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(2020 福建泉州高一上期末)世界瓷都泉州德化盛产陶瓷，下列说法不正确的是( ) A国产 C919 用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料 B陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐 C陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点 D瓷器的青色来自氧化铁(Fe2O3) 答案 D 解析 氮化硅陶瓷是一种烧结时不收缩的无机非金属陶瓷，A 正确；陶瓷的主要成分是硅酸 盐，是应用较早的人造材料之一，B 正确；陶瓷由陶土或瓷土经高温烧结而成，它具有耐酸 碱侵蚀、抗氧化等优点，C 正确；氧化铁呈红棕色，掺
2、入氧化铁的陶瓷不可能呈青色，D 不 正确。 考点 传统无机非金属材料 题点 陶瓷的性能特点 2水泥和普通玻璃都是常见的硅酸盐产品，下列说法中不正确的是( ) A生产水泥和普通玻璃的每一种原料都含有硅 B水泥、普通玻璃都是混合物 C生产水泥和玻璃都必须用石灰石 D用纯净的石英制成石英玻璃，它的膨胀系数小，常用来制造耐高温的化学仪器 答案 A 解析 硅酸盐工业所用原料有硅酸盐、二氧化硅、石灰石、纯碱等，不一定每一种原料中都 必须含有硅，A 错误；玻璃和水泥是传统硅酸盐产品，其中玻璃的主要成分有硅酸钠、硅酸 钙和二氧化硅等，水泥的主要成分有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等，都是混合物，B 正 确；生产
3、玻璃的原料主要有纯碱、石灰石、石英，生产水泥的原料主要有石灰石、黏土，都 需用石灰石，C 正确；二氧化硅为原子晶体，熔点高，硬度大，结构稳定，用纯净的石英可 制成石英玻璃，它的膨胀系数小，故常用来制造耐高温的化学仪器，D 正确。 考点 传统无机非金属材料 题点 普通玻璃、水泥生产原料与性能特点 题组二 新型无机非金属材料 3(2019 甘肃静宁一中高一期末)下列关于无机非金属材料的说法中不正确的是( ) 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
4、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 解析 新型无机非金属材料不但克服了传统无机非金属材料易碎、强度不够等缺点，并且具 有特殊结构、 特殊功能； 新型无机非金属材料的主要成分并不一定是硅酸盐， 如氮化硅陶瓷、 碳化硅陶瓷等。 考点 新型无机非金属材料 题点 常见的新型无机非金属材料的性能 4 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
5、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。 考点 新型无机非金属材料 题点 新型无机非金属材料 题组三 硅及其化合物 5(2019 南京高一下学期开学考试)下列有关硅的说法不正确的是( ) A硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 B硅的导电性介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料 C硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应 D加热到一定程度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应 答案 C 解析 A 项，晶体硅常用作制造太阳能电池的材料，实现太阳能转化成电能，正确；C 项， 硅的化学性质不活泼，在常温下能与 F2、HF 等物质发生反
6、应，错误；D 项，在加热条件下， 硅单质能与氯气、氧气等物质发生反应，正确。 考点 硅及其化合物 题点 硅单质的结构、性质、用途 6(2019 长春市十一中期末)下列关于二氧化硅的叙述中正确的是( ) A硅原子和碳原子最外层电子数相同，二氧化硅和二氧化碳分子结构也相同 B二氧化硅能与氢氧化钠溶液和氢氟酸反应，所以二氧化硅是两性氧化物 C二氧化硅中硅元素为4 价，二氧化硅具有氧化性 D在二氧化硅中，每个硅原子结合 2 个氧原子 答案 C 解析 在二氧化硅中，每个硅原子与 4 个氧原子结合，每个氧原子与 2 个硅原子结合，形成 具有立体网状结构的晶体，不存在单个的二氧化硅分子，二氧化硅晶体中硅原子
7、和氧原子数 目比是 12，二氧化碳分子是直线形分子，结构不同，故 A 错误；二氧化硅能与氢氟酸反应 生成四氟化硅和水，没有生成盐，不属于碱性氧化物，与碱反应生成盐和水，属于酸性氧化 物，不是两性氧化物，故 B 错误；在高温下，二氧化硅能与单质碳反应生成单质硅和一氧化 碳， 硅元素的化合价由4 价降低为 0 价， 二氧化硅具有氧化性， 故 C 正确； 在二氧化硅中， 每个硅原子与 4 个氧原子结合，故 D 错误。 考点 硅及其化合物 题点 二氧化硅的结构、性质 7(2019 屏边一中高一月考)用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中正确的是( ) A钙沸石 Ca(Al2Si3O10) 3H2O 表示
8、为 CaO Al2O3 3SiO2 3H2O B镁橄榄石 Mg2SiO4表示为 MgO SiO2 C正长石 KAlSi3O8表示为 K2O Al2O3 3SiO2 D高岭石 Al2(Si2O5)(OH)4表示为 Al2O3 SiO2 2H2O 答案 A 解析 钙沸石 Ca(Al2Si3O10) 3H2O 表示为 CaO Al2O3 3SiO2 3H2O，A 项正确；镁橄榄石 Mg2SiO4表示为 2MgO SiO2，B 项错误；正长石 KAlSi3O8表示为 K2O Al2O3 6SiO2，C 项错 误；高岭石 Al2(Si2O5)(OH)4表示为 Al2O3 2SiO2 2H2O，D 项错误
