53无机非金属材料（精准练习）-2021-2022学年高一化学学习高效学讲练（人教版2019）

20212022学年高一化学同步学习高效学与练（精准练习）第五章化工生产中的重要非金属元素第三节无机非金属材料1．（2021·黑龙江·牡丹江市第十五中学高一期中）下列关于硅的说法不正确的是A．硅在地壳中的含量仅次于氧B．硅在自然界中既有化合态，又有游离态C．高纯度的硅可用于制造计算机芯片D．硅单质的导电能力介于导体和绝缘体之间【答案】B【详解】A．地壳中元素含量由大到小为：氧、硅、铝、铁、钙等，故A不符合题意；B．硅在自然界中只有化合态，没有游离态的硅，故B符合题意；C．硅是半导体材料，常用于制造计算机芯片，故C不符合题意；D．硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，故D不符合题意；故答案为：B。2．（2021·四川·成都外国语学校高一阶段练习）如图为刻蚀在玻璃上的精美的花纹图案。玻璃的主要成分之一是二氧化硅，能在玻璃上进行蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是A．烧碱 B．纯碱 C．氢氟酸 D．盐酸【答案】C【详解】玻璃中的二氧化硅能与氢氟酸反应，可以用氢氟酸在玻璃上进行蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻璃，故选C。3．（2021·四川·攀枝花市成都外国语学校高一阶段练习）下列关于二氧化硅的说法中错误的是A．同二氧化碳一样，二氧化硅分子是由一个硅原子和两个氧原子构成的B．通常状况下，二氧化碳为气态，二氧化硅为固体C．SiO2同CO2一样也能与CaO反应生成盐D．SiO2仅用来表示二氧化硅的组成，其基本结构单元为正四面体，不仅存在于二氧化硅晶体中，而且存在于所有硅酸盐矿石中。【答案】A【详解】A．二氧化硅为共价晶体，是由硅原子与氧原子构成，不存在分子，A错误；B．通常状况下，二氧化碳为气态，二氧化硅为固体，B正确；C．二氧化硅为酸性氧化物，能够与碱性氧化物氧化钙反应生成硅酸钙，C正确；D．二氧化硅为原子晶体，不存在分子式，SiO2仅用来表示二氧化硅的组成，其基本结构单元为正四面体，该结构仅存在于二氧化硅晶体中，而且存在于所有硅酸盐矿石中，D正确；故答案为A。4．（2021·四川省绵阳南山中学高一阶段练习）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【答案】D【详解】A．宫二号使用的光伏太阳能电池的核心材料是半导体硅，天宫二号使用的光伏太阳能电池是将太阳能转化为电能，A正确；B．“天问一号”火星车使用的热控材料是新型保温材料纳米气凝胶，属于胶体，能够产生丁达尔效应，B正确C．青铜器的主要成分是铜单质，商代的铜人铜像，说明此时我国已经掌握炼铜技术，C正确；D．单质硅是半导体材料，芯片中的半导体材料为单质硅，D错误；故选D。5．（2022·陕西榆林·高一期末）下列有关叙述中正确的是A．二氧化硅能导电，因此常被用于制造光导纤维B．钠在氯气中燃烧，产生白色烟雾C．利用液氨汽化时吸热，可用液氨作制冷剂D．Si和C相似，在自然界主要以单质形式存在【答案】C【详解】A．二氧化硅常被用于制造光导纤维是因此能传到光，故A错误；B．钠在氯气中燃烧，产生白烟，没有白雾，故B错误；C．利用液氨汽化时吸收大量热，因此液氨常用作制冷剂，故C正确；D．Si和C相似，在自然界Si只以化合态形式存在，在自然界C既有化合态也有游离态，故D错误。综上所述，答案为C。6．（2021·甘肃·嘉峪关市第一中学高一期中）已知Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑。有一根粗铝含铁和硅两种杂质，取两份等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和稀NaOH溶液中，放出等质量的H2，则该粗铝中铁和硅的关系是①物质的量之比为1∶2②物质的量之比是3∶1③质量之比是2∶1④质量之比是4∶1A．②④ B．②③ C．①④ D．只有④【答案】D【详解】因为等量的铝和足量的盐酸或氢氧化钠反应生成等量的氢气，所以取两份等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和稀NaOH溶液中，放出等质量的H2，说明硅和氢氧化钠反应放出的氢气与铁与盐酸反应放出的氢气量相等，根据反应方程式分析，1mol硅反应生成2mol氢气，1mol铁产生1mol氢气，则铁和硅的物质的量比为2:1，质量比为4:1。故选D。7．（2020·河北·石家庄一中高一期末）实验室用SiHCl3(沸点33.0°C)与过量H2在1100°C下反应制得纯硅，制备纯硅的装置如图所小(夹持及加热装置略去)，已知：SiHCl3能与H2O剧烈反应，在空气中易自燃，下列说法错误的是A．