人教版新高考化学一轮复习训练-无机非金属材料

考点规范练14　无机非金属材料

一、选择题

1.(2020天津卷改编)下列“我国制造”所用的材料属于无机非金属材料的是(　　)。

A.宇航服所用的聚酯纤维

B.“天眼”反射面板所用的铝合金

C.港珠澳大桥所用的水泥

D.“蛟龙号”所用的钛合金

2.(2020黑龙江牡丹江第一高级中学高三期末改编)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.高纯硅可用于制作光感电池

B.水玻璃是纯净物,可用于生产黏合剂和防火剂

C.陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐

D.高纯硅可用于制造光导纤维

3.《天工开物》记载:“凡埏泥造瓦,掘地二尺余,择取无沙粘(通‘黏’)土而为之”“凡坯既成,干燥之后,则堆积窑中燃薪举火”“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

4.下列变化中,不能一步实现的是(　　)。

A.Na2SiO3H2SiO3 B.H2SiO3SiO2

C.SiO2H2SiO3  D.SiO2Na2SiO3

5.(2019全国Ⅰ)陶瓷是火与土的结晶,是中华文明的象征之一,其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是(　　)。

A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色,来自氧化铁

B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品,由黏土经高温烧结而成

C.陶瓷是应用较早的人造材料,主要化学成分是硅酸盐

D.陶瓷化学性质稳定,具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点

6.如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程,下列说法正确的是(　　)。

A.SiO2属于两性氧化物

B.盛放Na2CO3溶液的试剂瓶用玻璃塞

C.硅胶吸水后可重复再生

D.图中所示的转化都是氧化还原反应

7.有些科学家提出硅是“21世纪的能源”,这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列有关硅的说法中不正确的是(　　)。

A.高纯度的硅广泛用于制作计算机芯片

B.硅可由二氧化硅还原制得

C.低温时,硅与水和空气不反应,但能与氢氟酸反应

D.自然界中硅的储量丰富,自然界中存在大量的单质硅

8.(双选)下列有关硅及其化合物的说法中正确的是(　　)。

A.硅酸钠属于盐,不属于碱,所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中

B.反应①Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3↓,反应②Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑,两反应是相互矛盾的,不可能都发生

C.光导纤维遇碱会影响光信号传输

D.虽然SiO2能与HF、NaOH反应,但SiO2是酸性氧化物

9.(双选)科学家最近用金属钠还原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+SiCl4SiC+8NaCl。下列说法不正确的是(　　)。

A.SiC和SiO2中Si元素的化合价不同

B.上述反应中SiC既是氧化产物又是还原产物

C.由SiO2制备单质Si、由单质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

10.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)SiHCl3(l)+H2(g);容器②中进行的反应②为SiHCl3+H2Si(纯)+3HCl。下列说法中正确的是(　　)。

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均属于可逆反应

二、非选择题

11.X是一种新型无机非金属材料,具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击性。有关生产过程如下:

为了确定C的组成,某同学进行了以下的探究过程。已知F、G都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀,I可用于制造光导纤维。

按要求回答下列问题。

(1)C的化学式为　　　　;X的化学式为　　　　。 

(2)写出下列方程式:

反应①的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　; 

反应⑦的离子方程式 　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

12.金刚石、SiC具有优良的耐磨、耐腐蚀特性,应用广泛。

(1)碳与短周期元素Q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物,其中一种化合物R为非极性分子。碳元素在周期表中的位置是　　　　　 　　　　　　,Q是　　　　(填名称),R的电子式为　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)一定条件下,Na还原CCl4可制备金刚石。反应结束冷却至室温后,回收其中的CCl4的实验操作名称为　　　　,除去粗产品中少量钠的试剂为　　　　。 

(3)碳还原SiO2制SiC,其粗产品中杂质为Si和SiO2。现将20.0 g SiC粗产品加入过量的NaOH溶液中充分反应,收集到0.1 mol氢气,过滤得SiC固体11.4 g,滤液稀释到1 L。生成氢气的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,硅酸盐的物质的量浓度为　　　　　　　。 

