5.3无机非金属材料同步练习高一下学期人教版(2019)化学必修第二册（含解析）

5.3无机非金属材料同步练习题
一、单选题
1．化学与人类生产、生活、社会可持续发展等密切相关。下列说法正确的是
A．大量燃烧化石燃料排放的废气中含大量CO2、SO2造成大气污染，从而使雨水pH=5.6形成酸雨
B．中国天眼FAST用到的碳化硅(SiC)是一种新型的无机非金属材料
C．辽宁号航空母舰上拦阻索中的钢丝属于合成材料
D．中国空间站使用的太阳能电池帆板的主要成分是SiO2
2．下列实验现象与氧化还原反应有关的是
A．氨水中滴加石蕊试液显蓝色
B．NO2通入水中，气体由红棕色逐渐转变为无色
C．向Fe2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液，生成红褐色沉淀
D．向硅酸钠溶液中滴加适量的稀盐酸，有透明的凝胶形成
3．下列现象或事实可用同一原理解释的是
A．氯水和活性炭使红墨水褪色
B．浓硫酸和石灰水长期暴露在空气中浓度降低
C．漂白粉和水玻璃长期暴露在空气中变质
D．SO2可使品红和酸性高锰酸钾溶液褪色
4．化学与生产、生活、材料等密切相关， 下列物质的性质与用途相对应的是
A．SO2有毒，葡萄酒里含有的SO2起保鲜、杀菌和抗氧化作用
B．NaHCO3能与酸反应，可用于治疗胃酸过多
C．SiO2硬度大，可用于制造光导纤维
D．水玻璃具有碱性，可用于生产黏合剂和防火剂
5．下列说法中，不正确的是
A．石墨烯、碳纳米管都属于新型无机非金属材料
B．工业上生产玻璃和水泥使用到的共同原料有石灰石
C．铝与浓硫酸和浓硝酸常温不反应，可用铝制容器来运输这两种酸
D．在葡萄酒中添加适量的二氧化硫，可以使葡萄酒保持良好的品质
6．化学与生产、生活密切相关。下列说法不正确的是
A．向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸溶胶
B．静电除尘、血液透析均利用了胶体聚沉的性质
C．Na2O2可做潜艇等O2的重要来源
D．大气中的二氧化硫和二氧化氮溶于雨水形成pH小于5.6的酸雨，具有很大危害
7．下列物质中属于酸性氧化物的是
A．CaO B．SiO2 C．H2SO4 D．CO
8．类推的思维方式在化学学习与研究中有时会产生错误的结论，因此，类推出的结论最终要经过实践的验证才能决定其正确与否。以下类推的结论正确的是（ ）
A．Na、Al具有强还原性，Na常温下与水剧烈反应，故Al也是
B．CO2是直线型非极性分子，故CS2、SiO2也是
C．实验室用浓硫酸与食盐共热得到HCl气体，故用浓磷酸也可以
D．由2Fe+3Cl2 → 2FeCl3可推出2Fe+3I2 → 2FeI3成立
9．物质的性质决定用途，下列两者对应关系不正确的是
A．NaClO溶液有强氧化性，可用作漂白液
B．硅的导电性介于导体和绝缘体之间，可用于制造光导纤维
C．浓硫酸有吸水性，在实验室中常用作干燥剂
D．明矾溶于水形成胶体，可用于净水
10．下列关于硅与氢氧化钠溶液反应(Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑)的说法正确的是（ ）
A．氧化剂是NaOH和H2O B．氧化剂是H2O
C．氧化剂是Si D．还原剂是H2O
11．下列做法正确的是
A．硝酸保存在带橡胶塞的棕色细口瓶中，置于冷暗处
B．用瓷坩埚来加热烧碱或纯碱使其熔化
C．用蒸馏水鉴别溴蒸气和二氧化氮气体
D．用盐酸为抛光液，抛光单晶硅
12．下列关于SiO2和CO2的叙述正确的是
A．两者都是酸性氧化物，故均不与酸反应
B．两者都可以与NaOH溶液反应
C．两者熔、沸点均较低
D．两者都能与水反应生成对应的酸且碳酸的酸性强于硅酸
13．2022年11月30日，神舟十五号载人飞船入轨后，于11月30日5时42分，成功对接于空间站“天和”核心舱前向端口。化学作为一门传统的理科，在神舟飞船的研制过程中不可缺少。下列说法错误的是
A．火箭采用的高强度新型钛合金构件属于金属材料
B．使用的热控材料是新型保温材料——纳米气凝胶，纳米气凝胶具有丁达尔效应
C．“天和”核心舱其腔体使用的氮化硼陶瓷属于无机非金属材料
D．核心舱搭载的柔性太阳能电池，二氧化硅是太阳能电池板的核心材料
14．有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点。假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，下列关于其有利因素的说法中，你认为不妥的是
A．便于运输、储存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料
B．自然界的含硅化合物易开采
C．硅燃烧放出的热量大，燃烧产物对环境污染程度低且容易有效控制
