人教版高考一轮复习课时练习18无机非金属材料含答案

无机非金属材料

(建议用时：40分钟)

一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)

1．“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是(　　)

A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品

B．制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英

C．硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高

D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐

C　解析：陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A项错误；纯碱、石灰石和石英是制玻璃的原料，而制水泥的原料是黏土和石灰石，B项错误；硅酸盐制品性质稳定、熔点较高，C项正确；沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成分是硅酸盐，D项错误。

2．(2020·合肥模拟)硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。下列说法正确的是(　　)

A．陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐产品

B．水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂

C．某硅酸盐的化学式为KAlSi3O8，可用K2O·Al2O3·6SiO2表示

D．高纯硅可用于制造光导纤维，高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池

C　解析：水晶的主要成分为SiO2，不属于硅酸盐产品，A项错误；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，属于混合物，B项错误；用于制造光导纤维的是二氧化硅，用于制造太阳能电池的是高纯硅，D项错误。

3．(2020·长沙模拟)改革开放40多年以来，我国的“科学技术”取得了令人瞩目的成就。下列有关材料的说法不正确的是(　　)

A．5G芯片“巴龙5000”的主要材料是SiO2

B．“玉兔二号”的太阳能电池帆板的材料是高纯硅

C．光导纤维传导光的能力很强，是非常好的通信材料

D．碳化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用于制造柴油机

A　解析：5G芯片“巴龙5000”的主要材料是Si，A项错误；太阳能电池帆板的主要材料是高纯硅，B项正确；光导纤维的主要成分是SiO2，传导光的能力很强，是非常好的通信材料，C项正确；碳化硅陶瓷耐高温且不易传热，可作耐高温材料，用于制造柴油机等，D项正确。

4．常温下，下列物质之间不发生反应的一组是(　　)

①硅与NaOH溶液　②硅与盐酸　③硅与氢氟酸

④二氧化硅与碳酸钠　⑤二氧化硅与NaOH溶液

⑥二氧化硅与浓硝酸

A．①②④ B．③④⑥

C．②⑤⑥ D．②④⑥

D　解析：硅在常温下只能与F2、氢氟酸、NaOH溶液发生反应；二氧化硅与碳酸钠在高温下能反应，而在常温下不反应；二氧化硅是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应，但不能与浓硝酸反应，D正确。

5．平昌冬奥会“北京8分钟”主创团队用石墨烯制作了－20 ℃能发热4 h的智能服饰；用铝合金管材和碳纤维制作了高2.35 m、重量仅为10 kg的熊猫木偶，向世界展现了新时代的中国形象。下列说法中，不正确的是(　　)

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．碳纤维是耐低温的无机非金属材料

D．新型材料种类多、用途广

A　解析：石墨烯是无机非金属材料，A错误；铝合金是密度较小的金属材料，B正确；石墨烯可制作－20 ℃能发热4 h的服饰，能耐低温，C正确；新型材料种类多、用途广，D正确。

6．(2020·聊城模拟)灼热的焦炭与水蒸气反应所得产物为H2、CO和少量CO2，为了检验产物中的H2和CO(设气体均被充分吸收)，设计如下实验装置，下列有关说法错误的是(　　)

A．为了实验安全，应先点燃①处酒精灯，后点燃④处酒精灯

B．②③⑤中依次盛装氢氧化钠溶液、浓硫酸和澄清石灰水

C．④中黑色固体变红色，即可证明产物中一定含有H2和CO中的一种或两种

D．若用碱石灰替换无水硫酸铜，也可以达到检验H2和CO的目的

D　解析：由图可知，①中C与水蒸气反应生成H2、CO和少量CO2，实验目的为检验产物中的H2和CO，则②中NaOH溶液可除去CO2，③中浓硫酸干燥气体，④中H2和CO均还原CuO，若无水硫酸铜变蓝，则检验出含有氢气，⑤中澄清石灰水变浑浊可检验出含有CO，最后处理尾气。碱石灰可吸收CO2和水，干扰检验CO2，无法检验CO2、H2O生成，D错误。

7．SiO2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，常用于制作光导纤维

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、石灰石和石英制成的，其熔点很高

C　解析：图中SiO2与CaO、CaCO3、Na2CO3的反应不属于氧化还原反应，SiO2与C、Si与Cl2、SiCl4与H2的反应属于氧化还原反应，A错误；光导纤维的主要成分是SiO2而不是硅酸盐，B错误；玻璃没有固定的熔点，D错误。

二、不定项选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)

8．工业上利用无机矿物资源生产部分材料的流程示意图如下。下列说法正确的是(　　)

(注：铝土矿中含有Al2O3、SiO2、Fe2O3)

A．在铝土矿制备较高纯度Al的过程中只用到NaOH溶液、CO2气体、冰晶石

B．石灰石、纯碱、石英、玻璃都属于盐，都能与盐酸反应

C．在制粗硅时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2

D．黄铜矿(CuFeS2)与O2反应产生的Cu2S、SO2均只是还原产物

C　解析：根据铝土矿的成分，制备较高纯度的Al可先加入盐酸，发生反应：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O和Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O等，然后过滤，向滤液中加入过量的NaOH溶液，发生反应：Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O和  Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓等，过滤，向滤液中通入足量的CO2，发生反应：AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO，氢氧化铝受热分解成氧化铝，然后加入冰晶石，电解熔融状态的氧化铝得到金属铝，因此需要用到的物质有NaOH溶液、盐酸、CO2气体、冰晶石，A项错误；石英的主要成分是SiO2，属于氧化物，不与盐酸反应，B项错误；制取粗硅的反应为2C＋SiO22CO↑＋Si，C作还原剂，SiO2作氧化剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 1∶2，C项正确；CuFeS2与O2反应时，S的化合价为－2价，转化成SO2，S的化合价升高，O的化合价降低，即SO2既是氧化产物又是还原产物，D项错误。

