人教版（2019）必修第二册 第五章第三节无机非金属材料第2课时新型无机非金属材料巩固练习

第五章第三节无机非金属材料第2课时新型无机非金属材料巩固练习2021_2022学年高一化学必修第二册（人教版2019）
练习
一、单选题，共12小题
1．化学与生产生活、能源开发、环境保护、资源利用等密切相关。下列叙述正确的是
A．煤的气化、液化是物理变化，石油的裂化、裂解是化学变化
B．淀粉、纤维素和油脂都属于天然高分子化合物
C．“火树银花”焰火的实质是某些金属元素的焰色反应
D．合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料
2．“中国名片”中航天、军事、天文等领域的发展世界瞩目，它们与化学有着密切联系。下列说法错误的是
A．“嫦娥五号”返回器舱外表面使用的高温结构陶瓷是新型无机非金属材料
B．“天宫二号”空间实验室的太阳能电池板的主要材料是晶体硅
C．“中国天眼”的“眼眶”是钢铁结成的圈梁，属于金属材料
D．“歼-20”飞机上大量使用的碳纤维是一种新型有机高分子材料
3．同学们请游爷爷讲述抗战故事，爷爷打开一个珍藏的箱子，拿出一件粗棉布军装、一把黄铜军号、一副玻璃眼镜和一本记有烈士名单的塑料封皮笔记本，给同学们讲述了当年的惨烈战事。下列说法不正确的是
A．棉是天然高分子材料 B．黄铜是合金
C．玻璃是新型无机非金属材料 D．塑料是合成高分子材料
4．下列说法正确的是
A．二氧化硅溶于水显酸性 B．二氧化碳通入Na2SiO3溶液中可以得到硅酸
C．二氧化硅常用作干燥剂 D．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸
5．由制备高纯硅的工业流程如图所示：
下列说法错误的是
A．、纯硅均具有硬度大、熔沸点高的特点
B．X为气体
C．反应②产生的氢气与反应③产生的可以循环使用
D．的摩尔质量为
6．化学与人类的生产、生活密切相关，下列有关叙述正确的是
A．小米全自动扫拖一体机“T7PrO”搭载骁龙八核芯片的主要成分是二氧化硅
B．我国新一代运载火箭长征八号使用的碳化硅陶瓷是新型无机非金属材料
C．石墨烯是一种具有优异性能的烯烃
D．水玻璃可用作制备木材防火剂的原料，是一种纯净物
7．下列关于的叙述正确的是
①能与水反应生成硅酸
②对应的水化物是可溶性弱酸
③硅原子和碳原子的最外层电子数相同，和的分子结构也相同
④既能与氢氧化钠溶液反应又能与氢氟酸反应，故是两性氧化物
⑤中硅元素为价，故具有氧化性
⑥在中，每个硅原子结合2个氧原子
A．①③⑤ B．①②④⑥ C．③ D．⑤
8．“中国芯”的发展离不开高纯单晶硅。从石英砂(主要成分为SiO2)制取高纯硅涉及的主要反应，用流程图表示如图。已知：SiHCl3遇水剧烈水解。
下列说法不正确的是
A．反应①中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：2
B．反应①②③均为置换反应
C．流程中可以循环利用的物质只有H2
D．为防止SiHCl3水解而损失及氢气爆炸，反应③需在无水、无氧的条件下进行
9．下列说法正确的是
A．SiO2不溶于水也不溶于任何酸 B．用带玻璃瓶塞试剂瓶盛放NaOH溶液
C．明矾为金属铝的化合物，可用作净水剂 D．单质硅可以用作光导纤维
10．高纯度晶硅是一种重要的无机非金属材料，又称“半导体”材料。它的发现和使用引起一场计算机“革命”。它可以按下列方法制备：。下列说法不正确的是
A．步骤①②③中的反应均为氧化还原反应
B．步骤①中每转移，可得到标准状况下11.2L气体
C．既可以与溶液反应，又可以与溶液反应，故是两性氧化物
D．海洋二号D卫星的太阳能电池板的主要材料是晶体硅
11．下列有关铝、硅及其化合物的叙述错误的是
A．二氧化硅可用于生产电脑芯片和光导纤维
B．常温下可用铝槽车运输浓硫酸或浓硝酸
C．二氧化硅制备单晶硅涉及氧化还原反应
D．氢氧化铝可用于治疗胃酸过多
12．下列关于硅的说法正确的是
①硅在自然界中以游离态和化合态两种形式存在
②水泥是硅酸盐材料
③单质硅是良好的半导体
④氮化硅陶瓷是新型的无机非金属材料
⑤光导纤维属于硅酸盐产品
A．①② B．③④⑤ C．①②⑤ D．②③④
二、填空题，共3小题
13．材料是人类赖以生存的物质基础．
①不锈钢丝与棉纤维可织成一种防辐射布料．这种布料属于________ （填字母）．
a．陶瓷材料 b．合金材料 c．复合材料
②钢铁外包塑料层（镀塑）的防腐效果最好，费用低，塑料属于________ （填字母）．
a．金属材料 b．有机高分子材料 c．无机非金属材料
③钢铁容易发生电化学腐蚀，其负极反应式为________，生成铁锈的主要成分为________．