9、。 考点 硅酸盐 题点 硅酸盐的表示方法 8硅在无机非金属材料中，扮演着主要角色，请利用相关知识回答下列问题： (1)硅有非常重要的用途，请写出其中的一种：_。 (2)古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜 钡(BaCuSi2Ox，铜为2 价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是_。 Ax 等于 6 B性质稳定，不易脱色 C可用氧化物形式表示为 BaO CuO 2SiO2 D易溶解于强酸和强碱 (3)工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图如下： 在电弧炉中发生的反应需要在高温条件下进行， 写出该反应的化学方程式： _ _。 SiCl4极易水解，在空
10、气中生成烟尘和白雾，写出其水解的化学方程式为_ _。 在流化床反应的产物中，除 SiCl4外，还有 SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等，有关物质 的沸点数据如下表，分离 SiCl4和其他杂质的方法为_。 物质 Si SiCl4 SiHCl3 SiH2Cl2 SiH3Cl HCl SiH4 沸点/ 2 355 57.6 31.8 8.2 30.4 84.9 111.9 答案 (1)制半导体、制电路板、制太阳能电池板、制硅钢等(回答其中一种即可) (2)D (3)2CSiO2= 高温 2COSi SiCl43H2O=H2SiO34HCl 蒸馏(精馏) 解析 (1)硅位于金属和
11、非金属分界线附近，常用作半导体材料，为无机非金属材料的主角， 计算机芯片的主要成分为单质硅，太阳能电池的主要成分是硅单质，所以硅可制半导体、制 电路板、制太阳能电池板、制硅钢等。(2)在硅酸铜钡中的铜元素的化合价为2 价，硅元素 的化合价为4 价，氧元素的化合价为2 价，钡元素的化合价为2 价，则根据化合物中正 负化合价的代数和为 0 可得：(2)(2)(4)2(2)x0，计算得出 x6，A 项正 确；由 A 项知该硅酸盐的化学式为 BaCuSi2O6，则硅酸盐用氧化物形式表示时，书写顺序为 活泼金属氧化物、不活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以硅酸铜钡用氧化物形式表示： BaO CuO 2Si
12、O2，C 项正确；硅酸盐性质均比较稳定，不容易褪色，B 项正确；BaCuSi2O6 是瓷器的一种颜料，瓷器耐酸耐碱耐腐蚀，所以不与强酸、强碱反应，D 项错误。(3)石英 砂的主要成分是二氧化硅，制备粗硅的化学方程式为 2CSiO2= 高温 2COSi；SiCl4水 解生成硅酸和氯化氢，反应的方程式为 SiCl43H2O=H2SiO34HCl；利用沸点的不同 提纯 SiCl4属于蒸馏， SiCl4(沸点 57.6 )中含有少量SiHCl3(沸点 31.8 )、 FeCl3(离子化合物， 沸点很高)、SiH2Cl2(沸点 8.2 )和 SiH3Cl(沸点30.4 )，因为沸点差别较大，可以通过精
13、馏(或蒸馏)除去杂质。 考点 新型无机非金属材料 题点 高纯硅的制备 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
14、，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，且有电学性能等若干优点，D 错误。 考点 新型无机非金属材料 题点 新型陶瓷 2(2020 雅安市高一化学检测)下列有关硅及其化合物的说法正确的是( ) A硅在自然界中以游离态和化合态两种形式存在 B硅晶体是良好的半导体，可用于制造光导纤维 C木材浸过水玻璃后，不易着火 DSiO2是酸性氧化物，不与任何
15、酸发生反应 答案 C 解析 硅是亲氧元素，在自然界中只能以化合态形式存在，A 不正确；硅晶体能够导电，是 良好的半导体，光导纤维是由二氧化硅制得的，B 不正确；水玻璃是硅酸钠的水溶液，它具 有不易着火的性质，所以用水玻璃浸渍木材，不易着火，C 正确；SiO2是酸性氧化物，不与 一般的酸反应，但能与氢氟酸反应，D 不正确。 考点 硅及其化合物 题点 硅与二氧化硅 3(2019 徐州高一检测)除去二氧化硅中混有的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 稀盐酸与 CaO、CaCO3反应生成 CaCl2溶液
16、，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。 考点 硅及其化合物 题点 二氧化硅的性质 4关于下列反应的叙述正确的是( ) A由 SiO22C= 高温 Si2CO可推知硅的非金属性比碳强 B由 CaCO3SiO2= 高温 CaSiO3CO2可推知 H2SiO3的酸性比 H2CO3强 C由 Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3可推知碳的非金属性比硅强 DH2CO3比 H2SiO3受热易分解可推知 H2SiO3的酸性比 H2CO3强 答案 C 解析 根据反应 SiO22C= 高温 Si2CO分析，高温下碳的还原性比硅强，但不能说明
