5.3 无机非金属材料 同步训练 （含答案）2022-2023学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

5.3 无机非金属材料（同步训练）
一、选择题(共12小题，每小题4分，共48分)
1.硅被誉为无机非金属材料的主角。下列物品用到硅单质的是(　　)
A.计算机芯片 B.玻璃制品
C.石英钟表 D.光导纤维
2.下列关于硅及其化合物的说法，不正确的是(　　)
A.晶体硅可用作半导体材料 B.硅的氧化物都可用作光导纤维的材料
C.碳化硅可用作砂纸、砂轮的磨料 D.生产玻璃和水泥的原料中都有石灰石
3.下列叙述中，正确的是(　　)
A.自然界中存在大量的单质硅
B.石英、水晶的主要成分都是二氧化硅
C.二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸或碱溶液发生化学反应
D.自然界中硅元素都存在于石英中
4.根据陶瓷的生产原理，可以得出硅酸盐工业的一般特点是(　　)
①以含硅物质作为原料　②主要产物是硅酸盐
③反应条件是高温　 ④反应原理是复杂的物理变化和化学变化
A.只有①③　　B.只有②③ C.①②③④ D.只有③④
5.制取下列物质不需要用石灰石作原料的是(　　)
A.硅酸 B.水泥
C.玻璃 D.生石灰
6.下列有关新型无机非金属材料的说法正确的是(　　)
A.高纯硅可用于制造光导纤维
B.高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池
C.碳化硅化学性质稳定，可用于生产砂纸、砂轮等
D.金刚石、石墨烯、C60等都属于碳纳米材料
7.下列物质中，属于新型无机非金属材料的是(　　)
A.有色玻璃 B.碳化硅陶瓷
C.石英玻璃 D.钢化玻璃
8.下列有关硅的化合物说法正确的是(　　)
A.SiO2与CO2相似，由一个硅原子和两个氧原子构成一个SiO2分子
B.硅酸盐一般不溶于水，它是水泥、陶瓷、玻璃的主要成分
C.H2SiO3既可由SiO2溶于水制得，也可由Na2SiO3和其他酸(如盐酸)反应制得
D.SiO2是酸性氧化物，能和碱反应，不能和酸反应
9.已知：CO2＋H2O＋SiO===H2SiO3↓＋CO，CO2＋2H2O＋AlO===Al(OH3)↓＋HCO。
将过量的CO2分别通入①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③NaAlO2溶液；④饱和Na2CO3溶液；⑤Ca(OH)2。最终溶液中有白色沉淀析出的是(　　)
A.①②③④⑤　　　B.②③④ C.②④⑤ D.①②④
10.下列有关硅的叙述中,正确的是(　　)。
A.工业上通常以SiO2为原料,用氧化剂与其反应制备单质硅
B.硅是构成矿物和岩石的主要元素,硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位
C.硅的化学性质不活泼,在自然界中可以以游离态存在
D.硅在电子工业中,是重要的半导体材料
11.赏心悦目的雕花玻璃是用下列物质中的一种对玻璃进行刻蚀而制成的,这种物质是(　　)。
A.硫酸 B.烧碱
C.盐酸 D.氢氟酸
12.据报道,科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解,从中提取出一种叫做生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料,将少量这种材料掺入混凝土中,即可制备出超高强度的高性能混凝土。下列关于二氧化硅的说法正确的是(　　)。
A.二氧化硅溶于水生成硅酸,所以二氧化硅属于酸性氧化物
B.将二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以得到硅酸
C.因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸的强
D.水晶是比较纯净的二氧化硅,沙子的主要成分是硅酸盐
二、非选择题(本题有4小题，共52分)
13.（12分）A、B、C、D、E代表单质或化合物，它们之间的相互转化关系如下图所示。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似。
请填空：
(1)组成A单质的元素的最高化合价为________。
(2)B的化学式为______，B和碳反应生成A和E的化学方程式为__________________________。
(3)C的化学式为______，D的化学式为______。
14.（8分）硅是带来人类文明的重要元素之一，在传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。
(1)工业上生产粗硅的反应：SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑；SiO2＋3CSiC＋2CO↑。若产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为1∶1，则参加反应的C和SiO2的物质的量之比为______。
(2)工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅：
