第五章第三节无机非金属材料同步练习 （含解析）2022-2023学年下学期高一化学人教版（2019）必修第二册

第五章第三节无机非金属材料同步练习
单选题
1. 下列关于硅单质及其化合物的说法不正确的是( )
硅是构成一些岩石和矿物的基本元素
水泥、玻璃、陶瓷都是硅酸盐产品
高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维
普通玻璃是氧化物，成分可表示为
粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应
A. B. C. D.
2. 化学与生活、生产科技密切相关。下列说法错误的有( )
传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐
航母上拦阻索中的钢丝属于金属材料
工业生产玻璃、水泥、漂白粉，均需要用石灰石为原料
碳纤维、合成纤维、光导纤维都属于高分子材料
高温下，工业制硅的反应方程式为
单质硅可用于制取通信芯片
“”飞机身使用的复合材料碳纤维和环氧树脂，属于新型无机非金属材料
太阳能发电板的主要材料是
A. 个 B. 个 C. 个 D. 个
3. 下列关于硅及其化合物的叙述正确的是( )
A. 硅晶体可用于制造光导纤维
B. 陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品
C. 二氧化硅在电子工业中是重要的半导体材料
D. 二氧化硅与氢氟酸和氢氧化钠均能反应，属于两性氧化物
4. 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( )
硅石的主要成分是二氧化硅
三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料
嫦娥二号卫星上所用的太阳能电池采用硅材料制作，太阳能电池在生活中的应用有利于环保、节能
二氧化硅的熔点高，硬度大，可用来制造电子部件和光学器件
水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品．
A. B.
C. D.
5. 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图，下列说法正确的是 ( )
A. 自然界中存在大量的单质硅
B. 沸点中含有少量的沸点，通过蒸馏或分馏可提纯
C. 二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应
D. 电弧炉中反应的化学方程式为
6. 如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是。( )
A. 属于两性氧化物 B. 盛放溶液的试剂瓶可以使用玻璃塞
C. 硅胶吸水后可重复利用 D. 图中所示的转化都是氧化还原反应
7. 芯片制造过程中物质转化的主要过程为沙子硅棒蚀刻硅基电镀铜芯片，下列说法错误的是( )
A. 沙子的主要成分是
B. 粗硅的制取：
C. 氢氟酸可用于蚀刻硅基
D. 在硅基上电镀铜时，硅基作阴极
8. 下列说法正确的是( )
A. 陶瓷、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料
B. 祖母绿主要成分为，用氧化物形式表示
C. 二氧化硅常被用于制造太阳能电池
D. 既能和氢氧化钠溶液反应也能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物
9. 下列有关物质的叙述中，错误的是( )
A. 氢氧化钠溶液保存在配有橡胶塞的细口瓶中，氢氟酸通常保存在塑料瓶中
B. 液溴保存在棕色试剂瓶中，且需加水液封
C. 水泥、玻璃、青花瓷、水晶、玛瑙都属于硅酸盐工业产品
D. 晶体硅是良好的半导体材料，可以制成光电池
10. 常温下，下列不发生反应的物质是( )