17、C、 Si 的非金属性强弱，选项 A 错误；反应 CaCO3SiO2= 高温 CaSiO3CO2是在非水溶液状 态下进行的，因此无法判断 H2SiO3与 H2CO3的酸性强弱，选项 B 错误；碳酸与硅酸钠溶液 反应生成硅酸说明 H2CO3的酸性比 H2SiO3强， 由此可知碳的非金属性比硅强， 选项 C 正确； H2CO3比 H2SiO3受热易分解，仅能证明 H2SiO3比 H2CO3稳定，无法判断 H2SiO3与 H2CO3 的酸性强弱，选项 D 错误。 考点 硅及其化合物 题点 碳与硅的性质比较 5下列有关硅及其化合物的说法正确的是( ) A陶瓷、玻璃、水泥容器都能贮存氢氟酸 B硅酸钠属于
18、盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在具有磨口玻璃塞的试剂瓶中 C用 SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后再通入 CO2 D由 Na2CO3SiO2= 高温 CO2Na2SiO3可知，硅酸的酸性强于碳酸 答案 C 解析 陶瓷、 玻璃、 水泥的主要成分都是硅酸盐， 其含有的 SiO2能与氢氟酸反应， A 项错误； 硅酸钠是一种黏合剂，能将玻璃塞和瓶体黏在一起，不便于打开，B 项错误；D 项中的反应 能发生是因为生成的 CO2气体不断逸出，不能说明硅酸的酸性强于碳酸。 考点 硅及其化合物 题点 二氧化硅、硅酸、硅酸盐 6下列关于硅酸及其盐的叙述不正确的是( ) A硅酸是一种弱酸，可
19、由其酸性氧化物 SiO2与水化合而制得 B硅酸盐是构成地壳中岩石的主要成分，黏土的主要成分是硅酸盐 C硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，具有黏合性 D高岭石的化学式为 Al2Si2O5(OH)4，可以表示为 Al2O3 2SiO2 2H2O 答案 A 解析 SiO2与水不反应，A 项错误。 考点 硅及其化合物 题点 二氧化硅、硅酸、硅酸盐 7(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 COPdCl2H2O=CO22HClPd(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。 (1)实验时要通入足够长时间的 N2，其原
20、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的氧气、水蒸气反应，所 以实验
21、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生成， 经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 2CO2 2CO3Si。(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，先 将产生的 CO2气体通过饱和碳酸氢钠溶液除去混有的杂质气体，然后
22、再通入硅酸钠溶液发生 反应 CO2H2ONa2SiO3=Na2CO3H2SiO3(胶体)，说明酸性：H2CO3H2SiO3。 考点 硅及其化合物 题点 二氧化硅与焦炭反应 8 (2019 黑龙江省实验中学高一上期末)单晶硅是信息产业中重要的基础材料。 通常用碳在高 温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应 温度 450500 )，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅 的装置示意图。 相关信息如下： a四氯化硅接触水会发生化学反应； b硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物； c有关物质的物理常数见下表： 物
23、质 SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl3 PCl5 沸点/ 57.7 12.8 315 熔点/ 70.0 107.2 升华温度/ 180 300 162 请回答下列问题： (1)写出装置 A 中发生反应的化学方程式：_，D 中 发生反应的化学方程式：_。 (2)A中g管的作用是_， 装置C中的试剂是_， 作用是_。 (3)装置E中的h瓶需要冷却的理由是_。 (4)装置 E 中 h 瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅，精馏后的 残留物中， 除铁元素外可能还含有的杂质元素是_(填写 元素符号)。 (5)过量的氯气可以用石灰乳来处理，请写出该反应的化学方程式：_ _
24、。 答案 (1)MnO24HCl(浓)= MnCl2Cl22H2O 2Cl2Si= SiCl4 (2)平衡气压，便于浓盐酸滴落 浓硫酸 干燥氯气 (3)四氯化硅沸点低，需要冷凝收集 (4)Al、P (5)2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O 解析 (1)装置 A 制备氯气，实验室利用浓盐酸和二氧化锰加热制备氯气，则其中发生反应的 方程式为 MnO24HCl(浓)= MnCl2Cl22H2O，D 中发生 Si 与氯气的反应生成四氯 化硅，则 D 中发生反应的化学方程式为 2Cl2Si= SiCl4。(2)A 中 g 管可以使内外压强相 等，便于液体顺利流下；生成的氯气中混有氯化氢和水蒸气，首先利用饱和食盐水除去氯化 氢，最后干燥氯气，则装置 C 中的试剂是浓硫酸，作用是干燥氯气。(3)根据表中数据可知四 氯化硅沸点低，因此装置 E 中的 h 瓶需要冷却的理由是冷凝收集四氯化硅。(4)根据表中数据 可知，BCl3的沸点较低，蒸出四氯化硅时，BCl3也被蒸出；则精馏后的残留物中，除铁元素 外可能还含有的杂质元素是 Al、P。(5)过量的氯气可以用石灰乳来处理，该反应的化学方程 式为 2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O。 考点 新型无机非金属材料 题点 高纯硅的制备