人教版 (2019)第五章 化工生产中的重要非金属元素第三节 无机非金属材料综合训练题

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合格考过关检验
1.随着“5G”时代的到来,以光导纤维为基础的信息高速通道更显重要。制造光导纤维的材料是( )。
A.晶体硅B.二氧化硅
C.铜合金D.不锈钢
答案B
解析二氧化硅具有良好的光学特性,制造光导纤维的主要原料为二氧化硅。
2.我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世,填补了我国在计算机制造史上的一项空白。下列对晶体硅的叙述中正确的是( )。
A.晶体硅和金刚石的物理性质相似
B.晶体硅是非金属单质,常温下不与任何酸反应
C.晶体硅是一种良好的导电材料
D.晶体硅具有金属光泽,故它属于金属材料
答案A
解析A项,晶体硅和金刚石的熔点高、硬度大,具有相似的物理性质。B项,常温下,晶体硅可与HF溶液反应。C项,晶体硅是一种良好的半导体材料,已经广泛应用于电子器件及电脑配件。D项,晶体硅属于无机非金属材料。
3.下列叙述正确的是( )。
①高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅
②SiO2与水反应生成H2SiO3
③二氧化硅不与任何酸反应,可用石英制造耐酸容器
④SiO2是酸性氧化物,能与NaOH溶液反应
⑤CO2与SiO2化学式相似,物理性质也相似
A.①②③B.②③
C.①④D.①②③④⑤
答案C
解析②项,SiO2不溶于水,也不与水反应;③项,用石英制造的耐酸容器不能用于盛放氢氟酸;⑤项,CO2、SiO2的结构不同,物理性质不同。
4.宋代五大名窑分别为钧窑、汝窑、官窑、定窑、哥窑。其中钧窑以“入窑一色,出窑万彩”的神奇窑变著称。下列关于陶瓷的说法不正确的是( )。
A.窑变是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化
B.氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料
C.高品质的瓷器晶莹剔透,属于纯净物
D.陶瓷属于硅酸盐材料,耐酸碱腐蚀,但是不能用来盛装氢氟酸
答案C
解析不同价态的金属化合物颜色可能不同,在高温下,釉料中的金属化合物发生了氧化还原反应导致颜色变化,A项正确;氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料,有较好的机械强度和耐高温性,B项正确;瓷器主要由黏土烧结而成,瓷器中含有多种硅酸盐,是混合物,C项错误;陶瓷的成分是硅酸盐和二氧化硅,HF能与二氧化硅反应,所以陶瓷不能用来盛装氢氟酸,D项正确。
5.石墨烯是目前世上最薄却也是最坚硬的纳米材料。石墨烯是由碳原子构成的单层二维蜂窝状晶格结构(如图所示)的一种碳单质新材料,它是构建富勒烯、碳纳米管的基本单元。下列有关石墨烯的说法不正确的是( )。
A.石墨烯具有优良的导电、导热性能
B.石墨烯是一种新型的无机非金属材料
C.石墨烯与富勒烯的结构相同
D.石墨烯、富勒烯、碳纳米管都是由碳元素组成的
答案C
解析石墨烯具有良好的导热、导电性能,故A项不符合题意;石墨烯是新型的无机非金属材料,故B项不符合题意;石墨烯为单层结构,而富勒烯为笼形结构,故C项符合题意;石墨烯、富勒烯、碳纳米管都是由碳元素组成的,故D项不符合题意。
6.无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两类。
(1)用Na2SiO3溶液浸泡过的棉花不易燃烧,体现Na2SiO3的用途之一为可作 的原料。
(2)SiO2是玻璃的成分之一,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)熔融烧碱应选用的坩埚是 。
A.铁坩埚B.玻璃坩埚
C.石英坩埚D.瓷坩埚
答案(1)防火剂
(2)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O 氢氟酸
(3)A
解析(1)Na2SiO3的水溶液又称“水玻璃”,它具有阻燃的功能,因此可作防火剂。(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)玻璃坩埚、石英坩埚、瓷坩埚中均含SiO2,SiO2可以与烧碱反应。
等级考素养提升
1.某蛇纹石可看作由SiO2、MgO、Na2O、K2O、Fe2O3组成,通过下图流程可由蛇纹石制备较纯净的二氧化硅。下列说法正确的是( )。
A.步骤①中涉及SiO2的反应的离子方程式为SiO2+2OH-Si+H2O
B.滤渣A的成分有K2O、Na2O、MgO和Fe2O3
C.检验步骤②中沉淀是否洗净的方法是向洗涤液中滴加酚酞看是否变色
D.实验室进行步骤③需要用到的主要仪器有蒸发皿、酒精灯、玻璃棒和三脚架