硅与溶液 硅与盐酸 硅与氢氟酸
二氧化硅与碳酸钠 二氧化硅与溶液
A. B. C. D.
11. 硅被誉为无机非金属材料的主角．有科学家提出硅是“世纪的能源”“未来的石油”。下列有关说法正确的是( )
A. 硅的含量居第二位，在地球上有丰富的单质硅资源，如石英、水晶的主要成分都是
B. 单质硅是一种良好的半导体材料，可用于制造太阳能电池
C. 存放溶液的试剂瓶应用玻璃塞
D. 含有个分子
12. 下列各项应用中，利用了硅元素的还原性是( )
A. 用硅制造集成电路、晶体管等半导体器件
B. 野外可用硅、石灰、烧碱混合物制氢气：
C. 单质硅的制造：
D. 氢氟酸刻蚀玻璃
13. 年月，中国载人航天工程总设计师周建平介绍，神舟十四号、神舟十五号两个乘组将在今年年底前“会师”太空。我国航天航空事业迎来飞速发展，下列有关说法正确的是
A. 月球探测器使用的硅太阳能电池板，其主要成分是
B. 造月球探测器中的瞄准镜时使用的光导纤维，其主要成分是
C. 宇宙飞船返回舱表面使用的高温结构陶瓷属于传统无机非金属材料
D. 火箭使用碳纳米管可以减轻火箭质量，这种材料属于新型无机非金属材料
14. 高纯度硅是典型的半导体材料，在半导体工业中，有一句话“从沙滩到用户”，即由制取。工业上生产流程制取高纯度硅的一种方法如下所示，下列有关这一工业流程的说法不正确的是 ( )
A. 步骤的化学方程式为
B. 、是置换反应，是化合反应
C. 上述任一反应中，每消耗或生成硅，均转移电子
D. 在高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合可得高纯硅
15. 近年来，我国在无机非金属材料领域的发展受到世界瞩目。下列叙述正确的是( )
A. 石墨烯是能导电的新型有机材料 B. 氮化硅陶瓷属于传统无机非金属材料
C. 陶瓷是以黏土为原料制成的 D. 二氧化硅导电性良好
二、实验题
16. 晶体硅是一种重要的非金属材料。制备纯硅的主要步骤如下：
高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；
粗硅与干燥气体反应制得：；
与过量在反应制得纯硅。
已知能与剧烈反应，在空气中易自燃。请回答下列问题：
第步制备粗硅的化学反应方程式为______________。
用与过量反应制备纯硅的装置如图所示热源及夹持装置均已略去：
装置中的试剂是_______。装置中的烧瓶需要加热，其目的是_____________________。
反应一段时间后，装置中观察到的现象是____________________，装置不能采用普通玻璃管的原因是____________________，装置中发生反应的化学方程式为_________________。
为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性、控制好反应温度以及______________。
17. 某课题组同学拟探究金属与非金属氧化物之间的反应。
Ⅰ探究钠与二氧化碳反应。
甲查阅资料：常温下，实验室用氯化钯溶液检验，现象是产生黑色沉淀。
乙选择下列装置设计实验：
若用碳酸钙与稀盐酸反应制备且能控制反应的发生和停止，探究与反应。气体从左至右，导管口连接顺序为___________；用化学方程式表示装置的作用____________________________________。
点燃酒精灯之前，应进行的操作是启动发生装置中的反应，等装置___________填装置字母代号及现象后，再点燃酒精灯。
经测定，产物为、、且、的物质的量之比为，写出装置中发生的化学反应方程式____________________________________________________________。
Ⅱ拓展探究。
丁同学探究镁与二氧化硫反应，实验中发现，在一定条件下镁和二氧化硫反应后的固体中有浅黄色粉末，取少量残留固体于试管中，向其中滴加足量的盐酸，产生臭鸡蛋气味的气体。
由此推知，镁在二氧化硫中反应一定生成了、和___________填化学式。
戊同学根据上述原理设计如下流程：
下列有关说法正确的是___________填代号。
上述三个反应都是氧化还原反应 在相同条件下，气体的密度大于空气
上述气体的热稳定性比甲烷的强 理论上上述流程可以用于制备高纯度硅
三、简答题
18. “材料”的发现和使用往往会极大地推动生产、生活的发展，一些材料的出现甚至具有里程碑式划时代的意义。请回答下列问题：
Ⅰ、石棉是常用的耐火材料，用氧化物的形式表示其组成______。
漂白粉的有效成分是______均填化学式。硅是无机非金属材料的主角，请你举出一种含硅的材料名称______。
缺铁性贫血患者应补充，通常以硫酸亚铁的形式补充，而硫酸铁无这种药效。当用硫酸亚铁制成药片时外表包有一层特殊的糖衣，这层糖衣的作用是______。
