5.3无机非金属材料 2023~2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册（含解析）

5.3无机非金属材料
一、单选题，共13小题
1．（22-23高一下·重庆江津·期末）下列有关硅及其化合物的说法中不正确的是
A．在粗硅的提取中发生反应：2C+SiO22CO↑+Si，硅元素被还原
B．Si和SiO2均能与NaOH溶液反应生成硅酸钠
C．用SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后再通入CO2
D．由Na2CO3+SiO2CO2↑+Na2SiO3可知硅酸的酸性强于碳酸
2．（22-23高一下·浙江·阶段练习）材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列有关物质的说法正确的是
A．Ti Fe合金和La Ni合金都是新型储氢合金
B．石英玻璃、碳化硅陶瓷、水泥、石墨烯都是硅酸盐材料
C．半导体行业中有一句话：“从沙滩到用户”，计算机芯片的材料是二氧化硅
D．中国航天飞船外壳用到的是特种镁合金，属于新型无机非金属材料
3．（21-22高一下·江苏无锡·期中）“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是
A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品，其主要成分为、和
B．生产陶瓷、玻璃、水泥都用到黏土
C．硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高
D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐
4．（2023高一上·辽宁·学业考试）下列属于传统无机非金属材料的是
A．单晶硅 B．石墨烯 C．普通玻璃 D．二氧化硅
5．（22-23高一下·湖南张家界·阶段练习）下列不是传统的无机非金属材料的是
A．玻璃 B．水泥 C．碳纳米管 D．陶瓷
6．（2024高一上·黑龙江·学业考试）下列可应用于磁悬浮技术的新型无机非金属材料是
A．水泥 B．超导陶瓷 C．橡胶 D．玻璃
7．（23-24高一下·全国·课后作业）第19届亚运会已于2023年10月8日在杭州闭幕，本届亚运会的办会理念是“绿色、共享、开放、廉洁”。下列说法不正确的是
A．亚运会“薪火”火炬采用1070铝合金，具有硬度高、耐腐蚀的特点
B．吉祥物“江南忆”机器人所采用芯片的主要成分为二氧化硅
C．火炬“飞扬”以氢气为燃料，并添加显色剂（如钠盐）调节火焰颜色是利用焰色试验的原理
D．运动器材中的碳纤维具有高强度和低重量的特点，属于无机非金属材料
8．（23-24高一下·全国·课后作业）化学与生产、生活社会发展息息相关，下列说法错误的是
A．“”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
B．嫦娥五号带回的“快递”——“月壤”中富含“完美能源”和互为同位素
C．“华为麒麟”手机中芯片的主要成分是单质硅
D．废弃的聚乙烯塑料属于白色垃圾，不可降解，不能使溴水褪色
9．（23-24高一下·全国·课后作业）下列生活、生产中用到的材料属于新型无机非金属材料的是
A．玻璃钢 B．纯碱
C．压电陶瓷 D．钢化玻璃
10．（23-24高一下·全国·课后作业）下列关于硅的说法中，不正确的是
A．硅是非金属元素，它的晶体单质是灰黑色有金属光泽的固体
B．硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料
C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应
D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应
11．（23-24高一下·全国·单元测试）你认为下列说法无科学性错误的是
①铅笔芯的原料是重金属铅，儿童在使用时不可用嘴吮咬铅笔，以免引起铅中毒。
②二氧化硅硬度大，故可用来生产光导纤维。
