课时数智作业(十八) 碳、硅及其重要化合物 无机非金属材料
(建议用时：30分钟 总分：40分)
(每小题只有一个选项正确，每小题3分，共24分)
1．2024年11月4日，神舟十八号载人飞船返回舱成功着陆。下列说法正确的是( )
A．具有耐高温和高度密封性的返回舱舷窗玻璃属于传统无机非金属材料
B．返回舱表面的烧蚀材料由玻璃纤维与合成树脂复合而成，属于新型无机非金属材料
C．烧蚀材料应具有高熔点、高沸点、难分解的特性，从而保护返回舱的安全
D．返回舱次外层的“避火衣”热容量大、熔点高，由钛合金制成，属于金属材料
2．在20世纪90年代末，科学家发现碳有新的单质形态C60存在。后来人们又相继得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。21世纪初，科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子，大大丰富了碳元素单质的家族。下列有关碳元素单质的说法错误的是( )
A．金刚石和石墨的熔点肯定比C60高
B．熔点：C60C．球碳分子、管状碳分子和洋葱状碳分子都不能与O2发生反应
D．金刚石以非分子形式的粒子存在，属于共价晶体；C60、C70、管状碳分子和洋葱状碳分子以分子形式的粒子存在，属于分子晶体；这些碳单质互为同素异形体
3．下列说法正确的是( )
A．以“数字＋”为农业现代化添动力，网络使用的光纤主要原料为Si
B．大力实施农村公路提质改造工程，铺路用的水泥是新型无机非金属材料
C．歼-20上采用的氮化镓涂层，属于新型金属材料
D．富勒烯、碳纳米管、石墨烯均为新型无机非金属材料
4．纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是( )
粗SiO2XYSiO2
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中的稀硫酸可用CO2来代替
D．SiO2既能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，所以SiO2是两性氧化物
5．(人教版必修第二册内容改编)氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料。用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备Si3N4的操作流程如下(粗硅中含少量Fe、Cu的单质及其化合物)。下列叙述不正确的是( )
A．“还原”反应中氧化产物为CO2
B．“高温氮化”反应的化学方程式为3Si＋2N2Si3N4
C．“操作X”可为将原料气通过灼热的铜粉
D．“稀酸Y”可选用稀硝酸
6．(2025·南宁模拟)“十四五”时期生态文明建设强调绿色发展、减少碳排放和改善生态环境质量。下列关于碳排放的说法错误的是( )
A．我国科学家利用CO2合成淀粉，能促进实现2030年“碳达峰”的目标
B．大力推进新能源汽车代替传统燃油汽车，有利于实现“碳中和”，改善生态环境
C．通过煤的干馏、煤的气化和煤的液化，可以从根本上杜绝碳排放
D．积极开发使用风能、太阳能、生物质能等新型能源，有利于减少碳排放
7．下列物质转化正确的是( )
A．SiSiO2Na2SiO3H2SiO3
B．SiSiO2H2SiO3
C．H2SiO3SiO2SiCl4
D．石英砂粗硅SiHCl3高纯硅
8．以叶蛇纹石[主要成分是Mg6(Si4O10)(OH)8，含少量Fe2O3、FeO、Al2O3等]为原料提取高纯硅的流程如下：
SiO2SiHCl3
下列说法错误的是( )
A．反应2的副产物可作燃料
B．反应3和反应4的副产物可循环利用
C．反应1、2、3、4都是氧化还原反应
D．上述流程中反应3和反应4不可在同一容器中进行
9．(6分)氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，在航空航天、汽车发动机、机械等领域有着广泛的应用。由石英砂合成氮化硅粉末的路线如图所示：
石英砂粗硅SiCl4(粗)SiCl4(精)Si(NH2)4氮化硅
其中—NH2中各元素的化合价与NH3相同。请回答下列问题：
(1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学方程式表示其原因：____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。(2分)
(2)图示①～⑤的变化中，属于氧化还原反应的是________(填序号)。(1分)
(3)在反应⑤中，3 mol Si(NH2)4在高温下加热可得1 mol氮化硅粉末和8 mol A气体，则氮化硅的化学式为________。(1分)
(4)在高温下将SiCl4在B和C两种气体的气氛中，也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在一定条件下化合生成A。写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式：___________________________________________________________
______________________________________________________________。(2分)
10．(10分)某兴趣小组欲对草酸晶体(H2C2O4·2H2O)的分解产物进行探究，查阅相关资料得到草酸晶体的具体性质如表：
熔点 沸点 热稳定性 其他
101～102 ℃ 150～160 ℃ 升华 100.1 ℃分解 出水，175 ℃ 分解成气体 与Ca(OH)2反 应产生白色沉淀 (CaC2O4)