D．自然界中存在大量单质硅
15．下列反应的离子方程式书写正确的是
A．盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞：
B．用氯化铁溶液腐蚀铜制印刷电路板：
C．氯化钡溶液与稀硫酸反应：
D．向氯化铝溶液中加入过量氨水：
二、填空题
16．(1)磁铁矿的主要成分是_______；
(2)钾云母的化学式是K2H4Al6Si6O24，以氧化物形式可表示为_________________________；
(3)向FeSO4溶液中滴加NaOH溶液，实验现象是__________________________________；
(4)高温分解碳酸钙，选择合适的坩埚_____（A．瓷坩埚 B．铁坩埚 C．氧化铝坩埚）
(5)生产玻璃的原料有_________、________、石灰石
(6)用于太阳能电池板，进行光电转化的重要半导体材料，其主要成分是________，
(7)写出一种和氯水漂白原理相同的物质______。
17．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。
(1)计算机芯片和太阳能电池的主要成分是________，光导纤维的主要成分是___________。
(2)工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为__________。
(3)工业上可利用水玻璃和盐酸反应制备硅酸凝胶后，进一步脱水处理可得到硅胶，写出水玻璃和盐酸反应的离子方程式_______。
(4)玉石的主要成分基本都属于硅酸盐，翡翠的主要成分为NaAlSi2O6，将其表示为氧化物形式为___。
(5)高纯度单晶硅可以按下列方法制备:
SiO2Si(粗) SiHCl3 Si(纯)
写出步骤①的化学方程式_______________________________________。
步骤②的产物经过冷凝后得到的SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸点57.6℃)，提纯SiHCl3主要操作的名称是_________。
三、实验题
18．某矿石可能是由FeCO3、SiO2、Al2O3中的一种或几种组成，欲探究其组成，设计探究过程如图所示。已知：碳酸不能溶解Al(OH)3沉淀。
（1）Si在元素周期表中的位置是________。
（2）下列说法正确的是________。
a．酸性：H2CO3>H2SiO3
b．原子半径：Oc．稳定性：H2O>CH4>SiH4
d．离子半径：O2－（3）该矿石的组成是________，滤渣和NaOH溶液反应的离子方程式是：________。
（4）该矿石和1 mol·L－1 HNO3溶液反应的离子方程式为：____________________。
（5）工业上依据上述实验原理处理该矿石，将反应池逸出的气体与一定量的O2混合循环通入反应池中，目的是________________________________________；若处理该矿石2.36×103 kg，得到滤渣1.2×103 kg，理论上至少需要1 mol·L－1 HNO3溶液的体积为________L。
四、元素或物质推断题
19．下图是化学中部分常见的氧化物和单质的转化关系。其中，氧化物f是制造光导纤维的重要原料，氧化物c是一种具有磁性的黑色物质。回答下列问题：
(1)写出下列物质的化学式：单质F________，氧化物d________。
(2)写出下列反应的化学方程式：
①_____________________________________________；
④_____________________________________________。
【参考答案】
一、单选题
1．B
解析：A．正常雨水的pH约为5.6，酸雨pH＜5.6，酸雨的形成与CO2无关，A错误；
B．碳化硅也是无机物，是近几年合成的新型无机非金属材料，B正确；
C．钢丝是金属材料，不是有机物，故不是合成材料，C错误；
D．Si常作半导体，常用于太阳能电池板，SiO2是制作光导纤维的主要成分，D错误；
故选B。
2．B
解析：A．氨水中滴加石蕊试液显蓝色，是由于一水合氨电离出氢氧根离子的缘故，没有发生氧化还原反应，故A错误；
B．NO2 通入水中，气体由红棕色逐渐转变为无色，是由于反应生成NO和硝酸，N元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，故B正确；
C．向Fe2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液，生成红褐色沉淀，发生的是复分解反应生成氢氧化铁沉淀，不是氧化还原反应，故C错误；