③“汽水”浇灌植物有一定道理，其中二氧化碳的缓释，有利于植物的光合作用。
④硅的提纯与应用，促进了半导体元件与集成芯业的发展，可以说“硅是信息技术革命的催化剂”。
⑤碳酸钡可作X光透视肠胃的药剂。
⑥富勒烯、石墨烯、碳纳米管都是碳元素的单质，属于新型无机非金属材料。
A．①③⑥ B．③④⑥ C．①④ D．②③⑤
12．（23-24高一上·广东梅州·阶段练习）美国科学家用某有机分子和球形笼状分子制成了“纳米车”(如图所示)，每辆“纳米车”是由一个有机分子和4个分子构成，直径约6到9纳米。“纳米车”可以用来运输单个的有机分子。下列说法正确的是
A．人们用肉眼可以清晰看到“纳米车”的运动
B．是一种新型的化合物
C．与石墨不是同素异形体
D．该物质分散在蒸馏水中形成的分散系，分散质可以透过滤纸
13．（23-24高一上·辽宁·阶段练习）最近，华为Mate60 Pro上市，其搭载的新型麒麟9000s芯片，突破了美国的芯片封锁，实现了智能手机5G芯片国产化。下列有关说法正确的是
A．硅是芯片的主要成分之一，晶体硅是一种性能优良的半导体材料，它属于非电解质
B．晶体硅和无定形硅是硅元素的同素异形体，二者化学性质完全不同
C．光刻胶是制造芯片的关键材料，金属氧化物纳米颗粒光刻胶由金属氧化物纳米簇和溶剂等组成，是一种胶体
D．工业粗硅的冶炼方法为SiO2+2CSi+2CO↑，在该反应中SiO2作还原剂
二、填空题，共5小题
14．（22-23高一下·宁夏银川·阶段练习）硅酸盐具有特殊的性质与应用，回答下列问题：
(1)硅酸盐材料是传统无机非金属材料，下列产品属于硅酸盐的是 (填序号)。
①玻璃；②陶瓷；③石英玻璃；④硅芯片；⑤光导纤维；⑥水泥；⑦砖瓦
(2)在水泥、玻璃的制备时，都需要的原料是 。
(3)磷酸钙陶瓷是一种新型无机非金属材料，可用于制造人造骨骼，这是利用了这类材料的___________(填字母)。
A．耐高温的特性 B．电学特性 C．光学特性 D．生物功能
(4)向溶液中通入气体，现象是 ，化学方程式为 。
(5)我国成功地发射了嫦娥一号探测卫星，对月球土壤中14种元素的分布及含量进行探测。月球上的主要矿物有辉石、斜长石和橄榄石[Mg2Fe2SiO6]等，则橄榄石中铁为 价，斜长石的氧化物形式可表示为 ，辉石[CaMgSi2O6] (填“难”或“易”)溶于水。
15．（22-23高一下·辽宁朝阳·阶段练习）N、Si、Al的化合物常用于制作新型无机非金属材料，如可用于制作光导纤维，AlN可用于制作耐高温材料，可用于制作生物陶瓷。
(1)光导纤维应避免与碱性物质接触，推测属于 氧化物。
(2)用氯化铝和氮气经气相反应可以制得AlN。
①AlN中N元素的化合价为 。
②在水溶液中，氯化铝与氨气反应无法制得AlN，用离子方程式解释 。
(3)用铝土矿(主要成分为)冶炼铝时，常用碱液浸取。写出与NaOH溶液反应的化学方程式 。
16．（20-21高一·全国·课时练习）是一种酸性氧化物，能与强碱溶液反应。例如，与NaOH反应可生成。的水溶液俗称水玻璃，具有黏结力强、耐高温等特性，可以用作黏合剂和防火剂。实验室盛放碱溶液的试剂瓶应使用橡胶塞，而不用玻璃塞。请解释原因，并写出相关反应的化学方程式 。
17．（20-21高一·全国·课后作业）下列物品或设施：
①陶瓷餐具②砖瓦③混凝土桥墩④门窗玻璃⑤水晶镜片⑥石英钟⑦水晶项链⑧硅太阳能电池⑨光导纤维⑩计算机芯片
(1)使用了硅单质的是 (填序号，下同)。
(2)使用了二氧化硅的是 。
(3)使用了硅酸盐材料的是 。
18．（20-21高一下·全国·课时练习）晶体硅是信息科学和能源科学中的一种重要材料，可用于制芯片和太阳能电池等。如图所示流程是工业上制取纯硅的一种方法。
请回答下列问题：
(1)在上述生产过程中，属于置换反应的有 (填标号)。
(2)写出反应①的化学方程式： 。
(3)化合物W的用途很广，可用于制备硅胶和木材防火剂等，可作肥皂的填充剂，是天然水的软化剂。将石英砂和纯碱按一定比例混合加热至反应，可生成化合物W，其化学方程式是 。
(4)A、B、C三种气体在“节能减排”中作为减排目标的一种气体是 (填化学式，下同)；分别通入W溶液中能得到白色沉淀的气体是 。
参考答案：
1．D
【详解】A．该反应中SiO2中的Si得电子被还原，A正确；