装置B中的试剂是浓硫酸，目的是除去氢气中的水蒸气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．实验时石英管用酒精灯外焰加热D．为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是排尽装置中的空气以及控制好反应温度【答案】C【详解】A．SiHCl3能与H2O剧烈反应，所以装置B中的试剂是浓硫酸，目的是除去氢气中的水蒸气，故A正确；B．SiHCl3的沸点33.0°C，为使滴入烧瓶中的SiHCl3气化，装置C中的烧瓶需要加热，故B正确；C．酒精灯的加热温度400—500℃，SiHCl3与H2的反应温度是1100°C，实验时石英管不能用酒精灯加热，故C错误；D．SiHCl3在空气中易自燃，SiHCl3与H2的反应温度是1100°C，为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是排尽装置中的空气以及控制好反应温度，故D正确；选C。8．（2021·重庆市南川中学校高一阶段练习）下列各组物质之间可以按下图所示关系直接转化的是→→→A．Fe→Fe2O3→Fe(OH)3→FeB．Si→SiO2→H2SiO3→CaSiO3C．NaOH→NaCl→Na2CO3→NaOHD．HCl→CuCl2→BaCl2→HCl【答案】D【详解】A．Fe和O2加热条件下生成Fe2O3，Fe2O3不能直接转化为氢氧化铁，氢氧化铁也不能直接转化为Fe，故A不选；B．SiO2不能直接生成H2SiO3，故B不选；C．NaOH和盐酸反应生成NaCl，NaCl不能一步转化为Na2CO3，Na2CO3可以和Ca(OH)2反应生成NaOH，故C不选；D．HCl溶液可以和CuO反应生成CuCl2，CuCl2和Ba(OH)2反应生成BaCl2，BaCl2可以和H2SO4反应生成HCl，故D选。答案选D。9．由二氧化硅制高纯硅的流程如下，下列说法中错误的是A．①②③均属于氧化还原反应 B．H2和HCl均可循环利用C．SiO2是一种坚硬难熔的固体 D．X为CO2【答案】D【详解】A．①②③反应中均有单质参加或生成，也就是均有元素化合价发生改变，所以均属于氧化还原反应，A正确；B．H2和HCl既是反应物，又是产物，所以二者在流程中均可循环利用，B正确；C．SiO2是水晶的主要成分，是Si、O原子按一定规则排列成的具有一定几何外形的晶体，是一种坚硬难熔的固体，C正确；D．SiO2与焦炭在高温条件下发生反应，生成粗硅和CO，所以X不是CO2，D错误；故选D。10．（2021·陕西·榆林十二中高一阶段练习）四氯化硅()是制造半导体材料硅的中间产物，在空气中容易吸收水蒸气生成原硅酸()和而产生白色烟雾，下列说法不正确的是A．由转化为的过程中，硅元素化合价没有发生改变B．原硅酸中氢、氧元素的质量比为C．四氯化硅由一个硅原子和四个氯原子构成D．四氯化硅应密封保存【答案】C【分析】由四氯化硅(SiCl4)在空气中容易吸收水蒸气生成原硅酸(H4SiO4)和氯化氢，反应的化学方程式为：SiCl4+4H2O=H4SiO4+4HCl，以此进行解答。【详解】A．四氯化硅(SiCl4)中氯元素显l价，则硅元素为+4价；H4SiO4中氢元素显＋l价，氧元素显2价，则硅元素为+4价；所以由SiCl4转化为H4SiO4的过程中，硅元素化合价没有发生改变，故A正确；B．原硅酸中氢、氧元素的质量比为，故B正确；C．应该描述为一个四氯化硅分子是由一个硅原子和四个氯原子构成，故C错误；D．由题意，四氯化硅(SiCl4）在空气中容易吸收水蒸气生成原硅酸(H4SiO4)和HCl，故四氯化硅应密封保存，故D正确；故答案选C。11．（2021·湖北·华中师大一附中高一期中）碳、硅及其化合物常用做性能优异的无机非金属材料。比如氮化硅，其熔点高、硬度大，电绝缘性好，化学性质稳定。有关碳、硅及其化合物的说法正确的是①硅在自然界中主要以单质形式存在，硅是应用最广泛的半导体材料②硅是构成一些岩石和矿物的基本元素③石墨烯是一种新型的纳米化合物④氮化硅的化学式为Si3N4，其可制作坩埚，制作切削刀具⑤光导纤维的通信容量大，导电性强⑥水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂A．①③⑤ B．①③⑥ C．②④⑤ D．②④⑥【答案】D【详解】①硅是亲氧元素，在自然界中以化合态的形式存在，不能以单质形式存在，①错误；②硅元素是地壳中大量存在的元素，是许多种岩石和矿物的基本构成元素之一，②正确；③石墨烯是碳单质，不属于化合物，③错误；④氮化硅的化学式为Si3N4，氮化硅硬度大、熔点高可以用来制作坩埚；熔点高、化学性质稳定可制作耐高温轴承，切削刀具等，④正确；⑤二氧化硅晶体对光具有全反射作用，能传递光信号，可以用二氧化硅晶体制备光导纤维，无导电性，⑤错误；⑥水玻璃具有黏性，不易燃烧，可用于生产黏合剂和防火剂，⑥正确；综上所述，正确的是②④⑥，故选D。