(1)对于175 ℃时的分解产物提出以下三种猜想：和H2O；②CO和H2O；③CO、CO2和H2O。无需实验验证便可判断猜想____________一定不成立，理由是________________________________________________________________
____________________________________________________________________
_____________________________________________________________。(3分)
(2)将分解产生的气体依次通过以下装置来验证其产物(可重复使用)。
①各装置合理的连接顺序为分解产生的气体→B→______→________→________→C→________→________。
②B装置的作用有两种，其一是通过__________现象证明__________________________________________________________________，
其二是______________________________________________________________
____________________________________________________________________。
③通过观察到________________________________________________________
____________________________________________________________________
现象证明分解产物中有CO。(5分)
(3)草酸晶体受热完全分解的化学方程式为_______________________________
____________________________________________________________。(2分)
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1．D [耐高温和高度密封性的玻璃属于新型无机非金属材料，普通玻璃属于传统无机非金属材料，A错误；玻璃纤维与合成树脂复合而成的材料属于复合材料，B错误；烧蚀材料应具有较低熔点、较低沸点、易分解的特性，从而保护返回舱的安全，C错误；钛合金热容量大、熔点高，属于金属材料，D正确。]
2．C [金刚石属于共价晶体，石墨属于混合型晶体，C60属于分子晶体，因此金刚石和石墨的熔点肯定比C60高，故A正确；分子晶体的相对分子质量越大，熔点越高，因此熔点：C603．D [光纤的主要原料为SiO2，水泥属于传统无机非金属材料，氮化镓为新型无机非金属材料，A、B、C错误。]
4．D [SiO2属于酸性氧化物，D错误。]
5．A [C与SiO2反应的氧化产物为CO，不是CO2，A错误。]
6．C [煤的干馏、气化以及液化，只是将碳转化为另外一种形式的含碳物质，最后仍会转变为二氧化碳，并不能减少二氧化碳的排放，C错误。]
7．D [A项，SiSi，错误；B项，SiO2与H2O不反应，错误；C项，SiO2与HCl(aq)不反应，错误。]
8．C [反应2是二氧化硅和碳在高温下反应生成硅和一氧化碳，其副产物CO可作燃料，故A正确；反应3是硅和HCl反应生成H2和SiHCl3，反应4是H2和SiHCl3反应生成Si和HCl，反应3的副产物是反应4的原料，反应4的副产物是反应3的原料，因此反应3和反应4的副产物可循环利用，故B正确；反应1是非氧化还原反应，故C错误；硅的熔点高，如果反应3和反应4在同一容器中进行，不能达到提纯目的，应通过温度不同，利用反应3除去难溶性杂质(如SiO2)，然后将三氯甲硅烷蒸馏出来，故D正确。]
9．解析：(1)石英砂不能与碱性物质共同存放的原因是SiO2与碱性物质可以发生反应。(2)反应①是石英砂与焦炭发生氧化还原反应；反应②是硅单质与Cl2发生氧化还原反应。(3)氮化硅的化学式可通过题目信息运用元素守恒求得：3Si(NH2)4Si3N4＋8NH3↑。(4)结合题给信息，SiCl4与N2、H2反应可得到Si3N4和HCl。
答案：(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (2)①②
(3)Si3N4 (4)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl
10．解析：(1)H2C2O4中碳元素的化合价为＋3，反应中H、O元素的化合价均未变化，CO2中C显＋4价，CO中C显＋2价，无论生成哪种物质都会发生化合价变化，根据得失电子守恒，分解产物中CO和CO2必须都有，所以①、②两种猜想一定不成立。(2)①草酸晶体分解的产物中有H2O、CO、CO2，同时还混有草酸蒸气，所以验证其分解的产物，要考虑干扰因素，选择正确的验证方法和合理的验证顺序，结合提供的装置及其中所盛装的试剂，H2O是通过无水硫酸铜来检验的，而且应当最先检验，CO2是用澄清石灰水来检验的，但要注意草酸蒸气同样能使澄清石灰水变浑浊，故要先除草酸蒸气(可以用冷凝的方法除去)，检验CO的方法是使干燥气体通过灼热的氧化铜，看到黑色的固体变红且生成的气体能使澄清石灰水变浑浊即可确定CO存在，则各装置合理的连接顺序为分解产生的气体→B→E→D→A→C→E→F。
答案：(1)①② ①②两种猜想均违背了得失电子守恒(其他合理答案均可)
(2)①E D A E F ②白色粉末变蓝 分解产物中有H2O 使升华的草酸蒸气冷凝而除去，排除对CO2的检验的干扰 ③C中的黑色固体变红且后面澄清石灰水变浑浊
(3)H2C2O4·2H2OCO2↑＋CO↑＋3H2O↑
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