课时作业(八) 无机非金属材料
(分值：62分 选择题每小题3分)
[基础对点练]
题组一 硅酸盐材料
1．[2024·湖南郴州高一统考]随着科学技术的发展，无机非金属材料突破了传统的硅酸盐体系。下列物质中不属于硅酸盐材料的是( )
A．水泥 B．普通玻璃
C．石墨烯 D．陶瓷
2．下列有关硅酸盐的说法正确的是( )
A．硅酸盐中的阴离子都是
B．硅酸盐都难溶于水
C．通常用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，说明硅酸盐就是由各种氧化物组成的
D．Na2SiO3是一种简单的硅酸盐，其水溶液可用作黏合剂
3．[2024·浙江金华高一检测]金华市博物馆陈列着大量明清砖瓦和精美瓷器(婺州窑)。下列说法错误的是( )
A．古代的陶瓷、砖瓦都是硅酸盐产品
B．普通玻璃的主要成分是SiO2
C．工业上生产水泥的主要原料为黏土、石灰石
D．生产陶瓷的主要原料是黏土
题组二 新型无机非金属材料
4．碳纳米管可以看成是由石墨片层卷成的管状物，具有许多优异的力学、电学和化学性能。下列关于碳纳米管的说法不正确的是( )
A．碳纳米管属于一种有机合成纤维
B．碳纳米管与金刚石互为同素异形体
C．常温下，碳纳米管具有较好的稳定性
D．碳纳米管比表面积大，可用作新型储氢材料
5．[2024·山东济南高一期末]我国火星探测器“天问一号”上使用了重量轻、强度高、刚性好、宽温度范围下尺寸稳定的新型SiC增强铝基复合材料。下列说法错误的是( )
A．SiC是一种新型硅酸盐材料
B．SiC俗称金刚砂，具有类似金刚石的结构
C．SiC中的碳原子和硅原子通过共价键连接
D．SiC具有优异的耐高温抗氧化性能
6．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．硅是应用广泛的半导体材料
B．二氧化硅可用来生产光导纤维
C．石墨烯—硅太阳能电池可将太阳能转化为电能
D．石墨烯不具有导电导热性
7．下列说法不正确的是( )
A．二氧化硅是制造光导纤维的材料，单质硅是良好的半导体材料
B．SiO2和CO2都是酸性氧化物，但SiO2不能和水反应生成硅酸
C．保存NaOH溶液时不能用玻璃塞
D．二氧化硅性质稳定，不与任何酸反应
8．下列关于硅及其化合物的说法，正确的是( )
A．硅的导电性介于导体与绝缘体之间，是良好的半导体材料，可用于生产光导纤维
B．二氧化硅可用于生产计算机、家用电器等的芯片及硅太阳能电池
C．高纯硅的制备：SiO2Si(粗)Si(纯)，三步反应均为氧化还原反应
D．Si―→SiO2，SiO2―→H2SiO3、SiO2―→水玻璃，均能通过一步反应完成
[能力提升练]
9．[2024·河南安阳高一期中]Ca3SiO5(可看作CaSiO3·2CaO)是硅酸盐水泥的主要成分之一，其相关性质的下列说法不正确的是( )
A．具有吸水性，需要密封保存
B．可发生反应：Ca3SiO5＋4NH4ClCaSiO3＋2CaCl2＋4NH3↑＋2H2O
C．能与CO2反应生成新盐
D．与足量盐酸作用，所得固体产物为SiO2
10.[2024·山东威海高一期中]由粗SiO2制备纯SiO2的流程如图所示，下列说法不正确的是( )
A．SiO2可用于制造光导纤维
B．步骤Ⅱ的反应是
Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋Na2SO4
C．步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2替代
D．若在实验室中完成步骤Ⅲ，一般在蒸发皿中进行
11.(8分)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)下列物质不含有硅酸盐的是______(填标号)。
A．陶瓷 B．玻璃
C．水泥 D．生石灰
(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，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)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作________。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是________(填标号)。
A．普通玻璃坩埚 B．石英玻璃坩埚
