5.3无机非金属材料同步练习题高一下学期化学人教版（2019）必修第二册（含解析）

5.3无机非金属材料同步练习题
一、单选题
1．化学在生产生活和科学研究中具有重要的作用。下列说法正确的是（ ）
①石英的主要成分是二氧化硅
②三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料
③太阳能电池的主要成分是硅，太阳能电池在生活中的应用有利于环保、节能
④二氧化硅的熔点高，硬度大，所以可用来制造电子部件和光学器件
⑤水玻璃中含有三种元素，主要用来制备硅胶和木材防火剂
A．①②③ B．②④⑤ C．③④⑤ D．①②③④
2．水泥和陶瓷工业的共同原料是下列物质中的
A．黏土 B．石灰石 C．长石 D．石英
3．明代“釉里红梅瓶”是南京博物馆的镇馆之宝。烧造“釉里红”，需要将含有铜元素为呈色剂的彩料，精准地在1300℃窑火中一次烧成，下列有关说法不正确的是
A．陶瓷是以黏土为主要原料经高温烧结而成，属于传统无机非金属材料
B．黏土可以表示为Al2O3·2SiO2·2H2O，是由几种氧化物组成的混合物
C．“釉里红”烧造时发生的反应可能为4CuO2Cu2O+O2↑
D．“釉里红”瓷器保存时应避开酸性物质，避免损伤釉彩
4．用如图装置进行实验前将液体A逐滴加入到固体B中，下列叙述正确的是
A．若A为浓盐酸， B为Na2CO3， C中盛有Na2SiO3溶液， 则C中溶液出现白色沉淀，证明酸性：H2CO3＞H2SiO3
B．若A为浓盐酸，B为KMnO4，C中盛石蕊试液，则C中溶液最终呈红色
C．装置D起干燥气体作用
D．若A为70%左右的硫酸，B为Na2SO3固体，C中盛有Na2S溶液，则C中溶液变浑浊
5．下列物质暴露在空气中，不容易变质的是
A．Na B．FeSO4 C．SiO2 D．Na2O2
6．下列说法不正确的是
A．臭氧具有强氧化性，可用于饮用水消毒
B．在高温下用焦炭还原二氧化硅可制得粗硅
C．工业上电解熔融的氧化镁以得到金属镁
D．镁合金密度较小，可用于制造火箭、导弹和飞机的部件等
7．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．自然界硅元素的贮量丰富，并存在大量的单质硅
C．常温时硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应
D．硅可由二氧化硅还原制得
8．“嫦娥飞天，玉兔登月”，实现了中华民族“九天揽月”的伟大梦想。制造登月车太阳能电池板的半导体材料是
A．硅酸盐 B．硅 C．铝合金 D．钛合金
9．“得芯者得天下”，华为麒麟芯片的制备要用到高纯硅，如图是由二氧化硅制备高纯硅的流程：
下列有关说法，错误的是
A．反应①中焦炭作氧化剂 B．②③都是置换反应
C．流程中H2和HCl均可循环利用 D．Si是制造太阳能电池的材料
10．常温下，下列不发生反应的一组物质是
①Si与NaOH溶液 ②Si与盐酸 ③Si与HF酸 ④SiO2与Na2SiO3 ⑤SiO2与NaOH溶液 ⑥SiO2与浓HNO3
A．①②④ B．③④⑤ C．②⑤⑥ D．②④⑥
11．下列实验设计能达到实验目的的是
选项 实验目的 实验设计
A 比较C和Si元素的非金属性强弱 将碳单质和二氧化硅固体混合置于硬质玻璃管内高温加热，并检验反应后产物
B 检验溶液中是否含有Fe2+ 向溶液中滴入氯水后，再滴入几滴KSCN，观察溶液颜色
C 检验某Na2SO3溶液在空气中是否氧化变质 取少量待测溶液，向其中滴入适量BaCl2溶液，振荡，再滴加过量稀盐酸，观察白色沉淀是否全部溶解
D 验证某盐为铵盐 加热该盐与NaOH的混合溶液，用湿润的蓝色石蕊试纸检验产生的气体
A．A B．B C．C D．D
12．下列说法不正确的是
A．地球上99%溴蕴藏在大海中，故溴被称为“海洋元素”
B．高压钠灯发出的黄光射程特别远，故常用于道路与广场的照明
C．碳酸氢钠可与盐酸反应，故可作治疗胃酸过多的药剂
D．利用光线在硅晶体内的全反射现象，可以制备光导纤维
13．下列有关反应Mg2Si+4HF=2MgF2+SiH4↑中的相关微粒的说法正确的是
A．中子数为14的镁原子：Mg B．F-的结构示意图：
C．MgF2的电子式： D．用塑料瓶盛放HF
14．下列关于物质应用和组成的说法正确的是
A．P2O5可用于干燥Cl2和NH3
B．NH4F水溶液中含有HF，因此NH4F溶液不能存放于玻璃试剂瓶中
C．CCl4不可用于鉴别溴水和碘水
D．Si和SiO2都用于制造光导纤维
15．2022年，我国具有独立知识产权的“龙芯”20岁了。下列关于硅及其化合物的叙述不正确的是
