考点6-无机非金属材料(分层测试)(解析版)

考点6无机非金属材料【合格考达标练】1．下列物品所使用的主要材料属于无机非金属材料的是ABCD陶瓷工艺品纸质练习簿不锈钢脸盆蚕丝领带【答案】A【解析】A．陶瓷工艺品一般主要成分为硅酸盐，属于无机非金属材料，故A选；B．纸质练习簿的主要成分为纤维素，属于有机非金属材料，故B不选；C．不锈钢脸盆的主要成分为金属合金材料，属于无机金属材料，故C不选；D．蚕丝领带的主要成分为蛋白质，属于有机非金属材料，故D不选；综上所述，答案为A。2．（2021·广东·高州市教师发展中心高一期末）2021年5月15日，我国火星探测器“天问一号”成功着陆火星。天问一号探测器上使用了重量轻、强度高、刚性好、宽温度范围下尺寸稳定的新型SiC增强铝基复合材料。下列说法错误的是A．SiC是一种新型硅酸盐材料B．SiC俗称金刚砂，具有类似金刚石的结构C．SiC中的碳原子和硅原子通过共价键连接D．SiC具有优异的高温抗氧化性能【答案】A【详解】A．SiC属于新型陶瓷，不属于硅酸盐材料，故A错误；B．碳化硅俗称金刚砂，具有类似金刚石的结构，熔沸点高，硬度大，可用于制造耐高温、抗氧化的新型陶瓷，B正确；C．SiC属于共价化合物，碳原子和硅原子通过共价键连接，C正确；D．SiC属于原子晶体，故SiC陶瓷具有耐高温、抗腐蚀等优异性能，D正确；故选A。3．下列说法正确的是（）A．五边形石墨烯与石墨互为同素异形体 B．二氧化硫可以漂白紫色石蕊试剂 C．二氧化硅是半导体材料 D．二氧化锰是H2O2分解的氧化剂【答案】A【解析】A．石墨烯和石墨都是有碳元素构成，且属于不同单质，属于同素异形体，故A正确；B．二氧化硫具有漂白性能，但不能漂白紫色石蕊试剂，故B错误；C．二氧化硅不是半导体材料，常见半导体材料是硅单质，可将太阳能直接转化为电能，故C错误；D．H2O2分解反应中，二氧化锰做催化剂，所含元素化合价不变，故D错误。4．下列物品或设施使用了硅酸盐材料的是：①陶瓷餐具②砖瓦③混凝土桥墩④门窗玻璃⑤水晶镜片⑥石英钟⑦水晶项链⑧硅太阳能电池⑨光导纤维⑩计算机芯片A．⑧⑩ B．⑤⑥⑦⑨ C．①②③④ D．②④⑥【答案】C【解析】①陶瓷餐具②砖瓦③混凝土桥墩④门窗玻璃等所用的材料是陶瓷，水泥，玻璃为传统的硅酸盐材料；⑤水晶镜片⑥石英钟⑦水晶项链⑨光导纤维等所用材料的成分是二氧化硅；⑧硅太阳能电池⑩计算机芯片所用的材料为单晶硅；故符合题意得是①②③④；本题答案C。5．2021年我国取得让世界瞩目的科技成果，化学功不可没。下列说法不正确的是A．“北斗系统”组网成功，北斗芯片中的半导体材料为二氧化硅B．“嫦娥五号”运载火箭用液氧液氢推进剂，产物对环境无污染C．“天和核心舱”电推进系统中的腔体采用氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料D．“奋斗者”号潜水器外壳材料为钛合金，钛合金属于新型合金【答案】A【解析】A．北斗芯片中的半导体材料为硅，故A错误；B．液氧液氢推进剂反应时生成的产物为水，对环境无污染，故B正确；C．硬度大、强度高的氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料，故C正确；D．具有良好热加工成形和焊接成形性能的钛合金属于新型合金，故D正确；故选A。6．（2021·安徽·蒙城第一中学高一期末）2021年，我国具有独立知识产权的“龙芯”19岁了。下列对硅单质及其氧化物的有关叙述正确的是A．石英可以用来生产玻璃B．二氧化硅具有半导体性能，常用于制作光导纤维C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D．晶体硅是具有金属光泽的灰黑色金属材料【答案】A【详解】A．制取玻璃的原料有石灰石、纯碱、石英，因此石英可以用来生产玻璃，A正确；B．二氧化硅是非金属性氧化物，不具有半导体性能，但其能够使光线全反射，因此常用于制作光导纤维，B错误；C．硅的化学性质不活泼，但在常温下能与NaOH溶液、氢氟酸发生反应，C错误；D．