高中第三节 无机非金属材料综合训练题

第三节　无机非金属材料

课后训练巩固提升

基础巩固

1.唐三彩、秦兵马俑制品的主要材料在成分上属于(　　)。

A.氧化铝 B.二氧化硅

C.硅酸盐 D.合金

答案C

解析唐三彩、秦兵马俑均是陶瓷制品,主要材料黏土属于硅酸盐。

2.陶瓷已广泛应用于生活和生产中,下列不属于陶瓷制品的是(　　)。

A.电器中的绝缘瓷管 B.实验室中的瓷坩埚

C.实验室中的试管 D.建筑上烧制的砖瓦

答案C

解析实验室中的试管为玻璃制品,其余选项均为陶瓷制品。

3.高温结构陶瓷与金属材料相比,优点是(　　)。

A.耐高温耐腐蚀,不怕氧化

B.密度大,硬度大

C.韧性好,易于切削、锻打、拉伸

D.良好的传热导电性

答案A

解析高温结构陶瓷具有耐高温、抗腐蚀、抗氧化、结构稳定、密度小、硬度大等优良性能;金属材料韧性好,易于切削、锻打、拉伸,具有良好的导电性和导热性。

4.下列叙述正确的是(　　)。

A.CO2和SiO2都是酸性氧化物,所以两者物理性质相似

B.因为CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑,所以硅酸的酸性比碳酸的酸性强

C.CO2和SiO2都能与碳反应,且都作氧化剂

D.SiO2既能与NaOH溶液反应,又能与氢氟酸反应,所以二氧化硅属于两性氧化物

答案C

解析CO2和SiO2都是酸性氧化物,两者物理性质差别很大,A项错误;硅酸的酸性比碳酸的酸性弱,反应之所以发生,是因为CO2为气体,可以脱离反应体系,B项错误;CO2和SiO2与C反应时都作氧化剂,C项正确;SiO2与氢氟酸的反应属于特例,SiO2属于酸性氧化物,D项错误。

5.熔融烧碱应选用的器皿是(　　)。

A.石英坩埚 B.刚玉坩埚(Al2O3)

C.生铁坩埚 D.陶瓷坩埚(含有SiO2)

答案C

解析高温下,烧碱能与SiO2、Al2O3发生反应而使坩埚腐蚀;铁在高温下不与NaOH反应。

6.下列表述正确的是(　　)。

A.人造刚玉熔点很高,可用作高级耐火材料,主要成分是二氧化硅

B.化学家采用玛瑙研钵研磨固体反应物进行无溶剂合成,玛瑙的主要成分是硅酸盐

C.三峡大坝的建成使用了大量水泥,水泥是硅酸盐材料

D.太阳能电池可采用二氧化硅制作,其应用有利于环保、节能

答案C

解析人造刚玉的主要成分是氧化铝;玛瑙的主要成分是二氧化硅;水泥属于硅酸盐材料;利用高纯单质硅的半导体性能制成的光电池,可将太阳能直接转化为电能。

7.15 g SiO2与足量的C在高温下发生反应:SiO2+2CSi+2CO↑。下列叙述正确的是(　　)。

A.氧化剂和还原剂的质量之比为1∶2

B.SiO2是还原剂

C.反应中有6 g C被氧化

D.反应中生成了28 g CO

答案C

解析在反应SiO2+2CSi+2CO↑中,氧化剂为SiO2,还原剂为C,它们的物质的量之比为1∶2,质量之比为60∶24=5∶2。根据化学方程式也可计算得到,15gSiO2充分反应有6gC被氧化,生成了14gCO。

8.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。

(1)下列物质不属于硅酸盐材料的是　　　。 

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。 

(3)工业上常利用反应2C+SiO2Si+2CO↑制备硅单质,该反应中所含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)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O　氢氟酸

(3)C　SiO2

解析(1)生石灰是CaO,为碱性氧化物且不含Si,不属于硅酸盐材料。(2)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O。由于SiO2能溶于氢氟酸,因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)该反应中C被氧化,SiO2中+4价的硅被还原,因此氧化剂是SiO2。