①若反应Ⅰ为Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2，则反应Ⅱ的化学方程式为_______________________________。
②整个制备过程中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，写出该反应的化学方程式：_______________________________。
15.（16分）硅单质及其化合物应用范围很广。
(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅，四氯化硅(SiCl4)还原法是当前制备高纯硅的一种方法，其生产过程示意图如下：
―→
①写出由纯SiCl4制备高纯硅的化学反应方程式：_______________________________。
②石英砂的主要成分是SiO2，SiO2是一种酸性氧化物，能与强碱反应。其反应的离子方程式：____________________________ 。
(2)硅酸钠水溶液俗称水玻璃，是一种防腐剂、防火剂和矿物胶。某同学为了证明Na2SiO3具有防火性能，做如下实验：取两个相同的小木条，分别放入蒸馏水和Na2SiO3饱和溶液中，使之充分吸湿、浸透，取出稍沥干(不再滴液)后，同时分别放置在酒精灯外焰处。观察到的现象如下表：
编号 实验 现象
① 放入蒸馏水 木条燃烧
② 放入Na2SiO3饱和溶液 木条不燃烧
设计实验①的目的是_______________________________。
(3)SiHCl3与过量的H2在1 100 ℃的温度下反应制得纯硅，已知SiHCl3能与水剧烈反应，在空气中易自燃。实验室用SiHCl3与过量的H2反应制取纯硅装置如下图所示(加热和夹持装置略去)：
①装置B中的试剂是________，装置C中的烧杯需要加热，目的是_______________________________。
②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是______________，装置D不能采用普通玻璃管的原因是___________________________，装置D中发生反应的化学方程式是_____________________________。
③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__________________________。
16.（16分）为除去下列各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质),请选用下列提供的试剂和操作,将序号填在表内。
试剂:A.盐酸,B.烧碱溶液,C.氧气,D.水,E.二氧化碳,F.不用其他试剂;
操作:①加热燃烧,②加热熔融,③充分加热,④过滤,⑤结晶。
物质 试剂 操作
(1)Na2CO3(NaHCO3)
(2)SiO2(CaCO3)
(3)SiO2(Si)
(4)NaCl(SiO2)
参考答案及解析：
一、选择题
1.A
2.B 解析：硅的单质有晶体硅和无定形硅两种，晶体硅才可用做半导体材料。硅的氧化物中晶体二氧化硅才可用作光导纤维的材料。
3.B 解析：自然界中硅元素含量很高，但都以化合态形式存在，A错误；二氧化硅的性质稳定，C错误；硅元素是亲氧元素，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在，D错误。
4.C 解析：传统陶瓷多是将黏土与水的混合物通过高温烧结制成。其生产过程中发生复杂的化学变化和物理变化。故①②③④均正确。
5.A 解析：硅酸由可溶性硅酸盐与酸反应制得。
6.C 解析：高纯硅可用于制造太阳能电池，A错误；高纯二氧化硅可用于制造光导纤维，B错误；金刚石不属于碳纳米材料，D错误。
7.B 8.B 9.B
10.D 解析：A项,工业上制单质Si的反应为SiO2+2CSi+2CO↑,C为还原剂,错误;B项,硅在地壳中的含量在所有的元素中居第二位,错误;C项,硅在自然界中都以化合态存在,错误。
11.D 解析：氢氟酸能与二氧化硅反应,常用于雕刻玻璃,答案选D。
12.B 解析：二氧化硅为酸性氧化物,但其不溶于水,A错误;硅酸的酸性比碳酸的弱,C错误;沙子的主要成分是二氧化硅,D错误。
二、非选择题
13.答案:(1)＋4　(2)SiO2　SiO2＋2CSi＋2CO↑ (3)CaSiO3　Na2SiO3
解析:由本题题眼“A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似”，推知A为硅；根据框图B＋碳―→Si＋E，B既能与氧化钙反应又能与氢氧化钠反应，推知B为二氧化硅，进一步推知C为硅酸钙，D为硅酸钠，E为一氧化碳。
14.答案：(1)5∶2
（2）①SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl ②SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑
15.
16.答案：(1)F　③　(2)A　④　(3)C　①　(4)D　④⑤
解析：除杂的一般原则是:①引入试剂一般只与杂质反应;②后续试剂能除去过量的前一试剂;③不引入新杂质;④杂质与试剂生成的物质易与被提纯物分离;⑤尽可能将杂质转化为所需物质;⑥加入试剂顺序要合理