9．科学家用金属钠还原CCl4和SiCl4制得一种一维SiC纳米棒，相关反应的化学方程式为8Na＋CCl4＋SiCl4===SiC＋8NaCl。下列说法不正确的是(　　)

A．SiC和SiO2中Si元素的化合价不相同

B．上述反应中SiC既是氧化产物又是还原产物

C．SiO2制备单质Si、单质Si制备SiCl4均涉及氧化还原反应

D．一维SiC纳米棒比表面积大，对微小粒子有较强的吸附能力

AB　解析：SiC和SiO2中Si元素的化合价均为＋4，A项错误；SiC是还原产物，NaCl是氧化产物，B项错误；SiO2制备单质Si需加入还原剂，单质Si制备SiCl4需加入氧化剂，C项正确；一维粒子上下表面均能与其他物质接触，比表面积大，对微小粒子有较强的吸附能力，D项正确。

10．青石棉是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO。下列说法不正确的是(　　)

A．青石棉是一种硅酸盐材料

B．青石棉中含有一定量的石英晶体

C．青石棉的化学组成可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O

D．1 mol青石棉能使0.5 mol HNO3被还原

BD　解析：硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总称，故青石棉是一种硅酸盐产品；青石棉是一种纯净物，不可能含有一定量的石英晶体；由氧化物组成可知，1 mol青棉中有3 mol＋2价的铁升为＋3价，1 mol Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O跟硝酸反应时，失去3 mol电子，故能使 1 mol HNO3被还原。

三、非选择题

11．(1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法，在H2的保护下，使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程式：_________________________________________ _____________。

(2)一种工业用硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物)，已知硅的熔点是1 420 ℃，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的主要工艺流程如下：

①净化N2和H2时，铜屑的作用是___________________________________

____________________________________________________________________，硅胶的作用是_______________________________________________________。

②在氮化炉中发生反应3SiO2(s)＋2N2(g)===Si3N4(s)＋3O2(g)　ΔH＝－727.5 kJ/mol，开始时，严格控制氮气的流速以控制温度的原因是_________________ _______________；体系中要通入适量的氢气是为了________________________

___________________________________________________________________。

③X可能是________(填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”)。

解析：(1)根据原子个数守恒可写出化学方程式3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl。(2)①由于氧气和水蒸气都能腐蚀氮化硅，而氮气和氢气中含有水蒸气和氧气，所以铜屑的作用是除去氧气，硅胶的作用是除去水蒸气。②因为该反应是放热反应，如果温度过高，局部过热，会导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触；通入氢气能将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去。③由于工业用硅中含有铜的氧化物，在反应中氧化铜能被还原生成铜，因此要除去铜应该选择硝酸，盐酸和硫酸不能溶解铜，氢氟酸能腐蚀氮化硅。

答案：(1)3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl

(2)①除去氧气　除去水蒸气　②该反应是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触　将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去(或将整个体系中空气排尽)　③硝酸

12．硅是最理想的太阳能电池材料，高性能晶硅电池是建立在高质量晶硅材料基础上的。工业上可以用如图所示的流程制取高纯硅。

(1)硅在周期表中的位置是_____________________________________，

反应1中氧化剂与还原剂的物质的量之比为____________________。

(2)粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3 (沸点31.8 ℃)中含有少量SiCl4 (沸点57.6 ℃)和SiH2Cl2 (沸点8.2 ℃)、SiH3Cl(沸点－30.4℃)提纯SiHCl3采用的方法为________________________________________________________；

整个过程中可以循环利用的物质X是__________(填化学式)。

(3)提纯粗硅的过程中必须严格控制无水无氧，原因之一是硅的卤化物极易与水反应，写出SiCl4遇水剧烈反应的化学方程式__________________________

____________________________________________________________________。

(4)硅在有HNO3存在的条件下，可以与HF生成H2SiF6，同时有不溶于水的气体生成，该气体遇空气变为红棕色，硅单质发生的化学方程式为_____________________________________________________________________

____________________________________________________________________。

(5)某工厂用100 t纯度为75%的石英砂为原料经第一步反应制得的粗硅中含硅28 t，则该过程中硅的产率是________________________(精确到小数点后两位)。

解析：(1)硅是14号元素，在周期表中位于第三周期第ⅣA族，反应1为二氧化硅和碳的反应：SiO2＋2CSi＋2CO，反应中氧化剂是SiO2、还原剂是C，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2。(2)SiHCl3(沸点31.8 ℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6 ℃)和SiH2Cl2 (沸点8.2 ℃)、SiH3Cl(沸点－30.4 ℃)，由于沸点差别较大，可以通过分馏除去杂质；氯化氢与粗硅反应生成SiHCl3，SiHCl3与氢气又反应生成硅和氯化氢，氯化氢可以循环利用。(3)SiCl4遇水剧烈反应的化学方程式为SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl。(4)该气体遇空气变为红棕色，说明生成了一氧化氮，反应的化学方程式为3Si＋4HNO3＋18HF===3H2SiF6＋4NO↑＋8H2O。(5)100 t纯度为75%的石英砂中含有二氧化硅的质量为75 t，其中含有硅元素75 t×＝35 t，经第一步反应制得的粗硅中含硅28 t，该过程中硅的产率＝×100%＝80.00%。

答案：(1) 第三周期第ⅣA族　1∶2　

(2)蒸馏(或分馏)　HCl

(3)SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl(或SiCl4＋4H2O===H4SiO4↓＋4HCl)　

(4)3Si＋4HNO3＋18HF===3H2SiF6＋4NO↑＋8H2O　

(5)80.00%