高分子材料可以分成无机高分子材料和有机高分子材料。属于无机高分子材料，是一种新型高效净水剂，它广泛应用生活用水和工业污水的处理，其中铁元素的化合价为______；
Ⅱ、高纯二氧化硅可用来制造光纤。某稻壳灰的成分为：
组 分
质量分数
通过如下流程可由稻壳灰制备较纯净的二氧化硅。
请回答下列问题：
根据氧化物的性质进行分类，稻壳灰中属于两性氧化物的是______。
步骤中涉及的离子反应方程式为______。
滤渣的成分有______填化学式
19. 门捷列夫在研究周期表时预言了“类硅”元素锗和“类铝”元素镓等种元素。硅、锗及其化合物在现代高科技材料中有重要位置，广泛应用于航空航天测控、光纤通讯等领域。
实验室盛放溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，请用离子方程式解释原因_______。
光导纤维的主要成分是_______填化学式，下同。
我国自主研发的芯片的主要成分是_______。
二氧化锗可用于制作高纯金属储、化工催化剂及电子器件等。一种提纯二氧化锗粗品主要含杂质的工艺如下：
已知：与碱反应生成。．极易与水反应，沸点。
位于同主族的下一周期，。
“氧化”过程只是将氧化为，其离子方程式为 ____________________________。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查硅及硅的化合物，明确硅及其化合物的性质和用途是解题关键，注意对基础知识的积累。
【解答】
岩石和矿物中含有硅酸盐、二氧化硅，所以岩石和矿物的基本元素有硅元素，故正确；
水泥、玻璃、陶瓷都是传统无机非金属材料，主要是硅酸盐产品，故正确；
光导纤维主要成分为二氧化硅，不是硅，故错误；
玻璃是混合物不是氧化物，主要是硅酸钠、硅酸钙、石英的混合物，成分可用氧化物的形式表示为，故错误；
粗硅制备单晶硅的反应有：、、，过程中涉及氧化还原反应，故错误
故选D。
2.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查化学与生活、生产科技的关系，为高频考点，难度不大。掌握传统非金属材料的分类、金属材料以及新型材料的常见分类和性质是解答关键。
【解答】
传统无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐，而新型无机非金属材料的主要成分不是硅酸盐，故错误；
钢丝属于铁的合金，属于金属材料，故正确；
工业生产漂白粉的原料为氯气和石灰乳，故错误；
光导纤维的主要成分是二氧化硅，不属于高分子材料，故错误；
高温下，工业制硅的反应方程式为，故错误；
硅单质是良好的半导体材料，可用于制取通信芯片，故正确；
环氧树脂是有机高分子材料，故错误；
太阳能发电板的主要材料是，故错误。
综上所述错误的有，共个，故C正确。
3.【答案】
【解析】解：二氧化硅晶体可用于制造光导纤维，故A错误；
B.陶瓷、玻璃、水泥都是传统的硅酸盐材料，故B正确；
C.晶体硅是半导体的材料，而不是二氧化硅，故C错误；
D.二氧化硅既能与氢氟酸反应，又能与烧碱反应，但二氧化硅和反应生成四氟化硅而不是盐，所以它是酸性氧化物而不是两性氧化物，故D错误；
故选B。
本题考查硅及其化合物的性质与用途，比较基础，注意基础知识的识记掌握。
4.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了物质的成分、性质，熟悉硅、二氧化硅的性质是解题关键，主要掌握硅酸盐材料的概念和常见的硅酸盐材料，题目难度一般。
【解答】
硅石的主要成分是二氧化硅，故正确；
建设三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料，故正确；
太阳能是一种清洁能源，其应用有利于环保节能，故正确；
硅具有金属和非金属性质，能作半导体材料，二氧化硅具有良好的光学特性，能够用于制造光学器件，故错误；
水晶主要成分是二氧化硅，二氧化硅是氧化物，不是硅酸盐，故错误；
故选：。
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题以流程题为载体考查高纯硅的制备，题目难度中等，掌握硅及硅的化合物的性质是解答本题的关键，侧重考查学生分析与解决问题的能力。
【解答】
A.硅属于亲氧元素，在自然界中不能以游离态存在，主要以硅酸盐和二氧化硅形式存在，故A错误；
B.和的沸点有较大差距，所以可以通过蒸馏提纯，故B正确；
C.二氧化硅和硅都能与氢氟酸反应，故C错误；
D.二氧化硅高温下与反应生成气体，即步骤的化学方程式为：，故D错误。
6.【答案】
【解析】是酸性氧化物，项错误；
溶液呈碱性，试剂瓶不能用玻璃塞，项错误；
图中有的转化不是氧化还原反应，如与溶液的反应，项错误。
