl4,SiC14经提纯后用氢气还原得高纯

硅。以下是实验室制备SiC14的装置示意图(注：SiCLi遇水易水解)。

请回答下列问题：

(3)D装置的作用.

(4)装置A的硬质玻璃管中发生反应的化学方程式是

(5)C中吸收尾气一段时间后，吸收液中肯定存在OH、C1-和SO：。以下是探究该吸收液中可能存在其他酸

根离子(忽略空气中CO2的影响)的实验。

【提出假设】假设1：只有SO；：假设2：只有CIO、假设3：……

【设计方案】取少量吸收液于试管中，滴加3moi1"H2s04至溶液呈酸性，向试管中滴加溶液，若

溶液变为蓝色，则假设2成立。

10.水泥是重要的建筑材料，硅酸盐水泥主要为硅酸二钙QCaOSiCh)、硅酸三钙(3CaOSiCh)、铝酸三钙

(3CaOAI2O3)»铁铝酸四钙(4CaO-A12C>3-Fe2O3)和氧化镁等的混合物。《水泥化学分析方法》中用EDTA(一种

常用作滴定金属离子含量的有机物)滴定法测定水泥样品中钙、镁的含量。其过程如图所示：

足量盐—*滤渣

水泥NaOH固体酸酸化调pH到13

样品一熔融’过滤EDTA滴定钙离子’钙含量

」溶液A酒石酸钠平均分

②溶液B④

(D成两份

调pH到10

③钙、镁

滴定钙、镁离子

EDTA含量

⑤

已知：相关金属离子浓度为01mol/L时，形成氢氧化物沉淀的pH范围如表:

金属离子Mg2+Ca2+Al3+Fe3+

开始沉淀的pH1113.53.52

完全沉淀的pH13>144.53.5

回答下列问题:

（1）工业制水泥的主要原料是黏土和（填名称）。

（2）步骤①中选择用银卅期而不用瓷珀埸，其理由是.滤渣的主要成分为。（填化学式）。

（3）步骤③中加入的酒石酸钠和三乙醉胺作为掩蔽剂，可掩蔽杂质离子的干扰，在该过程中，主要掩蔽的离

子有。掩蔽剂需要在调pH前加入，若在碱性溶液中则起不到掩蔽作用，试从要掩蔽的离子性质分析

原因：。

（4）步骤④和⑤中，调pH时，最好选用试剂（填序号）。

A.氨水B.MgOC.CaCO3

（5）水泥样品中的钙的含量通过步骤④滴定结果可计算得出：而步骤⑤滴定的是钙、镁总量，所以测定镁的含

量准确性还依赖于步骤④。当溶液pH大于12时，会生成硅酸钙沉淀，所以若滴定前，溶液中还有少量的

硅酸，则需加入适量氟化钾，以消除硅酸的干扰。若未加氟化钾，残留的硅酸会使镁含量测定结果（填

“偏高”“偏低”或“无影响”）。

（6）镁含量的测定还受水泥试样中一氧化镒含量的影响，当一氧化锌含量小于0.5%时，干扰不明显，可忽略

不计；但大于0.5%时，还需要再测出一氧化镭含量。一氧化钵的测定是在硫酸介质中，用高碘酸钾将其氧

化为高锯酸根离子，进行测量。写出该过程中反应的离子方程式：（该反应中的一种产物可以作为食

盐的添加剂）。

11.硅单质及其化合物应用很广.请回答下列问题：

⑴制备硅半导体材料必须先得到高纯硅.三氯甲硅烷（SiHCL.）还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产

过程示意图如下：

赚HC1岫

|石醐---------“SiHCl；（粗）卜一

高温573皿

（纯）|-1高纯佳.

1375K

①写出由纯SiHCL,制备高纯硅的化学反应方程式.

②整个制备过程必须严格控制无水、无氧.SiHCh遇水剧烈反应生成HfiO、、HC1和另一种物质，写出配

平的化学反应方程式;

（2）下列有关硅材料的说法正确的是.

A.单质硅化学性质稳定，但可以被强碱溶液腐蚀

B.盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅

C.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高

D.光导纤维的主要成分是SiO?

（3）硅酸钠水溶液俗称水玻璃.取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入盐酸，振荡.写出实验现象并给予解

释（用化学方程式说明）.

（4）在人体器官受到损伤时，需要使用一种新型无机非金属材料来植入体内，这种材料是（填字母）.

A.高温结构陶瓷B.生物陶瓷C.导电陶瓷.