14．通常所说的三大材料是指金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料。下述材料中全部属于金属材料的有________ （填字母，下同），全部属于有机高分子材料的有________ 。
A．玻璃、陶瓷、水泥
B．玻璃钢、聚乙烯、超导陶瓷
C．青铜、碳素钢、硬铝
D．塑料、合成纤维、橡胶．
15．信息、能源和材料被誉为当代文明的三大支柱，请回答下列问题：
（1）人类最早使用的合金材料是_______（填字母，下同），目前使用量最大的合金是_______。
A．铁合金 B．铝合金 C．铜合金
（2）金属的腐蚀现象非常普遍，钢铁腐蚀属于电化学腐蚀，形成原电池的负极反应式是_______。下列方法不利于延缓铁制品的腐蚀速度的是_______（填字母）。
A．表面刷油或涂漆 B．表面镀锌 C．保存在潮湿环境中
D．包上塑料层 E．制成不锈钢 F．保存在温度较高的地方
（3）通常所说的三大材料是指金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料。下述材料中全部属于金属材料的有_______（填字母，下同），全部属于有机高分子材料的有_______。
A．玻璃、陶瓷、水泥 B．玻璃钢、聚乙烯、超导陶瓷
C．青铜、碳素钢、硬铝 D．塑料、合成纤维、橡胶
（4）下列物质中不是制玻璃所需要的原料是______（填字母）。
A．纯碱 B．黏土 C．石灰石 D．石英
三、实验题，共2小题
16．“中国芯”的发展离不开单晶硅，四氯化硅是制备高纯硅的原料。某小组拟在实验室用下列装置模拟探究四氯化硅的制备和应用。
已知有关信息：
①Si＋3HClSiHCl3＋H2，Si＋2Cl2SiCl4
②SiCl4遇水剧烈水解，SiCl4的熔点、沸点分别为－70.0 ℃、57.7 ℃
请回答下列问题：
(1)装浓盐酸的仪器名称是_______________。
(2)写出A中发生反应的离子方程式：__________________________________________。
(3)若拆去B装置，可能的后果是_____________________________________________。
(4)有同学设计图装置替代上述E、G装置：
上图装置的主要缺点是________________________________________。
(5)利用SiCl4和NH3制备新型无机非金属材料(Si3N4)，装置如图。写出该反应的化学方程式：__________________________。利用尾气制备盐酸，宜选择下列装置中的____________(填字母)。
(6)测定产品纯度。取a g SiCl4产品溶于足量蒸馏水中(生成的HCl全部被水吸收)，将混合物转入锥形瓶中，滴加甲基橙溶液，用c mol·L1标准NaOH溶液滴定至终点(终点时硅酸未参加反应)，消耗滴定液V mL。则产品的纯度为_______________%(用含a、c和V的代数式表示)。若产品中溶有少量Cl2，则测得结果_______________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
17．氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。为了分析某AlN样品(样品中的杂质不与氢氧化钠溶液反应)中AlN的含量，某实验小组设计了如下两种实验方案。
已知：AlN＋NaOH＋H2O=NaAlO2＋NH3↑
方案1　取一定量的样品，用以下装置测定样品中AlN的纯度(夹持装置已略去)。
(1)上图装置C中球形干燥管的作用是__________________________________________。
(2)完成以下实验步骤：组装好实验装置，首先____________，再加入实验药品。接下来的实验操作是____________，打开分液漏斗活塞，加入NaOH浓溶液，至不再产生气体。打开K1，通入氮气一段时间，测定装置C反应前后的质量变化。通入氮气的目的是___________。
(3)若去掉装置B，则导致测定结果________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。由于上述装置还存在缺陷，导致测定结果偏高，请提出改进意见：_______________________。
方案2　按以下步骤测定样品中AlN的纯度：
(4)步骤②生成沉淀的离子方程式为___________________________________________。
(5)步骤③的操作是_____________。
