2024-2025学年高中化学第三单元化学与材料的发展课题1无机非金属材料课时演练含解析新人教版选修2

PAGE5-课题1无机非金属材料1．世界闻名的科技史专家、英国剑桥高校的李约瑟博士考证说：“中国至少在距今3000年以前，就已经运用玻璃了。”下列有关玻璃的说法不正确的是()A．制一般玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英B．玻璃在加热熔化时有固定的熔点C．一般玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅D．盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起解析：本题考查玻璃的制法与性质；制一般玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英，A项正确；玻璃不是晶体，称作玻璃态物质，它没有固定熔点，B项错误；一般玻璃是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2熔化在一起的物质，C项正确；玻璃中含有SiO2，它能够被碱溶液腐蚀：SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O，故盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，D项正确。答案：B2．下列说法中，正确的是()A．制陶的主要原料是石英砂B．制作陶器一般分为制泥、成型、干燥、烧成等步骤C．制陶过程中温度越高越好，这样制得的陶器坚固D．在氧化气氛中烧制得灰陶，在还原气氛中得红陶解析：制陶的原料是黏土，故A错误。制陶过程中温度不能太高，太高会使陶器变形，故C错误。在氧化气氛中，铁元素以Fe2O3的形式存在，得红陶，在还原气氛中，铁元素以FeO的形式存在，得灰陶，故D错误。答案：B3．材料与化学亲密相关，表中对应关系错误的是()材料主要化学成分A.刚玉、金刚石三氧化二铝B.大理石、石灰石碳酸钙C.一般水泥、一般玻璃硅酸盐D.沙子、石英二氧化硅解析：金刚石是一种碳单质，所以A项错。答案：A4．有关高温结构陶瓷和光导纤维的说法正确的是()A．高温结构陶瓷弥补了金属材料的弱点，但是硬度却远远低于金属材料B．氮化硅陶瓷是一种重要的结构材料，具有超硬性，它不与任何无机酸反应C．光导纤维是一种能高质量传导光的玻璃纤维D．光导纤维的抗干扰性能好，不发生电辐射，通讯质量高，能防窃听解析：高温结构陶瓷克服了金属材料的弱点，本身还具有很多优点，如耐高温、高硬度、不怕氧化等，所以A选项错误。氮化硅陶瓷是重要的结构材料，有很多优点，如耐腐蚀性较强，但都可以跟氢氟酸反应，所以B选项错误。光导纤维是一种能高质量传导光的玻璃纤维，且抗干扰实力好，不发生电辐射，能防窃听等，所以C、D选项正确，故选C、D。答案：CD5．碳纳米管是由一种纳米尺度的、具有完整分子结构的新型碳纳米材料制成，它是由一层碳原子卷曲而成的无缝、中空的管体，具有质轻、可弯曲、强度好、弹性强的特点。下列关于碳纳米管的可能用途不正确的是()A．用它可做成攀登月球的“太空天梯”B．能解决室温下，低气压、高容量储存氢气的难题C．作为优良的绝缘材料D．制造电脑芯片可大大提升计算机系统的计算实力解析：由于碳纳米管具有质轻、可弯曲、强度好、弹性强的特点，所以它可以制成强度很大、质量较小的航天材料，又由于碳纳米管是由一层碳原子卷曲而成的无缝、中空的管体，所以在管体内可能平安地储存氢气；它是一层碳原子卷曲而成的管体，因而可以联想到碳纳米管相当于是由石墨的一层碳原子卷曲而成的管体，所以它应像石墨一样能够导电，可以用于制造电器部件。答案：C6．下列表述正确的一项是()①人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅②化学家采纳玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐③提前建成的三峡大坝运用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来爱护眼睛⑤太阳能电池可采纳硅材料制作，其应用有利于环保、节能A．①②③ B．②④C．③④⑤ D．③⑤解析：人造刚玉的主要成分是氧化铝；玛瑙是含有有色杂质的石英晶体，主要成分是二氧化硅；有色玻璃是在制造玻璃的过程中加入某些金属氧化物(加入Co2O3后呈蓝色，加入Cu2O后呈红色)，但不是变色玻璃，变色玻璃是含有AgBr的玻璃(AgBr具有感光性)；水泥、玻璃、陶瓷都是硅酸盐材料。答案：D7．氮化铝(AlN)具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质，被广泛应用于电子工业、陶瓷工业等领域。在肯定条件下，氮化铝可通过如下反应合成：Al2O3＋N2＋3Ceq\o(=,\s\up10(高温))2AlN＋3CO下列叙述正确的是()A．在氮化铝的合成反应中，N2是还原剂，Al2O3是氧化剂B．上述反应中每生成2molAlN，N2得到3mol电子C．氮化铝中氮元素的化合价为－3D．氮化铝晶体属于分子晶体解析：N2中氮元素的化合价为0，AlN中氮元素的化合价为－3。在化学反应中，每1molN原子得3mol电子。分子晶体的组成粒子之间以分子间作用力相结合，分子间作用力很微弱，故分子晶体不耐高温，抗冲击力很弱，不导电。