①二氧化硅的晶体结构与金刚石相似，都是立体网状结构
②硅是地壳中含量最多的非金属元素
③晶体硅具有金属光泽，是良好的半导体材料，能制成光电池，可以导电，属于金属材料
④二氧化硅是制造光导纤维的重要原料
⑤SiO2分子是由两个氧原子和一个硅原子组成的
⑥SiO2是酸性氧化物，它可溶于水生成硅酸
⑦常温下，硅的化学性质稳定，所以自然界中的硅大部分以游离态存在
A．②③⑤⑥⑦ B．①⑤⑥⑦ C．③④⑤⑥ D．①③④
二、填空题
16．Si是现代社会半导体工业发展的基石。
(1)硅元素在自然界中的存在形式有_______
A、游离态B、化合态C、游离态和化合态都有
硅的氧化物属于_______氧化物(填“酸性”、“两性”或“碱性" )。
(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2还可以用作_______，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为_______，工艺师常用_______(填物质名称)来雕刻玻璃。
(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作_______。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是_______。
A．普通玻璃坩埚B．石英玻璃坩埚C．氧化铝坩埚D．铁坩埚
(4)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅，三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如图：
石英砂粗硅SiHCl3(粗)SiHCl3(纯)高纯硅
①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式_______；
②整个制备过程必须严格控制无水无氧，SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3，HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式_______
17．碳还原制取SiC，其粗产品中杂质为Si和SiO2.先将20.0gSiC粗产品加入到过量NaOH溶液中充分反应，收集到0.1mol氢气，过滤SiC固体11.4g，滤液稀释到1L。Si与NaOH溶液反应的离子方程式为_______，硅酸盐的物质的量浓度为_______。
三、实验题
18．硅是信息技术的关键材料，在工业中可利用镁制取硅:2Mg(过量)+SiO22MgO+Si，2Mg+SiMg2Si(副反应)，查资料得:①Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4(硅烷)；②SiH4在常温下是一种不稳定易分解、易自燃的气体；③Mg在加热时能与CO2、N2反应。
I.如图是实验室进行Mg与SiO2反应的装置:
(1)盛放稀硫酸的装置为_________________，由于氧气的存在对该实验有较大影响，实验中应通入气体X作为保护气，试管中的固体药品可选用_________(填序号)。
a.石灰石 b.锌粒 c.纯碱
(2)反应结束后，待冷却至常温时，往反应后的混合物中加入稀盐酸。可观察到闪亮的火星，产生此现象的原因用化学方程式表示为 ①____________________； ②_________________。
II.利用如图装置(量气管“0”刻度在刻度线的最上方)可测定生成物的纯度。
(3)实验开始前应先_________________。
(4)若取样品Wg加入5mLNaOH(足量)充分反应。反应前量气管液面读数为V1mL，反应后为V2mL(实验数据均转化为标准状况下)，则样品的纯度为____________________。（写出计算式，不化简）。
(5)若反应结束时读数前未调节量气装置两边液面高度相平(右边的液面高于左边液面)，则会导致实验结果______(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
四、元素或物质推断题
19．化合物 A 由三种短周期元素组成，某兴趣小组进行了如下实验：
已知：气体甲为纯净物且只含两种元素，在标况下体积为 672 mL；固体甲为常用的耐火材料，溶液乙为建筑行业中常用的粘合剂。请回答下列问题：
