第五章 第三节 无机非金属材料课后提能训练(含解析) 高中化学人教版(2019)必修第二册

第五章　第三节
A组·基础达标
1．（2023·广东汕头期中）化学与生产、生活密切相关，下列物质的主要成分为硅酸盐的是(　　)
2．（2022·广东珠海期中）下列说法正确的是(　　)
A．硅酸不溶于水，因此不与NaOH溶液反应
B．据SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑的反应，可推知硅酸酸性比碳酸酸性强
C．硅太阳能电池、石英光导纤维和计算机芯片所用的材料都是Si
D．普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英为原料经高温烧结而制成的
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．（2023·安徽合肥一中段考）2023年我国的飞船发射任务有“神舟十六号”“神舟十七号”载人飞船和“天舟六号”货运飞船等。下列有关说法不正确的是(　　)
A．用于制造载人飞船上太阳能电池板的半导体材料主要成分为Si
B．制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SiO2
C．飞船船体覆盖的耐高温陶瓷材料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
5．下列有关水泥的说法不正确的是(　　)
A．制造普通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．生产普通水泥需要适量石膏
D．混凝土指水泥、沙子和碎石等的混合物
6．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
7．证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是(　　)
A．加入过量盐酸，观察是否有气泡冒出
B．加入过量烧碱溶液，观察是否有固体溶解
C．加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成
D．加入过量盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入NaOH溶液中看其是否溶解
8．（2021·北京西城期末）如图为石墨烯?硅太阳能电池结构模型。下列说法中，不正确的是(　　)
A．石墨烯属于有机物
B．硅是应用广泛的半导体材料
C．二氧化硅可用来生产光导纤维
D．石墨烯?硅太阳能电池可将太阳能转化为电能
9．（2023·广东清远期末）含硅量为1.0%～4.5%、含碳量小于0.08%的铁硅合金叫作硅钢。它具有磁导率高、矫顽力低、电阻系数大等特性，因而磁滞损失和涡流损失都小，主要用作电机、变压器、电器以及电工仪表中的磁性材料。下列说法正确的是(　　)
A．硅钢、硬铝、钛合金都属于金属材料
B．硅位于元素周期表第二周期第ⅣA族
C．硅钢是硅与钢形成的化合物
D．硅钢的熔点介于铁与硅之间
B组·能力提升
10．下列有关说法正确的是(　　)
A．CO2与水反应生成碳酸，是酸性氧化物；SiO2不能与水反应生成硅酸(H2SiO3)，不是酸性氧化物
B．NaOH溶液不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶盛放
C．除去二氧化硅中少量的碳酸钙杂质应选用水
D．粗硅制备时，发生的反应为C＋SiO2===Si＋CO2↑
11．陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是(　　)
A．“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁
B．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成
C．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐
D．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
12．（2023·广东广州二中期中）硅是组成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是(　　)
A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si4N3
B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承
C．石墨烯是一种优异性能的新型材料，可应用于电容器和电池方面
D．氮化硅、氧化铝、碳化硅和二氧化锆(ZrO2)都可用作制高温结构陶瓷的材料
13．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）。
第五章　第三节
A组·基础达标
1．（2023·广东汕头期中）化学与生产、生活密切相关，下列物质的主要成分为硅酸盐的是(　　)
【答案】A　【解析】玻璃温度计主要是硅酸盐，属于无机非金属材料，A正确；塑料漏斗的主要成分为塑料，为合成有机高分子材料，B错误；铁钳的主要成分为铁，属于金属，C错误；不锈钢的主要成分为金属，D错误。
2．（2022·广东珠海期中）下列说法正确的是(　　)
A．硅酸不溶于水，因此不与NaOH溶液反应
B．据SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑的反应，可推知硅酸酸性比碳酸酸性强
C．硅太阳能电池、石英光导纤维和计算机芯片所用的材料都是Si
D．普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英为原料经高温烧结而制成的
【答案】D　 【解析】硅酸不溶于水，但是硅酸可以与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，A错误；反应在高温下进行，生成的二氧化碳是气体， SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑的反应是高沸点的物质制取低沸点的物质，不能说明硅酸的酸性比碳酸强，B错误；石英光导纤维所用的材料是SiO2，C错误；普通玻璃是以纯碱、石灰石、石英为原料经高温烧结而成的，D正确。
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
【答案】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；二氧化硅的化学性质稳定，C错误；自然界中硅元素主要以氧化物和硅酸盐的形式存在，D错误。
4．（2023·安徽合肥一中段考）2023年我国的飞船发射任务有“神舟十六号”“神舟十七号”载人飞船和“天舟六号”货运飞船等。下列有关说法不正确的是(　　)
A．用于制造载人飞船上太阳能电池板的半导体材料主要成分为Si
B．制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SiO2
C．飞船船体覆盖的耐高温陶瓷材料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