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参考答案：
1．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．煤的气化、液化过程均有新物质生成，为化学变化，A错误；
B．油脂相对分子质量较小，不是高分子化合物，B错误；
C．“火树银花”是某些金属元素焰色反应所呈现出来的色彩，C正确；
D．合成纤维是有机高分子材料，D错误；
综上所述答案为C。
2．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，故A正确；
B．晶体硅是良好的半导体材料和光电材料，可用于太阳能电池板，故B正确；
C．钢铁是合金材料，属于金属材料，故C正确；
D．碳纤维不是有机物，属于无机材料，故D错误；
故选：D。
3．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．棉、麻、丝、毛、天然橡胶均属于天然高分子材料，描述正确，不符题意；
B．黄铜是铜锌合金，描述正确，不符题意；
C．玻璃、水泥、陶瓷是传统无机非金属材料，描述错误，符合题意；
D．塑料、合成橡胶、合成纤维均属合成高分子材料，描述正确，不符题意；
综上，本题选C。
4．B
【解析】
【详解】
A．二氧化硅属于酸性氧化物但和水不反应，故A错误；
B．碳酸酸性大于硅酸，所以二氧化碳、水和硅酸钠反应生成原硅酸，故B正确；
C．二氧化硅没有吸水性，不能做干燥剂，作干燥剂的是硅胶，故C错误；
D．二氧化硅属于酸性氧化物，能溶于强碱溶液，且能溶于HF，所以可以用HF雕刻玻璃，故D错误；
答案选B。
5．D
【解析】
【详解】
A．、纯硅均具有硬度大、熔沸点高的特点，故A项正确；
B．反应①为，可知X为气体，故B项正确；
C．由题图可知，氢气和HCl既是反应物，又是生成物，可重复利用，故C项正确；
D．的摩尔质量为，故D项错误；
故答案为：D。
6．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．硅属于半导体材料，二氧化硅具有良好的导光性，芯片的主要成分是单质硅，故A错误；
B．碳化硅是由非金属元素形成的化合物，具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等优良性能，是新型无机非金属材料，故B正确；
C．石墨烯是从石墨中分离出来的单层石墨片，因此石墨烯是由碳元素组成的单质，故C错误；
D．硅酸钠水溶液俗称水玻璃，可用作木材防火剂，是一种混合物，故D错误；
答案选B。
7．D
【解析】
【详解】
①不与水反应；
②对应的水化物(弱酸)不溶于水；
③晶体中不存在单个的分子，且每个硅原子与4个氧原子结合，而二氧化碳分子中1个碳原子与1个氧原子形成两条共价键，结构式为O=C=O，所以二者的分子结构不同；
④二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，没有盐生成，与碱反应生成盐和水，所以二氧化硅属于酸性氧化物，不属于两性氧化物；
⑤具有弱氧化性，如高温条件下被碳还原制取粗硅：；
⑥晶体中不存在单个的分子，且每个硅原子与4个氧原子结合；
结合以上分析可知，不正确的有①②③④⑥，只有⑤正确；
故选D。
8．C
【解析】
【分析】
【详解】
A． 反应① ，反应中氧化剂为SiO2，还原剂为C，因此反应中氧化剂和还原剂之比为1:2，故A正确；
B．反应①为 ，反应②为，反应③为，，故反应①②③均为置换反应，故B正确；
C．反应②中消耗HCl而生成氢气、反应③真好相反消耗氢气而生成HCl，故可以循环利用的物质H2和HCl，故C不正确；
D． 为防止SiHCl3水解而损失及氢气爆炸，反应③需在无水、无氧的条件下进行，故D正确；
答案选C。
9．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．SiO2不溶于水，但氢氟酸能与二氧化硅反应生成四氟化硅和水，反应的方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O，故A错误；
B．用带玻璃瓶塞的试剂瓶盛放NaOH溶液，玻璃主要成分中的二氧化硅与烧碱反应生成硅酸钠和水，反应方程式为SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，生成的硅酸钠具有粘性，容易把玻璃塞和玻璃瓶粘在一起，故B错误；
C．明矾为金属铝的化合物，溶于水电离出的铝离子水解生成氢氧化铝胶体，可用作净水剂，故C正确；
D．硅是半导体材料，二氧化硅是光导纤维的主要成分，故D错误；
故选C。