（1）A 的组成元素为_____（用元素符号表示），A 的化学式为_____；
（2）写出气体甲与 NaOH（aq）反应的离子方程式_____
（3）往溶液乙中通入少量 CO2气体发生的化学方程式_____；
（4）高温下A 与足量氯气能发生剧烈爆炸，生成三种常见化合物，试写出相应的化学方程式_____。
【参考答案】
一、单选题
1．A
解析：①石英是由二氧化硅组成的矿物，主要成分是二氧化硅，故①正确；
②三峡大坝使用了大量水泥，水泥的成分是硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙，属于硅酸盐，故②正确；
③太阳能电池的主要成分是硅单质，太阳能是一种清洁能源，其应用有利于环保节能，故③正确；
④硅具有导电性，能作半导体材料等电子部件；二氧化硅具有良好的光学特性，能够用于制造光学器件，故④错误；
⑤硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，硅酸钠不燃烧也不支持燃烧，具有粘性，是制备硅胶和木材防火剂的原料，其溶液中含有四种元素，故⑤错误；
说法正确的为①②③，答案选A。
2．A
解析：水泥以石灰石、黏土为主要原料，陶瓷以黏土、长石、石英为主要原料，因此水泥和陶瓷工业的共同原料是黏土，答案选A。
3．B
解析：A．陶瓷是以黏土为主要原料经高温烧结而成，属于具有耐高温、耐腐蚀特性的传统无机非金属材料，故A正确；
B．黏土主要是由硅酸盐构成的混合物，不是由几种氧化物组成的混合物，故B错误;
C．“釉里红”的颜色说明烧造时有砖红色的氧化亚铜生成，可能发生的反应为氧化铜高温条件下分解生成氧化亚铜和氧气，反应的化学方程式为4CuO2Cu2O+O2↑，故C正确；
D．氧化亚铜能与酸溶液反应生成铜、铜离子和水，所以“釉里红”瓷器保存时应避开酸性物质，避免损伤釉彩，故D正确；
故选B。
4．D
解析：A．浓盐酸挥发的HCl在C中也能与Na2SiO3溶液反应生成白色沉淀，则无法判断H2CO3的酸性一定比H2SiO3强，故A错误；
B．A为浓盐酸，B为KMnO4，则反应生成的氯气通入C中，Cl2与水反应生成HCl和HClO，其中HClO有强氧化性和漂白性，则C中紫色石蕊试液先变红色，后褪色，故B错误；
C．仪器D为球形干燥管，则可以起到防止溶液倒吸的作用，故C错误；
D．A为70%左右的硫酸，B为Na2SO3固体，两者反应生成的SO2气体通入C中，因SO2有氧化性，则与C中Na2S溶液反应有淡黄色S生成，可观察到C中溶液变浑浊，故D正确；
故选D。
5．C
解析：A．钠能与空气的氧气、水、二氧化碳等发生一系列反应，最终生成碳酸钠而变质，故A错误；
B．硫酸亚铁中+2价的铁易被空气中氧气氧化成+3价而变质，故B错误；
C．SiO2性质稳定，在空气中不易变质，故C正确；
D．Na2O2在空气中容易与空气中的水蒸气和二氧化碳反应，最终变成碳酸钠，故D错误；
故答案选C。
6．C
解析：A.臭氧有强氧化性，还原产物为水，可用于饮用水消毒，故正确；
B.碳和二氧化硅高温下反应生成硅和一氧化碳，故正确；
C.工业上用电解熔融的氯化镁制取金属镁，故错误；
D.镁合金密度小，可以制造火箭等部件，故正确。
故选C。
7．B
解析：A.硅作为半导体材料被广泛用于制作计算机芯片，A项正确；B. 硅在自然界中以化合态存在，不存在大量的单质硅，B项不正确；C. 常温时硅能与氢氟酸反应，生成四氟化硅和氢气，不与水、空气和酸不反应，C项正确；D.二氧化硅与炭在高温条件下反应生成硅和一氧化碳，工业上用此制备单质硅，D项正确。答案选B。
8．B
解析：硅导电性介于导体和绝缘体之间，是制造太阳能电池板、计算机芯片的原料，太阳能电池板的半导体材料是单质硅，故选B。
9．A
解析：A. 反应①中焦炭转变为CO，化合价升高，发生氧化反应，故作还原剂，A错误；
B. ②③都是一种化合物和一种单质反应，生成一种新的化合物和新的单质，故均为置换反应，B正确；
C. 流程②中氢气生成、流程③中氢气消耗，故流程中H2可循环使用，流程③中氯化氢生成、流程②中氯化氢消耗，故HCl可循环利用，C正确；
D. 硅是良好的半导体，Si是制造芯片、太阳能电池的材料，D正确；
答案选A。
10．D
解析：①Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑，所以能反应，故错误；
②硅与盐酸不反应，故正确；
③Si+4HF=SiF4+2H2，所以能反应，故错误；
④SiO2与Na2SiO3二者不反应，故正确；