能力提升

1.(双选)下列关于石墨烯的说法正确的是(　　)。

A.石墨烯是一种新型的有机化合物

B.石墨烯与石墨的导电性能一样

C.石墨烯在电池行业有广阔的应用前景

D.由石墨制取石墨烯的过程是化学变化

答案CD

解析石墨烯是由一种元素组成的纯净物,属于单质,A项错误;石墨烯比石墨的导电性能强,B项错误;石墨烯在电池行业有广阔的应用前景,C项正确;由石墨制成石墨烯,属于化学反应,D项正确。

2.(双选)青石棉的化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸处理时,还原产物只有NO。下列说法正确的是              (　　)。

A.青石棉属于硅酸盐材料

B.青石棉是一种易燃品且易溶于水

C.青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为Na2O·5FeO·8SiO2·H2O

D.1 mol Na2Fe5Si8O22(OH)2与足量的硝酸作用,至少需消耗6 L 3 mol·L-1 HNO3溶液

答案AD

解析青石棉属于硅酸盐材料,不易燃,也不溶于水,A项正确,B项错误;根据题给信息可知,青石棉中铁元素的化合价有+2价和+3价两种,根据原子守恒和化合价不变的思想,化学组成用氧化物的形式可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O,C项错误;6L3mol·L-1HNO3溶液中硝酸的物质的量为18mol,青石棉用稀硝酸处理时,亚铁离子被氧化为铁离子,硝酸被还原为一氧化氮,又1molNa2Fe5Si8O22(OH)2中含3mol亚铁离子,所以根据得失电子守恒,氧化亚铁离子生成铁离子消耗1molHNO3,又青石棉中的Na、Fe原子最终都转换为NaNO3、Fe(NO3)3,根据原子守恒,又要消耗HNO3的物质的量为2mol+5×3mol=17mol,所以1mol该物质一共能与1mol+17mol=18molHNO3反应,D项正确。

3.目前已有多个国家的大汽车公司试制无冷却式陶瓷发动机汽车,这种陶瓷柴油发动机部件的受热面是由耐高温且不易传热的氮化硅陶瓷材料制造的。

(1)氮化硅具有硬度大、熔点高、化学性质稳定的特点,根据性质,推测氮化硅陶瓷的用途　　　　(填字母)。 

A.制造汽轮机叶片

B.制造有色玻璃

C.制造永久性模具

D.制造柴油机部件

(2)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强,除氢氟酸外,它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式:_________________________________________________________。 

(3)现用四氯化硅与氮气在氢气气氛的保护下加强热发生反应,可得纯度较高的氮化硅,反应的化学方程式为_________________________________________________________。 

答案(1)ACD

(2)Si3N4+12HF3SiF4↑+4NH3↑

(3)3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl

解析本题解题的关键是挖掘题目所给信息,并把信息与新型无机非金属材料的特性、用途等知识有机结合。根据N和Si的原子结构及元素周期律的知识,可判断氮元素的非金属性比硅元素的非金属性强,故N显负价(-3价),Si显正价(+4价),由此可写出氮化硅的化学式为Si3N4。根据SiO2+4HFSiF4↑+2H2O,可以写出Si3N4+12HF3SiF4↑+4NH3↑。

SiCl4与N2、H2的反应可理解为H2还原SiCl4制取Si,然后Si与氮气在高温下反应生成Si3N4:3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl。

4.如下图所示物质的转化关系中,A是一种固体单质,E是一种白色胶状沉淀。据图填写(已知Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑)。

(1)B的化学式是　　　　　,目前B已被用作　　　　　　　的主要原料。 

(2)B与a溶液反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)A与a溶液反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)C与过量盐酸反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案(1)SiO2　光导纤维(其他合理答案也可)

(2)SiO2+2OH-Si+H2O

(3)Si+2OH-+H2OSi+2H2↑

(4)Si+2H+H2SiO3↓

解析由题知A为固体单质,E为白色胶状沉淀。本题的突破口是C白色胶状沉淀E,容易想到E为H2SiO3,而C为Na2SiO3,而a溶液为NaOH溶液,A、B、F、D分别是Si、SiO2、H2、H2O。