B．Si与NaOH溶液反应生成硅酸钠和氢气，SiO2与NaOH溶液反应生成硅酸钠和水，B正确；
C．二氧化硅无法直接与水反应生成硅酸，因此先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠，硅酸钠溶液再与二氧化碳反应生成硅酸，C正确；
D．酸性强弱的比较需要在没有外界条件干扰的情况下才能比较，该反应的反应条件为高温，干扰了化学反应，且硅酸钠溶液中通入二氧化碳生成硅酸，可知碳酸酸性强于硅酸，D错误；
故答案选D。
2．A
【详解】A．Ti Fe合金和La Ni合金在加压条件下能与氢气反应生成金属氢化物，减压下释放氢气，都是新型储氢合金，A正确；
B．石墨烯是碳的单质，不是硅酸盐材料，B错误；
C．硅单质是应用最广泛的半导体材料，计算机芯片的材料是硅，C错误；
D．镁合金属于金属材料，D错误；
故选：A。
3．C
【详解】A．陶瓷是人类最早使用的硅酸盐材料，不是玻璃，A错误；
B．水泥的原料是黏土和石灰石，纯碱、石灰石、石英是制造玻璃的原料，生成玻璃不需要黏土，B错误；
C．硅酸盐性质稳定，熔点较高，所以硅酸盐制品一般具有性质稳定、熔点较高的特点，C正确；
D．沙子主要成分是二氧化硅，为氧化物，不是硅酸盐，D错误；
故答案选C。
4．C
【详解】传统无机非金属材料包括普通玻璃，陶瓷，水泥；答案选C。
5．C
【详解】传统无机非金属材料是指主要成分为硅酸盐的无机非金属材料，包括：玻璃、陶瓷、水泥等，碳纳米管不属于传统无机非金属材料，属于新型无机非金属材料，故选：C。
6．B
【详解】A．水泥是传统无机非金属材料，A错误；
B．超导陶瓷是新型无机非金属材料，可应用于磁悬浮技术，B正确；
C．橡胶是有机高分子材料，C错误；
D．玻璃是传统无机非金属材料，D错误；
故选B。
7．B
【详解】A．铝合金属于金属材料，具有硬度高、耐腐蚀的特点，故A正确；
B．吉祥物“江南忆”机器人所采用芯片的主要成分为硅，硅是半导体，故B错误；
C．火炬“飞扬”以氢气为燃料，氢气燃烧产物为水，无污染环保，钠火焰颜色为黄色，添加显色剂(如钠盐)调节火焰颜色是利用焰色试验的原理，故C正确；
D．碳纤维属于新型无机非金属材料，运动器材中的碳纤维具有高强度和低重量的特点，故D正确；
故答案为：B。
8．A
【详解】A．环氧树脂是有机物，不属于新型无机非金属材料，A错误；
B．质子数相同，中子数不同的原子互为同位素，则3He与4He互为同位素，故B正确；
C．Si单质是良好的半导体材料，可以做硅芯片，“华为麒麟980”手机中芯片的主要成分是单质硅，故C正确；
D．聚乙烯中不含碳碳不饱和键，所以不能和溴水发生加成反应，聚乙烯相对分子质量很大，聚乙烯中化学键不易断裂，所以不可降解，废弃的聚乙烯塑料属于白色垃圾，故D正确；
故答案选A。
9．C
【详解】A．玻璃钢属于复合材料，故A错误；
B．纯碱是碳酸钠，不属于新型无机非金属材料，故B错误；
C．压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，属于新型无机非金属材料，故C正确；
D．钢化玻璃属于传统无机非金属材料，故D错误。
答案选C。
10．C
【详解】A．硅虽然外形像金属(有金属光泽)，但实际上属于非金属，故A正确；
B．硅既有金属性，又有非金属性，其导电性也介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，故B正确；
C．硅的化学性质不活泼(尤其是在常温下)，但常温下仍能与氟气、氢氟酸和NaOH溶液等发生反应，故C错误；
D．加热至一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属发生反应，故D正确。
答案选C。
11．B
【详解】①铅笔芯的原料是石墨，故错误；
②SiO2具有良好的导光性，故错误；
③“汽水”浇灌植物有一定道理，其中二氧化碳的缓释，有利于作物的光合作用，故正确；
④硅的提纯与应用,促进了半导体元件与集成芯业的发展，可以说“硅是信息技术革命的催化剂”，故正确；
⑤碳酸钡溶于胃酸(主要成分为盐酸)产生有毒的氯化钡，不能作X光透视肠胃的药剂，故错误；