7.【答案】
【解析】A.沙子的主要成分是，A正确；
B.和在高温条件下反应生成和，B错误；
C.与发生反应可生成，故氢氟酸可用于蚀刻硅基，C正确；
D.电镀时，镀层金属作阳极，待镀物体作阴极，D正确。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查二氧化硅、硅酸盐，难度不大，解题关键是理解二氧化硅的性质、硅酸盐产品。
【解答】
A.陶瓷、水泥等均属于硅酸盐材料，但石英玻璃的主要成分为二氧化硅，不是硅酸盐材料，故A错误；
B.祖母绿主要成分为，用氧化物形式表示，故B正确；
C.单质硅常被用于制造太阳能电池，故C错误；
D.既能和氢氧化钠溶液反应也能和氢氟酸反应，但与氢氟酸反应不是生成盐和水，因此二氧化硅为酸性氧化物而不是两性氧化物，故D错误。
9.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查物质的性质及应用，题目难度不大，为高频考点，把握物质的性质与用途为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意元素化合物知识的应用。
【解答】
A.氢氧化钠溶液显碱性，不能用磨口玻璃瓶盛放，应放在配有橡胶塞的细口瓶中，氢氟酸能够与玻璃中二氧化硅反应，能够腐蚀玻璃，所以通常保存在塑料瓶中，故A正确；
B.液溴易挥发，保存在棕色试剂瓶中，且需加水液封，故B正确；
C.水晶、玛瑙主要成分为二氧化硅，是氧化物，不是硅酸盐，故C错误；
D.晶体硅是良好的半导体材料，可以制成光电池，故D正确。
10.【答案】
【解析】中发生反应；不与除氢氟酸外的其他酸反应，不反应，反应；中与反应需要高温，常温下不反应；中发生反应。
11.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了硅及其化合物性质，熟悉硅及二氧化硅的性质和用途是解题关键，题目难度不大。
【解答】
A、硅元素在自然界中主要是以硅酸盐的形式存在，没有游离，而石英、水晶的主要成分都是，故A错误；
B、硅的导电性介于导体与绝缘体之间，可用于制造太阳能电池，故B正确；
C、二氧化硅能够与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，硅酸钠溶液具有粘性，所以存放溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞，故C错误；
D、二氧化硅是由硅原子和氧原子构成，不含分子，故D错误；
故选B。
12.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查氧化还原反应的基本概念，明确元素化合价是解本题的关键，题目难度不大。
【解答】
A.晶体硅是半导体材料，所以可以用硅制造集成电路、晶体管等半导体器件，利用了的物理性质，故A错误；
B.，反应中的化合价升高，则作还原剂，具有还原性，故B正确；
C. ，反应中的化合价降低，则作氧化剂，具有氧化性，故C错误；
D.用酸刻蚀玻璃：，反应中没有元素化合价的变化，不是氧化还原反应，故D错误；
故选B。
13.【答案】
【解析】A.月球探测器使用的硅太阳能电池板，其主要成分是，故A错误；
B.造月球探测器中的瞄准镜时使用的光导纤维，其主要成分是 ，故B错误；
C.高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，故C错误；
D.碳纳米管属于新型无机非金属材料，故D正确；
故选D。
14.【答案】
【解析】
【分析】
本题借助于工业制硅的过程，考查了反应类型的判断、电子转移数目的计算等，难度中等，解题的关键是对基础知识的灵活运用。
【解答】
步骤为焦炭还原二氧化硅，化学方程式为，故A正确；
B.二氧化硅与碳反应生成硅和一氧化碳，四氯化硅与氢气反应生成硅和氯化氢，都是置换反应，硅和氯气反应生成四氯化硅，是化合反应，故B正确；
C.每消耗或生成个硅，均转移个电子，硅的物质的量为，所以每消耗或生成硅，均转移电子，故C正确；
D.在高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合，就不再按照题干的流程进行，不会得到高纯硅，故D错误。
15.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查无机非金属材料，题目难度不大，属于识记内容。
【解答】
A.石墨烯是无机非金属材料，电阻小，故A错误；
B.氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，故B错误；
C.陶瓷的主要成分为硅酸盐，可由黏土高温烧结获得，故C正确；
D.二氧化硅不具有导电性，故D错误。
