适用于新教材2024版高考化学一轮总复习第四章课时规范练19无机非金属材料鲁科版

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课时规范练19
一、选择题:每小题只有1个选项符合题意。
1.我国在科技上不断取得重大成果。下列各项中使用的材料不属于无机非金属材料的是(　　)





A.应用于5G手机中的石墨烯导热膜
B.用于吊装港珠澳大桥的超高分子量聚乙烯纤维吊绳
C.“嫦娥五号”探测器使用的砷化镓太阳能电池板
D.“神舟十四号”载人飞船使用的石英挠性加速度计

答案B
解析石墨烯是由碳元素形成的单质,属于无机非金属材料;聚乙烯纤维是有机高分子材料,不属于无机非金属材料;砷化镓是一种半导体材料,属于无机非金属材料;石英的主要成分是SiO2,属于无机非金属材料。
2.(2021福建卷,1)建盏是久负盛名的陶瓷茶器,承载着福建历史悠久的茶文化。关于建盏,下列说法错误的是(　　)
A.高温烧结过程包含复杂的化学变化
B.具有耐酸碱腐蚀、不易变形的优点
C.制作所用的黏土原料是人工合成的
D.属硅酸盐产品,含有多种金属元素
答案C
解析制造陶瓷的主要原料是黏土,由自然界中获取,不是人工合成的,C错误。
3.科学家创造了由18个碳原子构成的环碳(C18),碳原子由单键和三键交替连接在一起,结构如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.C18与C60互为同系物
B.12C18和14C18互为同位素,化学性质几乎相同
C.C18和金刚石互为同分异构体
D.环碳中碳原子均达8电子稳定结构
答案D
解析C18与C60是组成元素相同、结构不同的两种单质,是碳元素的同素异形体,A错误;12C18和14C18均为碳单质,二者不互为同位素,B错误;C18和金刚石是组成元素相同、结构不同的两种单质,是碳元素的同素异形体,C错误;环碳中每个碳原子均参与形成1个碳碳三键、1个碳碳单键,均达8电子稳定结构,D正确。
4.(2023福建龙岩模拟)科研人员发现,在-50 ℃环境中,用水可制得直径在800 nm~10 μm的光纤,其性能与石英光纤相似。下列说法正确的是(　　)
A.石英光纤的主要成分是硅
B.冰的密度比液态水小,是由于前者含有更多的氢键
C.冰光纤是一种胶体,具有丁达尔现象
D.冰光纤和石英光纤都是分子晶体
答案B
解析石英光纤的主要成分是二氧化硅,A错误;水分子间存在氢键,冰中水分子空间排列有规则,分子间存在较多的氢键,增大了水分子之间的距离,故冰的密度比液态水小,B正确;冰光纤的构成微粒只有H2O一种,属于纯净物,不属于胶体,不具有丁达尔现象,C错误;冰光纤的构成微粒是H2O,属于分子晶体,而石英光纤则属于共价晶体,二者的晶体类型不相同,D错误。
5.寿山石是中国传统四大印章石之一,含叶蜡石、高岭石(含SiO2、Al2O3等)等黏土矿物。下列说法错误的是(　　)
A.寿山石的硬度与金刚石相当
B.叶蜡石、高岭石的主要成分属于硅酸盐
C.寿山石的红色条纹与Fe2O3含量有关
D.寿山石印章要避免与强酸、强碱接触
答案A
解析寿山石是中国传统四大印章石之一,雕刻印章时通常用钢刀或金刚石进行,故寿山石的硬度比金刚石小,A错误;黏土的主要成分属于硅酸盐,故叶蜡石、高岭石的主要成分属于硅酸盐,B正确;Fe2O3是一种红棕色粉末,寿山石的红色条纹与Fe2O3的含量有关,C正确;寿山石中含有Al2O3,Al2O3既能与强酸反应又能与强碱反应,故寿山石印章要避免与强酸、强碱接触,D正确。
6.碳纳米管可看作多层石墨烯无缝卷曲而成的直径为10~20 nm的中空管状结构,下列说法错误的是 (　　)

A.石墨烯和碳纳米管互为同素异形体
B.石墨烯中只存在非极性键
C.碳纳米管是一种胶体
D.石墨烯可用于制造超级电容、电池等
答案C
解析同素异形体是同种元素组成的不同单质,石墨烯和碳纳米管互为同素异形体,A正确;石墨烯中只存在碳碳键,属于非极性键,B正确;碳纳米管是碳单质,为纯净物,不是胶体,C错误;石墨烯的电阻率低,热导率高,具有很高的强度,可用于制造超级电容、电池等,D正确。
7.(2023吉林省吉林市调研)制作芯片的刻蚀液为硝酸与氢氟酸的混合液,制作工艺涉及的反应为Si+HNO3+6HFH2SiF6+HNO2+H2↑+H2O。下列说法错误的是(　　)
A.此反应不能在玻璃容器中进行
B.由此反应可判断氢氟酸是强酸
C.氧化性:HNO3>H2SiF6
D.标准状况下,生成1.12 L H2时,转移电子的物质的量为0.2 mol
答案B
解析氢氟酸能腐蚀玻璃,此反应不能在玻璃容器中进行,A正确;该反应为氧化还原反应,HF是弱酸,B错误;氧化剂的氧化性大于氧化产物,则氧化性:HNO3>H2SiF6,C正确;根据反应方程式关系式Si~HNO3~H2SiF6~HNO2~H2↑~4e-,则标准状况下,生成1.12LH2(0.05mol)时,转移电子的物质的量为0.2mol,D正确。
8.Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一,其相关性质的说法不正确的是(　　)
A.可发生反应:Ca3SiO5+4NH4ClCaSiO3+2CaCl2+4NH3↑+2H2O
B.具有吸水性,需要密封保存
C.能与SO2反应生成新盐
D.与足量盐酸作用,所得固体产物主要为SiO2
答案D
解析Ca3SiO5可以表示为CaSiO3·2CaO,CaO与水反应生成Ca(OH)2,Ca(OH)2继续与NH4Cl反应生成CaCl2、NH3和H2O,A正确;CaO具有吸水性,推测Ca3SiO5具有吸水性,B正确;CaO是碱性氧化物,能与SO2反应生成CaSO3,C正确;CaSiO3与盐酸反应生成CaCl2和H2SiO3沉淀,所得固体为H2SiO3,D错误。
9.SiO2是一种化工原料,可以制备一系列物质。下列说法正确的是(　　)