AlN具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质，所以AlN晶体不是分子晶体。答案：C8．材料科学是近年来与化学有关的科学探讨的重点，某新型无机非金属材料K由两种非金属元素组成，它是一种超硬物质，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击、抗氧化等特性，它是以中学化学中的常见物质为原料来生产的。下图所示为其生产过程，其中虚线框内的转化是为探究C的组成而设。已知A、B均为非金属单质，G、F、H均犯难溶于水的白色沉淀，图中除D、K(均含A元素)外均为中学化学常见物质。请回答下列问题：(1)指出K所属的晶体类型________，K晶体中A原子四周化学键的键角均相等，则其键角值为________。(2)写出化学式：单质B________，化合物F________。(3)写出反应③的化学方程式______________________________。解析：正确解答该题的关键是探究化合物C的化学式，化合物C与水反应产生E和沉淀F；通过探究可知，E中还有氯元素，即C中还有氯元素；通过沉淀F一系列的改变可以得出F是原硅酸，因此化合物C是SiCl4。答案：(1)原子晶体109°28′(2)Cl2H2SiO3(或H4SiO4)(3)3Si(NH2)4eq\o(=,\s\up10(隔绝空气，高温))Si3N4＋4N2↑＋12H2↑9．气相二氧化硅(俗称气相白炭黑)是出现最早、也是最早实现工业化的纳米粉体之一，它是一种白色、松散、无定形、无毒、无污染的无机非金属氧化物，广泛地应用于橡胶、塑料、涂料、胶粘剂、密封胶等高分子工业领域。气相二氧化硅是由卤硅烷(如四氯化硅等)在氢、氧火焰中高温水解，生成二氧化硅粒子，然后骤冷，颗粒经过聚集、分别、脱酸等后处理工艺而获得产品。(1)已知四氯化硅在氢气和氧气的条件下，高温反应，生成SiO2、H2O、HCl，写出反应方程式：__________________________________________________。(2))国内大部分生产企业采纳沉淀法制备白炭黑。沉淀法又叫硅酸钠酸化法，采纳水玻璃溶液与盐酸反应，经沉淀、过滤、洗涤、干燥和煅烧而得到白炭黑，写出相关的反应方程式：________________________________________________。(3)去必胜客吃比萨饼，喝咖啡时要加糖，发觉健康糖的配料中有乳糖、阿斯巴甜(含苯丙氨酸)、二氧化硅，为什么要在糖里放二氧化硅呢？__________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：题中信息量很大，留意学会提取有效信息，对于(1)和(2)的解决，只须要依据题干来书写化学方程式。答案：(1)SiCl4＋4H2＋2O2eq\o(=,\s\up10(高温))SiO2＋2H2O＋4HCl(2)Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓H2SiO3eq\o(=,\s\up10(△))SiO2＋H2O(3)主要用于防止粉状食品聚集结块10．晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si＋3HCl=SiHCl3＋H2③SiHCl3与过量H2在1000～1100℃反应制得纯硅已知SiHCl3能与H2O强列反应，在空气中易自燃。请回答下列问题：(1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为：________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)粗硅与HCl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℃(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：①装置B中的试剂是________，装置C中的烧瓶须要加热，其目的是______________________________________________________________。②反应一段时间后，装置D中视察到的现象是________________________，装置D不能采纳一般玻璃管的缘由是____________________，装置D中发生反应的化学方程式为__________________________________________。③为保证制备纯硅试验的胜利，操作的关键是检查试验装置的气密性，限制好反应温度以及__________。④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂(填写字母代号)是__________。a．碘水 b．氯水c．NaOH溶液 d．KSCN溶液e．Na2SO3溶液解析：分别沸点不同的液体的方法是分馏；依据题干，SiHCl3能与H2O剧烈反应，在空气中自燃，可知H2的作用之一就是排尽装置内的空气，防止SiHCl3自燃，因此H2必需是干燥的，可知B的作用就是干燥H2，所以选用浓H2SO4。由于通入D中的应是稳定的SiHCl3与过量H2的气流，所以C装置要加热，并且是水浴加热。由于D装置应加热到1000～1100℃，所以必需用石