人教版（2019）高中化学必修第二册 《第三节_无机非金属材料》基础巩固（含答案）

《第三节 无机非金属材料》基础巩固
一、选择题
1.[黑龙江大庆2020高一月考]《天工开物》记载：“凡蜒泥造瓦，掘地二尺余，择取无砂黏土而为之……凡坯既成，干燥之后，则堆积客中燃薪举火……烧水转釉(主要为青色)，与造砖同法。”下列说法错误的是( )
A.砂子和黏土的主要成分均为硅酸盐
B.“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理、化学变化
C.“浇水转釉”使红瓦转化为青瓦的原因是Fe2O3转化为其他铁的氧化物
D.黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料
2.世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“中国至少在距今3000年以前，就已经使用玻璃了。”下列有关普通玻璃的说法不正确的是( )
A.制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英砂
B.玻璃在加热熔化时有固定的熔点
C.普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅
D.盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口黏在一起
3.下列关于硅的说法不正确的是( )
A.高纯度的单质硅被广泛用于制作计算机芯片
B.自然界中硅元素的贮量丰富，是地壳中含量最高的元素
C.常温时硅与水、空气和绝大多数酸不反应，但能与氢氟酸反应
D.硅可由二氧化硅还原制得
4.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，其中一种工艺流程及主要反应如图。下列说法正确的是( )
A.自然界中存在大量的单质硅
B.电弧炉中反应的化学方程式为SiO2+CSi+CO2↑
C.二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应
D.SiHCl3(沸点为33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点为57.6℃)，通过蒸馏可提纯SiHCl3
5.[湖北襄阳四中2019高一月考]关于地壳中含量占第一位和第二位的元素之间形成的化合物，有关其说法正确的是( )
A.化学性质不活泼
B.可溶于水且显酸性
C.熔、沸点较低
D.是酸性氧化物，不溶于任何酸
6.下列叙述正确的是( )
A.SiO2既能和NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以SiO2属于两性氧化物
B.因为Na2CO3+ SiO2Na2SiO3+ CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强
C.CO2和SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂
D.C和Si在元素周期表是同主族的元素，所以CO2和SiO2的物理性质相似
7.诺贝尔物理学奖曾授予“光纤之父”英国华裔科学家高银以及两位美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯。光导纤维的主要成分是二氧化硅，下列关于二氧化硅的说法正确的是( )
A.二氧化硅是酸性氧化物，因此能与水反应生成硅酸
B.因SiO2不溶于水，故SiO2不是H2SiO3的酸酐
C.二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆
D.二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发生反应
8.[福建南平八中2020高一月考]下列溶液：①硅酸钠溶液、②氢氟酸、③氢氧化钠溶液、④氯化钠溶液，可以盛放在玻璃试剂瓶中，但不能用磨口玻璃塞的是( )
A.①③
B.②④
C.②③
D.①④
9.[甘肃武威十八中2020高一期中]下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是( )
A.CO2、SiO2都能与碱及碱性氧化物反应
B.CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸
C.二氧化硅可用来制作干燥剂，因二氧化硅可与水反应
D.CO2和SiO2都是由相应的分子构成的
10.根据不同部位工作条件的不同，航天飞机使用了多种防热材料，例如，机身和机翼下表面使用高温陶瓷瓦。下列对新型陶瓷的有关叙述中，错误的是( )
A.高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，可以作为高级耐火材料
B.氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，它是生物陶瓷
C.氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，它用于制造陶瓷发动机的受热面
D.新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，但是强度比较差
11.下列对物质用途的描述中，错误的是( )
A.超导陶瓷可应用于磁悬浮技术
B.Na2O2可用作漂白剂
