第五章 5.3 无机非金属材料 同步巩固练 2024-2025学年高中化学人教A版(2019) 必修第二册

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5.3 无机非金属材料 同步巩固练
2024-2025学年高中化学人教A版(2019) 必修第二册
一、单选题
1．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
2．水泥是人类最伟大的发明之一，主要成分为硅酸三钙(3CaO SiO2)。将其与适量的水反应，形成相互交联的结构，反应式如下2(3CaO SiO2)+6H2O=3CaO 2SiO2 3H2O+3Ca(OH)2 H＜0。但是，需要避免交联过程热膨胀及产生的水蒸气在建筑结构中造成空隙。我国三峡大坝的建设者在全世界首创了以冰代水的浇灌方法，有效解决了这一问题，保证了大坝建筑质量。下列说法错误的是（　　）
A．水的作用是提供结晶水以稳定交联结构
B．水泥由黏土和石灰石等研磨、煅烧制得
C．水泥生产过程中加入石膏，可以调节水泥的硬化速率
D．以冰代水的优点是减少了热膨胀及水蒸气的产生
3．、在元素周期表中处于相邻位置，其单质及化合物在生产生活中应用广泛。下列有关说法正确的是（　　）
A．铝单质性质活泼，所以铝制品在空气中极易被腐蚀
B．可发生碱式电离得到少量而呈弱碱性，可用作胃酸中和剂
C．为酸性氧化物，可用溶液除去中的
D．硅、铝都处于元素周期表中金属-非金属分界线附近，所以它们单质的导电性都介于导体和绝缘体之间，常用于制造半导体芯片
4．下列有关物质的性质与应用相对应的是（　　）
A．BaCO3能与盐酸反应，可用于治疗胃酸过多
B．SiC硬度很大，可用作砂轮、砂纸的磨料
C．铵盐都能与碱发生反应，可用作化肥
D．次氯酸见光易分解，可用作棉、麻和纸张的漂白剂
5．2022北京冬奥会圆满落幕，下列相关报道缺乏科学性的是（　　）
A．火炬“飞扬”采用氢气作为燃料，并利用焰色反应原理给火焰“着色”
B．吉祥物“冰墩墩”外壳是透明硅胶材质，其化学式为mSiO2·nH2O
C．速滑馆采取了CO2跨临界直冷制冰，主要利用了CO2的化学性质
D．冬奥场馆大面积使用碲化镉发电玻璃，该玻璃应用了光电池原理
6．甲、乙、丙、丁四种物质发生如图所示的转化：(反应条件略去，箭头表示一步转化)。下列不满足转化关系的是（　　）
选项 甲 乙 丙 丁
A Al
B HCl
C Si
D
A．A B．B C．C D．D
7．下列说法错误的是（　　）
A．制备氢氧化铁胶体的方法是将饱和氯化铁溶液与氢氧化钠溶液混合
B．普通玻璃与钢化玻璃主要成分相同，都为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2
C．正常雨水由于溶解了二氧化碳，其pH约为5.6，而酸雨的pH小于5.6
D．不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是铬和镍
8．高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。一种高纯硅的制备工艺流程如下，下列说法正确的是（　　）
A．石英砂的主要成分是硅酸盐
B．加入焦炭发生的化学方程式为：
C．高纯硅的制备发生的反应是
D．二氧化硅是酸性氧化物，能与水反应生成硅酸
9．纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法错误的是（　　）
A．X可用作木材防火剂
B．步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3＋H2SO4=H2SiO3↓＋Na2SO4
C．步骤Ⅱ中的Y生成可用SiO2与水反应代替
D．步骤 Ⅲ若在实验室完成，一般在坩埚中进行
10．下列说法正确的是（　　）
A．二氧化硅用来制造通讯材料一光导纤维
B．沙子、石英的主要成分是单质硅
C．SiO2可与盐酸发生反应
D．自然界里大量存在单质硅、二氧化硅和硅酸盐
11．《青花瓷》一歌中有这样一句歌词：“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”，青花瓷瓶身上的图案让人赏心悦目。但古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2O6)。下列说法错误的是（　　）