16.【答案】；
浓硫酸；使滴入烧瓶中的汽化；
有固体物质生成；在该反应温度下，普通玻璃会软化；；
排尽装置中的空气。
【解析】
【分析】
本题以的制取为载体考查化学实验，涉及氧化还原反应、基本操作、混合物的分离和提纯等知识点，明确反应原理是解本题关键，再结合物质的性质分析解答，同时考查学生思维的缜密性。
【解答】
高温下，和反应生成和，反应方程式为；
为防止与强烈反应，需要干燥剂干燥氢气，浓硫酸具有吸水性且不和氢气反应，所以可以作干燥剂；升高温度能使汽化，从而使汽化进入石英管中和氢气反应；
中发生反应：，为固态，所以看到的现象是有灰黑色固体物质生成；装置不能采用普通玻璃管的原因是因为在该反应温度下，普通玻璃会软化；
是亲氧元素，为防止被氧化，需要实验时要排尽装置中的空气，故答案为：排尽装置中的空气。

17.【答案】
中溶液变浑浊

【解析】
【分析】
本题主要考查金属钠及钠的化合物性质探究实验，硅的化合物的相关知识，据此进行分析解答，难度中等。
【解答】
I.若用碳酸钙与稀盐酸反应制备且能控制反应的发生和停止，探究与反应。气体从左至右，导管口连接顺序为
；用化学方程式表示装置的作用，故填： ；；
点燃酒精灯之前，应进行的操作是启动发生装置中的反应，等装置中溶液变浑浊后，再点燃酒精灯，故填：中溶液变浑浊；
经测定，产物为、、且、的物质的量之比为，写出装置中发生的化学反应方程式，故填：；
丙同学探究镁与二氧化硫反应，实验中发现，在一定条件下镁和二氧化硫反应后的固体中有浅黄色粉末，取少量残留固体于试管中，向其中滴加足量的盐酸，产生有臭鸡蛋气味的气体。由此推知，镁在二氧化硫中反应一定生成了、和，故填：；
丁同学根据上述原理设计如下图流程：，根据流程图可知，在相同条件下，气体的密度大于空气，理论上上述流程可以用于制备高纯度硅正确，故填：。

18.【答案】I.；
；玻璃、水泥、陶瓷、光导纤维等；
保护不被空气中的氧气氧化；
；
；
；
和
【解析】解：石棉是常用的耐火材料，用氧化物的形式表示其组成，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，所以用氧化物的形式表示其组成为，
故答案为：；
漂白粉的有效成分是次氯酸钙，化学式为；常见的含硅的材料有玻璃、水泥、陶瓷、光导纤维等，
故答案为：；玻璃、水泥、陶瓷、光导纤维等；
易被空气中的氧气氧化，被氧化生成，外表包有一层特殊的糖衣保护不被空气中的氧气氧化，
故答案为：保护不被空气中的氧气氧化；
化合物中铝元素显价，氢氧根整体为价，氯元素显价，各元素的化合价代数和为，故铁元素的化合价为价，
故答案为：；
稻壳灰用足量的氢氧化钠浸泡，氧化钠、氧化钾均能与水反应生成可溶性碱，氧化铝为两性氧化物能够与强碱反应生成可溶性偏铝酸盐，二氧化硅 为酸性氧化物与氢氧化钠反应生成可溶性硅酸钠，过滤得滤液含氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠、偏铝酸钠，滤渣含有以及氧化铁，滤液中加过量的稀盐酸，过滤、洗涤得滤渣为硅酸，煅烧硅酸可得二氧化硅，
二氧化硅为酸性氧化物，氧化钠、氧化钾、氧化铁为碱性氧化物，氧化铝为两性氧化物；
故答案为：；
二氧化硅为酸性氧化物，与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，离子方程式为：，
故答案为：；
氧化钠、氧化钾均能与水反应生成可溶性碱，氧化铝为两性氧化物能够与强碱反应生成可溶性偏铝酸盐，二氧化硅 为酸性氧化物与氢氧化钠反应生成可溶性硅酸钠，三氧化二铁、碳与氢氧化钠不反应，所以过滤剩余的滤渣为和，
故答案为：和。
本题以硅及其化合物性质为载体考查物质的制备以及分离提纯，题目难度中等，解答本题时注意熟悉氧化物的分类，明确硅及其化合物性质，本题的易错点为石棉的氧化物形式，要注意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；试题培养了学生的分析能力及综合应用能力。
19.【答案】 ；
；
；
。

【解析】
【分析】
本题考查硅、锗及其化合物的性质与应用，题目涉及物质分离提纯工艺流程、陌生方程式的书写等，侧重考查学生知识综合应用能力，题目难度不大。
【解答】
玻璃的成分中有，可以和反应生成硅酸钠，硅酸钠溶液俗称水玻璃，是一种胶黏剂，可将瓶塞与瓶体粘连，所以实验室盛放溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞，用离子方程式解释原因为 ；
光导纤维的主要成分是；
是重要的半导体材料，芯片的主要成分是；
“氧化”过程是碱性条件下氧化剂将氧化为，被还原为，其离子方程式为 。
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