C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚
(4)工业上常利用反应2C＋SiO2Si＋2CO↑制备硅单质，该反应中所含元素化合价升高的物质是________(填化学式，下同)，氧化剂是________。
12．(6分)500多年前，一艘载着天然苏打晶体(Na2CO3·10H2O)的商船在航行中搁浅，船员们便在附近的沙滩上用几块苏打晶体支锅煮饭。之后他们惊奇地发现，在苏打晶体与沙粒接触的地方出现了许多晶莹发亮的珠子。回答下列问题：
(1)沙滩上沙粒的主要成分为________(填化学式)。
(2)上述晶莹发亮的珠子可能是________(填标号)。
A．水晶颗粒 B．无水碳酸钠
C．晶体硅 D．玻璃珠
(3)生成该珠子时发生反应的化学方程式为________________________________。
(4)氢氟酸常用作玻璃的蚀刻剂，原因是______________________(用化学方程式表示)。
13．(10分)芯片主要由单晶硅构成，如图是硅及其化合物的“价—类”二维图，根据要求完成下列化学(或离子)方程式。
(1)利用焦炭在电炉中还原二氧化硅的化学方程式为________________________。
(2)利用氢氟酸刻蚀玻璃的化学方程式为________________________。
(3)硅酸钠与强酸反应转化为硅酸的离子方程式为________________________________。
(4)二氧化硅与烧碱溶液反应的化学方程式为________________________。
(5)石英与石灰石在玻璃熔炉里加强热发生反应的化学方程式为______________________________。
[拔高培优练]
14．(8分)实验室在模拟工业制备和提纯硅时，利用氯气、石英砂和碳粉(过量)等原料按如下装置制备了SiCl4，已知SiCl4熔点是－70 ℃，沸点是57.6 ℃，遇水极易水解。请回答下列问题：
(1)硬质玻璃管中发生的化学反应方程式是________________________。
(2)液体X可以是冰水吗？________(填“可以”或“不可以”)，其作用是________________________。
(3)若缺少干燥管和固体Y，则会造成________________________________。
(4)“尾气处理”的方法是________________。
课时作业(八) 无机非金属材料
1．解析：水泥是以石灰石和黏土为原料，再与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，经过复杂的变化得到的，属于传统的硅酸盐材料，故A不符合题意；普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂为原料，经过复杂的物理和化学变化得到的以硅酸钙、硅酸钠和二氧化硅为主要成分的传统的硅酸盐材料，故B不符合题意；石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，属于新型无机非金属材料，故C符合题意；陶瓷是以黏土为主要原料，经高温烧结而成的，属于传统的硅酸盐材料，故D不符合题意。
答案：C
2．解析：硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，它包含结构简单的硅酸盐(如Na2SiO3)，也包含结构复杂的硅酸盐，阴离子不都是，A项错误；简单的硅酸盐中有少数溶于水，如Na2SiO3、K2SiO3等，B项错误；对于硅酸盐，氧化物的形式仅仅是一种表达方式，并不是说它就是由氧化物组成的，C项错误。
答案：D
3．解析：陶瓷、砖瓦、玻璃、水泥都是硅酸盐产品，A项正确；普通玻璃的主要成分是硅酸钙、硅酸钠和二氧化硅，B项错误；水泥是以石灰石和黏土为主要原料制得的，C项正确；生产陶瓷的主要原料是黏土，D项正确。
答案：B
4．解析：碳纳米管是由碳元素组成的碳单质，不属于有机合成纤维，A项错误；碳纳米管与金刚石是由碳元素组成的不同单质，互为同素异形体，B项正确；碳单质性质稳定，所以常温下，碳纳米管具有较好的稳定性，C项正确；碳纳米管可以看成是由石墨片层卷成的管状物，所以比表面积大，可用作新型储氢材料，D项正确。
答案：A
5．解析：SiC属于新型陶瓷，不属于硅酸盐材料，A错误；碳化硅俗称金刚砂，具有类似金刚石的结构，熔、沸点高，硬度大，可用于制造耐高温、抗氧化的新型陶瓷，B、D正确；SiC属于共价化合物，碳原子和硅原子通过共价键连接，C正确。