⑥富勒烯、石墨烯、碳纳米管都属于碳纳米材料，是一类新型无机非金属材料，故正确；
答案选B。
12．D
【详解】A．纳米车微粒直径为纳米级别，肉眼无法看到，A错误；
B．C60为碳的单质，不是化合物，B错误；
C．C60与石墨都是碳的单质，属于同素异形体，C错误；
D．纳米车直径约6-9纳米，分散在蒸馏水中形成胶体，胶体的分散质可透过滤纸，D正确；
故答案选D。
13．C
【详解】A．硅是单质，既不属于电解质也不属于非电解质，A错误；
B．同素异形体化学性质相似，B错误；
C．分散质的粒子直径1-100nm，属于胶体，C正确；
D．SiO2中Si元素化合价降低，得电子，作氧化剂，D错误；
故答案为：C。
14．(1)①②⑥⑦
(2)碳酸钙或CaCO3
(3)D
(4) 生成白色沉淀 或
(5) +2 难
【详解】（1）玻璃、陶瓷、水泥、砖瓦的主要成分是硅酸盐，石英玻璃、光导纤维的主要成分是二氧化硅，硅芯片的是晶体硅。故答案为：①②⑥⑦；
（2）制备玻璃的原料是石灰石、纯碱、石英砂，制备水泥的原料是石灰石、黏土和其他辅助原料，所以共同的原料是黏土，故答案为：碳酸钙或CaCO3；
（3）“人造骨骼”所以是生物功能的特性。故答案为：D；
（4）向向溶液中通入气体，生成硅酸沉淀（二氧化碳量不同产物不同）；故答案为：生成白色沉淀；或；
（5）橄石中Mg是+2价，Si是+4价，0是-2价，根据化合价代数和为0可判断铁为+2价，斜长石的氧化物形式可表示为，辉石是硅酸钙盐和硅酸镁盐，因此难溶于水；故答案为：+2、、难。
15．(1)酸性
(2) -3 Al3++3NH3 H2O=3NH+Al(OH)3↓
(3)
【详解】（1）光导纤维应避免与碱性物质接触，说明二氧化硅能与碱性物质反应，SiO2属于酸性氧化物；
（2）①根据各元素的化合价之和等于0，铝显+3价，则AlN中N元素的化合价为-3价；
②在水溶液中，氯化铝与氨气反应无法制得AlN，原因是氨气溶于水形成氨水，氯化铝和氨水反应生成氢氧化铝和氯化铵，反应为：Al3++3NH3 H2O=3NH+Al(OH)3↓；
（3）Al2O3与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和水，反应方程式为：。
16．玻璃塞的成分有，其与碱反应，生成，的黏结力强，会使玻璃塞与瓶子黏在一起，化学方程式为：
【详解】玻璃塞的成分有，其与碱反应，生成，的黏结力强，会使玻璃塞与瓶子黏在一起，化学方程式为：，故答案为：玻璃塞的成分有，其与碱反应，生成，的黏结力强，会使玻璃塞与瓶子黏在一起，化学方程式为：。
17．(1)⑧⑩
(2)④⑤⑥⑦⑨
(3)①②③④
【详解】（1）硅为良好的半导体材料，可用于制太阳能，计算机芯片，即⑧硅太阳能电池；⑩计算机芯片；故答案为：⑧⑩；
（2）所用材料为SiO2或要用到SiO2的是：④门窗玻璃（原料有二氧化硅、成分含有二氧化硅）、⑤水晶镜片、⑥石英钟、⑦水晶项链、⑨光导纤维；故答案为：④⑤⑥⑦⑨；
（3）陶瓷、砖瓦、水泥、玻璃的成分是硅酸盐：①陶瓷餐具②砖瓦③混凝土桥墩④门窗玻璃；故答案为：①②③④。
18． ①②③ 、
【分析】根据流程中物质之间的反应，利用原子和电子守恒写出方程式，根据置换反应特点，单质和化合物反应生成单质和化合物进行判断反应类型。二氧化碳是温室效应的主要气体，也是节能减排的目标气体。
【详解】（1）反应①为石英砂和焦炭生成粗硅和一氧化碳的反应：，属于置换反应；反应②是 ，属于置换反应；反应③是，属于置换反应；反应④为特定条件下的反应，反应物中没有单质，不属于置换反应。故属于置换反应的有：①②③。
（2）反应①为石英砂和焦炭生成粗硅和一氧化碳的反应： 。
（3）石英砂和纯碱按一定比例混合加热至反应，石英砂是二氧化硅，纯碱是碳酸钠，反应为：。
（4）气体A、B、C分别为、、，其中是温室气体，是减排的目标气体；和通入W(硅酸钠)溶液中能够生成白色沉淀(硅酸)。
【点睛】此题主要是考查反应方程式，注意氧化还原反应方程式一般利用化合价的升降守恒进行配平，对于非氧化还原反应需要判断出反应机理。
试卷第1页，共3页
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