无机非金属材料(人教版2019必修第二册)(解析版)

姓名：班级第五章化工生产中的重要非金属元第三节无机非金属材料重点玻璃、水泥、硅、二氧化硅、新型陶瓷等无机非金属材料的主要性能和用途，普通玻璃的主要成分。1．下列材料中不属于硅酸盐材料的是A．做窗户的普通玻璃B．浇灌房顶的水泥C．铺地板的陶瓷瓷砖D．传输信号的光导纤维【答案】D【详解】A．硅酸盐材料主要包括：玻璃、水泥、陶瓷，做窗户的普通玻璃属于硅酸盐材料，A不符合；B．硅酸盐材料主要包括：玻璃、水泥、陶瓷，浇灌房顶的水泥属于硅酸盐材料，B不符合；C．硅酸盐材料主要包括：玻璃、水泥、陶瓷，铺地板的陶瓷瓷砖属于硅酸盐材料，C不符合；D．传输信号的光导纤维的主要成分是SiO2，D符合；答案选D。2．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【答案】C【详解】A．不同的金属氧化物可能颜色不同，在高温下，釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致了颜色变化，故A正确；B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，具有耐高温的特点，故B正确；C．瓷器主要是由黏土烧结而成，瓷器中含有多种硅酸盐和二氧化硅，属于混合物，故C错误；D．陶瓷的主要成分为硅酸盐和二氧化硅，氢氟酸能够与二氧化硅反应，所以不能用陶瓷来盛装氢氟酸，故D正确；故选C。3．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。4．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。5．下列关于无机非金属材料的说法不正确的是A．传统无机非金属材料是指：玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料B．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，具有极大强度C．高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点D．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐【答案】D【详解】A．硅酸盐材料是传统的无机非金属材料，主要包括：玻璃、水泥、陶瓷，故A正确；B．新型无机非金属材料不但克服了传统的无机非金属材料的缺点，而且同时还具有了如能承受高温、强度较高，故B正确；C．高温结构材料属于新型的无机非金属材料，具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点，故C正确；D．新型无机非金属材料如高温结构陶瓷(Si3N4陶瓷、SiC陶瓷)的主要成分不是硅酸盐，只有传统无机非金属材料才是硅酸盐，故D错误；故答案选：D。6．（2021·宁夏固原市·高一期末）下列物质中，属于酸性氧化物且跟水不能形成酸的是()A．CO2 B．SiO2 C．SO2 D．Fe2O3【答案】B【详解】A．二氧化碳是酸性氧化物，且与水反应可以生成碳酸，故A不选；B．二氧化硅是酸性氧化物，且不溶于水，与水也不反应，故B可选；C．二氧化硫属于酸性氧化物，溶于水，且与水反应生成亚硫酸，故C不选；D．氧化铁属于碱性氧化物，不溶于水，与水也不反应，故D不选；故选B。7．近年来，我国在无机非金属材料领域的发展受到世界瞩目。下列叙述正确的是A．石墨烯是能导电的新型有机材料B．氮化硅陶瓷属于传统无机非金属材料C．陶瓷是以黏土为原料制成的D．二氧化硅导电性良好【答案】C【详解】A．石墨烯无机非金属材料，故A错误；B．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，故B错误；C．陶瓷是以黏土为原料制成的传统的硅酸盐产品，故C正确；D．硅可以导电是良好的半导体材料，故D错误；故答案为C。8．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【答案】C【详解】A．晶体硅具有半导体性质，可用于生产半导体，而SiO2才用于生产光导纤维，A错误；B．用于雕刻工艺玻璃上纹饰的是氢氟酸而不是NaOH溶液，B错误；C．碳化硅(SiC)俗称金刚砂，类似金刚石结构，熔点高，导电性介于导体与绝缘体之间，是一种耐高温的半导体材料，C正确；D．石英玻璃是高纯度的二氧化硅，不属于硅酸盐材料，D错误；故答案为：C。9．下列关于的叙述正确的是①能与水反应生成硅酸②对应的水化物是可溶性弱酸③硅原子和碳原子的最外层电子数相同，和的分子结构也相同④既能与氢氧化钠溶液反应又能与氢氟酸反应，故是两性氧化物⑤中硅元素为价，故具有氧化性⑥在中，每个硅原子结合2个氧原子A．①③⑤ B．①②④⑥ C．③ D．⑤【答案】D【详解】①不与水反应；②对应的水化物(弱酸)不溶于水；③晶体中不存在单个的分子，且每个硅原子与4个氧原子结合，而二氧化碳分子中1个碳原子与1个氧原子形成两条共价键，结构式为O=C=O，所以二者的分子结构不同；④二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，没有盐生成，与碱反应生成盐和水，所以二氧化硅属于酸性氧化物，不属于两性氧化物；⑤具有弱氧化性，如高温条件下被碳还原制取粗硅：；⑥晶体中不存在单个的分子，且每个硅原子与4个氧原子结合；结合以上分析可知，不正确的有①②③④⑥，只有⑤正确；故选D。10．下列说法不正确的是A．陶瓷是以黏土为主要原料，经高温烧结而成的B．高纯单质硅可以制成光电池，将光能直接转换为电能C．光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的D．向饱和Na2SiO3溶液中通入足量CO2，然后蒸发结晶，最后灼烧，得到Na2CO3、SiO2【答案】D【详解】A．陶瓷是以黏土为主要原料，然后在陶瓷窑中高温烧制而成，故A正确；B．单质硅是良好的光电材料，能将光能直接转化成电能，因此常用其制作光电池，故B正确；C．二氧化硅具有优良的传输光信号的能力，常用于制作光导纤维，故C正确；D．高温灼烧过程中碳酸钠与二氧化硅能反应生成硅酸钠和二氧化碳，故D错误；故选：D。11．下列有关硅制品的说法不正确的是A．利用高纯二氧化硅的半导体性能，可以制成光电池，将光能(比如太阳光能)直接转化为电能B．水晶镜片、石英钟表、玛瑙手镯的主要成分为SiO2C．SiO2晶体是由Si与O按照1∶2的比例形成的立体网状结构，硅氧四面体不仅存在于SiO2晶体中，而且存在于硅酸盐矿石中D．硅在元素周期表中处于金属与非金属的过渡位置，晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料【答案】A【详解】A．晶体硅为良好的半导体材料，利用高硅的半导体性能，可以制成光电池，将光能（比如太阳光能）直接转化为电能，二氧化硅不具有此性质，故A错误；