答案：A
6．解析：硅位于金属和非金属分界线处，具有金属和非金属的性质，所以其单质是良好的半导体材料，可以做硅芯片、硅太阳能电池，A项正确；光导纤维的主要成分是二氧化硅，B项正确；石墨烯—硅太阳能电池可将太阳能转化为电能，C项正确；石墨烯用于制作太阳能电池，是因为其具有优良的导电、导热性能，D项错误。
答案：D
7．解析：二氧化硅是制造光导纤维的材料，单质硅是良好的半导体材料，故A正确；SiO2和CO2都是酸性氧化物，SiO2不能溶于水，也不能和水反应生成硅酸，故B正确；玻璃的主要成分中含有SiO2，SiO2能与NaOH反应生成硅酸钠，硅酸钠溶液具有黏性，会将玻璃塞与瓶颈黏到一起，使玻璃塞无法打开，故保存NaOH溶液时不能用玻璃塞，故C正确；二氧化硅性质稳定，但是可以与氢氟酸反应，故D错误。
答案：D
8．解析：高纯硅是良好的半导体材料，可用于生产计算机、家用电器等的芯片及硅太阳能电池，A项错误；SiO2具有良好的导光性，可用于生产光导纤维，B项错误；高纯硅制备的主要反应为SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑，Si(粗)＋3HCl SiHCl3＋H2；SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl，三个反应均为氧化还原反应，C项正确；Si＋O2 SiO2，SiO2不溶于水，SiO2―→H2SiO3不能一步完成，Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，D项错误。
答案：C
9．解析：Ca3SiO5能与水反应，表现出吸水性，为防止吸水变硬需要将硅酸盐水泥密封保存，A正确；Ca3SiO5可写成CaSiO3·2CaO，NH4Cl属于酸性物质，Ca3SiO5和NH4Cl可发生反应：Ca3SiO5＋4NH4Cl CaSiO3＋2CaCl2＋4NH3↑＋2H2O，B正确；碳酸的酸性比硅酸强，当二氧化碳通入Ca3SiO5溶液中时，发生反应：3CO2＋H2O＋Ca3SiO5===3CaCO3＋H2SiO3，C正确；根据强酸制取弱酸规律可知，Ca3SiO5与足量盐酸反应的化学方程式为Ca3SiO5＋6HCl===3CaCl2＋H2SiO3＋2H2O，则所得固体产物主要为H2SiO3，D错误。
答案：D
10．解析：SiO2可以传递光信号，可用于制造光导纤维，A项正确；步骤Ⅱ中硅酸钠和稀硫酸反应生成硅酸沉淀，化学方程式是Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋Na2SO4，B项正确；碳酸的酸性强于硅酸，因此步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2替代，C项正确；若在实验室中完成步骤Ⅲ，一般在坩埚中进行，蒸发皿不能用于灼烧固体，D项错误。
答案：D
11．解析：(1)生石灰是CaO，为碱性氧化物且不含Si，不含有硅酸盐。(2)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋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)Na2SiO3水溶液又称“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火剂。SiO2和Na2CO3在高温下反应生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融纯碱。(4)该反应中C被氧化，SiO2中＋4价的硅元素被还原，因此SiO2作氧化剂。
答案：(1)D (2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O 氢氟酸 (3)防火剂 D (4)C SiO2
12．解析：(1)沙滩上沙粒的主要成分为SiO2。(2)由于沙子的主要成分是SiO2，高温下能与Na2CO3反应，生成的Na2SiO3和SiO2熔合成的晶莹发亮的固体是玻璃的成分。(3)珠子是由SiO2在高温下与Na2CO3反应，生成的Na2SiO3和SiO2熔合成的，所以反应的化学方程式为SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑。(4)氢氟酸常用作玻璃的蚀刻剂，原因为它能与SiO2反应，其反应化学方程式为SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