A．硅酸铜钡是一种硅酸盐
B．硅酸铜钡性质稳定，不易脱色
C．水晶、玛瑙的主要成分也是硅酸盐
D．制造陶瓷的原材料也可用于制造水泥
12．由粗 制备纯的 流程如图所示，下列说法错误的是（　　）
A．X具有黏结力强、耐高温等特性，可用作黏合剂和防火剂
B．步骤Ⅱ的反应是
C．步骤Ⅱ中的稀硫酸可用 替代
D．若在实验室中完成步骤Ⅲ，一般在蒸发皿中进行
13．如图是利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程。容器 中发生的反应为 ，容器 中发生的反应为 ，已知 常温下为液态。
下列说法错误的是（　　）
A．反应①为
B．从容器B中获得高纯硅的操作为过滤
C．反应②和③中 均作氧化剂
D．该工艺中 和 可循环使用
14．下列元素化合物的转化关系中，可以实现的是（　　）
A．KCl(溶液) B．
C． D．
二、综合题
15．实验室加热液体时，常加入沸石、其主要成分为，根据其组成元素完成下列填空：
（1）指出元素在周期表中的位置　 　。
（2）沸石中的元素可形成多种化合物；元素与原子半径最小的元素组成化合物甲，常作强还原剂，化合物甲的电子式为　 　；化合物乙可作为呼吸面具或潜艇氧气的来源，乙是　 　(填化学式)，化合物乙中存在的化学键类型为　 　。
（3）O元素和其同周期相邻的两种元素分别形成的简单氢化物中最稳定的是　 　(填化学式)。
（4）已知硅酸(H2SiO3)为白色胶状沉淀。
实验室中现有药品：①稀盐酸、②稀硫酸、③NaHCO3固体、④CaCO3固体、⑤Na2SiO3溶液，请选择合适药品利用上述装置设计实验验证C、Si的非金属性的变化规律；装置X、Y、Z处所盛装或放置的药品分别为　 　、　 　、　 　(填序号)。但有同学认为该实验所得现象无法充分证明C、Si的非金属性强弱，如何改进？　 　。
（5）Uue是暂时未合成的化学元素，与Na同主族，位于第八周期，称为类钫，其一种可能存在的核素原子核中有180个中子，则中A=　 　、Z=　 　。
16．
（1）实验室中的Na2SiO3溶液长期放置，瓶底会出现白色沉淀，则形成沉淀的离子方程式是　 　。取瓶中的上层清液加入稀盐酸，观察到既有气泡产生又有沉淀生成，其离子方程式分别为　 　， 　 　。
（2）硫有一些特殊的化学性质，从而决定了在生活中特殊的用途。例如硫单质易与不活泼金属汞、银化合，在家庭、医务室等场所不小心有水银温度计打碎而有汞撒落的时候，可用硫粉处理。
①请写出硫粉与汞的反应方程式　 　。
②某次实验后试管内壁上粘附有一些硫晶体，除去的方法是　 　。
（3）将浓H2SO4表现的性质填入横线内。
A．酸性 B．强氧化性
C．脱水性 D．吸水性
①用磷矿粉[主要成分Ca3(PO4)2]和硫酸反应制磷酸　 　
②热的浓硫酸与铜片反应　 　
③浓H2SO4不能干燥NH3、H2S、HI等气体　 　
④浓H2SO4能吸收H2或SO2气体中的水分　 　
⑤浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后变黑　 　
17．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。
（1）可用于制作计算机芯片和太阳能电池的是　 　(填化学式)。
（2）工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为　 　。
（3）高纯度单晶硅可以按下列方法制备：
(粗) (纯)
i.步骤①的化学方程式为　 　。
ii.步骤②的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和　 　。
物质 Si SiCl4 SiHCl3 SiH2Cl2 SiH3Cl HCl SiH4
沸点/℃ 2355 57.6 31.8 8.2 -30.4 -84.9 -111.9
三、实验探究题
18．某化学兴趣小组为探究元素性质的递变规律，设计了如下系列实验。
（1）Ⅰ.将大小、形状相同的钠、钾、镁、铝各0.01mol分别投入足量的0.1mol·L-1的盐酸中，写出与盐酸反应最快的金属发生反应的离子方程式：　 　。
（2）将NaOH溶液与NH4Cl溶液混合生成NH3·H2O，从而验证NaOH的碱性大于NH3·H2O，继而可以验证Na的金属性大于N，你认为此设计是否合理 　 　（填“合理”或“不合理”），说明理由：　 　。
