化学必修 第二册第三节 无机非金属材料练习题

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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、石灰石和石英砂
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
2．硅及其化合物在材料领域中应用广泛。下列叙述中，正确的是（ ）
A.右图是常见于汽车中的小摆件“苹果花”，它的动力是以Si为原料制作的太阳能电池
B．晶体硅主要用途是制造光导纤维
C．硅是地壳中含量最多的元素
D．硅的化学性质很稳定，因此硅在自然界中以游离态形式存在
3．下列关于玻璃的叙述正确的是（ ）
A．玻璃是硅酸盐产品，有固定的熔点
B．玻璃是由几种成分熔化在一起而形成的晶体
C．玻璃的成分及各成分的比例固定不变
D．普通玻璃生产中所涉及的两个主要反应均有二氧化碳生成
4．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
5．下列物质中，导电性介于导体和绝缘体之间的是（ ）
①晶体硅 ②金属铝 ③石墨
④晶体锗 ⑤金刚石
A．只有①B．只有⑤
C．②和③D．①和④
6．下列溶液可以盛放在玻璃试剂瓶中但不能用磨口玻璃塞的是（ ）
①碳酸钠溶液 ②氢氟酸 ③氢氧化钠溶液
④氯化钠溶液
A．①③B．②④
C．②③D．①④
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
[综合性测评]
8．《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙黏土而为之”，“凡坯既成，干燥之后，则堆积窖中燃薪举火”，“浇水转釉（主要为青色），与造砖同法”。下列说法错误的是（ ）
A．沙子和黏土的主要成分为硅酸盐
B．“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理、化学变化
C．烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦
D．黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料
9．科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示：
容器①中进行的反应①为Si（粗）＋3HCl（g）eq \(=====,\s\up7(300℃))SiHCl3（l）＋H2（g）；容器②中进行的反应②为SiHCl3＋H2eq \(=====,\s\up7(1100℃))Si（纯）＋3HCl。下列说法正确的是（ ）
A．该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用
B．最好用分液的方法分离Si和SiHCl3
C．反应①和②中HCl均作氧化剂
D．反应①和②互为可逆反应
10．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
11.某实验小组设计了如图装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。
已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO＋PdCl2＋H2O===CO2＋2HCl＋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，且经检测两种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）资料表明，上述反应在焦炭过量时会生成副产物SiC。取18gSiO2和8.4g焦炭充分反应后收集到标准状况下气体的体积为13.44L，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，则Si和SiC的物质的量之比为 。
12．硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。
（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1410℃，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 。
②X可能是 （填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”）。
课时跟踪检测7 无机非金属材料
1．答案：C
2．解析：晶体硅是良好的半导体材料，主要用途是制作太阳能电池、集成电路，A正确、B错误；氧是地壳中含量最多的元素，C错误；硅是亲氧元素，在自然界中以化合态形式存在，D错误。
答案：A
3．解析：玻璃不是晶体，没有固定的熔点，A、B错误；玻璃的种类较多，不同玻璃的成分及各成分的比例不同，C错误；玻璃生产中所涉及的两个主要反应为CaCO3＋SiO2eq \(=====,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑、Na2CO3＋SiO2eq \(=====,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑，均有CO2生成，D正确。
答案：D
4．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。
答案：D
5．解析：Si、Ge均能导电，可作半导体材料；Al是电的良导体；石墨也能导电，但不能作半导体材料；金刚石不导电。
答案：D
6．解析：①、③中溶液呈碱性，不能与光滑的玻璃反应，但能与磨口玻璃裸露的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，易使瓶塞与瓶壁粘在一起而难以开启。氢氟酸能腐蚀玻璃，不能用玻璃试剂瓶盛放。
答案：A
7．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；晶体硅是一种非金属单质，虽然它具有金属光泽。
答案：A
8．解析：沙子的主要成分是二氧化硅，不是硅酸盐，A错误；硅酸盐工业煅烧过程中发生一系列复杂的物理、化学变化，B正确；自然冷却生成的物质中铁元素为＋3价，所以为红瓦，浇水过程中，水在高温下与碳反应生成还原性气体CO，Fe3＋被还原为Fe2＋，所以成青瓦，C正确；砖瓦和陶瓷的主要原料为黏土，D正确。
答案：A
9．解析：由题图知反应①消耗HCl、生成H2，反应②消耗H2、生成HCl，即在该工艺流程中，HCl（g）和H2（g）可以循环使用，A正确；Si是固体，SiHCl3是液体，应使用过滤法分离，B错误；反应①中HCl中H元素化合价降低，作氧化剂，反应②中HCl是氧化产物，C错误；反应①和②反应条件不同，不互为可逆反应，D错误。
答案：A
10．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，且有电学性能等若干优点，D错误。
答案：D
11．解析：（1）碳与二氧化硅的反应要在高温下进行，而高温下碳与空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气反应，故实验时要通入足够长时间的N2，来排尽装置中的空气。
（2）根据装置图可知，装置B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，PbCl2溶液检验CO时会生成CO2，所以装置C用来检验二氧化碳，装置D用来检验一氧化碳，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，说明气体产物中既有二氧化碳又有一氧化碳，且检测到两种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3SiO2＋4Ceq \(=====,\s\up7(高温))2CO2↑＋2CO↑＋3Si。
（4）一氧化碳有毒，排放到空气中会造成环境污染，故该装置的缺点是没有尾气处理装置。
（5）18gSiO2的物质的量为0.3ml，8.4g焦炭的物质的量为0.7ml，充分反应后收集到标准状况下气体的体积为13.44L，气体的物质的量为0.6ml，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，则发生反应：
SiO2 ＋ 2C eq \(=====,\s\up7(高温)) 2CO↑ ＋ Si
0.3ml 0.6ml 0.6ml 0.3ml
Si ＋ C eq \(=====,\s\up7(高温)) SiC
0.1ml 0.1ml 0.1ml
得到Si和SiC的物质的量之比为0.2ml∶0.1ml＝2∶1。
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
3SiO2＋4Ceq \(=====,\s\up7(高温))2CO2↑＋2CO↑＋3Si
（4）无尾气处理装置
（5）2∶1
12．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除去原料气中的氧气 除去水蒸气 ②硝酸