人教版 (2019)必修 第二册第五章 化工生产中的重要非金属元素第三节 无机非金属材料随堂练习题

第三节　无机非金属材料

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合格考过关检验

1.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.硅在地壳中含量居第二位,可以以游离态存在于自然界中

C.工业上通常以SiO2为原料,用氧化剂与其反应制备单质硅

D.晶体硅具有金属光泽,故它属于金属材料,可以导电

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,自然界中没有游离态的硅存在。C项,工业上制单质Si的反应为SiO2+2CSi+2CO↑,C为还原剂。D项,晶体硅属于无机非金属材料。

2.下列说法正确的是(　　)。

A.制取水泥和玻璃的原料中均有纯碱

B.普通玻璃是绝缘体,这种透明的固体物质是混合物,无固定的熔点

C.普通玻璃俗称水玻璃

D.硅酸盐工业使用的每一种原料都含有硅元素

答案B

解析制取玻璃的原料中有纯碱,而制取水泥的原料中没有纯碱,A项错误;普通玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2,是混合物,没有固定的熔点,B项正确;普通玻璃和水玻璃的成分不同,水玻璃不是普通玻璃的俗名,C项错误;制取水泥和玻璃的原料中均有石灰石,石灰石中不含有硅元素,D项错误。

3.下列叙述正确的是(　　)。

①高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅　②SiO2与酸、碱均不反应　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.①②③ B.②③

C.①④ D.①②③④⑤

答案C

解析②项,SiO2与HF、强碱均反应;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

解析不同的金属氧化物颜色可能不同,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,有较好的传导性、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

解析石墨烯为单层结构,而富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称,故C项符合题意。

6.为除去下列各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质),请选用下列提供的试剂和操作,将序号填在表内。

试剂:A.盐酸,B.烧碱溶液,C.氧气,D.水,E.二氧化碳,F.不用其他试剂。

操作:①加热燃烧,②加热熔融,③充分加热,④过滤,⑤结晶。

答案(1)F　③　(2)A　④　(3)C　①　(4)D　④⑤

解析除杂的一般原则是:①引入试剂一般只与杂质反应;②后续试剂能除去过量的前一试剂;③不引入新杂质;④杂质与试剂生成的物质易与被提纯物质分离;⑤尽可能将杂质转化为所需物质;⑥加入试剂顺序要合理。

等级考素养提升

1.赏心悦目的雕花玻璃是用下列物质中的一种对玻璃进行刻蚀而制成的,这种物质是(　　)。

A.硫酸 B.烧碱

C.盐酸 D.氢氟酸

答案D

解析氢氟酸能与二氧化硅反应,常用于雕刻玻璃,答案选D。

2.由二氧化硅制备高纯硅的流程如下,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是一种熔点较高的固体

D.SiHCl3的摩尔质量为135.5 g

答案D

解析反应①为SiO2+2CSi(粗)+2CO↑,反应②为Si(粗)+3HClSiHCl3+H2,反应③为SiHCl3+H2Si(纯)+3HCl,三个化学方程式中均有元素的化合价发生变化,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正确;SiHCl3的摩尔质量为135.5g·mol-1,故D错误。

3.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:

下列说法正确的是(　　)。

A.容器甲中HCl在反应中作还原剂

B.该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用

C.最好用蒸馏的方法分离Si和SiHCl3

D.由容器甲中的反应可知Si可与盐酸发生反应

答案B

解析容器甲中发生反应:Si(粗)+3HCl(g)SiHCl3(l)+H2(g),HCl作氧化剂,A项错误;在该工艺流程中,HCl(g)和H2(g)可以循环使用,B项正确;Si固体和SiHCl3液体使用过滤法分离,C项错误;容器甲中,Si与氯化氢气体在加热条件下发生反应,而不是与盐酸反应,D项错误。

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

答案D

解析青石棉属于硅酸盐材料,不易燃,也不溶于水,A、B两项错误;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-1 硝酸溶液中HNO3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。

5.晶体硅是一种重要的非金属材料,制备纯硅的主要步骤如下:

ⅰ.高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅;

ⅱ.粗硅与干燥HCl气体反应制得

SiHCl3:Si+3HClSiHCl3+H2;

ⅲ.SiHCl3与过量H2在1 000~1 100 ℃ 反应制得纯硅。

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)第ⅰ步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　　　　　　　　　　。 

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　在反应温度下,普通玻璃会软化　SiHCl3+H2Si+3HCl　③排尽装置中的空气

解析(1)根据题给信息,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中烧瓶需加热,其目的是使SiHCl3汽化,加快与H2的反应。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,由题给信息,制纯硅的反应条件为1000~1100℃,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,故还应排尽装置中的空气。