12.硅单质及其化合物应用范围很广。三氯硅烷（SiHCb）还原法是目前工业制高纯度硅的主要方法，生产

过程如下图：

（1）硅在元素周期表的位置____________,其最外层有种能量不同的电子。

（2）硅的气态氢化物为SiH4,其空间构型为；三氯硅烷中某些元素最高价氧化物对应水化物

的酸性>（填化学式）。

（3）写出三氯硅烷与氢气反应的化学反应方程式：o

（4）自然界中硅酸盐种类多，结构复杂，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成。如正长石

（KAlSi3O8）,氧化物形式为：。

模块三：名校竞赛试题精选

1.（2022.江苏•高二竞赛）下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是

A.晶体硅硬度大，可用于制作半导体材料

B.二氧化硅难溶于水，可用于制作光导纤维

C.二氧化氯具有强氧化性，可用作自来水消毒剂

D.氨气具有还原性，可用作制冷剂

2.（2022春•重庆•高二统考竞赛）2022年2月，北京成功举办了举世瞩目的冬奥会，这次盛会充分体现了

环保节能低碳的特点。下列有关说法不正确的是

A.冬奥交通以绿色能源、氢能为核心，实现“绿色奥运”

B.速滑馆采用二氧化碳跨临界直冷制冰，环保节能、安全无毒

C.颁奖礼服内胆里添加的石墨烯发热材料，属于有机高分子材料

D.冬奥火炬外壳使用的碳纤维复合材料，能耐火、耐寒、抗高温

3.(2009・上海•高二竞赛)2007年10月，我国成功地发射了嫦娥一号探测卫星，确定对月球土壤中14种元

素的分布及含量进行探测等。月球的矿产资源极为丰富，仅月球表面5cm厚的沙土就含有铁单质上亿吨，

月球上的主要矿物有辉石(CaMgSi2O6)、斜长石(KAS3O8)等，下列说法或分析错误的是

A.辉石、斜长石均属于硅酸盐矿

B.从辉石的化学式来看，它可被看作为复盐

C.斜长石的氧化物形式可表示为：K2OAl2O3-6SiO2

D.月球上有游离态铁是因为月球上铁的活动性比地球上铁的活动性弱

4.(2020.江苏.高二竞赛)下列有关物质的性质和用途具有对应关系的是

A.活性炭具有还原性，可用作制糖业的脱色剂

B.晶体硅的熔点高、硬度大，可用作制造半导体材料

C.二氧化氯具有强氧化性，可用作饮用水消毒

D.氯化铁溶液具有酸性，可用作刻蚀铜电路板

5.(2021秋・吉林白山•高二校考竞赛)中国不少古诗词清晰地描绘了当时人民的生活和社会的发展，如刘禹

锡的《浪淘沙》：“日照澄洲江雾开，淘金女伴满江隈。美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来。”下列有关本诗

中蕴含的化学知识正确的是

A.“沙中浪底来”指的是金的氧化物

B.淘金原理与化学上的萃取一致

C.雾的分散质粒子直径范围是IO9〜i()-7cm

D.由沙子到计算机芯片发生了还原反应

6.(2020•浙江•高三统考竞赛)天然硅酸盐组成复杂，其阴离子基本结构单元大多是SiCh四面体。在

A.(Si2O5);B.(SiO3):C.(Si6Ol7)，D.(Si8O24),

7.(2021秋•吉林白山•高二校考竞赛)化学与人类生活、生产和社会可持续发展密切相关，下列说法错误的

是

A.84消毒液具有强氧化性，可用于居家环境杀菌消毒

B.加强生活垃圾分类与再生资源回收有利于践行“绿水青山就是金山银山”的理念

C.中国华为自主研发的5G芯片巴龙5000的主要材料是Si

D.太阳能光催化环境技术技术可以将二氧化碳转化为燃料，该燃料属于一次能源

8.(2021秋.吉林白山.高二校考竞赛)陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学

有着密切的关系。下列说法错误的是

A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁

B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成

C.陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐

D.陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点

9.(2011•河北•高二竞赛)石头纸(RichMineralPaper)也叫石科纸，就是用磨成粉末的石头为主要原料，

加上15%的聚乙烯和5%胶合剂制成的。2010年两会期间，与会的政协委员们领到的各种会议资料都是以碳

酸钙为主要原料的低碳“石头纸下列有关“石头纸”的说法错误的是

A.“石头纸”不宜在高温条件下生产

B.“石头纸”与普通纸相比不易燃烧

C.“石头纸”能耐强酸与强碱的腐蚀

D.推广使用“石头纸”能达到保护森林和