D．向硅酸钠溶液中滴加适量的稀盐酸，有透明的凝胶形成，发生的是复分解反应生成硅酸，不是氧化还原反应，故D错误；
故选B。
3．C
解析：试题分析：氯水使红墨水褪色是因为氯水具有强氧化性，发生氧化还原反应，活性炭使红墨水褪色是活性炭的吸附作用，属于物理变化，A项不符；浓硫酸具有吸水性，暴露在空气中吸水使浓度降低，石灰水长期暴露在空气中与CO2反应生成CaCO3固体导致浓度降低，B项不符；漂白粉长期暴露在空气中会和空气中的CO2和水反应，水玻璃长期暴露在空气中也是和CO2和水反应变质，C项符合；SO2可使品红褪色是由于SO2的漂白性所致，SO2使酸性高锰酸钾溶液褪色是由于SO2的还原性，D项不符；选C。
4．B
解析：A．葡萄酒里含有二氧化硫起保鲜、杀菌和抗氧化作用，利用了二氧化硫的还原性，不是因为其有毒，A项错误；
B．NaHCO3能与酸反应，可用于治疗胃酸过多，B项正确；
C．二氧化硅可以传导光信号，用于制造光导纤维，C项错误；
D．水玻璃具有粘性且防火防爆，可用于生产粘合剂和防火剂，与碱性无关，D项错误；
故答案为B。
5．C
解析：A． 石墨烯、碳纳米材料为新型无机非金属材料，包含富勒烯、碳纳米管、石墨烯等，故A正确；
B． 生产玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英，生产水泥以黏土和石灰石为主要原料，工业上生产玻璃和水泥使用到的共同原料有石灰石，主要成分为CaCO3，故B正确；
C． 常温下能用铝制容器盛放浓硝酸和浓硫酸，是因为反应生成了致密的氧化膜阻止进一步反应，故C错误；
D． 二氧化硫具有还原性，可用作葡萄酒抗氧化剂，在葡萄酒中添加适量的二氧化硫，可以使葡萄酒保持良好的品质，故D正确；
故选C。
6．B
解析：A．向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸反应生成硅酸，硅酸是白色胶状物，A正确；
B．静电除尘是利用胶体的电泳的性质，血液透析利用了胶体的渗析的性质，B错误；
C．Na2O2能与水和二氧化碳反应生成氧气，常用于呼吸面具的供氧剂，C正确；
D．大气中的二氧化硫和二氧化氮溶于雨水形成pH小于5.6的酸雨，能够使土壤酸化，破坏建筑物、腐蚀文物等，具有很大危害，D正确；
故选：B。
7．B
解析：A．碱性氧化物指与酸反应生成对应盐和水的氧化物，由反应CaO+2HCl=CaCl2+H2O，知CaO为碱性氧化物，A不符合题意；
B．酸性氧化物指与碱反应生成对应盐和水的氧化物，由反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，知SiO2为酸性氧化物，B符合题意；
C．H2SO4不属于氧化物，C不符合题意；
D．CO与酸、碱不反应，故为不成盐氧化物，D不符合题意；
故答案选B。
8．C
解析：A．Al金属性比Na弱， Al与水不反应，故A错误；
B．CS2与CO2均为直线形结构，分子结构对称，为非极性分子，SiO2是由硅原子和氧原子形成的原子晶体，SiO2是化学式，不是分子式，故B错误；
C．浓硫酸和浓磷酸都是高沸点酸，难挥发，都可用于制备易挥发的氯化氢气体，故C正确；
D．碘单质的氧化性弱于氯气，与铁单质反应生成碘化亚铁，故D错误；
故选C。
9．B
解析：A．NaClO溶液有强氧化性，可用作漂白液，故A正确；
B．硅的导电性介于导体和绝缘体之间，可制作半导体器件，二氧化硅可制作光导纤维，故B错误；
C．浓硫酸有吸水性，在实验室中常用作干燥剂，故C正确；
D．明矾溶于水形成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体具有吸附性，能吸附水中悬浮杂质沉降而净水，故D正确；
故选B。
10．B
解析：硅与氢氧化钠溶液反应的实质是硅先与水反应，生成硅酸和氢气，氢氧化钠溶解附在硅单质表面的硅酸，生成硅酸钠和水。硅与水先反应：Si+3H2O=H2SiO3+2H2↑，硅酸再与氢氧化钠反应：H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O，总反应方程式为Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑，从过程来看，H2O中的H化合价降低，是氧化剂，Si化合价升高，是还原剂；答案选B。
11．C
解析：A．硝酸具有强氧化性，对橡胶塞有腐蚀，故A错误；
B．瓷坩埚的成分是SiO2，能和烧碱和纯碱反应，因此熔化氢氧化钠和纯碱时，不能使用瓷坩埚，故B错误；
C．3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，颜色会变浅最后消失，而溴蒸气溶于水后溶液显橙黄色，故C正确；