答案：(1)SiO2 (2)D
(3)SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑
(4)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
13．答案：(1)2C＋SiO22CO↑＋Si
(2)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
＋2H＋===H2SiO3↓
(4)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
(5)CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑
14．解析：本题是实验室模拟工业制备和提纯硅，硬质玻璃管中是氯气、石英砂和碳粉(过量)发生反应生成SiCl4和CO，反应原理为SiO2＋2C＋2Cl2SiCl4＋2CO，接着使用冰水来收集SiCl4，干燥管防止水分进入Z集气瓶中，使SiCl4水解，盛有NaOH和Na2SO3的洗气瓶是吸收多余的Cl2，尾气处理生成的CO(可以点燃或者用气囊收集)，据此分析解题。(1)由分析可知，硬质玻璃管是利用过量的C、SiO2和Cl2反应生成SiCl4和CO，故发生的化学反应方程式是SiO2＋2C＋2Cl2SiCl4＋2CO。(2)由题干信息可知，SiCl4熔点是－70 ℃，沸点是57.6 ℃，故液体X可以是冰水，其作用是冷凝SiCl4以收集产物。(3)由题干信息可知，SiCl4遇水极易水解，故若缺少干燥管和固体Y，则会造成水蒸气进入Z中使得SiCl4水解。(4)由分析可知，“尾气处理”的方法是点燃或者用气囊收集(处理CO)。
答案：(1)SiO2＋2C＋2Cl2SiCl4＋2CO
(2)可以 冷凝SiCl4以收集产物
(3)水蒸气进入Z中使得SiCl4水解
(4)点燃(或用气囊收集)课时作业(八) 无机非金属材料
(分值：62分 选择题每小题3分)
[基础对点练]
题组一 硅酸盐材料
1．[2024·湖南郴州高一统考]随着科学技术的发展，无机非金属材料突破了传统的硅酸盐体系。下列物质中不属于硅酸盐材料的是( )
A．水泥 B．普通玻璃
C．石墨烯 D．陶瓷
2．下列有关硅酸盐的说法正确的是( )
A．硅酸盐中的阴离子都是
B．硅酸盐都难溶于水
C．通常用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，说明硅酸盐就是由各种氧化物组成的
D．Na2SiO3是一种简单的硅酸盐，其水溶液可用作黏合剂
3．[2024·浙江金华高一检测]金华市博物馆陈列着大量明清砖瓦和精美瓷器(婺州窑)。下列说法错误的是( )
A．古代的陶瓷、砖瓦都是硅酸盐产品
B．普通玻璃的主要成分是SiO2
C．工业上生产水泥的主要原料为黏土、石灰石
D．生产陶瓷的主要原料是黏土
题组二 新型无机非金属材料
4．碳纳米管可以看成是由石墨片层卷成的管状物，具有许多优异的力学、电学和化学性能。下列关于碳纳米管的说法不正确的是( )
A．碳纳米管属于一种有机合成纤维
B．碳纳米管与金刚石互为同素异形体
C．常温下，碳纳米管具有较好的稳定性
D．碳纳米管比表面积大，可用作新型储氢材料
5．[2024·山东济南高一期末]我国火星探测器“天问一号”上使用了重量轻、强度高、刚性好、宽温度范围下尺寸稳定的新型SiC增强铝基复合材料。下列说法错误的是( )
A．SiC是一种新型硅酸盐材料
B．SiC俗称金刚砂，具有类似金刚石的结构
C．SiC中的碳原子和硅原子通过共价键连接
D．SiC具有优异的耐高温抗氧化性能
6．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．硅是应用广泛的半导体材料
B．二氧化硅可用来生产光导纤维
C．石墨烯—硅太阳能电池可将太阳能转化为电能
D．石墨烯不具有导电导热性
7．下列说法不正确的是( )
A．二氧化硅是制造光导纤维的材料，单质硅是良好的半导体材料
B．SiO2和CO2都是酸性氧化物，但SiO2不能和水反应生成硅酸
C．保存NaOH溶液时不能用玻璃塞
D．二氧化硅性质稳定，不与任何酸反应
8．下列关于硅及其化合物的说法，正确的是( )
A．硅的导电性介于导体与绝缘体之间，是良好的半导体材料，可用于生产光导纤维
