新教材适用2024-2025学年高中化学第5章化工生产中的重要非金属元素第3节无机非金属材料课时作业新人教版必修第二册

第五章第三节对点训练题组一传统无机非金属材料1．下列说法正确的是(B)①构成岩石与很多矿物的基本元素是碳②硅酸盐的基本结构单元中，每个Si四周结合4个O③运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，吸附实力强，常用作干燥剂，也可用作催化剂的载体A．①②③④ B．②③④C．①④ D．②③解析：①硅在地壳中的含量仅次于氧，居其次位，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很多矿物的主要成分，因此可以说硅是构成岩石与很多矿物的基本元素，①错误；②硅酸盐的基本结构单元中，每个Si原子与4个O原子形成4个Si—O共价键；每个O原子与2个Si原子形成Si—O共价键，这些四面体结构可以链状或层状方式连结，②正确；③陶瓷、水泥、玻璃等硅酸盐产品是运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，吸附实力强，常用作干燥剂，也可用作催化剂的载体，④正确；综上所述可知，说法正确的是②③④，故合理选项是B。2．SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质(如图)。下列说法正确的是(C)A．图中全部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(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙D．一般玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高解析：图中SiO2与碳、Si与Cl2、SiCl4与H2的反应都是氧化还原反应，A项错误；光导纤维的主要成分是SiO2，B项错误；SiO2与盐酸不反应，碳酸钙与盐酸反应，可用盐酸除石英中的碳酸钙，C项正确；玻璃是混合物，没有固定熔点，D项错误。题组二新型无机非金属材料3．依据不同部位工作条件的不同，航天飞机运用了多种防热材料。例如，机身和机翼下表面运用高温陶瓷瓦。下列对新型陶瓷材料的叙述中，错误的是(D)A．高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，可以作为高级耐火材料B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，它是生物陶瓷C．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，它用于制造陶瓷发动机的受热面D．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，但是强度比较差解析：高温结构陶瓷包括Si3N4陶瓷、SiC陶瓷等，属于新型无机非金属材料，可以作为高级耐火材料，A正确；氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，是一种生物陶瓷，B正确；氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，是高温结构材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面，C正确；新型无机非金属材料不但克服了传统无机非金属材料的缺点，而且同时还具有较高的强度和耐磨性，能反抗冷热冲击，且有电学性能等若干优点，D错误。4．平昌冬奥会“北京8分钟”主创团队用石墨烯制作了在－20℃能发热4h的智能服饰；用铝合金管材和碳纤维制作了高2.35m、重量仅为10kg的熊猫木偶，向世界呈现了新时代的中国形象。下列说法不正确的是(A)A．石墨烯是能导热的金属材料B．铝合金是密度较小的金属材料C．碳纤维是无机非金属材料D．新型材料种类多、用途广解析：石墨烯是无机非金属材料，A项错误；铝合金密度小，硬度大，B项正确；碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，属于无机非金属材料，C项正确；人们已探讨出很多用途不同的新型材料，D项正确。题组三硅及其化合物5．下列物品或设备的成分中含有二氧化硅的是(A)①做窗户的一般玻璃②水晶镜片③石英钟表④做首饰的玛瑙⑤硅太阳能电池⑥传输信号的光导纤维⑦计算机芯片⑧浇灌房顶的水泥A．①②③④⑥ B．全部C．⑤⑦⑧ D．①②⑥⑦解析：①一般玻璃中含SiO2、Na2SiO3、CaSiO3等，①符合题意；②水晶的主要成分是SiO2，②符合题意，石英、玛瑙主要成分都是SiO2，③④符合题意；硅太阳能电池和计算机芯片主要成分是Si，⑤⑦不符合题意；光导纤维主要成分是SiO2，⑥符合题意；水泥主要成分是硅酸盐，⑧不符合题意。6．(2024·长沙高一检测)如图为刻蚀在玻璃上的精致的花纹图案，则刻蚀过程中所发生的主要化学反应为(D)A．CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑B．NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑C．Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑D．SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O7．下列离子方程式中书写正确的是(C)A．水玻璃中通入过量的二氧化碳：Na2SiO3＋CO2＋H2O=2Na＋＋COeq\o\al(2－,3)＋H2SiO3B．二氧化硅放入澄清石灰水中：Ca(OH)2＋2SiO2=CaSiO3＋H2OC．二氧化硅与氢氟酸反应：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2OD．单质硅溶于烧碱溶液中：Si＋4OH－＋H2O=SiOeq\o\al(2－,3)＋2H2↑解析：过量二氧化碳应生成HCOeq\o\al(2－,3)，且Na2SiO3应拆为离子形式，A项错误；二氧化硅与石灰水离子方程式为Ca2＋＋2OH－＋SiO2=CaSiO3↓＋H2O，B项错误；二氧化硅与氢氟酸反应为SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O，C项正确；硅与烧碱溶液反应为Si＋2OH－＋H2O=SiOeq\o\al(2－,3)＋2H2↑，D项错误。8．“中国芯”的发展离不开高纯单晶硅。从石英砂(主要成分为SiO2)制取高纯硅涉及的主要反应用流程图表示如下：下列说法错误的是(D)A．