(4)下列叙述正确的有　　　　(填序号)。 

①Na还原CCl4的反应、Cl2与H2O的反应均是置换反应

②水晶、干冰熔化时克服粒子间作用力的类型相同

③Na2SiO3溶液与SO3的反应可用于推断Si与S的非金属性强弱

④钠、锂分别在空气中燃烧,生成的氧化物中阴阳离子数目比均为1∶2

13.金属铝质轻且有良好的防腐蚀性,在国防工业中有非常重要的作用,利用铝热反应完成钢轨的焊接非常方便迅速。

(1)在特制漏斗中将铝热剂混合均匀后,引发铝热反应的操作是　　　　　　　　　。 

(2)硅与铝同周期,地壳里硅、铝的含量硅　　　　(填“>”“<”或“=”)铝。工业上制备金属铝的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)SiO2是硅酸盐玻璃(Na2CaSi6O14)的主要成分,Na2CaSi6O14也可写成Na2O·CaO·6SiO2,钠长石(NaAlSi3O8)的氧化物形式为　　　　　　　　　　　　,长石是铝硅酸盐,不同类长石其氧原子的物质的量分数相同,由此可推知钙长石的化学式为　。 

(4)某铝合金由Al、Si、Cu、Mg组成。①称取100 g该铝合金样品,分成等质量的A、B两份。向A中加入足量NaOH溶液,向B中加入足量的稀盐酸。②待两份反应物都充分反应之后,称得滤渣质量相差1.60 g,收集得到的两份气体的体积相差2 240 mL(标准状况下)。则100 g该铝合金样品中Si和Mg的物质的量分别是n(Si)=　　　　和n(Mg)=　　　　。 

14.含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料,含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通信材料——光导纤维,C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。

(1)与A同族但相对原子质量比A小的元素B的原子结构示意图为　　　　　　　。

(2)C与氢氟酸反应的化学方程式是 　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)将C与纯碱混合高温熔融时反应生成D,同时还生成B的最高价氧化物E;将全部的E与全部的D在足量的水中混合后,生成了含A的化合物F。

①生成D和F的化学方程式分别为　　　　　　                          　　　　　　　,

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

②要将纯碱高温熔化,下列坩埚中可选用的是　　　(填字母)。 

A.普通玻璃坩埚 B.石英玻璃坩埚

C.氧化铝坩埚 D.铁坩埚

15.二氯二氢硅(SiH2Cl2)常用于外延法工艺中重要的硅源。SiH2Cl2易燃、有毒,与水接触易水解,沸点为8.2 ℃。在铜的催化作用下,HCl与硅在250~260 ℃反应可以制得SiH2Cl2。

(1)利用浓硫酸、浓盐酸为原料,选用A装置制取HCl,利用了浓硫酸的　　　　性。 

(2)D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)按照气体从左到右的方向,制取SiH2Cl2的装置(h处用弹簧夹夹好)连接次序为a→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)(填仪器接口的字母,其中装置C用到两次)。

(4)按从左到右的顺序,前面装置C中装的药品为　　　　　,后面装置C的作用为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(5)反应除生成二氯二氢硅之外,还会生成H2和　　　　　、　　　　　等。 

(6)新的制取SiH2Cl2的方法是:往硅粉中先通入Cl2,在300~350 ℃反应生成SiCl4,然后再与HCl在250~260 ℃反应,可以大大提高产率。如果通入气体次序相反,结果会　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。 

答案：

1.C　解析:宇航服所用的聚酯纤维为有机合成高分子材料,A项错误。“天眼”反射面板所用的铝合金属于金属材料,B项错误。港珠澳大桥所用的水泥为硅酸盐材料,属于无机非金属材料,C项正确。“蛟龙号”所用的钛合金属于金属材料,D项错误。

