高一年级下册化学人教版（2019）必修第二册5

人教版高一化学必修第二册课时作业

第三节无机非金属材料

一、选择题（本题15小题，每小题只有一个选项符合题意）

1、下列关于硅酸盐及新型无机非金属材料的说法正确的是（）

A.汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器，其主要原料为黏土

B.SiOz具有导电性且硬度大,所以可用于制作光导纤维和光电池

C.传统无机非金属材料是指光导纤维、玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材

料

D.新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点，但强

度比较差

2、下列关于物质的叙述不正确的是（）

A.水泥是传统的硅酸盐产品

B.氯气是一种黄绿色、有毒的气体

C.玛瑙的主要成分是硅

D.硅在电子工业中，是最重要的半导体材料

3、下列有关说法错误的是（）

A.普通玻璃和钢化玻璃的成分不一样，钢化玻璃中加了玻璃钢

B.水泥的主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙

C.水泥具有水硬性，因此在保存和运输过程中要注意防水防潮

D.陶瓷的釉料在烧制时，若空气过量，一般显示的是高价态的

金属的颜色

4、有“水晶之乡”美称的江苏东海县盛产水晶，现存于国家地质博

物馆的水晶大王就出自东海县。水晶是较纯净的透明的石英晶体，下

列有关石英的叙述正确的是（）

A.石英都是无色透明的晶体，可作装饰品，也可以制作光学仪器

B.石英晶体中每个Si周围结合2个0,每个0周围结合4个Si

C.石英制作的光导纤维在强碱性条件下易发生“断”路

D.石英不可以用来制取高纯硅，可以制光导纤维

5、下列有关物质组成、性质和用途的说法中，正确的是（）

A.硅酸可由二氧化硅溶于水得到

B.氮化硅、光导纤维、氧化铝陶瓷、玻璃等都属于新型无机非

金属材料

C.木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧

D.光导纤维的主要成分是硅，可广泛用于通信和医疗领域

6、在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是（）

①焦炭②纯碱③氢氟酸④硝酸⑤氢氧化钠

A,③⑤B.④⑤

C.①③⑤D.④

7、过量的泥沙、纯碱、生石灰熔化后生成下列几种物质，其中正确

的是（）

①水泥②玻璃③瓷器④混凝土⑤一种硅酸盐产品

A.①和④B.②和⑤

C.③D.②

8、宋代五大名窑分别为:钧窑、汝窑、官窑、定窑、哥窑。其中钧窑

以“入窑一色，出窑万彩”的神奇窑变著称。下列关于陶瓷的说法不

正确的是（）

A.窑变是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色

变化

B.氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料

C.高品质的瓷器晶莹剔透,属于纯净物

D.陶瓷属于硅酸盐材料,耐酸碱腐蚀

9、科学家用金属钠还原CCL和SiCL制得一种一维SiC纳米棒,相关

反应的化学方程式为8Na+CCl4+SiCl4=SiC+8NaClo下列说法不正确

的是（）

A.SiC和Si。?中硅元素的化合价相同

B.上述反应中SiC既是氧化产物又是还原产物

C.SiOz制备单质Si、单质Si制备SiCL均涉及氧化还原反应

D.一维SiC纳米棒比表面积大,对微小粒子有较强的吸附能力

10、二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型

材料等方面有着重要的用途。a〜e是对①〜⑤反应中Si02所表现的

化学性质或作用进行的判断，其中正确的是（）

①SiOz+2NaOH=Na2SiO3+H20②SiO2+2CSi+2C0t

（3）SiO2+4HF=SiF4t+2H20

@Na2C03+Si02=^=Na2Si03+C02t@SiO2+3C^^=SiC+2COt

a.反应①中Si。?作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃

b.反应②中Si（L表现出氧化性

c.反应③中Si。?表现了酸性氧化物的通性

d.反应④符合用难挥发性的酸酎制取易挥发性的酸酎的道理

e.反应⑤中SiOz未参加氧化还原反应

A.aceB.bdeC.cdeD.ab

11、我国研制的新型“连续纤维增韧”航空材料宇航服，其主要成分

由碳化硅陶瓷和碳纤维复合而成，下列叙述正确的是（）

A.它耐高温、抗氧化性强

B.它比钢铁密度小、硬度大，但质地较脆

C.它有固定的熔、沸点

D.它是一种新型有机高分子材料

12、光缆的主要成分为Si。?。

.5G

下列叙述正确的是（）

A.CO?与SiOz都能跟H.0反应生成相应的酸

B.Si。?与CO?都不能与酸反应

C.Si。?与C02（干冰）都能够与氢氧化钠溶液反应

D.水晶的主要成分是SiC

13、下列说法正确的是（）

A.普通玻璃的主要成分可以表示为Na20•CaO•6SiO2,说明普通