B．二氧化硅可用于生产计算机、家用电器等的芯片及硅太阳能电池
C．高纯硅的制备：SiO2Si(粗)Si(纯)，三步反应均为氧化还原反应
D．Si―→SiO2，SiO2―→H2SiO3、SiO2―→水玻璃，均能通过一步反应完成
[能力提升练]
9．[2024·河南安阳高一期中]Ca3SiO5(可看作CaSiO3·2CaO)是硅酸盐水泥的主要成分之一，其相关性质的下列说法不正确的是( )
A．具有吸水性，需要密封保存
B．可发生反应：Ca3SiO5＋4NH4ClCaSiO3＋2CaCl2＋4NH3↑＋2H2O
C．能与CO2反应生成新盐
D．与足量盐酸作用，所得固体产物为SiO2
10.[2024·山东威海高一期中]由粗SiO2制备纯SiO2的流程如图所示，下列说法不正确的是( )
A．SiO2可用于制造光导纤维
B．步骤Ⅱ的反应是
Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋Na2SO4
C．步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2替代
D．若在实验室中完成步骤Ⅲ，一般在蒸发皿中进行
11.(8分)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)下列物质不含有硅酸盐的是______(填标号)。
A．陶瓷 B．玻璃
C．水泥 D．生石灰
(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，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)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作________。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是________(填标号)。
A．普通玻璃坩埚 B．石英玻璃坩埚
C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚
(4)工业上常利用反应2C＋SiO2Si＋2CO↑制备硅单质，该反应中所含元素化合价升高的物质是________(填化学式，下同)，氧化剂是________。
12．(6分)500多年前，一艘载着天然苏打晶体(Na2CO3·10H2O)的商船在航行中搁浅，船员们便在附近的沙滩上用几块苏打晶体支锅煮饭。之后他们惊奇地发现，在苏打晶体与沙粒接触的地方出现了许多晶莹发亮的珠子。回答下列问题：
(1)沙滩上沙粒的主要成分为________(填化学式)。
(2)上述晶莹发亮的珠子可能是________(填标号)。
A．水晶颗粒 B．无水碳酸钠
C．晶体硅 D．玻璃珠
(3)生成该珠子时发生反应的化学方程式为________________________________。
(4)氢氟酸常用作玻璃的蚀刻剂，原因是______________________(用化学方程式表示)。
13．(10分)芯片主要由单晶硅构成，如图是硅及其化合物的“价—类”二维图，根据要求完成下列化学(或离子)方程式。
(1)利用焦炭在电炉中还原二氧化硅的化学方程式为________________________。
(2)利用氢氟酸刻蚀玻璃的化学方程式为________________________。
(3)硅酸钠与强酸反应转化为硅酸的离子方程式为________________________________。
(4)二氧化硅与烧碱溶液反应的化学方程式为________________________。
(5)石英与石灰石在玻璃熔炉里加强热发生反应的化学方程式为______________________________。
[拔高培优练]
14．(8分)实验室在模拟工业制备和提纯硅时，利用氯气、石英砂和碳粉(过量)等原料按如下装置制备了SiCl4，已知SiCl4熔点是－70 ℃，沸点是57.6 ℃，遇水极易水解。请回答下列问题：
(1)硬质玻璃管中发生的化学反应方程式是________________________。
(2)液体X可以是冰水吗？________(填“可以”或“不可以”)，其作用是________________________。
(3)若缺少干燥管和固体Y，则会造成________________________________。
(4)“尾气处理”的方法是________________。