⑤SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，常温下二者能反应，故错误；
⑥二氧化硅与浓硝酸不反应，故正确；
故选：D。
11．C
解析：A．反应为SiO2+2CSi+2CO↑，此反应原理为高沸点物质制低沸点物质，不能比较C和Si元素的非金属性强弱，A项错误；
B．没有排除Fe3+干扰，若溶液中存在Fe3+，此操作后溶液也会有红色物质生成，B项错误；
C．若溶液变质会有生成，经上述操作后，若沉淀没有完全溶解，可以说明溶液已经变质，C项正确；
D．若某盐为铵盐，加热该盐与NaOH的混合溶液，会有氨气溢出，应用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体，D项错误；
答案选C。
12．D
解析：试题分析：A．地球上99%溴蕴藏在大海中，故溴被称为“海洋元素”，故A正确；B．高压钠灯发出的黄光射程特别远，故常用于道路与广场的照明的电光源，故B正确；C．碳酸氢钠可与盐酸反应，且腐蚀性较小，故可作治疗胃酸过多的药剂，故C正确；D．制备光导纤维的材料是二氧化硅，故D错误；故选D。
13．D
解析：A．Mg原子中质子数为12，质子数+中子数=质量数，因此中子数为14的镁原子为Mg，故A错误；
B．F-中质子数为9，核外电子数为10，电子层数为2，其结构示意图为，故B错误；
C．MgF2为离子化合物，其电子式为，故C错误；
D．HF能与玻璃中SiO2发生反应，因此HF一般存放与塑料瓶中，故D正确；
故答案为D。
14．B
解析：试题分析：A、P2O5是非氧化性酸性干燥剂，可用于干燥Cl2，NH3为碱性气体，不能用五氧化二磷干燥，可用碱石灰干燥，故A错误；B、HF与二氧化硅反应而腐蚀玻璃，不能存放于玻璃试剂瓶中，故B正确；C、CCl4分别与溴水和碘水产生萃取，溴的四氯化碳、碘的四氯化碳都在下层，溴的四氯化碳为橙红色，碘的四氯化碳为深紫色，可鉴别溴水和碘水，故C错误；D、SiO2可用于制造光导纤维，是一种新型的无机非金属材料，Si属于半导体，可用来制造半导体材料，不能用于制造光导纤维，故D错误；故选B、
15．A
解析：①在二氧化硅的晶体结构中，每个Si原子与4个O原子相连，每个O原子与2个Si原子相连，与金刚石相似，都是立体网状结构，①正确；
②硅在地壳中含量占第二位，氧是地壳中含量最多的非金属元素，②错误；
③硅在元素周期表中位于金属与非金属元素之间，能体现某些金属的性质，晶体硅具有金属光泽，是良好的半导体材料，但仍属于非金属材料，③错误；
④二氧化硅具有导光性，是制造光导纤维的重要原料，④正确；
⑤二氧化硅晶体属于共价晶体，由硅原子、氧原子构成，不含SiO2分子，在晶体中硅和氧的原子个数比为1∶2，⑤错误；
⑥SiO2是酸性氧化物，但它不溶于水，不能直接转化为硅酸，⑥错误；
⑦常温下，硅的化学性质稳定，但硅是亲氧元素，自然界中的硅都以化合态存在，⑦错误；
综合以上分析，②③⑤⑥⑦不正确，故选A。
二、填空题
16． B 酸性 制玻璃 氢氟酸 防火剂 D
解析：(1)硅元素在自然界中全部以化合态的形式存在，
故答案为：B；
硅的氧化物属于酸性氧化物，能与碱反应生成盐和水；
(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2还可以用作制玻璃，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为，工艺师常用氢氟酸(填物质名称)来雕刻玻璃；
(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作防火剂，Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，含二氧化硅的普通玻璃坩埚、石英玻璃坩埚及氧化铝坩埚高温下与碳酸钠反应，故熔融纯碱时只能选铁坩埚，故答案为：D；
(4)①由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式；
②整个制备过程必须严格控制无水无氧，SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3，HCl，硅元素化合价升高，则氢元素化合价降低，生成氢气，化学反应方程式。
17．Si+2OH-+H2O=SiO+2H2↑ 0.17mol/L