10．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．由流程知，步骤①②③中的反应中Si元素化合价均发生变化，均为氧化还原反应，A正确；
B． 步骤①中化学方程式：↑ , 每转移，可得到1molCO，则每转移，可得到标准状况下11.2L气体，B正确；
C．二氧化硅与溶液反应、但不与盐酸、硫酸等其它的酸反应，可以与等碱溶液反应发生盐和水，故是酸性氧化物， C不正确；
D．高纯硅是制造太阳能电池的常用材料， D正确；
答案选C。
11．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．二氧化硅具有良好的导光性，可用于生产光导纤维, 硅属于半导体材料，可用于生产电脑芯片，故A错误；
B．因为铝在常温下遇浓硫酸或浓硝酸会钝化，所以常温下可用铝槽车运输浓硫酸或浓硝酸，故B正确；
C．二氧化硅制备粗硅的方程式为，粗硅再提纯可得高纯硅，有元素化合价的变化，涉及氧化还原反应，故B正确；
D．氢氧化铝是两性氢氧化物，可以和强酸反应也可以与强碱反应，可用于治疗胃酸过多，故D正确；
故答案为：A。
12．D
【解析】
【分析】
【详解】
①硅元素自然界中以硅酸盐或二氧化硅形式，不存在游离态的硅，故①错误；
②水泥是传统硅酸盐产品，其中含有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙，因此普通水泥属于硅酸盐材料，故②正确；
③硅是半导体材料，能导电，故③正确；
④氮化硅陶瓷具有超硬度、耐磨损、抗冷热冲击而不碎裂、耐高温不易传热、抗腐蚀、高温时抗氧化等特性，可用作陶瓷发动机的材料，属于新型的无机非金属材料，故④正确；
⑤光导纤维的主要成分是二氧化硅，不属于硅酸盐产品，故⑤错误；
故选D。
13． c b Fe﹣2e﹣=Fe2+ Fe2O3 nH2O
【解析】
【详解】
①防辐射布料是由不锈钢丝与棉纤维复合而成，属于复合材料，故选c；
②塑料主要成分为有机高分子化合物，属于有机高分子材料，故选b；
③钢铁发生电化学腐蚀，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式：Fe-2e-=Fe2+；铁锈主要成分为带结晶水的氧化铁，化学式为：Fe2O3 nH2O，故答案为Fe-2e-=Fe2+； Fe2O3 nH2O。
14． C D
【解析】
【详解】
A．玻璃、陶瓷、水泥属于传统的无机非金属材料；B．玻璃钢是玻璃纤维与合成材料塑料复合而成的一种特殊材料，属于复合材料；聚乙烯属于有机高分子材料；超导陶瓷属于无机非金属材料；C．青铜、碳素钢、硬铝都属于合金，属于金属材料；D．塑料、合成纤维、橡胶都属于有机高分子材料；全部属于金属材料的有：C；全部属于有机高分子材料的有：D；故答案为：C；D。
15． C A Fe－2e－＝Fe2+ CF C D B
【解析】
【详解】
（1）由于铜的活动性比较弱，以单质形式存在的比较多，冶炼比较容易，所以，人类历史上使用最早的合金是铜合金。世界上最常见、使用量最大的合金是铁合金；
（2）钢铁在潮湿的空气中易发生吸氧腐蚀，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为Fe－2e－＝Fe2+；
A．表面刷油或涂漆，使金属不具备生锈的条件：和水接触，所以能防止或减缓钢铁腐蚀，A不符合；
B．表面镀锌采用的是牺牲阳极的阴极保护法，所以能防止或减缓钢铁腐蚀，B不符合；
C．保存在潮湿环境中和水接触，使金属具备生锈的条件，加快腐蚀，C符合；
D．包上塑料层使金属与水和氧气隔绝，能够防止生锈，D不符合；
E．制成不锈钢，不锈钢是在在普通钢中加入金属铬而形成的耐腐蚀合金，所以能起到防腐作用，E不符合；
F．温度越高，反应速率越快，保存在温度较高的地方加快金属腐蚀，F符合；
答案选CF；
（3）A．玻璃、陶瓷、水泥是传统的硅酸盐材料，属无机非金属材料；
B．玻璃钢是玻璃纤维与合成材料塑料复合而成的一种特殊材料，属于复合材料；聚乙烯属于有机高分子材料；超导陶瓷属于无机非金属材料；
C．青铜、碳素钢、硬铝三者都属于合金，属于金属材料；
D．塑料、合成纤维、橡胶三者都属于有机高分子材料；答案为C；D；
（4）工业制玻璃主要原料有石英、纯碱和石灰石。其中碳酸钠与二氧化硅在高温条件下反应生成硅酸钠和二氧化碳，碳酸钙与二氧化硅在高温条件下反应生成硅酸钙和二氧化碳；答案选B。
【点睛】
影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面。就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。介质对金属的腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。电化学防护法（又分为牺牲阳极保护法—原电池原理和外加电流的阴极保护法—电解原理）、改变金属的内部结构、加防护层等。
