1、第三节第三节 无机非金属材料无机非金属材料 A 组 基础对点练 题组一 传统无机非金属材料 1.硅酸盐材料是传统的无机非金属材料。下面有关硅酸盐材料的说法，正确的是( ) A.普通玻璃的主要成分是纯碱、石灰石和石英 B.制造水泥的主要原料是石灰石和黏土 C.水玻璃的成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅 D.陶器比瓷器的结构致密，几乎不吸水 答案 B 解析 普通玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅；水玻璃是硅酸钠的水溶液；瓷器 的结构致密，几乎不吸水。 2.制造水泥和普通玻璃都需要的原料是( ) A.石灰石 B.黏土 C.纯碱 D.硅酸钠 答案 A 解析 生产玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英砂；生产
2、水泥以黏土和石灰石为主要原料。 题组二 新型无机非金属材料 3.被誉为 21 世纪“材料之星”的是( ) A.石英砂 B.钛合金材料 C.纳米材料 D.半导体硅晶片 答案 C 解析 被誉为 21 世纪“材料之星”的是纳米材料， 其中碳纳米管是一种奇异分子， 它是使用 一种特殊的化学气相方法，使碳原子形成长链来生长出的超细管子，碳纳米管作为一维纳米 材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。 4.碳化硅(SiC)陶瓷基复合材料是一种新型热结构材料。在空气中，碳化硅能与熔融的氢氧化 钠发生反应： SiC2NaOH2O2= 高温 Na2SiO3XH2O， 下列有关 X 物
3、质的化学式推断中， 正确的是( ) A.SiO2 B.CO C.CO2 D.Na2CO3 答案 C 解析 根据反应的化学方程式和质量守恒定律可知 X 物质的化学式为 CO2。 5.碳纳米管是继足球烯(C60)以后发现的又一种碳单质，以下有关碳纳米管与足球烯(C60)的说 法错误的是( ) A.它们的物理性质有较大差异 B.在常温下它们的化学性质都稳定 C.它们是不同的碳单质 D.它们分别完全燃烧后生成物不同 答案 D 解析 碳纳米管和足球烯中碳原子排列方式不同，物理性质不同；它们都是碳单质，都是纯 净物，在通常情况下化学性质比较稳定；二者完全燃烧时都生成二氧化碳。 6.太空航天器常穿上用新型陶
4、瓷材料制成的“外衣”，在穿越大气层时，能克服“热障”安 全返回地面，这种外衣主要利用了材料的( ) A.绝缘性好 B.密度大 C.耐高温和隔热性好 D.硬度大 答案 C 解析 因为航天器在穿过稠密的大气层返回地球的过程中与大气剧烈摩擦，产生高温，为了 防止烧毁航天器，所以这种材料应具备耐高温的特点；还有要防止舱内温度过高导致对宇航 员产生危险，这种材料还应具备隔热性好的特点。 题组三 硅和二氧化硅 7.我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一 项空白。下列对晶体硅的有关叙述正确的是( ) A.晶体硅和金刚石的物理性质相似 B.晶体硅的化学性质不活泼，常温下
5、不与任何物质发生反应 C.晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它的提炼工艺复杂，价格昂贵 D.晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，可以导电 答案 A 解析 晶体硅的结构与金刚石相似，是具有正四面体形的空间立体网状结构，所以物理性质 与金刚石相似，熔、沸点高，硬度大；硅的化学性质不活泼，但常温下可与 F2、HF 和强碱 反应；晶体硅是一种良好的半导体材料，被广泛使用；晶体硅虽然具有金属光泽，但它属于 非金属单质。 8.(2019 长春市十一中期末)下列关于硅及其化合物的说法中，正确的是( ) A.硅可用于制造光导纤维 B.水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 C.可用反应 Na2SiO32HCl=
6、2NaClH2SiO3(胶体)制取硅酸 D.SiO2既能与 HF 反应又能与强碱反应，所以 SiO2是两性氧化物 答案 C 解析 SiO2可用于制光导纤维，而硅用于半导体材料，故 A 错误；水晶主要成分为 SiO2，不 属于硅酸盐，故 B 错误；SiO2能与 HF 反应生成四氟化硅和水，不是盐和水，且二氧化硅只 能与一种酸反应，不是两性氧化物，属于酸性氧化物，故 D 错误。 9.下列说法正确的是( ) A.光导纤维的主要成分为二氧化硅 B.二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸 C.二氧化硅的俗名叫水玻璃，不溶于水 D.硅在自然界中既有游离态又有化合态 答案 A 解析 二氧化硅是酸性氧化物，可溶