D．晶体硅、二氧化硅不和盐酸反应，因此不能抛光单晶硅，故D错误。
综上所述，答案为C。
12．B
解析：A．SiO2能与氢氟酸反应生成四氯化硅和水，故A错误；
B．SiO2和CO2都是酸性氧化物，都能与NaOH溶液反应，故B正确；
C．CO2熔、沸点较低，SiO2熔、沸点较高，故C错误；
D．二氧化硅不溶于水，不能与水反应，故D错误；
故答案为B。
13．D
解析：A．钛合金属于金属材料，选项A正确；
B．纳米气凝胶是胶体，具有丁达尔效应，选项B正确；
C．“天和”核心舱其腔体使用的氮化硼陶瓷基复合材料属于无机非金属材料，选项C正确；
D．太阳能电池板主要材料是硅，选项D错误；
答案选D。
14．D
解析：A.硅是固体，便于运输、储存，硅常温下性质稳定，是非常安全的，则从安全角度考虑，硅是最佳的燃料，故A正确；
B. 硅在自然界中含量丰富，主要以硅酸盐和二氧化硅的形式存在，仅次于氧，含硅化合物易开采，故B正确；
C. 硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用说明燃烧放出的热量大，硅燃烧生成二氧化硅，二氧化硅是固体，容易得至有效控制，故C正确；
D. 硅在自然界中含量丰富，主要以硅酸盐和二氧化硅的形式存在，没有游离态的硅，故D错误；故选D。
15．A
解析：A．盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，因为SiO2与NaOH反应生成粘性物质Na2SiO3：，A正确；
B．氯化铁溶液腐蚀铜制印刷电路板，生成FeCl2和CuCl2：，B不正确；
C．氯化钡溶液与稀硫酸反应，生成硫酸钡和盐酸：，C不正确；
D．向氯化铝溶液中加入过量氨水，生成氢氧化铝沉淀和氯化铵：，D不正确；
故选A。
二、填空题
16． Fe3O4 K2O · 3Al2O3 · 6SiO2 · 2H2O 生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 B 纯碱 石英 硅 Na2O2或HClO、氯水、O3
解析：分析：(2)硅酸盐改写为氧化物形式，按照活泼金属氧化物、较不活泼金属氧化物、二氧化硅、水的顺序书写，注意氧化物形式与盐中原子数目关系对应；
(3)FeSO4溶液中滴加NaOH溶液，FeSO4和NaOH发生复分解反应生成氢Fe(OH)2，Fe(OH)2不稳定，易被氧气氧化生成Fe(OH)3；
(4)根据高温分解碳酸钙生成氧化钙和二氧化碳，根据坩埚本身不能参与反应选择；
(7)氯水、H2O2、O3、HClO均具有强氧化性，能使有色物质褪色。
(1)磁铁矿的主要成分是Fe3O4，故答案为：Fe3O4；
(2)K2H4Al6Si6O24改用氧化物的形式表示其组成为K2O · 3Al2O3 · 6SiO2 · 2H2O，故答案为：K2O · 3Al2O3 · 6SiO2 · 2H2O；
(3)FeSO4溶液中滴加NaOH溶液立即生成氢氧化亚铁白色沉淀，后被空气中氧气氧化为红褐色沉淀，所以实验现象是生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色，故答案为：
生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色；
(4)CaCO3CaO+CO2，瓷坩埚的主要成分是二氧化硅与氧化钙反应，不能选，氧化铝与氧化钙反应，不能选，故答案为：B；
(5)生产玻璃的原料有纯碱、石英、石灰石，故答案为：纯碱；石英；
(6)用作半导体材料的是单质硅，故答案为：硅；
(7)氯水是利用强氧化性漂白，原理相同的有Na2O2、HClO、氯水、O3等，故答案为：Na2O2或HClO、氯水、O3。
17．(1) Si SiO2
(2)4HF+ SiO2 = SiF4 ↑+ 2H2O
(3)+2H+=H2SiO3(胶体)
(4)Na2O·Al2O3·4SiO2
(5) 2C+ SiO2 Si+ 2CO↑ 蒸馏
解析：（1）计算机芯片和太阳能电池的主要成分是硅单质，光导纤维的主要成分是二氧化硅；故答案为：Si ；SiO2。
（2）玻璃中主要成分是二氧化硅，二氧化硅是酸性氧化物，能和碱反应，工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，是因此玻璃中主要成分二氧化硅和氢氟酸反应生成四氟化硅和水，反应方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O；故答案为：4HF+ SiO2 = SiF4 ↑+ 2H2O。
（3）制备硅胶，工业上可利用水玻璃和盐酸反应制备硅酸后，进一步处理可得到硅胶，则水玻璃和盐酸反应的化学方程式为：2HCl+Na2SiO3=H2SiO3(胶体)+2NaCl；其离子方程式为+2H+=H2SiO3(胶体)；故答案为：+2H+=H2SiO3(胶体)。
