专题03无机非金属材料（知识串讲专题检测）（原卷版）

专题03无机非金属材料一、硅酸盐材料1．从组成上看，无机非金属材料多含有硅、氧等元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。2．硅酸盐材料主要包括陶瓷、玻璃、水泥等。3．在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。4．下列硅酸盐材料的主要原料分别是：（1）陶瓷——黏土；（2）玻璃——纯碱、石灰石、石英砂；（3）水泥——黏土和石灰石。5．常见的硅酸盐——Na2SiO3(1)硅酸钠是一种白色固体，能溶于水，其水溶液俗称水玻璃。(2)硅酸钠在空气中放置易与空气中CO2反应而变质：Na2SiO3＋H2O＋CO2=Na2CO3＋H2SiO3↓。(3)硅酸钠是制备黏合剂和木材防火剂等的原料。6．硅酸盐氧化物形式的书写硅酸盐由于组成比较复杂，通常用氧化物的形式表示其组成，改写时的规律为：(1)顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水；氧化物之间以“·”隔开。(2)原则：各元素原子总个数比符合原来的组成，若出现分数应化为整数。例如：钠长石NaAlSi3O8不能写成eq\f(1,2)Na2O·eq\f(1,2)Al2O3·3SiO2，应写成Na2O·Al2O3·6SiO2。(3)规律：各元素的化合价不能改变。二、新型无机非金属材料1．硅(1)硅元素在周期表中的位置为第三周期、第ⅣA族，其单质的导电性介于导体与绝缘体之间，是应用最为广泛的半导体材料。(2)硅单质的化学性质常温下：①与氟气反应：Si＋2F2=SiF4；②与氢氟酸反应：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑；③与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。加热或高温条件下：①与O2反应：Si＋O2eq\o(=,\s\up7(△))SiO2；②与Cl2反应：Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiCl4；③与C反应：Si＋Ceq\o(=,\s\up7(高温))SiC。(3)高纯硅的制备原理eq\x(石英砂)eq\o(\o(→,\s\up11(焦炭),\s\do4(1800～2000℃)),\s\do14(①))eq\x(粗硅)eq\o(\o(→,\s\up11(HCl),\s\do4(300℃)),\s\do14(②))eq\x(SiHCl3)eq\o(\o(→,\s\up11(H2),\s\do4(1100℃)),\s\do14(③))eq\x(高纯硅)其中涉及的主要化学反应为：①SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(1800～2000℃))Si＋2CO↑；②Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(300℃))SiHCl3＋H2；③SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1100℃))Si＋3HCl。(4)硅的用途高纯硅可用于生产计算机芯片和硅太阳能电池。2．二氧化硅(1)存在SiO2的存在形态有结晶形和无定形两大类，统称硅石。石英、水晶、玛瑙、沙子、光导纤维的主要成分均是SiO2。(2)SiO2的结构和物理性质SiO2中Si原子和O原子形成空间网状结构，故不存在单个的SiO2分子。SiO2的空间网状结构决定了其具有熔点高、硬度大、难溶于水等特点。(3)SiO2的化学性质(4)用途纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本材料，可以制作光导纤维。3．新型陶瓷(1)新型陶瓷与传统陶瓷相比，在组成上有很大的变化，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。(2)碳化硅(SiC)碳化硅俗称金刚砂，它是由碳原子和硅原子通过共价键连接而形成，与金刚石的结构类似，硬度很大，具有优异的高温抗氧化性能，可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等。(3)新型陶瓷种类：高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷。4．碳纳米材料(1)富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，如C50、C60、C70、C120等，其代表物是C60。(2)碳纳米管是由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大，具有高强度和优良的电学性能。(3)石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，其独特的结构使其电阻率低、热导率高，具有很高的强度。一、单选题1．有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，下列说法正确的是A．晶体硅具有半导体性质，可用于生产光导纤维B．玻璃中含有的SiO2可与NaOH溶液反应，故常用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰C．碳化硅(SiC)俗称金刚砂，类似金刚石结构，是一种耐高温的半导体材料D．陶瓷、水泥、石英玻璃都属于硅酸盐材料2．化学知识与科技、生产、生活有密切的关系。下列叙述中错误的是A．“天宫二号”空间运行的动力源泉——太阳能电池帆板，其核心材料为晶体硅B．“天问一号”火星车使用的保温材料——纳米气凝胶，具有丁达尔效应C．三星堆二号祭祀坑出土商代的铜人铜像填补了我国考古学、青铜文化史上的诸多空白。青铜器的出土表明我国商代已经掌握冶炼铜技术D．“北斗系统”组网成功，北斗芯片中的半导体材料为二氧化硅3．钦州坭兴陶，学名为紫泥陶，与江苏紫砂陶、云南建水陶、重庆荣昌陶并称中国四大名陶。传统钦州坭兴陶制备工艺主要包括以下几个步骤：制备坯料→坯体成型→修整坯体→坯体干燥→装饰坯体→烧制坯体→抛光打磨。下列制陶过程中，涉及化学变化的是A．坯体成型 B．坯体干燥 C．烧制坯体 D．抛光打磨4．下列说法正确的是A．因为HF与SiO2反应，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记B．下列转化在一定条件下能够实现：SiO2SiCl4SiC．SiO2既能和NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物D．Si和SiO2都用于制造光导纤维5．光纤通信70年代后期发展起来的一种新型通信技术，目前长距离光纤通信系统已投入使用，光纤通信的光学纤维是由下列哪种物质经特殊工艺制成的A．碳 B．二氧化硅 C．锗 D．硅6．“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。”诗句中的“沙”的主要成分是，下列说法错误的是A．属于酸性氧化物，不与任何酸反应B．“水玻璃”可以由与NaOH溶液反应制得C．是制取传统硅酸盐产品玻璃的原料之一D．通常所说的“从沙滩到用户”，这句话涉及工业上制备粗硅的工艺7．下列物质中按其成分能与玻璃、水泥、陶瓷归于一类的是A．硅 B．碳化硅 C．硅酸钠 D．二氧化硅8．下列材料的特性及用途的说法中不正确的是A．光导纤维传导光的能力很强，是非常好的通讯材料B．氧化铝陶瓷具有两性，不可以用于制耐高温设备C．氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用来制造轴承D．人造刚玉硬度高，可用来制造刚玉球磨机9．熔融苛性钠应选用的器皿是A．陶瓷坩埚 B．石英坩埚 C．普通玻璃坩埚 D．铁坩埚10．硅是组成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，氮化硅的化学式为B．碳化硅的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为D．氮化硅、氧化铝、碳化硅和二氧化锆都可作为制高温结构陶瓷的材料11．我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白。下列对硅及其化合物的有关叙述正确的是A．二氧化硅既能与烧碱溶液反应又能与氢氟酸反应，所以二氧化硅是两性氧化物B．晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应C．晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它的提炼工艺复杂，价格极高D．晶体硅和金刚石的硬度都很大12．宋代五大名窑分别为钧窑、汝窑、官窑、定窑、哥窑。其中钧窑以“人窑一色，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．陶瓷属于硅酸盐制品，耐酸碱腐蚀，但是不能用来盛装氢氟酸13．下列关于硅酸盐材料的说法错误的是A．生活中常见的硅酸盐材料有玻璃、水泥、陶瓷B．生产陶瓷的主要原料是黏土C．普通玻璃的主要成分只有SiO2D．普通硅酸盐水泥的生产以石灰石和黏土为主要原料14．你认为下列说法无科学性错误的是①铅笔芯的原料是重金属铅，儿童在使用时不可用嘴吮咬铅笔，以免引起铅中毒。②二氧化硅硬度大，故可用来生产光导纤维。③“汽水”浇灌植物有一定道理，其中二氧化碳的缓释，有利于植物的光合作用。④硅的提纯与应用，促进了半导体元件与集成芯业的发展，可以说“硅是信息技术革命的催化剂”。⑤碳酸钡可作X光透视肠胃的药剂。⑥富勒烯、石墨烯、碳纳米管都是碳元素的单质，属于新型无机非金属材料。A．①③⑥ B．③④⑥ C．①④ D．②③⑤15．下表各组物质(或者它们的溶液)通过一步反应可实现如图所示的转化的是