反应①中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2B．流程中HCl和H2可以循环利用C．反应①②③均为置换反应D．生成的硅单质是光导纤维的主要成分解析：反应①的化学方程式为SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(1800～2000℃))2CO↑＋Si，SiO2是氧化剂，C是还原剂，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2，A项正确；反应②中的HCl是反应物、H2是生成物，反应③中H2是反应物、HCl是生成物，故流程中HCl和H2可以循环利用，B项正确；反应①SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(1800～2000℃))2CO↑＋Si，反应②Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(300℃))H2＋SiHCl3，反应③H2＋SiHCl3eq\o(=,\s\up7(1100℃))Si＋3HCl，均为置换反应，C项正确；光导纤维的主要成分是SiO2，Si单质是良好的半导体材料，D项错误。综合强化9．下列反应不能一步完成的是(B)A．SiO2→Na2SiO3 B．SiO2→H2SiO3C．Na2SiO3→H2SiO3 D．H2SiO3→SiO210．如图所示，A、B、C、D分别代表有关反应中的一种化合物，其中物质A是一种高熔点化合物，不溶于硫酸、硝酸，却溶于氢氟酸。请回答下列问题：(1)A、B、C、D的化学式分别是_SiO2__、_CO__、_CO2__、_H2SiO3__。(2)A→B的化学方程式是SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑。(3)C→D的离子方程式是SiOeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H20=H2SiO3(胶体)＋COeq\o\al(2－,3)。解析：本题的突破口是“A是一种高熔点化合物，不溶于硫酸、硝酸，却溶于氢氟酸”，因此A是SiO2。SiO2在高温下被碳还原生成Si和CO，又B点燃得到C，则B是CO，C是CO2，D加热生成A，则D是硅酸。(1)依据以上分析可知A、B、C、D的化学式分别是SiO2、CO、CO2、H2SiO3。(2)A→B的化学方程式是SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑。(3)C→D的离子方程式是SiOeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=H2SiO3(胶体)＋COeq\o\al(2－,3)。11．含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。(1)在元素周期表中，A位于第_ⅣA__族，与A同族但相对原子质量比A小的元素B的原子结构示意图为，A与B在原子的电子层结构上的相同点是_最外层均有4个电子__。(2)易与C发生化学反应的酸是_氢氟酸__，反应的化学方程式是SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。(3)将C与纯碱混合高温熔融时发生化学反应生成D，同时还生成B的最高价氧化物E；将少量的E通入D的水溶液中，生成含A的化合物F。①分别写诞生成D和F的化学反应方程式：SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑，Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓。②要将纯碱高温熔化，下列坩埚中不行选用的是_AB__。A．一般玻璃坩埚 B．石英玻璃坩埚C．铁坩埚解析：含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，则A为Si，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维，则C为SiO2，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D为Na2SiO3。(1)A的最外层电子数为4，位于第ⅣA族，与A同族但相对原子质量比A小的元素B为碳，其原子结构示意图为，二者最外层均有4个电子；(2)二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅与水，化学方程式为SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O；(3)①将SiO2与纯碱混合高温熔融时反应生成Na2SiO3，同时还生成B的最高价氧化物E，则E为CO2，化学方程式为SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑；将少量的CO2与Na2SiO3水溶液反应，生成了含A的化合物F为H2SiO3，化学方程式为Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓；②一般玻璃坩埚、石英玻璃坩埚中的二氧化硅在高温下都能与碳酸钠反应，应在铁坩埚中熔化，A、B两选项符合题意。12．(2024·武汉高一检测)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建了一个又一个奇迹。(1)工业上生产粗硅的反应：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si(粗)＋2CO↑；SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高温))SiC＋2CO↑。若产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为1∶1，则参与反应的C和SiO2的物质的量之比为_5∶2__。(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)＋3HCleq\o(=,\s\up7(△))SiHCl3＋H2，则反应Ⅱ的化学方程式为SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1373～1453K))Si(纯)＋3HCl。②整个制备过程中必需严格限制无水无氧。SiHCl3遇水猛烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出该反应的化学方程式：SiHCl3＋3H2O=H2SiO3＋3HCl＋H2↑。解析：(