（4）硅酸盐表示为氧化物时书写顺序是：活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以其化学式为Na2O·Al2O3·4SiO2；故答案为：Na2O·Al2O3·4SiO2。
（5）步骤①二氧化硅与碳反应生成一氧化碳和硅，其反应方程式为2C+ SiO2 Si+ 2CO↑ ；步骤②SiHCl3(沸点33.0℃)、SiCl4(沸点57.6℃)、HCl(沸点 84.7℃)，他们的沸点不同，根据沸点的不同实现物质分离的方法为蒸馏；故答案为：2C+ SiO2 Si+ 2CO↑；蒸馏。
三、实验题
18． 第三周期ⅣA族 abc FeCO3和SiO2 SiO2＋2OH－===SiO32-＋H2O 3FeCO3＋10H＋＋NO3-===3Fe3＋＋3CO2↑＋NO↑＋5H2O NO循环使用减少环境污染，NO跟H2O、O2反应后又得到硝酸，可以提高原料利用率 3×104
【分析】（1）根据硅的原子核外电子排布确定在周期表中的位置；
（2）a．元素的非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强；
b．根据同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，同主族元素从上到下原子半径逐渐增大判断；
c．元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定；
d．两种离子核外电子排布相同，核电荷数越大，离子半径越小；
（3）矿石加硝酸生成气体，可说明含有FeCO3，加入过量NaoH溶液后通入过量二氧化碳没有沉淀生成，说明没有Al2O3，滤渣溶解后加入盐酸生成胶状沉淀，说明含有SiO2；
（4）矿石含有FeCO3，可与HNO3反应；
（5）处理该矿石，逸出的气体为NO，可与氧气反应生成硝酸，可循环利用，结合反应的方程式计算。
解析：（1）硅的原子核外有3个电子层，最外层电子数为4，则应位于周期表第三周期、ⅣA族，
故答案为第三周期、ⅣA族；
（2）a．非金属性：C＞Si，元素的非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强，故a正确；
b．同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，O＜C、Si＜Al，同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，则C＜Si，故b正确；
c．非金属性O＞C＞Si，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，故c正确；
d．两种离子核外电子排布相同，核电荷数越大，离子半径越小，则O2-＞Al3+，故d错误；
故答案为abc；
（3）矿石加硝酸生成气体，可说明含有FeCO3，加入过量NaoH溶液后通入过量二氧化碳没有沉淀生成，说明没有Al2O3，滤渣溶解后加入盐酸生成胶状沉淀，说明含有SiO2，
滤渣和NaOH溶液反应的离子方程式是SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；
（4）矿石含有FeCO3，可与HNO3反应，离子方程式为3FeCO3+10H++NO3-=3Fe3++3CO2↑+NO↑+5H2O；
（5）NO、H2O、O2可发生反应：4NO＋2H2O＋3O2===4HNO3，生成的硝酸可循环使用，减少污染。结合第(4)题的反应方程式可知，每溶解3 mol FeCO3，消耗10 mol HNO3，如果由NO回收的1 mol HNO3再利用，则理论上只需要9 mol HNO3。即：FeCO3～3HNO3。根据矿石2.36×103 kg、滤渣1.2×103 kg，可知其中含有1.16×103 kg FeCO3，需要硝酸3×104 mol，故需1 mol/L的硝酸溶液3×104 L。
四、元素或物质推断题
19． Si H2O 2Mg＋CO2C＋2MgO C＋H2O(g) CO＋H2
【分析】氧化物f是制造光导纤维的重要原料，f是SiO2，氧化物c是一种具有磁性的黑色物质，c是Fe3O4，以此为突破口推出五个置换反应。反应①2Mg＋CO2C＋2MgO，反应②Fe3O4＋2C2CO2＋3Fe，反应③3Fe＋4H2O（g）Fe3O4＋4H2，反应④C＋H2O(g) CO＋H2，反应⑤2C＋SiO2Si＋2CO。
解析：（1）根据反应⑤物质的化学式：单质F为Si，结合反应③④氧化物d为H2O 。
（2）反应①和④的化学方程式：①2Mg＋CO2C＋2MgO ④C＋H2O(g) CO＋H2。