C.碱石灰可用于干燥CO2、O2等气体
D.SiC俗称金刚砂，可用作砂纸、砂轮的磨料
12.[浙江台州五校2020高一月考]金刚砂(SiC)可由SiO2和碳在一定条件下反应制得，反应的化学方程式为SiO2+3CSiC+2CO↑，下列有关制造金刚砂的说法中正确的是( )
A.该反应中的氧化剂是SiO2，还原剂是C
B.该反应说明了C的还原性弱于SiC
C.该反应中每生成1 mol SiC，转移的电子数为12NA
D.该反应中的还原产物是SiC，氧化产物是CO，二者的物质的量之比为1：2
13.2018年3月5日，《Nature》连刊两文报道了21岁的中国留美博士曹原等研究人员制得了具有超导特性的双层石墨烯新材料。以下对石墨烯的推测不正确的是( )
石墨烯性质稳定，不能在氧气中燃烧
B.石墨烯与石墨都具有导电性
C.石墨烯与金刚石互为同素异形体
D.石墨烯与石墨都具有较高的熔点
14.1996年诺贝尔化学奖授予斯莫利等三位化学家，以表彰他们发现富勒烯(C60)，开辟了化学研究的新领域。富勒烯(C60)由于具有空心的类似足球形状的结构，也被称为足球烯。下列有关C60的说法中正确的是( )
A.C60在一定条件下可以与CuO发生置换反应
B.C60的摩尔质量是720
C.金刚石、石墨和足球烯(C60)三者和足量氧气反应的最终产物不同
D.金刚石、石墨和足球烯(C60)的性质完全相同
15.碳纳米管是由碳原子构成的六角形蜂巢状平面薄膜卷曲而成，具有许多异常的力学、电学和化学性能。下列关于碳纳米管的说法不正确的是( )
A.碳纳米管属于一种有机合成纤维
B.碳纳米管与金刚石互为同素异形体
C.常温下，碳纳米管具有较好的稳定性
D.碳纳米管比表面积大，可用作新型储氢材料
16.平昌冬奥会“北京8分钟”的主创团队用石墨烯制作了-20℃下能发热4h的智能服饰；用铝合金管材和碳纤维制作了高2.35 m、重量仅为10 kg的熊猫木偶，向世界展现了新时代的中国形象。下列说法不正确的是( )
A.石墨烯是能导热的金属材料
B.铝合金是密度较小的金属材料
C.碳纤维是能耐低温的无机非金属材料
D.新型材料种类多、用途广
二、填空题
17.氮化硅陶瓷因其熔点高且对于金属及氧化物熔体具有高温稳定性，越来越多地被应用于热工的各个领域，如陶瓷烧成棚板、辊棒，以及高温轴承、涡轮叶片等。
(1)下列关于氮化硅陶瓷的说法正确的是 (填序号)。
A.硅粉合成氮化硅的反应属于氧化还原反应
B.氮化硅陶瓷属于硅酸盐材料
C.氮化硅陶瓷可用于制造磨刀材料
D.太阳能光伏产业的主体材料为氮化硅
(2)根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是 (填序号)。
A.制汽轮机叶片
B.制有色金属
C.制永久性模具
D.制造柴油机
(3)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应，试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式： 。
(4)在烧结氮化硅陶瓷的过程中，二氧化硅、碳、氮气以物质的量之比为3:6:2反应生成两种化合物。
①该反应的化学方程式为 。
②该反应中氧化剂与还原剂的质量之比为 。
参考答案
1.答案:A
解析:砂子的主要成分为二氧化硅，二氧化硅是氧化物，不属于硅酸盐，A错误；黏土烧制成瓦的过程为复杂的物理、化学变化过程，B正确；红瓦中因含有Fe2O3而显红色，“浇水转釉”后Fe2O3转化为FeO而呈青色，C正确；由题给信息可知黏土是制作砖瓦的主要原料，D正确。
2.答案:B
解析:普通玻璃以纯碱、石灰石和石英砂为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得，A正确；玻璃是混合物，没有固定的熔点，B错误；普通玻璃的主要成分为硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅，C正确；二氧化硅易与烧碱溶液反应生成Na2SiO3，Na2SiO3具有很强的黏性，因此盛放NaOH溶液等碱溶液的试剂瓶不能使用玻璃塞，D正确。
3.答案:B
解析:硅作为半导体材料被广泛用于制作计算机芯片，A正确；在自然界中硅元素储量丰富，但地壳中含量最高的元素是O，B错误；常温时硅不与水、空气和绝大多数酸反应，但能与氢氟酸反应，生成四氟化硅和氢气，C正确；二氧化硅与碳在高温条件下反应生成硅和一氧化碳，工业上用此反应原理制备单质硅，D正确。
4.答案:D
解析:自然界中不存在单质硅，A错误；电弧炉中反应的化学方程式为，B错误；二氧化硅和硅都能与氯氟酸反应，C错误；SiHCl3和SiCl4，的沸点相差较大，所以可通过蒸馏提纯SiHCl3，D正确。
5.答案:A
解析:地壳中含量居第一位的元素是氧元素，含量居第二位的元素是硅元素，二者形成的化合物为SiO2，SiO2化学性质不活泼，A正确；SiO2不溶于水，B错误；SiO2的熔、沸点高，物理性质与CO2有很大差异，C错误；SiO2是酸性氧化物，不与绝大部分酸反应，但因与氢氟酸反应而溶于氢氟酸，D错误。
6.答案:C
解析:SiO2能和氢氧化钠等强碱的溶液反应，只能和氢氟酸反应而不能与其他酸反应，SiO2属于酸性氧化物，A错误；反应是利用高沸点酸制低沸点酸的原理，不能据此说明硅酸的酸性比碳酸强，事实上碳酸的酸性强于硅酸，B错误；CO2和SiO2都能与碳反应，反应中碳作还原剂，CO2和SiO2都作氧化剂，C正确；C和Si在元素周期表中是同主族的元素，所以CO2和SiO2的化学性质有一定的相似之处，但物理性质不同，D错误。
7.答案:D