B．水晶镜片，石英钟表，玛瑙手镯主要成分为SiO2，故B正确；

C．SiO2为原子晶体，在二氧化硅晶体中每个Si原子周围结合4个O原子，每个O原子周围结合2个Si原子，形成立体网状结构，故C正确；

D．硅在元素周期表中处于金属和非金属的过渡位置，所以晶体硅的导电性介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料，故D正确。

故选：A。12．以下有关碳纳米管、富勒烯、石墨烯的说法错误的是A．它们的物理性质相同 B．它们都是新型无机非金属材料中的碳纳米材料C．它们都是碳单质 D．它们分别完全燃烧后生成物相同【答案】A【详解】A．碳纳米管、富勒烯、石墨烯是三种不同的物质，物理性质不同，故A错误；B．碳纳米管、富勒烯、石墨烯都是新型无机非金属材料中的碳纳米材料，故B正确；C．碳纳米管、富勒烯、石墨烯都是碳元素的单质，故C正确；D．碳纳米管、富勒烯、石墨烯都是碳元素的单质，它们分别完全燃烧后生成物相同，都是二氧化碳，故D正确；故选A。13．下列离子方程式中书写正确的是()A．水玻璃中通入过量的二氧化碳：B．二氧化硅放入澄清石灰水中：C．二氧化硅与氢氟酸反应：D．单质硅溶于烧碱溶液中：【答案】D【详解】A．水玻璃是硅酸钠的水溶液，该物质是易溶于水的强电解质，以离子形式存在，向其中通入过量CO2反应产生NaHCO3和H2SiO3，反应的离子方程式为：+CO2+H2O=H2SiO3↓+，A错误；B．澄清石灰水中Ca(OH)2以离子形式存在，该反应方程式不符合质量守恒定律和物质存在形式，正确的离子方程式为：Ca2++2OH-+SiO2=CaSiO3+H2O，B错误；C．氢氟酸是弱酸，应该用化学式表示，C错误；D．单质硅溶于烧碱溶液中，生成硅酸钠和H2，反应符合反应事实，遵循电子守恒、原子守恒、电荷守恒，D正确；故答案为D。14．高温结构陶瓷氮化硅(Si3N4)可由石英与焦炭在高温的氮气流中通过以下反应制备：3SiO2＋6C＋2N2Si3N4＋6CO，下列说法中错误的是A．氮化硅中氮元素的化合价为-3价B．焦炭为还原剂，发生还原反应C．若该反应生成11.2L一氧化碳，则生成氮化硅的质量约为11.67gD．氮化硅陶瓷是制造火箭发动机的理想材料【答案】BC【详解】A．氮的非金属性强于硅，由化合价代数和为0得：氮化硅Si3N4中硅显+4价，氮元素的化合价为-3价，故A正确；B．C由0价升高为+2价，焦炭为还原剂，发生氧化反应，故B错误；C．若该反应生成11.2L一氧化碳，但末标明是标准状况，无法计算CO的物质的量，故C错误；D．氮化硅陶瓷是耐热材料，是制造火箭发动机的理想材料，故D正确；故选BC。15．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。16．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．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）有关物质的熔沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和_______。物质SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4熔点/℃1410-70.4-126.5-122-118-114.2-185沸点/℃235557.631.88.2-30.4-84.9-111.9（3）还原炉中发生的化学反应方程式为：_______。（4）上述工艺生产中循环使用的物质除Si、SiHCl3外，还有_______。（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．已知C与Si属于主族元素，由于CO2+H2O=H2CO3，用类比法得知，SiO2+H2O=H2SiO3C．硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，具有粘性和耐高温，可以作为木材的粘合剂和防火材料D．硅元素在金属与非金属的分界线处，因此具有弱的导电性，一般可用于作为半导体材料E.光导纤维的主要成分是SiO2F.玻璃、水泥、陶瓷都