选项XYZASiNa2SiO3H2SiO3BSH2SSO2CAl2O3NaAlO2Al2(SO4)3DMg(OH)2MgCO3MgCl2A．A B．B C．C D．D二、填空题16．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。（1）下列物质不属于硅酸盐的是。A．陶瓷

B．玻璃

C．水泥

D．生石灰（2）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式为，工艺师常用(填物质名称)来雕刻玻璃。（3）用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作。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（4）工业上常利用反应2C＋SiO2Si＋2CO↑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，下同)，氧化剂是。17．材料与生活、生产息息相关，目前使用的材料主要有：金属材料、传统无机非金属材料、新型无机非金属材料、高分子材料、复合材料等。(1)硅酸盐材料是重要的传统无机非金属材料，也是日常生活、交通工具、建筑行业等不可缺少的材料之一、下列不属于传统硅酸盐产品的是(填写序号)。①光导纤维

②水泥

③玻璃

④陶瓷(2)玻璃是重要的建筑和装饰材料，玻璃属于(填“纯净物”或“混合物”)。雕花玻璃的花纹是利用氢氟酸对普通玻璃中的二氧化硅的腐蚀作用而制成的，写出该反应的化学方程式。(3)氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高，化学性质稳定。工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃反应获得氮化硅，该反应属于化学反应基本类型中的反应；已知氮化硅中硅元素的化合价为+4价，则氮化硅的化学式为。18．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)工业上用石英砂和过量焦炭在电弧炉中高温加热生成粗硅的化学方程式为；当有1molC参与反应时，该反应转移的电子数是。(2)还原炉中发生的化学反应方程式为：。(3)上述工艺生产中循环使用的物质除外，还有。(4)工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为。(5)关于硅及其相关化合物的叙述正确的是。A．自然界中存在天然游离的硅单质B．玻璃、水泥、陶瓷都是传统的硅酸盐产品C．既能和NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物D．硅元素在金属与非金属的分界线处，因此具有弱导电性，一般可用于作为半导体材料E．已知C与Si的最高正价都是正四价，由于，用类比法得知，19．(一)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)工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热到1600℃1800℃生成粗硅的化学方程式为：。(2)在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，粗硅生成SiHCl3的化学反应为：Si+3HClSiHCl3+H2，生成物SiHCl3的结构式为：。(二)某化学兴趣小组利用下列图示装置探究氨气的性质。(3)①中湿润的红色石蕊试纸变蓝的原因：(用化学方程式表示)。(4)向②中滴入浓盐酸，现象为：。(5)将灼热的铂丝伸入③中锥形瓶，可观察到铂丝保持红热，有红棕色气体及少量白烟生成。该过程会同时发生多个反应，写出NH3和O2催化氧化的化学方程式：，瓶中红棕色气体为(填化学式)。(三)某氨氮废水(、)的生物法处理流程如图所示：(6)检验氨氮废水中含有的方法是：。(7)过程Ⅱ在硝化细菌作用下实现的转化，称为硝化过程。在碱性条件下