7、于氢氟酸；硅酸钠的水溶液俗名叫水玻璃，易溶于水； 硅在自然界中只以化合态的形式存在。 10.氮化硅陶瓷因其熔点高，对于金属及氧化物熔体具有相当的高温稳定性，越来越多地被应 用于热工的各个领域，如陶瓷烧成棚板、辊棒，以及高温轴承、涡轮叶片等。 (1)下列关于氮化硅陶瓷的说法正确的是_(填字母)。 A.硅粉合成氮化硅的反应属于氧化还原反应 B.氮化硅陶瓷属于硅酸盐 C.氮化硅陶瓷可用于制造磨刀材料 D.太阳能光伏产业的主体材料为氮化硅 (2)在烧结氮化硅陶瓷的过程中，二氧化硅、碳、氮气以物质的量之比 362 反应生成两种 化合物。 该反应的化学方程式为_。 该反应中氧化剂与还原剂的质量比为_。 答
8、案 (1)AC (2)3SiO22N26C= 高温 Si3N46CO 79 解析 (1)Si 与 N2反应前后，N、Si 元素的化合价发生变化，故属于氧化还原反应，A 正确； 氮化硅属于新型高温结构陶瓷，不属于硅酸盐，B 错误；根据氮化硅的性能，可用于制造磨 刀材料，C 正确；太阳能光伏产业的主体材料为硅，D 错误。 (2)硅原子最外层有 4 个电子， 氮原子最外层有5 个电子， 在氮化硅中硅显4 价， 氮显3 价， 根据化合物中化合价代数和等于零的原则，可得氮化硅的化学式为 Si3N4。烧结 Si3N4的反应物 为SiO2、N2、C，生成物为 Si3N4和另一种化合物，则有3SiO22N26
9、C= 高温 Si3N4另一种化 合物，根据原子守恒可得另一种化合物为 CO，故反应的化学方程式为 3SiO22N26C= 高温 Si3N46CO。根据反应 3SiO22N26C= 高温 Si3N46CO，氮元素价态降低，N2为氧化剂， 碳元素价态升高， C单质为还原剂， 其质量比为(2 mol28 g mol 1)(6 mol12 g mol1)79。 B 组 综合强化练 1.(2019 合肥一中高一检测)根据不同部位工作条件的不同，航天飞机使用了多种防热材料。 例如，机身和机翼下表面使用高温陶瓷瓦。下列对新型陶瓷材料的有关叙述中，错误的是 ( ) A.高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，可以
10、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 答案 D 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，能抵抗冷热冲击，且有电学
11、性能等若干优点，D 错误。 2.(2018 福州高一段考)制备硅单质时，主要化学反应如下： SiO2(石英砂)2C(焦炭)= 高温 Si(粗硅)2CO， Si(粗硅)2Cl2= 高温 SiCl4， SiCl42H2= 高温 Si(纯硅)4HCl，下列对上述三个反应的叙述中，不正确的是( ) A.为置换反应 B.均为氧化还原反应 C.为化合反应 D.三个反应的反应物中硅元素均被还原 答案 D 解析 在反应中 Si 元素化合价升高，被氧化。 3.氮化铝(AlN)是一种新型陶瓷材料。可通过如下反应制备： Al2O3N23C= 高温 2AlN3CO 关于该反应的说法正确的是( ) A.该反应是复分解反
12、应 B.Al2O3是氧化剂 C.N2发生还原反应 D.每反应 1 mol N2转移 3 mol 电子 答案 C 解析 在该氧化还原反应中，只有氮元素的化合价降低，氮气为氧化剂，发生还原反应；氮 元素化合价由 0 价变化为3 价，则每反应 1 mol N2转移 6 mol 电子。 4.二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
13、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。 5.下列溶液中碳酸钠溶液；氢氟酸；氢氧化钠溶液； 氯化钠溶液，可以盛放在玻璃试剂瓶中但不能用磨口玻璃塞的是( ) A. B. C. D. 答案 A 解析 项中溶液呈碱性，不能与光滑的玻璃反应，但能与磨口玻璃塞裸露的 SiO2反应， 生成的硅酸钠溶液是一种矿物胶， 具有良好的黏结性， 易使瓶塞与瓶口粘在一起而难以开启。 氢氟酸能腐蚀玻璃，不能用玻璃试剂瓶存放。 6.除去二氧化硅中混有的