12．（2021·广东·佛山市南海区桂城中学高一阶段练习）由下列实验事实得出的结论正确的是：A．由SiO2不能与水反应生成硅酸可知，SiO2不是酸性氧化物B．CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性H2CO3＞H2SiO3C．由SiO2＋2CSi＋2CO↑，可知碳的非金属性大于硅D．SiO2可与NaOH溶液反应，也可与氢氟酸反应，可知SiO2为两性氧化物【答案】B【详解】A．酸性氧化物是能跟碱生成盐和水的氧化物，SiO2能与碱反应生成硅酸盐和水，所以SiO2是酸性氧化物，酸性氧化物不是用是否跟水反应确定的，故A错误；B．CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，白色沉淀为硅酸，根据强酸可以制弱酸，可知酸性H2CO3＞H2SiO3，故B正确；C．碳和硅是同主族元素，碳的原子半径小于硅，碳得电子能力强于硅，所以碳的非金属性强于硅，反应SiO2＋2CSi＋2CO↑能发生的原因主要是生成了CO气体，CO可以离开反应体系，可以促使反应不断向右进行，故C错误；D．SiO2可与NaOH等碱溶液反应生成盐和水，SiO2虽然可与氢氟酸反应，但不能和其他酸反应，SiO2和酸的反应不具有普遍性，所以SiO2不是两性氧化物，SiO2是酸性氧化物，故D错误；故选B。13．（2021·浙江·诸暨中学高一期中）下列物质中，不含有硅酸盐的是A．光导纤维 B．普通玻璃 C．黏土 D．普通水泥【答案】A【详解】A．光导纤维主要成分是SiO2，是含有Si的氧化物，而不是硅酸盐，A符合题意；B．普通玻璃中含有硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅，硅酸钠、硅酸钙是硅酸盐，因此玻璃的成分中含有硅酸盐，B不符合题意；C．黏土主要成分是硅酸盐，C不符合题意；D．普通水泥成分中含有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙，因此其中含有硅酸盐，D不符合题意；故合理选项是A。14．（2021·四川成都·高一期末）下列说法正确的是①构成岩石与许多矿物的基本元素是碳②二氧化硅晶体的基本结构单元中，每个Si周围结合4个O③使用量最大的无机非金属材料是：陶瓷、水泥、玻璃等硅酸盐产品④硅胶多孔，吸附能力强，常用作干燥剂，也可用作催化剂的载体A．①②③④ B．②③④ C．①④ D．②③【答案】B【详解】①硅在地壳中的含量仅次于氧，居第二位，在自然界中硅主要以化合物二氧化硅、硅酸盐等的形式存在，二氧化硅、硅酸盐等硅的化合物是构成岩石和许多矿物的主要成分，因此可以说硅是构成岩石与许多矿物的基本元素，①错误；②二氧化硅晶体的基本结构单元中，每个Si原子与4个O原子形成4个SiO共价键；每个O原子与2个Si原子形成SiO共价键，这种结构向空间扩展就形成了立体网状结构，其中含有的Si、O原子个数比是1：2，②正确；③陶瓷、水泥、玻璃等硅酸盐产品是使用量最大的传统无机非金属材料，③正确；④硅胶多孔，表面积大，吸附能力强，常用作干燥剂，也可用作催化剂的载体，使反应物充分接触发生反应，④正确；综上所述可知：说法正确的是②③④，故合理选项是B。15．下列说法正确的是A．SiO2不能与H2SO4等所有的酸反应B．CO2和SiO2的对应水化物都是酸，碳酸酸性比硅酸弱C．CO2与SiO2均是酸性氧化物，溶于水均得到相应的酸D．硅是太阳能电池的常用材料，SiO2是光纤的主要成分【答案】D【详解】A．SiO2与HF酸反应，但与其它酸不反应，A错误；B．CO2和SiO2均是酸性氧化物，硅酸比碳酸的酸性弱，B错误；C．CO2与SiO2均是酸酐，但二氧化硅不溶于水，且与水不反应，C错误；D．硅是良好的半导体是太阳能电池的常用材料，SiO2是光纤的主要成分，D正确；答案选D。16．（2021·云南丽江·高一期末）硅在自然界中主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。回答下列问题：（1）Si是良好的半导体材料，试写出硅单质的一种用途：_______。（2）SiO2是玻璃的主要成分之一，烧碱溶液对玻璃有腐蚀性，写出SiO2与烧碱溶液反应的离子方程式为_______。（3）Na2SiO3溶液俗称_______，往Na2SiO3溶液中通入足量CO2气体发生的现象是：_______。（4）工业上常用焦炭和二氧化硅在高温条件下制备粗硅，该反应的化学方程式为_______。