A.图中所有反应都不属于氧化还原反应
B.硅酸盐的化学性质稳定,常用于制作光导纤维
C.可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙
D.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的,其熔点是固定的
答案C
解析图中SiO2与CaO、CaCO3、Na2CO3的反应不属于氧化还原反应,SiO2与C、Si与Cl2、SiCl4与H2的反应属于氧化还原反应,A错误;光导纤维的主要成分是SiO2而不是硅酸盐,B错误;玻璃没有固定的熔点,D错误。
10.氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料。用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备Si3N4的操作流程如下(粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物):

下列叙述不正确的是(　　)
A.“还原”步骤中焦炭主要被氧化为CO
B.“高温氮化”反应的化学方程式为3Si+2N2Si3N4
C.“操作X”可将原料气通过灼热的铜粉
D.“稀酸Y”可选用稀硝酸或稀硫酸
答案D
解析焦炭与石英砂发生反应SiO2+2CSi+2CO↑,焦炭被氧化成CO,A正确;“高温氮化”是Si与N2化合生成Si3N4,化学方程式为3Si+2N2Si3N4,B正确;原料气中含有N2和少量的O2,氧气能与Cu反应生成CuO,N2不与Cu反应,操作X可以得到纯净氮气,因此C正确;粗硅中含有少量Fe和Cu,Fe、Cu与稀硝酸反应,得到可溶于水的Fe(NO3)3和Cu(NO3)2,稀硝酸可以除去Si3N4中的Fe和Cu,由于Cu不溶于稀硫酸,故不能用稀硫酸,D错误。
二、非选择题
11.(2023天津河西区模拟)硅及其化合物在生活生产中有广泛应用。请按要求回答下列问题。
(1)工业上制备高纯硅的示意图如下:

①根据下图所示物质反应过程中的能量变化,写出用石英砂和焦炭制取粗硅,同时生成CO的热化学方程式: 　。 

②步骤Ⅱ产物中含有SiHCl3(沸点为33.0 ℃),还有少量SiCl4(沸点为57.6 ℃)和HCl(沸点为-85.1 ℃)。若先将步骤Ⅱ产物降至室温,提纯SiHCl3,方法是　　　　　。所用到的玻璃仪器除酒精灯、温度计、锥形瓶、尾接管外,还需要　　　　　、　　　　　。 
(2)已知:硅的最高价氧化物对应的水化物有H2SiO3和原硅酸()。常温下,H2SiO3:Ka1=2.0×10-10 mol·L-1、Ka2=1.0×10-12 mol·L-1;H2CO3:Ka1=4.5×10-7 mol·L-1、Ka2=4.7×10-11 mol·L-1。
①向盛有饱和Na2SiO3溶液(滴有酚酞溶液)的试管中通入足量CO2;充分反应后,用激光笔照射上述液体时发现有光亮的通路。预测液体颜色的变化:　　　　　　　　;写出该反应的离子方程式:　 　。 
②写出原硅酸脱水得到的产物(写两种)　　　　　、　　　　　。 
答案(1)①SiO2(s)+2C(s)Si(s)+2CO(g)　ΔH=+638.4 kJ· mol-1　②蒸馏　蒸馏烧瓶　直形冷凝管
(2)①溶液红色变浅至褪色　Si+2CO2+2H2OH2SiO3(硅胶)+2HC　②H2SiO3　SiO2
解析(1)①根据两个反应过程能量变化图像可知:Si(s)+O2(g)SiO2(s)　ΔH=-859.4kJ·mol-1、2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=-221.0kJ·mol-1,用第二个方程式减去第一个方程式得出热化学方程式:SiO2(s)+2C(s)Si(s)+2CO(g)　ΔH=+638.4kJ·mol-1。②SiHCl3(沸点为33.0℃)、SiCl4(沸点为57.6℃)、HCl(沸点为-85.1℃),它们的沸点不同,根据沸点的不同实现物质分离的方法为蒸馏或分馏,所用到的玻璃仪器除酒精灯、温度计、锥形瓶、尾接管外还需要蒸馏烧瓶和直形冷凝管。
(2)①Na2SiO3溶液中Si发生水解而使溶液呈碱性,滴加酚酞溶液变为红色,随着CO2通入,Na2SiO3反应生成H2SiO3,溶液碱性减弱,溶液由红色逐渐变无色;弱酸的电离平衡常数越大其酸性越强,根据题给数据可得酸性:H2CO3>H2SiO3>HC>HSi,则Na2SiO3溶液与过量CO2反应生成硅酸和碳酸氢钠:Si+2CO2+2H2OH2SiO3(硅胶)+2HC。②原硅酸()脱去一分子水得到的产物是H2SiO3,脱去两分子水得到的产物是SiO2。