【答案】C　【解析】Si是一种良好的半导体材料，故用于制造载人飞船上太阳能电池板的半导体材料主要成分为Si，A正确；制造月球探测器中的瞄准镜时使用的光导纤维主要成分是SiO2，B正确；相对于传统的无机非金属材料玻璃、陶瓷和水泥相比，耐高温陶瓷材料属于新型无机非金属材料，C错误；相对于传统的无机非金属材料玻璃、陶瓷和水泥相比，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，D正确。
5．下列有关水泥的说法不正确的是(　　)
A．制造普通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．生产普通水泥需要适量石膏
D．混凝土指水泥、沙子和碎石等的混合物
【答案】A　【解析】制造普通水泥的原料中没有纯碱，A错误。
6．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
【答案】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。
7．证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是(　　)
A．加入过量盐酸，观察是否有气泡冒出
B．加入过量烧碱溶液，观察是否有固体溶解
C．加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成
D．加入过量盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入NaOH溶液中看其是否溶解
【答案】D　【解析】SiO2不溶于除氢氟酸以外的任何酸，CaO、CaCO3均可溶于盐酸，且CaCO3溶于盐酸有气泡生成。
8．（2021·北京西城期末）如图为石墨烯?硅太阳能电池结构模型。下列说法中，不正确的是(　　)
A．石墨烯属于有机物
B．硅是应用广泛的半导体材料
C．二氧化硅可用来生产光导纤维
D．石墨烯?硅太阳能电池可将太阳能转化为电能
【答案】A　【解析】石墨烯属于碳单质，属于无机物，A错误。
9．（2023·广东清远期末）含硅量为1.0%～4.5%、含碳量小于0.08%的铁硅合金叫作硅钢。它具有磁导率高、矫顽力低、电阻系数大等特性，因而磁滞损失和涡流损失都小，主要用作电机、变压器、电器以及电工仪表中的磁性材料。下列说法正确的是(　　)
A．硅钢、硬铝、钛合金都属于金属材料
B．硅位于元素周期表第二周期第ⅣA族
C．硅钢是硅与钢形成的化合物
D．硅钢的熔点介于铁与硅之间
【答案】A　【解析】硅钢、硬铝、钛合金的主要成分均为金属，都属于金属材料，A正确；硅为14号元素，位于元素周期表第三周期第ⅣA族，B错误；硅钢是硅与钢形成的混合物，C错误；硅钢属于合金，熔点低于成分金属，硅钢的熔点低于铁和硅，D错误。
B组·能力提升
10．下列有关说法正确的是(　　)
A．CO2与水反应生成碳酸，是酸性氧化物；SiO2不能与水反应生成硅酸(H2SiO3)，不是酸性氧化物
B．NaOH溶液不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶盛放
C．除去二氧化硅中少量的碳酸钙杂质应选用水
D．粗硅制备时，发生的反应为C＋SiO2===Si＋CO2↑
【答案】B　【解析】酸性氧化物是能与碱反应生成盐和水的氧化物，而不是能与水反应生成酸的氧化物，A错误；玻璃的成分中含二氧化硅，碱性试剂都不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶盛放，B正确；二氧化硅和碳酸钙都不溶于水，不能用水除去二氧化硅中少量的碳酸钙杂质，C错误；粗硅制备时的反应原理是2C＋SiO2Si＋2CO↑，需在高温条件下反应，且生成的是CO，而不是CO2，D错误。
11．陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是(　　)
A．“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁
B．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成
C．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐
D．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
【答案】A　【解析】氧化铁为红色，瓷器青色不是氧化铁形成的，A错误；黏土具有良好的可塑性，可用于烧制陶制品，B正确；陶瓷属于硅酸盐产品，C正确；陶瓷的主要成分是硅酸盐，一般不易与酸碱等物质反应，D正确。
12．（2023·广东广州二中期中）硅是组成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是(　　)
A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si4N3
B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承
C．石墨烯是一种优异性能的新型材料，可应用于电容器和电池方面
D．氮化硅、氧化铝、碳化硅和二氧化锆(ZrO2)都可用作制高温结构陶瓷的材料
【答案】C　【解析】氮化硅中各元素的原子最外层达到8电子稳定结构，硅原子最外层电子数为4，氮原子最外层电子数为5，要形成8电子稳定结构，则应有二者个数的比为3∶4，其化学式为Si3N4，A正确；碳化硅(SiC)为原子晶体，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承，B正确；石墨烯是一种碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料，石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，但不是含硅物质，C错误；氮化硅(Si3N4)和碳化硅(SiC)均属于原子晶体，氧化铝(Al2O3)和二氧化锆(ZrO2)均属于离子晶体，熔点高，都可用作制高温结构陶瓷的材料，D正确。
13．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）。
【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
【解析】(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑，因此得到的金属状物质可能为含有硅、碳的铁合金。(2)生产普通玻璃的主要原料为石英砂、纯碱和石灰石。(3)①氧化镁与过量稀盐酸反应生成氯化镁和水，过滤所得粗硅应充分洗涤，以除去表面可能吸附的MgCl2、HCl。②反应Ⅰ是镁与二氧化硅在高温下生成氧化镁和硅，反应的化学方程式为SiO2＋2MgSi＋2MgO。③反应Ⅱ是四氯化硅与氢气在高温下反应生成硅和氯化氢，该反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，属于置换反应。该反应要在无氧气环境中进行，原因是混入的O2还原出的Si会被再次氧化，得不到高纯硅；氢气具有可燃性，与氧气混合达到爆炸极限时在加热或点燃条件下会发生爆炸。④既是反应物，也是生成物的物质可以循环使用，由反应的流程图可知，生产过程中可循环使用的物质是HCl。