备战2025届新高考化学一轮总复习分层练习第4章非金属及其化合物第22讲硅无机非金属材料（附解析）

这是一份备战2025届新高考化学一轮总复习分层练习第4章非金属及其化合物第22讲硅无机非金属材料（附解析），共5页。试卷主要包含了纯二氧化硅可用下列流程制得，工业制备高纯硅的主要过程如下，氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料等内容，欢迎下载使用。

1.(2023·广东茂名期末)从古至今,绘画艺术传颂着文明的发展,下列绘画的载体属于无机非金属材料的是( )
2.(2023·北京卷,1题改动)中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨炔,是碳材料科学的一大进步。
下列关于金刚石、石墨、石墨炔的说法不正确的是( )
A.三种物质中均有碳碳原子间的σ键
B.三种物质互为同素异形体
C.三种物质在空气中完全燃烧的产物相同
D.三种物质晶体类型相同
3.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
4.(2023·广东东莞检测)材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列有关物质的说法正确的是( )
A.太阳能电池板广泛应用在航天器上,其材料是晶体硅
B.石英玻璃、碳化硅陶瓷、水泥、石墨烯都是硅酸盐材料
C.半导体行业中有一句话“从沙滩到用户”,计算机芯片的材料是二氧化硅
D.中国航天飞船外壳用到的是特种镁合金,属于新型无机非金属材料
5.(2023·广东江门检测)纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是( )
粗SiO2XYSiO2
A.X可用作木材防火剂
B.SiO2可用于制造计算机芯片
C.步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3+H2SO4H2SiO3↓+Na2SO4
D.步骤Ⅲ若在实验室完成,一般在坩埚中进行
6.(2023·广东佛山检测)由粗硅制备硅烷(SiH4)的基本流程如图所示:
已知:反应Ⅰ的化学方程式为Si+3HClSiHCl3+X,反应Ⅱ的化学方程式为SiHCl3+YSi+3HCl。
下列说法中错误的是( )
A.X和Y为同一种物质
B.NH3的热稳定性比SiH4强
C.SiHCl3分子中既含有极性键,又含有非极性键
D.反应Ⅳ中所得SiH4、NH3两种气体在常温常压下体积比为1∶4
层次2综合性
7.(2023·湖北卷)工业制备高纯硅的主要过程如下:
石英砂粗硅SiHCl3高纯硅
下列说法错误的是( )
A.制备粗硅的反应方程式为SiO2+2CSi+2CO↑
B.1 ml Si含Si—Si键的数目约为4×6.02×1023
C.原料气HCl和H2应充分去除水和氧气
D.生成SiHCl3的反应为熵减过程
8.材料的开发与研究助力我国航空航天事业飞速发展。下列说法中正确的是( )
A.“神舟十四号”宇宙飞船返回舱外表面使用的新型高温结构陶瓷主要成分是硅酸盐
B.火箭芯一级尾段使用的碳纤维材料属于新型无机非金属材料
C.“天问一号”使用的新型SiC增强铝基材料属于新型硅酸盐材料
D.中国空间站核心舱“天和号”推进器的氮化硼陶瓷材料属于传统的无机非金属材料
9.(2023·广东广州期末)下列陈述Ⅰ和Ⅱ均正确但不具有因果关系的是( )
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
层次3创新性
11.(2023·广东深圳检测)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线,其中一种工艺流程示意图及主要反应如下:
(1)工业上用石英砂和过量焦炭在电弧炉中高温加热生成粗硅的化学方程式为 ;
当有1 ml C参与反应时,该反应转移的电子数是 (设NA为阿伏加德罗常数的值)。
(2)还原炉中发生反应的化学方程式为 。
(3)上述工艺生产中循环使用的物质除H2外,还有 。
(4)工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃,该反应的化学方程式为 。
(5)关于硅及其相关化合物的叙述正确的是 (填字母)。
A.自然界中存在天然游离的硅单质
B.玻璃、水泥、陶瓷都是传统的硅酸盐产品
C.SiO2既能和NaOH溶液反应,又能和氢氟酸反应,所以是两性氧化物
D.硅元素在金属与非金属的分界线处,因此具有弱导电性,一般可用作半导体材料
E.已知C与Si的最高正价都是+4价,由于CO2+H2OH2CO3,用类比法得知,SiO2+H2OH2SiO3
第22讲 硅 无机非金属材料
1.B 解析 青铜器属于金属材料,不属于无机非金属材料,A错误;粉彩瓷为硅酸盐,硅酸盐属于无机非金属材料,B正确;绢布上的中国刺绣属于有机高分子材料,不属于无机非金属材料,C错误;木版的主要成分是纤维素,纤维素属于有机高分子材料,D错误。
2.D 解析 原子间优先形成σ键,三种物质中均存在σ键,A正确;三种物质都是碳原子形成的单质,故互为同素异形体,B正确;三种物质都是碳单质,在空气中完全燃烧均生成CO2,C正确;金刚石为共价晶体,石墨为混合型晶体,D错误。