Si是非金属元素，晶体硅是具有金属光泽的灰黑色非金属材料，D错误；故合理选项是A。【等级考提升练】7．中华民族为人类文明进步做出了巨大贡献，下列分析不正确的是A．中国蓝是古代人工合成的蓝色化合物，其化学式为BaCuSi4O10，可改写成BaO•CuO•4SiO2B．东汉魏伯阳在《周易参同契》中对汞的描述：“……得火则飞，不见埃尘，将欲制之，黄芽为根。”这里的黄芽是指硫C．《本草纲目》拾遗中对“强水”的记载“……性最猛烈，能蚀五金……其水至强……惟玻璃可盛……”，“强水”为氢氟酸D．“白墙黑瓦青石板，烟雨小巷油纸伞”中纸伞的主要成分为有机高分子材料【答案】C【解析】A．硅酸盐可以用氧化物的形式表示，在用不同形式表示时，各种元素的原子个数比不变，故化学式为BaCuSi4O10的物质可改写成BaO•CuO•4SiO2，A正确；B．S是淡黄色晶体，在空气中点燃时会着火燃烧，产生SO2气体，没有固体剩余，故黄芽是固体S单质，B正确；C．《本草纲目》拾遗中对“强水”的记载“……性最猛烈，能蚀五金……其水至强……惟玻璃可盛……”，说明“强水”具有强氧化性，但不能与玻璃的成分发生反应，“强水”可能为浓硝酸与浓盐酸混合得到的王水，但一定不是能够与玻璃反应的氢氟酸，C错误；D．纸伞的主要成分是纤维素，为天然有机高分子材料，D正确；故合理选项是C。8．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是①硅酸盐Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示为Na2O·2FeO·3SiO2②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品③硅酸盐都难溶于水④单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料A．②③ B．①③ C．①④ D．④【答案】D【解析】①硅酸盐Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示为Na2O·Fe2O3·3SiO2，故错误；②水晶主要成分为二氧化硅，不是硅酸盐，故错误；③大部分硅酸盐难溶于水，如硅酸钙、硅酸镁等，少数硅酸盐能够溶于水，如硅酸钠，故错误；④单质硅是良好的半导体材料，是将太阳能转变为电能的常用材料，故正确；故选D。9．下列生活中的物质与其有效成分、用途的对应关系中不正确的是选项ABCD物质漂白粉复方氢氧化铝水玻璃小苏打有效成分用途消毒剂抗酸药木材防火剂原料发酵粉【答案】D【解析】A．漂白粉有效成分是次氯酸钙，漂白粉溶于水，可发生反应生成次氯酸：例如，次氯酸具有强氧化性能，杀菌消毒，故漂白粉是消毒剂，A正确；B．是一种两性氢氧化物，具有微弱弱碱性、能和盐酸反应，故是一种抗酸药，B正确；C．的水溶液俗称水玻璃，硅酸钠不能燃烧，木材用水玻璃浸泡后晾干难以燃烧、不易腐蚀，可作木材防火剂，C正确；D．小苏打是碳酸氢钠的俗称，碳酸氢钠不稳定、受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，故可可用于制作发酵粉，D不正确；答案选D。10．二氧化硅是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是()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、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高【答案】C【解析】图中二氧化硅与碳、硅与氯气、四氯化硅与氢气的反应属于氧化还原反应；石英砂(主要成分为SiO2)与盐酸不反应，碳酸钙能与盐酸反应，用盐酸可溶解除去石英砂中的碳酸钙；光导纤维的主要成分是二氧化硅，而不是硅酸盐；玻璃是混合物，没有固定的熔点。11．