16． 分液漏斗 2MnO4＋10Cl＋16H2Mn2+＋5Cl2↑＋8H2O HCl和Si反应生成SiHCl3和H2，产品纯度降低；Cl2和H2混合共热易发生爆炸 烧碱溶液中水蒸气进入产品收集瓶，SiCl4发生水解 3SiCl4＋4NH3Si3N4＋12HCl c 偏高
【解析】
【分析】
装置A中利用高锰酸钾与浓盐酸反应制备氯气；装置B中饱和食盐水可吸收氯气中的氯化氢气体，球形干燥管中的无水氯化钙可干燥氯气；装置D中纯硅与干燥的氯气反应生成四氯化硅，SiCl4遇水剧烈水解，SiCl4的熔点、沸点分别为－70.0 ℃、57.7℃，最后可采用冷凝回流降温的方法收集四氯化硅，G主要吸收空气中的水蒸气，防止进入装置干扰实验，据此分析作答。
【详解】
(1)根据构造和用途可知，装有浓盐酸的仪器是分液漏斗，以便于控制加入浓盐酸的量与速率，故答案为分液漏斗；
(2)KMnO4与浓盐酸反应生成MnCl2、Cl2、KCl和H2O，其离子方程式为2MnO4＋10Cl＋16H=2Mn2+＋5Cl2↑＋8H2O；
(3)若拆去B装置，则Cl2中混有HCl气体，依题意，HCl与Si反应生成SiHCl3和H2，且H2和Cl2混合共热易发生爆炸，故答案为HCl和Si反应生成SiHCl3和H2，产品纯度降低；Cl2和H2混合共热易发生爆炸；
(4)NaOH溶液吸收尾气中的SiCl4和Cl2，水蒸气进入产品收集瓶，依据已知条件可知，SiCl4发生水解；
(5)SiCl4与NH3反应生成Si3N4和HCl，其化学方程式为：3SiCl4＋4NH3Si3N4＋12HCl；HCl极易溶于水，所以收集HCl制备盐酸时，要注意防倒吸，故c项正确；a项虽有防倒吸功能，但溶质氢氧化钠会与HCl反应，不能制备盐酸；b项中NaOH与HCl反应；d项中会产生倒吸；故答案选c。
(6)n（HCl）=n（NaOH）=mol，根据Cl守恒知n(SiCl4)＝ mol，Mr(SiCl4)＝170，则产品的纯度为ω(SiCl4)＝%。若产品中混有Cl2，消耗NaOH溶液的体积将增大，最终测得结果偏高，故答案为；偏高。
17． 防止倒吸 检查装置的气密性 关闭K1，打开K2 把装置中残留的氨气全部赶入装置C 偏高 在装置C的出口处连接一个干燥装置 CO2＋AlO2-＋2H2O=HCO3-＋Al(OH)3↓ 过滤、洗涤
【解析】
【方案l】
方案1的测定原理是通过测定A1N+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑反应生成氨气的质量来计算氮化铝的含量，结合装置的结构和测定原理分析解答(1)～(3)；
根据方案2的流程可知，样品溶解于过量的氢氧化钠溶液中过滤洗涤，得到滤液和洗涤液中通入过量二氧化碳和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀，过滤洗涤得到氢氧化铝固体，煅烧得到氧化铝固体，据此分析解答(4)和(5)。
【详解】
(1)氨气能够与浓硫酸发生反应，易发生倒吸，图C装置中球形干燥管可以防止倒吸，故答案为防止倒吸；
(2)组装好实验装置，制备气体需要先检查装置气密性，加入实验药品。接下来的实验操作是关闭K1，打开K2，打开分液漏斗活塞，加入NaOH浓溶液，至不再产生气体。打开K1，通入氮气一段时间，测定C装置反应前后的质量变化。通入氮气可以使反应生成的氨气全部赶入装置C被浓硫酸吸收，准确测定装置C的增重计算，故答案为检查装置的气密性；关闭K1，打开K2；把装置中残留的氨气全部赶入装置C；
(3)若去掉装置B，会导致测定氨气的含量增大，导致AlN的含量测定结果偏高，该装置中空气中的水蒸气也可以进入装置C，使测定结果偏高，需要连接一个盛碱石灰的干燥管，故答案为偏高；在装置C的出口处连接一个干燥装置；
(4)步骤②生成的沉淀是氢氧化铝，是偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳气体反应生成的，反应的离子方程式为：CO2+AlO2-+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓，故答案为CO2+AlO2-+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓；
(5)根据流程图可知，步骤③是过滤洗涤得到氢氧化铝沉淀，故答案为过滤、洗涤。
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