14、少量生石灰和石灰石，有如下操作：加水溶解 加水煮沸 过滤 加稀盐酸 加稀硫酸，正确的操作顺序是( ) A. B. C. D. 答案 B 解析 加稀盐酸与 CaO、CaCO3反应生成 CaCl2溶液，然后过滤得到 SiO2固体。注意不能选 用稀硫酸，因 CaSO4微溶，不易分离出 SiO2。 7.硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的 90%以上。 请回答下列问题： (1)下列物质不属于硅酸盐的是_(填字母)。 A.陶瓷 B.玻璃 C.水泥 D.生石灰 (2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为_， 工艺师常用_(填物质名称)来雕刻玻璃。 (
15、3)用 Na2SiO3溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明 Na2SiO3可用作_，Na2SiO3可通过 SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得， 高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是_(填字母)。 A.普通玻璃坩埚 B.石英玻璃坩埚 C.氧化铝坩埚 D.铁坩埚 (4)工业上常用 2CSiO2= 高温 Si2CO制备硅单质，该反应中有元素化合价升高的物质是 _(填化学式，下同)，氧化剂是_。 答案 (1)D (2)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O 氢氟酸 (3)阻燃剂 D (4)C SiO2 解析 (1)陶瓷、玻璃、水泥都属于硅酸盐，生石灰是氧化钙，不属于硅酸盐。(2)二氧化硅与 氢氧化钠反应生成硅
16、酸钠和水，化学方程式为 SiO22NaOH=Na2SiO3H2O；氢氟酸能够 与二氧化硅反应生成四氟化硅和水， 可用来雕刻玻璃。 (3)硅酸钠不能燃烧， 可以用作阻燃剂； 普通玻璃坩埚、石英玻璃坩埚都含有二氧化硅，能够与纯碱发生反应，氧化铝与纯碱也能够 发生反应，所以高温熔融纯碱时应选用铁坩埚。(4)该反应中 SiO2作氧化剂，C 作还原剂。 8.(2019 天津一中下学期开学考试)某实验小组设计了如下装置探究焦炭还原二氧化硅。 已知： PdCl2溶液可用于检验CO， 反应的化学方程式为CO PdCl2 H2O=CO22HCl Pd(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。 (1)实验时要通入足够
17、长时间的 N2，其原因是_。 (2)装置 B 的作用是_。 (3)装置 C、D 中所盛试剂分别为_、_，若装置 C、D 中溶液均变浑 浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为_ _。 (4)该装置的缺点是_。 (5)设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强：_。 答案 (1)避免空气中的 O2、CO2、水蒸气对实验产生干扰 (2)作安全瓶，防止倒吸 (3)澄清石灰水 PdCl2溶液 3SiO24C= 高温 2CO22CO3Si (4)无尾气吸收装置 (5)向 Na2SiO3溶液中通入 CO2气体，溶液变浑浊 解析 (1)碳与二氧化硅反应要在高温下进行，而高温下碳与空气中氧气、水蒸气
18、反应，所以 实验时要将装置中的空气排尽。(2)根据装置图可知，B 装置可以作安全瓶，防止倒吸。(3) 根据元素守恒，碳与二氧化硅反应可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以 C 装置用来 检验有没有二氧化碳，D 装置用来检验一氧化碳，所以装置 C、D 中所盛试剂分别为澄清石 灰水、PdCl2溶液；若装置 C、D 中溶液均变浑浊，说明既有二氧化碳又有一氧化碳，检测两 气体产物的物质的量相等， 根据元素守恒可知化学方程式为 3SiO24C= 高温 2CO22CO 3Si。(4)一氧化碳有毒，不能排放到空气中。(5)验证碳酸、硅酸的酸性强弱，产生的 CO2 气体先通过饱和碳酸氢钠溶液除去混有的杂质气体，然后再通入硅酸钠溶液发生反应 CO2 H2ONa2SiO3= Na2CO3H2SiO3(胶体)，说明酸性 H2CO3H2SiO3。