解析：Si与NaOH反应的化学反应方程式为：Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑，其离子方程式为：Si+2OH-+H2O=SiO+2H2↑，由Si 2H2，则粗产品中Si为0.05mol，即0.05 mol×28g/mol=1.4g，所以SiO2为20.0g 1.4g+11.4g=7.2g，物质的量为0.12mol，由Si原子守恒知Na2SiO3的物质的量为0.05mol+0.12mol=0.17mol，溶液体积为1L，浓度为0.17mol/L。
三、实验题
18．(1) 分液漏斗 b
(2) Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4↑ SiH4+2O2=SiO2+2H2O
(3)检查装置气密性
(4)
(5)偏低
解析：（1）根据装置图可判断盛放稀硫酸的装置为分液漏斗；由于在点燃的条件下Mg可以与O2、CO2反应发生化学反应生成氧化镁、氧化镁和碳，Mg与氢气不能发生反应，因此可用氢气作为保护气，选用的药品为稀硫酸和锌粒，再用浓硫酸干燥，所以试管中的固体药品可选用锌粒，答案选b；
（2）Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4（硅烷），其反应的方程式为：Mg2Si+4HCl＝2MgCl2+SiH4↑，SiH4常温下是一种不稳定、易自燃的气体，反应的方程式为SiH4+2O2＝SiO2+2H2O，所以往反应后的混合物中加入稀盐酸，可观察到闪亮的火星；
（3）反应中有气体产生，所以实验开始前应先检查装置气密性；
（4）若取样品Wg加入5mLNaOH(足量)充分反应。反应前量气管液面读数为V1mL，反应后为V2mL(实验数据均转化为标准状况下)，则反应中产生氢气的体积是（V1―V2―5）mL，物质的量是，根据1mol硅失去4mol电子可知消耗硅的物质的量是，质量是，因此样品的纯度为；
（5）若反应结束时读数前未调节量气装置两边液面高度相平(右边的液面高于左边液面)，说明装置内压强大于外界大气压，因此V1偏小，则会导致实验结果偏低。
四、元素或物质推断题
19． Mg、Si、H MgSi2H4 Si2H6+4OH-+2H2O=2+7H2↑ Na2SiO3 + CO2 + H2O=Na2CO3 + H2SiO3↓ MgSi2H4+7Cl2MgCl2+2SiCl4+4HCl
【分析】2.52 gA中加入20 mL3 mol/L的盐酸发生反应生成气体甲为纯净物且只含两种元素，在标况下体积为672 mL，物质的量，气体甲和120 mL1 mol/L的氢氧化钠溶液恰好完全反应生成气体单质乙和溶液乙，溶液乙为建筑行业中常用的粘合剂，溶液乙为硅酸钠溶液，说明A中含硅元素、氢元素，溶液甲只含一种溶质，加入过量氢氧化钠溶液生成氢氧化物白色沉淀，加热得到白色固体甲为常用的耐火材料，固体甲应为氧化镁，白色沉淀为Mg(OH)2，则判断甲溶液中含Mg元素，为MgCl2溶液，计算得到镁的物质的量，则A含有的元素为Mg、Si、H元素，气体甲为纯净物且只含两种元素为Si、H组成，气体物质的量0.03 mol，和120 mL1 mol/L的氢氧化钠溶液恰好完全反应生成气体单质乙和溶液乙，消耗NaOH物质的量=0.12 L×1 mol/L=0.12 mol，则气体甲和氢氧化钠反应的物质的量之比为1：4，生成和氢气，根据原子守恒得到甲为Si2H6，甲和氢氧化钠溶液反应的离子方程式：Si2H6+4OH-+2H2O=2-+7H2↑，n(Si)=0.06 mol，所含氢元素物质的量，n(Mg)：n(Si)：n(H)=0.03mol：0.06mol：0.12mol=1：2：4，A为MgSi2H4，据此分析解答。
解析：(1) 根据上述分析， A含有的元素为Mg、Si、H元素；A为MgSi2H4；故答案为：Mg、Si、H；MgSi2H4；
(2) 甲为Si2H6，甲和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和氢气，离子方程式为：Si2H6+4OH-+2H2O=2+7H2↑，故答案为：Si2H6+4OH-+2H2O=2+7H2↑；
(3) 溶液乙为硅酸钠溶液，通入少量二氧化碳反应生成硅酸沉淀和碳酸钠，化学方程式为：Na2SiO3 + CO2 + H2O=Na2CO3 + H2SiO3↓，故答案为：Na2SiO3 + CO2 + H2O=Na2CO3 + H2SiO3↓；
(4) 高温下，A与足量氯气能发生剧烈爆炸，生成三种常见化合物为氯化镁、四氯化硅和氯化氢，反应的化学方程式：MgSi2H4+7Cl2MgCl2+2SiCl4+4HCl，故答案为：MgSi2H4+7Cl2MgCl2+2SiCl4+4HCl。