答案A
解析在步骤①中SiO2与NaOH溶液发生反应产生Na2SiO3和H2O,离子方程式为SiO2+2OH-Si+H2O,A项正确;加入足量NaOH溶液时,SiO2与NaOH溶液发生反应生成可溶性Na2SiO3,Na2O、K2O与水反应生成NaOH、KOH进入滤液A,而MgO、Fe2O3不与NaOH溶液反应,故滤渣A的成分有MgO和Fe2O3,B项错误;步骤②中H2SiO3沉淀是从含有Cl-的溶液中过滤出来的,因此检验沉淀是否洗净可看最后一次洗涤液中是否含有Cl-,所需试剂为硝酸酸化的AgNO3溶液,C项错误;步骤③是高温煅烧,实验室进行步骤③需要用到的主要仪器有坩埚、坩埚钳、泥三角、酒精灯、玻璃棒和三脚架,D项错误。
2.由二氧化硅制备高纯硅的流程如下,已知常温下SiHCl3是液体,下列判断错误的是( )。
A.①②③均属于氧化还原反应
B.H2和HCl均可循环利用
C.SiO2是一种熔点较低的固体
D.充分冷却后可用过滤的方法分离Si和SiHCl3
答案C
解析反应①为SiO2+2CSi+2CO↑,反应②为Si(粗)+3HClSiHCl3+H2,反应③为SiHCl3+H2Si(纯)+3HCl,三个化学方程式中元素的化合价均发生变化,均属于氧化还原反应,故A正确;由生产高纯硅的流程示意图可知,H2和HCl既是反应物,又是生成物,所以H2和HCl均可重复利用,故B正确;SiO2是硬度大、熔点高的固体,故C错误;充分冷却后,Si固体和SiHCl3液体可使用过滤的方法分离,D项正确。
3.青石棉是一种致癌物质,其化学式为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.青石棉不属于硅酸盐材料
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 ml Na2Fe5Si8O22(OH)2与足量的硝酸作用,至少需要消耗6 L 3 ml·L-1 HNO3溶液
答案D
解析青石棉属于硅酸盐材料,不易燃,也不溶于水,A项错误,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;6L3ml·L-1HNO3溶液中硝酸的物质的量为18ml,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1mlNa2Fe5Si8O22(OH)2中含3ml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1mlHNO3,又青石棉中的Na+、Fe2+、Fe3+最终都转换为NaNO3、Fe(NO3)3,根据原子守恒,需要消耗HNO3的物质的量为2ml+5×3ml=17ml,所以1ml该物质一共能与1ml+17ml=18mlHNO3反应,D项正确。
4.晶体硅是一种重要的非金属材料。
已知SiHCl3能与H2O剧烈反应,在空气中易自燃。
请回答下列问题。
(1)制备粗硅的化学方程式为 。
(2)用SiHCl3(沸点33.0 ℃)与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)。
①装置B中的试剂是 。装置C中的烧瓶需要水浴加热,其目的是 。
②反应一段时间后,装置D中观察到的现象是 ,装置D不能采用普通玻璃管的原因是 ,装置D中发生反应的化学方程式为 。
③为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装置的气密性,控制好反应温度以及 。
④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后需再加入的试剂是 (填字母)。
a.碘水b.氯水
c.NaOH溶液d.KSCN溶液
e.Na2SO3溶液
答案(1)SiO2+2CSi+2CO↑
(2)①浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化
②有固体物质生成 在1 100 ℃下,普通玻璃会软化 SiHCl3+H2Si+3HCl ③排尽装置中的空气
④bd
解析(1)粗硅可以用碳还原二氧化硅的办法来制得,故反应的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑。
(2)①因SiHCl3能与水剧烈反应,故A中产生的H2必须干燥,故B中的液体一定为浓硫酸,且C中烧瓶需水浴加热,其目的是使SiHCl3汽化,与H2充分混合。②根据题给信息,石英管中产生的物质应为硅,故D中现象是有固体产生,制纯硅的反应条件为1100℃,此温度下普通玻璃容易软化。③因高温下H2与O2容易反应而爆炸,SiHCl3在空气中易自燃,故还应排尽装置中的空气。④铁与盐酸反应产生Fe2+,其检验方法常常采用先将Fe2+氧化为Fe3+,再加入KSCN溶液看是否变红色来检验。