（3）Ⅱ.利用如图所示装置可以验证非金属性的变化规律。
实验室中现有药品Na2S、KMnO4、浓盐酸、MnO2，选择合适药品设计实验验证氯的非金属性大于硫：装置B中所装药品为　 　 ，装置C中的实验现象为有淡黄色沉淀生成，离子方程式为　 　。
（4）若要证明非金属性：C＞Si，则A中加　 　.B中加Na2CO3，C中加Na2SiO3溶液，观察到C中的实验现象为有白色沉淀物生成，C中发生反应的离子方程式为　 　（假设所通气体是过量的）。
答案解析部分
1．D
A．硅酸不溶于水，但是二氧化硅可以与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，故A不符合题意；
B．反应高温下进行，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，故B不符合题意；
C．石英光导纤维所用的材料是SiO2，故C不符合题意；
D．普通玻璃是以纯碱、石灰石、石英为原料高温烧结而成，故D符合题意；
2．A
A.水可以提供结晶水，但是反应放热，温度升高， 需要避免交联过程热膨胀及产生的水蒸气在建筑结构中造成空隙 ，因此用冰代替水，故A不符合题意
B. 水泥由黏土和石灰石等研磨、煅烧制得，故B不符合题意
C. 水泥生产过程中加入石膏，可以调节水泥的硬化速率 ，故C不符合题意
D. 以冰代水的优点是减少了热膨胀及水蒸气的产生，故D不符合题意
3．B
A．铝在空气中容易形成氧化物保护膜，选项A不符合题意；
B．具有弱碱性，能够与盐酸反应，消耗盐酸，所以可以用作胃酸中和剂，选项B符合题意；
C．氧化铝为两性氧化物，也可以与溶液反应，不符合除杂原则，选项C不符合题意；
D．硅可用于制造半导体芯片，但铝能导电，不能用于制造半导体芯片，选项 D不符合题意；
4．B
A．BaCO3能与盐酸反应，但在人体内引入了钡离子，对人体有害，不能用于治疗胃酸过多，A不符合题意；
B．SiC 硬度很大，可用作砂轮、砂纸的磨料，物质的性质与应用相对应，B符合题意；
C．铵盐都能与碱发生反应生成氨气，与用作化肥无关，用作化肥是因为氨根离子易被植物吸收，C不符合题意；
D．次氯酸见光易分解，体现其不稳定性，用作棉、麻和纸张的漂白剂体现其漂白性，物质的性质与应用不相对应，D不符合题意；
5．C
A．火炬“飞扬”采用氢气作为燃料，由于氢气燃烧产物是水，无污染环保，并利用金属元素化合物在灼烧时使火焰呈现一定颜色，即利用金属元素焰色反应原理给火焰“着色”， 也没有污染物的产生与排放，符合绿色、环保要求，A不符合题意；
B．吉祥物“冰墩墩”外壳是透明硅胶材质，它的硅胶外壳采用环保聚氯乙烯及聚碳酸酯制作而成，硅胶材质的化学式为mSiO2·nH2O，B不符合题意；
C．速滑馆采取了CO2跨临界直冷制冰，在由CO2气体变为固态的变化过程中没有新物质产生，因此主要利用了CO2的物理性质，C符合题意；
D．冬奥场馆大面积使用碲化镉发电玻璃，该玻璃可以使太阳的光能转化为化学能，因此应用了光电池原理，D不符合题意；
6．B
A．冰晶石作用下电解熔融氧化铝可以制得铝，铝与氧气反应生成氧化铝，铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，偏铝酸钠溶液与过量的盐酸反应生成氯化铝，氯化铝溶液与过量氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，则物质间转化满足转化关系，故A不符合题意；
B．铁与氯气反应只能转化为氯化铁，不能生成氯化亚铁，则物质间转化不满足转化关系，故B符合题意；
C．二氧化硅与碳在高温下反应可以生成硅，硅与氧气高温下反应生成二氧化硅，硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠，硅酸钠溶液与盐酸反应能生成硅酸，硅酸与氢氧化钠溶液反应能生成硅酸钠，则物质间转化满足转化关系，故C不符合题意；
D．催化剂作用下乙醇与氧气发生催化氧化反应生成乙醛，催化剂作用下乙醛与氢气发生加成反应生成乙醇，催化剂作用下乙醛与氧气发生催化氧化反应生成乙酸，浓硫酸作用下乙酸与甲醇发生酯化反应生成乙酸甲酯，乙酸甲酯在酸性条件下发生水解反应生成乙酸，则物质间转化满足转化关系，故D不符合题意；
7．A
