5.3 无机非金属材料 同步检测 （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（同步检测）
一、选择题(共12小题，每小题4分，共48分)
1.材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是(　　)
选项 材料 主要化学成分
A 刚玉、金刚石 三氧化二铝
B 大理石、石灰石 碳酸钙
C 普通水泥、普通玻璃 硅酸盐
D 沙子、石英 二氧化硅
2.下列有关水泥的说法不正确的是(　　)
A.制造水泥的主要原料是石灰石、纯碱和黏土
B.生产普通水泥的过程中发生复杂的物理和化学变化
C.生产水泥需要适量石膏
D.混凝土指水泥、沙子和碎石的混合物
3.下列有关硅及其化合物的说法正确的是(　　)
A.晶体硅具有金属光泽，可以导电，属于金属材料
B.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
C.SiO2是一种酸性氧化物，能够与水反应生成相应的酸
D.除去SiO2中混有的CaCO3可加入适量的稀盐酸
4.下列文物的主要材质属于非金属材料的是(　　)
A.铜奔马(马踏飞燕) B.良渚玉琮
C.曾侯乙编钟 D.铜屏风构件
5.下列说法错误的是(　　)
A.二氧化硅是光导纤维的主要原料 B.硅是信息技术的关键材料
C.陶瓷餐具所用材料为硅酸盐 D.水晶镜片所用原料为硅酸盐
6.新型无机非金属材料碳化钛(TiC)、碳化硼(B4C3)、氮化硅等称为非氧化物陶瓷，合成这些物质需在高温下进行，在合成工艺中必须注意(　　)
A.通入充足的氧气 B.可在空气中进行
C.可在氮气氛围中合成 D.通入少量氧气
7.单晶硅是制作电子集成电路的基础材料，其功能远比我们想象的要大得多，这对硅的纯度要求很高。用化学方法可制得高纯度硅，其化学方程式为
①SiO2＋2CSi＋2CO↑　②Si＋2Cl2SiCl4 ③SiCl4＋2H2Si＋4HCl
下列对上述三个反应的叙述中，错误的是(　　)
A.①③为置换反应 B.②为化合反应
C.①②③均为氧化还原反应 D.三个反应的反应物中硅元素均被还原
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.由二氧化硅制备高纯硅的流程如下,下列判断错误的是(　　)
A.①②③均属于氧化还原反应 B.H2和HCl均可循环利用
C.SiO2是一种熔点较高的固体 D.SiHCl3的摩尔质量为135.5 g
11.科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示:
下列说法正确的是(　　)。
A.容器甲中HCl在反应中作还原剂 B.该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用
C.最好用蒸馏的方法分离Si和SiHCl3 D.由容器甲中的反应可知Si可与盐酸发生反应
12.青石棉是一种致癌物质,其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸处理时,还原产物只有NO。下列说法正确的是(　　)。
A.青石棉不属于硅酸盐材料
B.青石棉是一种易燃品且易溶于水
C.青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为Na2O·5FeO·8SiO2·H2O
D.1 mol Na2Fe5Si8O22(OH)2与足量的硝酸作用,至少需消耗6 L 3 mol·L-1 HNO3溶液
二、非选择题(本题有5小题，共52分)
13.（14分）硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。
(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。这种“金属”可能是____________________。
(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中，生产普通玻璃的主要原料有________________________________________________________________________。
(3)中国芯彰显中国“智”造，芯片的基材主要是高纯硅。如图是一种制备高纯硅的工艺流程图。回答下列问题：
　
①过滤所得粗硅应充分洗涤，以除去表面可能吸附的______________(填化学式)。
②反应Ⅰ的化学方程式是_____________________________________________________。
③反应Ⅱ的基本类型属于__________，该反应要在无氧气环境中进行，原因是________________________________________________(答出一种即可)。
④上述生产流程中，可以循环利用的物质是______________(填化学式)。
14.（9分）在无机非金属材料中，硅一直扮演着主要的角色。制备纯硅的主要步骤如下：
①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；
②粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3：Si＋3HClSiHCl3＋H2
③SiHCl3与过量H2在1 000～1 100 ℃反应制得纯硅。
请回答下列问题：
(1)第①步制备粗硅反应的化学方程式为___________________。
(2)粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6 ℃)和HCl(沸点－84.7 ℃)，提纯SiHCl3采用的方法为________。
(3)从基本反应类型角度分类，步骤③中发生的反应属于______________。
15.（9分）露置于空气中一段时间后的水玻璃会变浑浊。向此浑浊溶液中加入稀盐酸,会生成白色沉淀,同时伴随有气泡产生。用化学方程式解释产生上述现象的原因。
(1)溶液变浑浊:_______________________________________________________。
(2)生成白色沉淀:______________________________________________________。
(3)产生气泡:__________________________________________________________。
16.（9分）氮化硅是一种高温结构陶瓷，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与氮气在1 300 ℃时反应获得。
(1)根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是________(填序号)。
①制汽轮机叶片　　　　②航空航天耐高温材料
③制永久性模具　　　　④汽车发动机
(2)画出N的原子结构示意图：___________________________，
写出氮化硅的化学式：____________。
(3)高纯硅与纯氮气反应制得氮化硅，请写出反应的化学方程式：________________________。
17.（11分）无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两类。
(1)用Na2SiO3溶液浸泡过的棉花不易燃烧,体现Na2SiO3的用途之一为可作　　 　　　的原料。
(2)SiO2是玻璃的成分之一,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)熔融烧碱应选用的坩埚是　　　　。
A.铁坩埚 B.玻璃坩埚
C.石英坩埚 D.瓷坩埚
参考答案及解析：
一、选择题
1.A 解析：刚玉的成分是Al2O3，金刚石的成分是C，A错误。
2.A 解析：制造水泥的原料中没有纯碱，A错误。
3.D 解析：晶体硅虽然具有金属光泽，但它属于非金属单质，A错误；虽然常温下硅的化学性质稳定，但自然界中没有游离态的硅，B错误；SiO2不同于其他酸性氧化物，它不溶于水也不与水反应，C错误；SiO2不溶于稀盐酸，可使用稀盐酸除去其中混有的CaCO3，D正确。
4.B
5.D 解析:水晶、光导纤维主要成分为SiO2；Si用于信息产业及太阳能电池；水晶镜片成分为SiO2晶体，非硅酸盐材料。
6.C 解析:合成这些无机非金属材料的过程中应杜绝氧气的存在，否则会生成相应的氧化物。
7.D 解析：①③中硅元素被还原，②中硅元素被氧化，D错误。
8.B 9.B 10.D
11.B 解析：容器甲中发生反应:Si(粗)+3HCl(g)SiHCl3(l)+H2(g),HCl作氧化剂,A项错误;在该工艺流程中,HCl(g)和H2(g)可以循环使用,B项正确;Si固体和SiHCl3液体使用过滤法分离,C项错误;容器甲中,Si与氯化氢在高温条件下发生反应,而不是与盐酸反应,D项错误。
12.D
二、非选择题
13.答案：(1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁) (2)石英砂、纯碱和石灰石
(3)①MgCl2、HCl　②SiO2＋2MgSi＋2MgO　
③置换反应　在氧气环境中，硅被氧化得不到高纯硅(或在氧气环境中，可能发生爆炸)　④HCl
14.答案：(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑ (2)蒸馏(或分馏)
(3)置换反应　(4)AC
15.答案:(1)Na2SiO3+CO2+H2O══H2SiO3↓+Na2CO3
(2)Na2SiO3+2HCl══H2SiO3↓+2NaCl
(3)Na2CO3+2HCl══2NaCl+CO2↑+H2O
16.答案：(1)①②③④　(2)　Si3N4 (3)2N2＋3SiSi3N4
17.答案：(1)防火剂　(2)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O　氢氟酸　(3)A
解析：(1)Na2SiO3的水溶液又称“水玻璃”,它具有阻燃的功能,因此可作防火剂。(2)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O。由于SiO2能溶于氢氟酸,因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)玻璃坩埚、石英坩埚、瓷坩埚中均含SiO2,SiO2可以与烧碱反应