2.A　解析:水玻璃为硅酸钠的水溶液,属于混合物,B项错误。水晶的主要成分是二氧化硅,是氧化物,不是硅酸盐,C项错误。 二氧化硅可用于制造光导纤维,D项错误。

3.A　解析:沙子的主要成分为SiO2,不属于硅酸盐,A项错误。“燃薪举火”是使成型的黏土器皿发生复杂的物理化学变化而制成陶器,B项正确。烧制过程中铁的化合物被氧化为氧化铁,得到红瓦,若浇水则发生氧化还原反应得到氧化亚铁而成为青瓦,C项正确。制作砖瓦、陶瓷的主要原料是黏土,D项正确。

4.C　解析:Na2SiO3H2SiO3;H2SiO3SiO2;SiO2Na2SiO3;SiO2不能与H2O反应,故不能一步转化为H2SiO3。

5.A　解析:氧化铁为红棕色,因此瓷器的青色不是来自氧化铁,A项错误;陶瓷是以黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)为主要原料,经高温烧结而成的,其化学性质稳定,不与酸、碱和氧气等反应,B、C、D三项正确。

6.C　解析:SiO2是酸性氧化物,A项错误。Na2CO3溶液呈碱性,盛放Na2CO3溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,B项错误。题图中有的转化不是氧化还原反应,例如SiO2与NaOH溶液的反应,D项错误。

7.D　解析:硅在自然界中全部以化合态形式存在,D项错误。

8.CD　解析:反应②是在高温下进行的,CO2为气体,逸出可使平衡正向移动,促使反应继续进行,B项错误。

9.AB　解析:SiC和SiO2中Si元素的化合价均为+4价,A项错误;SiC是还原产物,NaCl是氧化产物,B项错误;由SiO2制备单质Si需加入还原剂,由单质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.A　解析:从反应流程容易看出,HCl可循环使用,A项正确;Si为固体,SiHCl3为液体,应该用过滤法分离两者,B项错误;反应①中HCl作氧化剂,反应②中HCl为氧化产物,C项错误;反应①和②都不是可逆反应,D项错误。

11.答案:(1)SiCl4　Si3N4

(2)Si+2Cl2SiCl4　Si+2H2O+2CO2H2SiO3↓+2HC

解析:本题可从I入手推断,I可用于制造光导纤维,故其为二氧化硅,F为硅酸,H为硅酸钠,E为HCl,C为四氯化硅,X为Si3N4。反应①为Si与Cl2反应生成SiCl4,反应⑦为硅酸钠与过量的二氧化碳反应生成硅酸和碳酸氢钠。

12.答案:(1)第二周期第ⅣA族　氧

(2)过滤　乙醇或水(合理即可)

(3)Si+2OH-+H2OSi+2H2↑　0.17 mol·L-1

(4)③④

解析:(1)由题意可知元素Q为O(氧),形成的化合物R为CO2,其电子式为。(2)因为CCl4为液体,C(金刚石)和Na都为固体,所以用过滤法分离;除去C(金刚石)中的Na可以用水或乙醇。(3)混合物中的Si可以与NaOH溶液反应生成氢气,离子方程式为Si+2OH-+H2OSi+2H2↑。由于杂质SiO2也能生成Na2SiO3,所以可先求混合物中SiO2的质量,再求硅酸盐的物质的量浓度。

Si　~　2H2

28 g　　2 mol

1.4 g　　0.1 mol

m(SiO2)=20.0 g-11.4 g-1.4 g=7.2 g

n(SiO2)=0.12 mol

所以n(Na2SiO3)=n(Si)+n(SiO2)=+0.12 mol=0.17 mol

c(Na2SiO3)==0.17 mol·L-1。

(4)①中Cl2与H2O的反应不是置换反应;②中水晶熔化克服的是共价键,干冰熔化克服的是分子间作用力,两者不同。

13.答案:(1)铺上一层KClO3粉末,点燃插入的镁条

(2)>　2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑

(3)Na2O·Al2O3·6SiO2　CaAl2Si2O8

(4)0.4 mol　0.6 mol

解析:(1)氧化铁与铝在高温条件下发生铝热反应生成氧化铝和铁,反应的化学方程式为Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3,为使反应顺利进行,可加入氯酸钾,为助燃剂,同时插上镁条作为引燃剂,点燃镁条时反应放出大量的热引发反应进行,所以引发铝热反应的实验操作是加少量KClO3,插上镁条并将其点燃。