A．饱和氯化铁溶液中滴加适量的氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀，即Fe3++3OH- = Fe(OH)3↓，得不到氢氧化铁胶体，故A符合题意；
B．普通玻璃与钢化玻璃主要成分相同，都为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，故B不符合题意；
C．正常雨水由于溶解了二氧化碳，其pH约为5.6，而酸雨的pH小于5.6，故C不符合题意；
D．不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是铬和镍，故D不符合题意；
8．C
A．石英砂的主要成分是二氧化硅，A不符合题意；
B．加入焦炭得到粗硅和一氧化碳，发生的化学方程式为：，B不符合题意；
C．根据流程，SiHCl3被氢气还原得到高纯硅，发生的反应是： ，C符合题意；
D．二氧化硅是酸性氧化物，难溶于水，与水不反应，D不符合题意；
9．C
A． 硅酸钠水溶液具有阻燃性，可用作木材防火剂，故A不符合题意；
B．硅酸钠与稀硫酸反应生成硅酸，所以步骤II的反应是Na2SiO3＋H2SO4=H2SiO3↓＋Na2SO4，故B不符合题意；
C．SiO2与水不反应不能够生成硅酸，故C符合题意；
D．灼烧固体一般在坩埚中进行，故D不符合题意。
10．A
A. 二氧化硅的导光性好，光导纤维的成分是二氧化硅，故A符合题意；
B. 沙子、石英的主要成分是二氧化硅，故B不符合题意；
C. SiO2是酸性氧化物，不能与盐酸发生反应，只能与一种特殊的酸——氢氟酸反应，故C不符合题意；
D. 硅是亲氧元素，自然界里大量不存在游离态的硅，硅主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在，故D不符合题意；
11．C
A．根据题干可知，蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2O6)属于硅酸盐，A不符合题意；
B．由古瓷能长时间保存可知，硅酸铜钡性质稳定，不易脱色，B不符合题意；
C．水晶、玛瑙的主要成分是二氧化硅，C符合题意；
D．黏土是制造陶瓷和水泥的共同原料，D不符合题意；
12．D
A．由分析可知，X为硅酸钠溶液，具有不燃不爆耐高温的性质，可用作木材防火剂，有黏性可作黏合剂，故A不符合题意；
B．根据强酸制弱酸原理，步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3 + H2SO4 =H2SiO3↓+Na2SO4，故B不符合题意；
C．碳酸的酸性比硅酸强，故步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2替代，故C不符合题意；
D．步骤Ⅲ是灼烧硅酸固体的过程，若在实验室中完成，一般在坩埚中进行，故D符合题意；
13．C
A．反应①制取粗硅，反应的方程式为 ，A不符合题意；
B．容器 中发生的反应为 ，由于 常温下为液态，所以从容器B中获得高纯硅的操作为过滤，B不符合题意；
C．反应②中生成氢气，HCl作氧化剂，反应③中氢气是还原剂，生成氯化氢，氯化氢是氧化产物，C符合题意；
D．根据流程图结合以上分析可知该工艺中 和 可循环使用，D不符合题意；
14．C
A．钠与氯化钾溶液中的水反应生成NaOH，不可以用Na从氯化钾溶液中还原出K，A不符合题意；
B．二氧化硅不能与水反应生成，B不符合题意；
C．NO与氧气反应生成，与水反应生成NO和，C符合题意；
D．二氧化硫与水反应得到亚硫酸，D不符合题意；
15．（1）第三周期ⅢA族
（2）；Na2O2；离子键和非极性共价键
（3）HF
（4）①；④；⑤；在Y、Z之间加装饱和NaHCO3的洗气瓶
（5）299；119
（1）铝的原子序数为13，位于元素周期表第三周期第ⅢA族。
（2）原子半径最小的元素为H，Na与H组成的化合物为NaH，其电子式为，化合物乙可作为呼吸面具或潜艇氧气的来源，乙是Na2O2，Na2O2为离子化合物，含离子键和氧氧非极性共价键。
（3）O元素和其同周期相邻的两种元素分别形成的简单氢化物为NH3、H2O、HF，而F的非金属性比O、N强，因此HF的稳定性最强。