解析:二氧化硅是酸性氧化物，与水不反应，A错误；虽然SiO2不溶于水，不能与水反应生成H2SiO3，但SiO2仍可看作是一分子H2SiO3，失去一分子H2O而形成，且SiO2与H2SiO3中硅元素化合价相同，故SiO2是H2SiO3的酸酐，B错误；二氧化硅不能导电，C错误；二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发生反应生成硅酸钠和CO2，D正确。
8.答案:A
解析:硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，黏结力强，可以盛放在玻璃试剂瓶中，但不能用磨口玻璃塞，①正确；氢氟酸能与二氧化硅发生反应，溶蚀玻璃，不能盛放在玻璃试剂瓶中，②错误；氢氧化钠溶液能与玻璃中的主要成分SiO2发生反应生成Na2SiO3，可以盛放在玻璃试剂瓶中，但不能用磨口玻璃塞，③正确；氯化钠溶液可以盛放在玻璃试剂瓶中，并可使用磨口玻璃塞，④错误。故选A。
9.答案:A
解析:CO2 、SiO2都是酸性氧化物，都能与碱及碱性氧化物反应，故A正确；SiO2不溶于水，也不能和水反应生成硅酸，故B不正确；由SiO2制备干燥剂硅胶的过程：SiO2硅酸，硅酸在一定条件下可制得硅胶，硅胶可用作干燥剂，SiO2不与水反应，故C不正确；CO2是由分子构成的，SiO2是由硅、氧原子直接构成的，故D不正确。
10.答案:D
解析:高温结构陶瓷包括Si3N4、陶瓷、SiC陶瓷等，属于新型无机非金属材料，可以作为高级耐火材料，A正确；氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，具有较高的化学稳定性，是一种生物惰性陶瓷，B正确；氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，是高温结构材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面，C正确；新型无机非金属材料不但克服了传统无机非金属材料的缺点，而且同时还具有较高的强度和耐磨性，D错误。
11.答案:C
解析:磁悬浮技术是利用超导陶瓷的超导性，A正确；Na2O2具有强氧化性，因此可用作漂白剂，B正确；碱石灰是碱性干燥剂，不能用于干燥CO2等酸性气体，C错误；SiC俗称金刚砂，硬度大，可用作砂纸、砂轮的磨料，D正确。
12.答案:D
解析:在反应中，3 mol碳中有2 mol碳元素的化合价升高，被氧化，作还原剂，1 mol的碳元素化合价降低(SiC中的碳元素显-4价)，被还原，作氧化剂，A错误；同一反应中，还原剂的还原性强于还原产物，由反应的化学方程式可知，C的还原性强于SiC，B错误；在该反应中每生成1 mol SiC，转移的电子数为4NA，C错误；由化学方程式可知，该反应中的还原产物是SiC，氧化产物是CO，二者的物质的量之比为1:2，D正确。
13.答案:A
解析:石墨烯是由碳元素组成的单质，能在氧气中燃烧，A错误；石墨烯是单层石墨，可以导电，石墨中各层之间有可以自由移动的电子，所以石墨也可以导电，B正确；石墨烯和金刚石都是由C元素组成的单质，所以二者互为同素异形体，C正确；石墨烯和石墨都具有较高的熔点，D正确。
14.答案:A
解析:已知反应：，而CaO是由C元素组成的单质，故C60也能发生类似的置换反应，A正确；C60的相对分子质量为720，摩尔质量为720g mol-1 ，B错误；金刚石、石墨和足球烯都是由碳元素组成的单质，与足量氧气反应的最终产物均为CO2，C错误；金刚石、石墨和足球烯互为同素异形体，性质并不完全相同，D错误。
15.答案:A
解析:碳纳米管是由碳元素组成的单质，属于新型无机非金属材料，不属于有机合成纤维，A错误；碳纳米管与金刚石都是由碳元素组成的单质，互为同素异形体，B正确；碳原子最外层有4个电子，不易得到或失去电子，所以碳单质性质稳定，由此可知，常温下碳纳米管具有较好的稳定性，C正确；碳纳米管是由碳原子构成的六角形蜂巢状平面薄膜卷曲而成，所以比表面积大，可用作新型储氢材料，D正确。
16.答案:A
解析:石墨烯是一种碳单质，属于无机非金属材料，故A项错误；铝合金的密度较小，属于金属材料，故B项正确；碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的材料，属于无机非金属材料，结合题意可知其能耐低温，故C项正确；人们依据生产、生活的需要研制出很多种用途不同的新型材料，如功能新型材料、新的合金材料等，故D项正确。
17.解析:(1)Si与N2反应前后，N、Si元素的化合价均发生变化，故属于氧化还原反应，A正确；氮化硅陶瓷属于新型高温结构陶瓷，不属于硅酸盐材料，B错误；根据氮化硅陶瓷的性能，其可用于制造磨刀材料，C正确；太阳能光伏产业的主体材料为硅，D错误。
(4)①硅原子最外层有4个电子，氮原子最外层有5个电子，在氮化硅中硅元素显+4价，氮元素显-3价，根据化合物中各元素的正、负化合价代数和等于零，可得氮化硅的化学式为Si3N4；烧结氮化硅陶瓷的反应物为SiO2、N2、C，生成物为Si3N4和另一种化合物，根据题给反应物物质的量之比可得另一种化合物为CO，故反应的化学方程式为，②根据反应：其中氮元素化合价降低，N，为氧化剂，碳元素化合价升高，C单质为还原剂，二者质量之比为(2 mol ×28 g mol-1)：(6 mol×12 g mol-1)=7:9。
答案:
AC
(2)ACD
(3)
(4) 7:9
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