(2)地壳中含量排在前五位的元素分别是O、Si、Al、Fe、Ca,地壳里硅的含量大于铝;工业上通过电解氧化铝冶炼金属铝。

(3)结合钠长石的化学式及化合物中各元素的化合价代数和等于0可得钙长石的氧化物形式为CaO·Al2O3·2SiO2,则钙长石的化学式为CaAl2Si2O8。

(4)A中Al、Si与氢氧化钠溶液反应,B中Al、Mg与盐酸反应,A和B中Al反应放出的气体相等,因此两份气体差和质量差均来源于Mg、Si,Si、Mg与生成氢气的物质的量关系为Si~2H2、Mg~H2,标准状况下2 240 mL气体的物质的量为=0.1 mol,通过讨论分析可知合金中Mg的质量大于Si,Si反应放出的气体体积大于Mg反应放出的气体。设A中含有的Si的物质的量为x,B中含有Mg的物质的量为y,

由质量差可得:24 g·mol-1 y-28 g·mol-1 x=1.60 g①

由气体相差0.1 mol可得:2x-y=0.1 mol②

联立①②求得:x=0.2 mol,y=0.3 mol,则100 g该铝合金样品中Si和Mg的物质的量分别为0.4 mol、0.6 mol。

14.答案:(1)

(2)SiO2+4HFSiF4↑+2H2O

(3)①SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑　Na2SiO3+CO2+H2ONa2CO3+H2SiO3↓　②D

解析:含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料,则A元素是Si;含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通信材料——光导纤维,则C是SiO2;C与烧碱反应生成含A元素的化合物D,则D是Na2SiO3。(1)与Si同族但相对原子质量比Si小的元素B是碳元素,其原子结构示意图为。(2)C是SiO2,SiO2与氢氟酸反应的化学方程式是SiO2+4HFSiF4↑+2H2O。(3)①将SiO2与纯碱混合高温熔融时反应生成Na2SiO3,化学方程式是SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑;由于酸性:H2CO3>H2SiO3,将反应产生的CO2通入Na2SiO3水溶液中,发生反应:Na2SiO3+CO2+H2ONa2CO3+H2SiO3↓。②要将纯碱高温熔化,坩埚应该不能与纯碱发生反应。普通玻璃坩埚中含有SiO2,能够与纯碱在高温下发生反应,不能使用;石英玻璃坩埚的主要成分是SiO2,能够与纯碱在高温下发生反应,不能使用;氧化铝坩埚的主要成分氧化铝是两性氧化物,可以像SiO2那样能够与纯碱在高温下发生反应,不能使用;铁坩埚与纯碱不发生反应,可以使用。

15.答案:(1)吸水　(2)Si+2HClSiH2Cl2　(3)d　e

f　g　b　c　d　(4)P2O5或CaCl2　尾气处理和防止空气中的水进入B中　(5)SiCl4　SiHCl3　(6)SiH2Cl2+2Cl2SiCl4+2HCl(或SiH2Cl2+Cl2SiHCl3+HCl)

解析:(1)浓硫酸有吸水性,使浓盐酸更易挥发出HCl。(2)利用元素质量守恒法配平。(3)A装置制取HCl,连接C装置干燥,从f进入D中反应,SiH2Cl2从g处挥发出来,在B装置中收集,SiH2Cl2的密度比空气的大,导气管应“长进短出”,为防止空气中的水进入B中,则应在B后接干燥管。(4)前面的装置C是用来干燥氯化氢气体的,应选用P2O5或CaCl2,后面装置C的作用为尾气处理和防止空气中的水进入B中,应选碱石灰。(6)如果通入气体次序相反,SiH2Cl2会与Cl2继续反应,生成SiCl4、SiHCl3。