玻璃为纯净物

B.制玻璃的过程中发生反应Na2«）3+SiO2遏暹NazSiOs+CO2t,说

明酸性H2SiO3>H2CO3

C.水晶玻璃、普通玻璃均属于硅酸盐产品

D.青花瓷胎体的原料为高岭土[AbSizCUOH）」,用氧化物形式可

表示为AI2O3・2s示2・2H2。

14、Si。?是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是（

Si（单晶硅）

HC1

A.图中所有反应都不属于氧化还原反应

B.硅酸盐的化学性质稳定,常用于制造光导纤维

C.可用盐酸除去石英砂（主要成分为SiO2）中少量的碳酸钙

D.普通玻璃是由纯碱、黏土和石英砂制成的，具有固定的熔点

15、氮化碳结构如图所示,其硬度超过金刚石晶体,成为首屈一指的超

硬新材料。下列有关氮化碳的说法不正确的是（）

A.氮化碳属于化合物

B.氮化碳中碳显-4价,氮显+3价

C.氮化碳的化学式为C.M

D.每个碳原子与四个氮原子相连,每个氮原子与三个碳原子相连

二、非选择题（本题4小题）

16、氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、耐磨损、化

学性质稳定、抗冷热冲击,工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮气在1300

℃反应获得。

⑴根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是（填序号）。

A.制汽轮机叶片B.制有色玻璃

C.制永久性模具D.制造柴油机

（2）根据元素周期律知识，请写出氮化硅的化学式o

⑶氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外,它不与其他无机酸反应。

试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式。

(4)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下,加强热发生反应,可得较

高纯度的氮化硅,反应的化学方程式为o

17、硅是带来人类文明的重要元素之一,在传统材料发展到信息材料

的过程中创造了一个又一个奇迹。已知SisM与氢氟酸反应。

(1)一种用工业硅(含少量铁、铜的单质及化合物)和氮气(含少量氧气)

合成氮化硅的工艺主要流程如下：

硅块—►粉碎-----稀酸X蒸溜水

N?健麻H氮.炉片康卜康H后里理

600七1200~1400七I

18-36h—接真空装置氮化硅

已知硅的熔点是1420℃,高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。

①弗净化时,铜屑的作用是；

②在氮化炉中反应为3Si(s)+2N2(g)=Si3NKs),该反应放热,开始时

须严格控制氮气的流速以控制温度的原因是0

③X可能是(选填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟

酸”)。

⑵SiHCh遇水剧烈反应，该反应的化学方程式为

18、单质Z是一种常见的半导体材料，可由X通过如图所示的路线制

备。其中X为Z的氧化物;Y为氢化物，分子结构与甲烷相似。回答下

歹U问题：

X^Mg2Z-Y-Z

⑴由X制备Mg2Z的化学方程式为。

⑵由Mg2Z生成Y的化学方程式为,Y分子的电子式为

_________________________O

（3）Z、X中共价键的类型分别是、o

19、单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二

氧化硅制得粗硅（含铁、铝、硼、磷等杂质），粗硅与氯气反应生成四

氯化硅（反应温度450〜500°C）,四氯化硅经提纯后用氢气还原可得

高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。

一

连

接

足

“

处

理

装

置

一

AD

相关信息如下:

a.四氯化硅接触水会发生化学反应；b.硼、铝、铁、磷在高温下

均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；c.有关物质的物理常数见下

表：

物质SiCLBCLAlClaFeCLPC15

沸点/℃57.712.8——315—

熔点/℃-70.0-107.2————

升华温度/℃——一180300162

请回答下列问题：

(1)写出装置A中发生反应的化学方程式：,口中

发生反应的化学方程式：_______________________________

(2)A中g管的作用是，装置C中的试剂是,作用是

(3)装置E中的h瓶需要冷却的理由是o

(4)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精储(类似多次蒸储)得到高

纯度四氯化硅，精僧后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元

素是(填写元素符号)。

⑸过量的氯气可以用石灰乳来处理，请写出该反应的化学方程式:

答案与解析

1、A

解析：工业上以黏土为原料烧制瓷器,A正确;二氧化硅对光具有良好

的全反射作用，故用于制作光导纤维,而Si为半导体材料,可作光电

池材料,B错误;光导纤维是新型无机非金属材料,C错误;新型无机非

金属材料具有高强度,D错误。

2、C

解析：A.水泥、玻璃、陶瓷是传统的硅酸盐产品,A正确;B.氯气是一

种黄绿色、有毒的气体,B正确;C.玛瑙的主要成分是二氧化硅,C错

误;D.硅在电子工业中可以作半导体,是最重要的半导体材料,D正确。

3、A

解析：钢化玻璃是将普通玻璃加热软化后，迅速冷却后得到的，成分

与普通玻璃一样，故A错误；水泥的主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙

和铝酸三钙，故B正确；水泥具有水硬性，因此在保存和运输过程中

要注意防水防潮，故C正确；陶瓷的釉料在烧制时一，若空气过量，金

属被氧化生成高价态物质，显示的是高价态的金属的颜色，故D正确。

4、C

解析：有些石英晶体有颜色也不透明，如玛瑙，A错误；石英晶体中

每个Si周围结合4个0,每个。周围结合2个Si,B错误；石英是

制光导纤维的材料，二氧化碳是酸性氧化物，与碱反应，所以光导纤

维在强碱性条件下易发生“断”路，C正确；通过石英与碳反应可以

得到粗硅，然后粗硅再与Ck反应生成SiCL”SiCL与比反应得到纯

净的Si,D错误。

5、C

解析：二氧化硅不能与水反应，A项错误；氮化硅、光导纤维、氧化

铝陶瓷都属于新型无机非金属材料，玻璃属于传统无机非金属材料，

B项错误；水玻璃是硅酸钠的水溶液，不燃烧也不易被腐蚀，具有防

腐性，木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧，C项正确;