3.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。
4.A 解析 晶体硅是良好的半导体材料,常用于制作太阳能电池板,A正确;石墨烯是碳元素形成的单质,属于新型无机非金属材料,不是硅酸盐材料,B错误;计算机芯片的材料是硅,不是二氧化硅,C错误;特种镁合金是性能优良的金属材料,不属于新型无机非金属材料,D错误。
5.B 解析 由流程可知,二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠,过滤得到硅酸钠溶液,硅酸钠溶液与稀硫酸反应生成硅酸白色胶状沉淀,过滤得到硅酸沉淀,在坩埚中灼烧硅酸,硅酸分解生成二氧化硅。硅酸钠水溶液具有阻燃性,可用作木材防火剂,A正确;硅单质可用于制造计算机芯片,B错误;硅酸钠与稀硫酸反应生成硅酸沉淀,所以步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3+H2SO4H2SiO3↓+Na2SO4,C正确;加热灼烧固体应在坩埚中进行,D正确。
6.C 解析 反应Ⅰ的化学方程式为Si+3HClSiHCl3+X,根据质量守恒可知,X为H2,反应Ⅱ的化学方程式为SiHCl3+YSi+3HCl,根据质量守恒可知,Y为H2,则X、Y为同一种物质,均为H2,A正确;元素的非金属性越强,对应的氢化物越稳定,非金属性:N>Si,则稳定性:NH3>SiH4,B正确;SiHCl3中只含极性键,C错误;反应Ⅳ的化学方程式为Mg2Si+4NH4ClSiH4↑+4NH3↑+2MgCl2,则反应Ⅳ中SiH4、NH3两种气体在常温常压下体积比为1∶4,D正确。
7.B 解析 高温下C与SiO2反应生成Si和CO,A正确;Si晶体中每个Si连接4个Si原子,每个Si形成共价键数目为4×=2,则1mlSi含Si—Si键数目为2×6.02×1023,B错误;SiHCl3能与水反应,H2与O2在高温下容易发生爆炸危险,故应除去HCl和H2中的水和氧气,C正确;生成SiHCl3的反应为Si+3HClSiHCl3+H2,该反应是气体分子数减小的反应,故该过程熵减,D正确。
8.B 解析 新型高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料,不是硅酸盐材料,A错误;新型SiC增强铝基材料属于复合材料,不是硅酸盐材料,C错误;氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料,D错误。
9.A 解析 工业上用焦炭和石英砂制取粗硅,利用的是SiO2的氧化性,与石英砂硬度高不具有因果关系,A符合题意;干冰为固体CO2,升华吸热,使得空气中的水蒸气迅速冷凝,因而可用在舞台上制造“云雾”,B不符合题意;氢氟酸能和石英中的主要成分SiO2反应,因此不能用石英器皿盛放氢氟酸,陈述Ⅰ错误,C不符合题意;常温下,冷浓硫酸与铁和铝发生钝化,钝化属于化学反应,陈述Ⅱ错误,D不符合题意。
10.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与氮气化合生成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,C正确;粗硅中含有少量Fe和Cu,即Si3N4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Fe和Cu,但Cu不溶于稀硫酸,故不能用稀硫酸,D错误。
11.答案 (1)SiO2+2CSi+2CO↑ 2NA
(2)SiHCl3+H2Si+3HCl (3)HCl
(4)4HF+SiO2SiF4↑+2H2O (5)BD
解析 (1)用石英砂和过量焦炭高温加热生成粗硅的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑,2→2O,当有1mlC参与反应时,该反应转移的电子数是2NA。
(2)还原炉中发生反应:SiHCl3+H2Si+3HCl。
(3)流化床反应器中发生反应:Si+3HClSiHCl3+H2,还原炉中发生反应:SiHCl3+H2Si+3HCl,所以上述工艺生产中循环使用的物质除H2外,还有HCl。
(4)氢氟酸来雕刻玻璃,氢氟酸和SiO2反应的化学方程式为4HF+SiO2SiF4↑+2H2O。
(5)自然界中不存在天然游离的硅单质,硅是以二氧化硅和硅酸盐的形式存在于自然界中,A错误;玻璃、水泥、陶瓷是三大传统的硅酸盐产品,B正确;4HF+SiO2SiF4↑+2H2O中四氟化硅不是盐,则该反应不能体现二氧化硅为碱性氧化物,SiO2能和NaOH(等碱)溶液反应生成硅酸钠(等盐)溶液和水,故属于酸性氧化物,C错误;在元素周期表中,硅元素在金属与非金属的分界线处,是优良的半导体材料,D正确;SiO2不溶于水,也不与水反应,E错误。A.青铜器上的龙纹
B.粉彩瓷
C.绢布上的中国刺绣
D.木版上刻画
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
用焦炭和石英砂制取粗硅
石英砂硬度高
B
干冰可用在舞台上制造“云雾”
干冰升华吸热,空气中的水蒸气迅速冷凝
C
用石英器皿盛放氢氟酸
二氧化硅不与强酸反应
D
用铁或铝槽车运输浓硫酸
冷浓硫酸与铁和铝不反应