（2021·四川龙泉驿·高一期末）2021年6月17日，我国神舟十二号载人飞船成功发射，中国空间站和国际空间站将同时在轨运营，此举开创了国际航天事业的新篇章，制造神舟十二号载人飞船的材料中含有的主族元素W、X、Y、Z，分布在三个短周期中，其原子序数依次增大，X、Z同主族，X的最外层电子数是W和Y的最外层电子数之和，它们的单质中只有Y的单质为金属，能与NaOH溶液反应。下列叙述正确的是A．原子半径大小顺序为Z＞Y＞X＞WB．Z的氧化物为酸性氧化物，能与水反应生成对应的酸C．W与X形成的化合物分子都呈正四面体结构D．Z单质可广泛应用于制造光电池、芯片等【答案】D【详解】单质中只有Y的单质为金属，能与NaOH溶液反应，Y为Al，X的最外层电子数是W和Y的最外层电子数之和，W为H，X为C，X、Z同主族，Z为Si。A．同周期元素从左到右半径依次减小，故原子半径为：Y＞Z＞X＞W，故A错误；B．Z的氧化物为SiO2，是酸性氧化物，但能与水反应生成对应的酸，故B错误；C．W与X形成的化合物为烃类，甲烷呈正四面体结构，其余烃类都不是正四面体结构，故C错误；D．Z为Si元素，Z单质可广泛应用于制造光电池、芯片等，故D正确；故答案为D。12．（2021·云南省永胜县第一中学高一阶段练习）下列有关物质的转化或应用说法不正确的是A．若X、Y、Z分别为Si、SiO2、H2SiO3，则可以通过一步反应实现如图所示的转化关系B．若X、Y、Z分别为C、CO、CO2，则可以通过一步反应实现如图所示的转化关系C．二氧化硅是生产光纤制品的基本原料D．水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂【答案】A【详解】A．SiO2不溶于水，不能直接转化为H2SiO3，A错误；B．碳不完全燃烧和生成CO，CO继续燃烧生成二氧化碳，二氧化碳和金属镁反应生成碳，则可以通过一步反应实现如图所示的转化关系，B正确；C．二氧化硅可以传递光信号，是生产光纤制品的基本原料，C正确；D．水玻璃是硅酸钠的水溶液，可用于生产黏合剂和防火剂，D正确；答案选A。13．（2021·浙江温州·高一期末）某固体混合物X中可能含有Fe、Fe2O3、Al2O3、SiO2、Na2SO3、Na2SO4中的几种，为确定其成分，某学习小组做了如下实验：①取固体混合物X加入足量的水中，得到溶液A和沉淀B；②取溶液A加入硝酸酸化的氯化钡溶液，得到沉淀C；③取沉淀B加入足量的稀盐酸中，得到溶液D和沉淀E，往溶液D中滴加氢氧化钠溶液，观察到先出现白色沉淀后沉淀溶解。下列说法中正确是A．固体混合物X中一定含有Na2SO4和SiO2B．固体混合物X中一定含有Al2O3，可能含有Na2SO3C．固体混合物X中一定不含有Fe2O3，可能含有FeD．若将沉淀B加入足量的NaOH溶液中，沉淀B部分溶解【答案】B【分析】由于Fe、Fe2O3、Al2O3、SiO2均不溶于水，根据实验①现象知Na2SO3、Na2SO4至少存在一种，实验②中加入硝酸酸化的BaCl2产生沉淀C，由于硝酸能将Na2SO3氧化为Na2SO4，故沉淀C一定为BaSO4，但无法确定来源于Na2SO3或是Na2SO4，根据实验③现象知，沉淀B中含有不溶于盐酸的固体，故混合物X中一定存在SiO2，由溶液D中滴加NaOH出现白色沉淀后沉淀溶解，推测沉淀为Al(OH)3，故混合物X中一定存在Al2O3，由于溶液D加入NaOH溶液未出现红褐色沉淀或白色沉淀转化为灰绿色沉淀最终转化为红褐色沉淀现象，故溶液D中不存在Fe2+、Fe3+，即混合物X中不存在Fe、Fe2O3。【详解】A．由分析知，混合物X中Na2SO3、Na2SO4至少存在一种，但不能确定一定存在的是Na2SO4，A错误；B．由分析知，混合物X中一定存在Al2O3，可能有Na2SO3，B正确；C．由分析知，混合物X中不存在Fe2O3、Fe，C错误；D．由分析知，混合物X一定有Al2O3、SiO2，故沉淀B为Al2O3、SiO2，加入NaOH溶液，两者都反应，完全溶解，D错误；故答案选B。14．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＋3HCleq\o(=====,\s\up10(300℃))SiHCl3＋H2；③SiHCl3与过量H2在1000～1100℃反应制得纯硅。