光导纤维的主要成分是二氧化硅，可广泛用于通信和医疗领域，D项

错误。

6、D

解析：二氧化硅能被碳还原生成硅单质和一氧化碳，故①错误;二氧化

硅能与碳酸钠反应生成硅酸钠和二氧化碳,故②错误;二氧化硅能与

氢氟酸反应生成四氟化硅气体,故③错误;二氧化硅是酸性氧化物,不

能与硝酸反应，故④正确;二氧化硅能与氢氧化钠反应生成硅酸钠，故

⑤错误。

7、B

解析：本题主要考查玻璃的生产原理及学生思维的严密性。泥沙的主

要成分是SiOz,与Na2cO3、CaO在高温熔化过程中发生如下反应：

高温

SiO2+Na2CO3^=Na2SiO;5+CO2t,

局温

Si02+CaO=CaSi03,

生成的NazSiOs、CaSiOs与SiO?熔合在一起形成一种玻璃态物质，

即我们通常说的普通玻璃，玻璃是一种硅酸盐产品。

8、C

解析：不同的金属氧化物颜色可能不同,在高温下,釉料中的金属化合

物发生氧化还原反应导致的颜色变化称为窑变,A正确;氧化铝陶瓷属

于新型无机非金属材料,B正确；瓷器的原料主要是黏土,还含有其他

物质，是混合物,C错误;陶瓷属于硅酸盐材料,耐酸碱腐蚀,D正确。

9、B

解析：SiC和Si。?中硅元素的化合价均为+4,A正确;SiC是还原产

物,NaCl是氧化产物,B错误;SiOz制备单质Si需加入还原剂,单质Si

制备SiCl4需加入氧化剂,C正确;一维粒子上下表面均能与其他物质

接触，比表面积大,对微小粒子有较强的吸附能力,D正确。

10、B

解析：通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是③，因此a、c

判断错误；反应②是一个置换反应，其中二氧化硅被还原，表现出氧

化性，b判断正确；反应④是一个复分解反应，用难挥发的二氧化硅

制取易挥发的二氧化碳，d判断正确；反应⑤中碳的化合价由0价变

为-4和+2价，硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因此二氧化

硅没有参加氧化还原反应，e判断正确。

11、A

解析：碳化硅陶瓷具备耐高温、抗氧化性强的特点,A正确；“连续纤

维增韧”航空材料比钢铁密度小,硬度大，且韧性好,B错误；“连续纤

维增韧”航空材料宇航服,其主要成分由碳化硅陶瓷和碳纤维复合而

成，属于混合物，没有固定的熔、沸点,C错误;新型“连续纤维增韧”

航空材料是一种新型无机非金属材料,D错误。

12、C

解析:A项,CO?与水反应,SiOz不与水反应,也不溶于水;B项,Si。2为酸

性氧化物,能与HF反应，但CO?不与酸反应;C项,Si02、C02均能与NaOH

溶液反应:SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2。,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O；D1^,

晶是纯净的Si02,SiC俗称金刚砂。

13、D

解析：普通玻璃的主要成分可以表示为Na2O-CaO・6SiO2,但普通玻

璃属于混合物，A错误；反应Na2cOs+SiOz圜遢NazSiOs+CO2t能发生

是因为生成的CO?不断逸出，且该反应不是在溶液中发生的，不能作

为判断碳酸和硅酸酸性强弱的依据，事实上碳酸的酸性强于硅酸的酸

性，B错误；水晶玻璃的主要成分是二氧化硅，不属于硅酸盐产品，

C错误。

14、C

解析：化学反应前后有元素化合价变化的一定是氧化还原反应,二氧

化硅与碳反应生成硅单质的反应有元素化合价的变化,属于氧化还原

反应,故A错误;光导纤维的成分是二氧化硅，不是硅酸盐,故B错误;

碳酸钙溶于盐酸生成氯化钙和水以及二氧化碳,二氧化硅和盐酸不反

应,可以用盐酸除去石英砂（主要成分为Si02）中混有的少量碳酸钙，

故C正确;玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的,玻璃属于混合物,

没有固定的熔点，故D错误。

15、B

解析：碳氮原子间以共价键结合，由于氮原子的得电子能力大于碳原

子,共用电子对偏向氮原子而使其显负价,根据最外层电子数可得碳

显+4价,氮显-3价,据此也可得出其化学式为C3N.bA、C正确、B错误;

由题图分析得每一个碳原子与四个氮原子相连,每个氮原子与三个碳

原子相连,D正确。

16、解析：（1）氮化硅陶瓷硬度大、耐磨损、抗腐蚀、抗冷热冲击，

所以可用来制造汽轮机叶片、永久性模具以及柴油机等。（2）氮化硅

中，氮的非金属性强,应显-3价,硅的还原性强,且+4价稳定,故应显

+4价。由此可得氮化硅的化学式:SisN」。

答案：（1）ACD

⑵SisN」

(3)Si3N.4+12HF=3SiF.1+4NH3

(4)3SiC14+2N2+6H2—Si3K,+12HC1

17、解析：(1)①氮气中含有少量氧气,需将氮气净化,用Cu除去氧气。

②氮化炉温度为1200~1400℃，硅的熔点为1420℃,该反应是放

热反应，严格控制氮气流速，以控制温度为1200—1400℃,防止硅

熔化成团，阻碍硅与氮气充分接触。③SisN」与氢氟酸反应,而硝酸不反

应，且稀硝酸可将硅块中的Fe、Cu杂质溶解而除去。(2)SiHCh与乩0

反应生成IhSiOs、盐酸和比。

答案：(1)①除去原料气中的氧气

②因为反应放热，防止局部过热,导致硅熔化成团，阻碍与M的充分接

触③硝酸

(2)SiHCl3+3H20=H2Si03+3HCl+H2f

18、解析：Z是半导体材料，则Z为Si,氧化物X为Si。?。

⑴根据反应的流程图可知,二氧化硅与Mg反应生成

电Si,SiO2+4Mg—2Mg0+Mg2Sio

⑵NfeSi与盐酸反应生成的Y为氢化物，则