（4）为验证C、Si的非金属性的变化规律，左边装置用于制取二氧化碳，右边装置中盛放硅酸钠溶液，因此X、Y、Z处所盛装或放置的药品分别为稀盐酸、CaCO3固体、Na2SiO3溶液，但稀盐酸有挥发性，制得的二氧化碳中会混有HCl，HCl也能和硅酸钠溶液反应生成硅酸沉淀，无法证明是二氧化碳和硅酸钠溶液反应生成硅酸，因此应在Y、Z之间加装饱和NaHCO3的洗气瓶，用于除去氯化氢，防止干扰实验。
（5）钠位于第IA族，Uue与Na同主族，位于第八周期，原子序数为119，即质子数为119，其一种可能存在的核素原子核中有180个中子，质量数为119+180=299，因此中A=299，Z=119。
16．（1） ＋H2O＋CO2=H2SiO3↓＋ ； ＋2H＋=H2O＋CO2↑； ＋2H＋=H2SiO3↓
（2）Hg＋S=HgS；用二硫化碳溶解洗涤或热的氢氧化钠溶液
（3）A；AB；AB；D；AC
(1)二氧化碳、水和硅酸钠反应生成碳酸钠和硅酸，硅酸不溶于水，离子方程式为 ＋H2O＋CO2=H2SiO3↓＋ ；硅酸钠和盐酸反应生成不溶性硅酸，碳酸钠和盐酸反应生成二氧化碳，离子方程式分别为 ＋2H＋=H2SiO3↓、 ＋2H＋=H2O＋CO2↑，
(2) ①硫粉与汞的反应方程式：Hg＋S=HgS；
②硫单质易溶于二硫化碳溶液，S和NaOH溶液也能反应除去，则除去S的方法是：用二硫化碳溶解洗涤或热的氢氧化钠溶液；
(3)①用磷矿粉[主要成分Ca3(PO4)2]和硫酸反应制磷酸，利用硫酸的酸性比磷酸强，原理是强酸制弱酸，体现浓H2SO4的酸性，
故答案为：A；
②热的浓硫酸与铜片反应生成硫酸铜和二氧化硫，体现浓H2SO4的酸性、氧化性，
故答案为：AB；
③浓H2SO4与碱性气体NH3反应，体现酸性，与H2S、HI等气体反应发生氧化还原反应，浓硫酸中S元素化合价降低，体现氧化性，
故答案为：AB；
④浓H2SO4能吸收H2或SO2气体中的水分体现吸水性，
故答案为：D；
⑤浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸先变红，体现酸性，后变黑体现浓硫酸的脱水性，
故答案为：AC。
17．（1）Si
（2）4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O
（3）2C+SiO2 Si+2CO↑；蒸馏
(1)可用于制作计算机芯片和太阳能电池的是Si；
(2)玻璃中含有二氧化硅，二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，化学方程式为4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O；
(3)i．步骤①为二氧化硅与碳在高温下生成硅和CO，方程式为2C+SiO2Si+2CO↑；
Ii．由于SiHCl3、SiCl4的沸点相差较大，可利用蒸馏的方法分离。
18．（1）2K+2H+=2K++H2↑
（2）不合理；用碱性强弱比较金属性强弱时，一定要比较元素最高价氧化物对应水化物的碱性强弱，NH3·H2O不是N元素的最高价氧化物对应的水化物
（3）KMnO4；S2-+Cl2=S↓+2Cl-
（4）稀硫酸（或“稀H2SO4”）；SiO +2CO2+2H2O=H2SiO3↓+2HCO
（1）金属活动性：K>Na>Mg>Al，因此反应最快的金属为K，其反应的离子方程式为：2K+2H+=2K++H2 ↑ ；
（2）不合理； 用碱性强弱比较金属性强弱时，一定要比较元素最高价氧化物对应水化物的碱性强弱，NH3·H2O不是N元素的最高价氧化物对应的水化物；
（3）欲证明氯的非金属性大于硫，可通过Cl2与Na2S的置换反应进行验证，因此A、B装置应反应产生Cl2，故B装置中所装药品为KMnO4，A装置所装药品为浓盐酸，二者反应产生Cl2；C装置所装药品为Na2S溶液，Cl2与Na2S溶液反应生成淡黄色固体硫，该反应的离子方程式为：Cl2+S2-=2Cl-+S↓；
（4）欲证明非金属C>Si，则可通过H2CO3与Na2SiO3溶液反应生成H2SiO3沉淀进行验证，因此A装置中应加稀硫酸，与B中的Na2CO3反应生成CO2，CO2进入C装置中，与Na2SiO3溶液反应，产生H2SiO3沉淀，该反应的离子方程式为：SiO32-+2CO2+2H2O=H2SiO3↓+2HCO3-；
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