【答案】（1）做计算机的芯片或太阳能电池（2）SiO2+2OH=SiO+H2O（3）水玻璃有白色不溶物生成（4）2C+SiO2Si+2CO↑【分析】（1）Si是良好的半导体材料，故硅单质可用于做计算机的芯片或太阳能电池。（2）SiO2是酸性氧化物，可以与等碱溶液反应发生盐和水，SiO2与烧碱溶液反应的离子方程式为SiO2+2OH=SiO+H2O。（3）Na2SiO3溶液俗称水玻璃。硅酸的酸性小于碳酸，往Na2SiO3溶液中通入足量CO2气体生成硅酸沉淀和碳酸氢钠，发生的现象是：有白色不溶物生成。（4）焦炭和二氧化硅在高温条件下反应得到CO和硅，该反应的化学方程式为2C+SiO2Si+2CO↑。17．（2021·四川·三台县芦溪中学高一开学考试）硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。(1)工业上生产粗硅的反应：SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑；SiO2＋3CSiC＋2CO↑。若产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为1∶1，则参加反应的C和SiO2的物质的量之比为___________。(2)工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅：①若反应Ⅰ为Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2，则反应Ⅱ的化学方程式为___________。②整个制备过程中必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出该反应的化学方程式：___________。③假设每一轮次制备1mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失。反应Ⅰ中HCl的利用率为90%。反应Ⅱ中H2的利用率为93.75%，则在第二轮次的生产中，补充投入HCl和H2的物质的量之比是___________。【答案】5:2SiHCl3+H2Si（纯）+3HClSiHCl3+3H2O＝H2SiO3+3HCl+H2↑5:1【详解】(1)若产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为1:1，可将两方程式叠加，可知C和SiO2的物质的量之比为5:2。(2)①由流程图可知反应II是SiHCl3和H2反应生成纯硅和HCl，因此方程式为SiHCl3+H2Si（纯）+3HCl。②写出方程式中已知物质：SiHCl3+H2O—H2SiO3+HCl，由原子守恒可知另一种物质为H2，因此反应的化学方程式为SiHCl3+3H2O＝H2SiO3+3HCl+H2↑。③由反应的化学方程式：Si（粗）+3HClSiHCl3+H2，SiHCl3+H2Si（纯）+3HCl，可知循环反应过程需3molHCl参与循环反应，但每一次循环HCl的利用率是90%，因此需要增加（）molHCl，同理，循环生产中只产生1molH2，但H2的利用率为93.75%，因此需增加（）molH2，所以补充投入HCl和H2的物质的量之比为：（）：（）=5:1。18．（2021·重庆市铁路中学校高一阶段练习）(Ⅰ)分别向盛有：①紫色石蕊试液②澄清石灰水③品红溶液④酸性高锰酸钾溶液的试管中通入SO2气体。(1)试管①中的实验现象为___________。(2)试管②中发生反应的离子方程式为___________(通入少量的SO2)。(3)上述实验中，出现溶液褪色现象的是___________(填试管标号)。(4)上述实验中，SO2表现出酸性氧化物性质的是___________(填试管序号，下同)。SO2表现出漂白性的是___________，SO2表现出还原性的是___________。(Ⅱ)硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐占地壳质量的90%以上。(1)写出通信中硅的氧化物的一种用途：___________。(2)科学家用金属钠、四氯化碳和四氯化硅制得了碳化硅纳米棒，反应的化学方程式为8Na+CCl4+SiCl4=SiC+8NaCl。①该反应中Si元素的化合价为___________价。②其中还原产物的化学式为___________。③高温真空环境中，C与SiO2反应也可以生成SiC，写出该反应的化学方程式：___________。(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3溶液可以用作___________；设计简单实验比较醋酸与H2SiO3酸性的强弱，画出装置图，并指明所用试剂和药品：___________。【