已知SiHCl3能与H2O剧烈反应，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）用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图所示(热源及夹持装置均已略去)：①装置B中的试剂是________。装置C中的烧瓶需要加热，其目的是__________________________。②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是___________________________，装置D不能采用普通玻璃管的原因是__________________，装置D中发生反应的化学方程式为____________________。③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性、控制好反应温度以及_____________________________________________________。【答案】（1）SiO2＋2Ceq\o(=====,\s\up10(高温))Si＋2CO↑（2）①浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化②有固体物质生成在反应温度下，普通玻璃会软化SiHCl3＋H2eq\o(===========,\s\up10(1000～1100℃))Si＋3HCl③排尽装置中的空气【解析】（1）根据题给信息，粗硅可以用碳还原二氧化硅的方法制得，反应方程式为SiO2＋2Ceq\o(=====,\s\up10(高温))Si＋2CO↑。（2）①因SiHCl3与水剧烈反应，故A中产生的H2必须干燥，B中液体为浓硫酸，且C中烧瓶需加热，其目的是使SiHCl3汽化，加快与H2的反应。②制取纯硅的反应条件为1000～1100℃，此温度下普通玻璃易软化。③因高温下H2与O2易反应而爆炸，故还应排尽装置中的空气。15．（2021·全国·高一课时练习）氮化硅是一种性能优异的无机非金属材料，它的熔点高，硬度大，电绝缘性好，化学性质稳定，但生产成本较高。（1）根据以上描述，推测氮化硅可能有哪些用途：___________(填字母)。a.制作坩埚b.用作建筑陶瓷c.制作耐高温轴承d.制作切削刀具（2）请写出氮和硅的原子结构示意图__________________，并根据元素周期律的知识，写出氮化硅的化学式__________________。（3）氮化硅在19世纪已经被化学家合成出来，但直到100多年后才逐渐应用于工业领域。材料的基础研究和实际应用之间存在着一定距离，你认为二者之间的关系是怎样的_________________________________？请查阅相关资料，与同学交流你的观点。【答案】（1）a、c、d（2Si3N4（3）材料的基础研究为实际应用提供了基础，而实际应用则是材料的基础研究的最终归宿【解析】（1）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，制作切削刀具，故答案为：a、c、d（2）根据原子序数分别为7和14，电子层分别为2和3，最外层电子分别为5和4，得出原子结构示意图，；氮最外层有5个电子，硅最外层有4个电子，氮非金属性强于硅，而显-3价，硅显+4价，所以氮化硅的化学式为Si3N4；故答案为：，Si3N4；（3）氮化硅在19世纪已经被化学家合成出来，但直到100多年后才逐渐应用于工业领域，材料的基础研究为实际应用提供了基础，而实际应用则是材料的基础研究的最终的目的；故答案为：材料的基础研究为实际应用提供了基础，而实际应用则是材料的基础研究的最终归宿。【新情境创新练】16．（2021·北京海淀·高一学业考试）阅读短文，回答问题。硅元素在地壳中的含量仅次于氧。人类很早就利用硅酸盐烧陶制瓷、获得玻璃制品。1824年，人类成功提炼出硅单质。如今，半导体“硅”已经成为信息时代高科技的代名词。由于硅元素储量丰富，且单晶硅具有优异的耐高温与