第三节　无机非金属材料--2026人教版高中化学必修第二册章节练

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2026人教版高中化学必修第二册
第五章　化工生产中的重要非金属元素
第三节　无机非金属材料
基础过关练
题组一　硅酸盐材料
1.(2025广东江门新会一中月考)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
B.制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英砂
C.硅酸盐制品的性质稳定
D.沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐
2.(2025陕西西安月考)下列关于水泥的说法正确的是(　　)
A.生产水泥时,在熟料中加入适量的石膏可以调节水泥的硬化速度
B.水泥在水中能硬化,在空气中不会硬化
C.水泥与水混合时会生成不同的水合物,要吸收一定的热量
D.水泥溶于水后的硬化过程是一个物理变化
题组二　新型无机非金属材料
3.(2024山东大联考月考)下列有关新型无机非金属材料的说法,错误的是(　　)
A.人造骨头、人造血管属于生物陶瓷,生物陶瓷属于新型无机非金属材料
B.石墨烯作为新型无机非金属材料,已经在动力电池中大量使用
C.氧化铝陶瓷是一种高温结构材料,可用来制造高温炉管,但氧化铝陶瓷不属于新型无机非金属材料
D.宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷的主要成分可能是氮化硅陶瓷,氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料
4.(2025湖南长沙期中)近年来,具有特殊性质的新型无机非金属材料迅速发展,下列有关新型无机非金属材料的叙述正确的是(　　)
A.氮化硅陶瓷是一种新型硅酸盐材料,可用于制造发动机部件,其化学式为Si3N4
B.利用二氧化硅的半导体性能,可以制成太阳能电池
C.碳化硅的硬度大、熔点高,可用于制作高温结构陶瓷和轴承
D.富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称,属于有机材料
题组三　晶体硅的性质、制备与用途
5.(教材习题改编)下列对晶体硅的有关叙述正确的是　(　　)
A.晶体硅是生产芯片的基础材料
B.晶体硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质反应
C.晶体硅是一种良好的半导体材料,但是它的提炼工艺复杂,价格昂贵,没有被广泛使用
D.晶体硅具有金属光泽,故它属于金属材料,可以导电
6.(2025江西九江期末)“5G”改变生活,“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:
(1)反应Ⅰ:体现了镁的　　　　(填“氧化性”或“还原性”)。
(2)操作Ⅰ:操作的名称是　　　　,此操作中玻璃棒的作用是　　　　　　。
(3)反应Ⅱ:已知此反应为化合反应,则该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　。
(4)上述已知生产流程中,可以循环利用的物质是　　　　。
能力提升练
题组一　无机非金属材料的性质与应用
1.(2025四川泸州月考)硅及其化合物在材料领域中应用广泛。下列叙述不正确的是(　　)
选项 物质 用途 原理
A 晶体硅 电脑芯片 熔点高、硬度大
B 二氧化硅 光导纤维 具有特殊的光学性能
C 硅酸钠 玻璃黏合剂 浓度高时是一种黏稠液体
D 硅胶 吸水剂 具有疏松多孔的结构
2.(2025宁夏中卫期中)下列有关说法中正确的是　(　　)
A.硅是非金属元素,它的单质是灰黑色有金属光泽的固体,常用于制作太阳能电池
B.SiO2既能和NaOH反应,又能和HF反应,所以二氧化硅属于两性氧化物
C.水晶、玛瑙、水泥、陶瓷、玻璃均为硅酸盐产品
D.用反应CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑制玻璃,由该反应得出硅酸的酸性比碳酸强
题组二　硅及其化合物的制备与性质探究
3.(2025山东淄博期中)工业上采用含有少量杂质的粗硅与HCl在300 ℃左右的条件下反应生成SiHCl3,之后将其还原、结晶得到高纯度的单晶硅产品。已知SiHCl3的熔点为-128 ℃,沸点为33 ℃,且遇O2与H2O均剧烈反应。现要在实验室中制取少量SiHCl3,其实验装置如图所示,下列说法不正确的是(　　)
A.不可以用无水CaCl2、硅胶等固体干燥剂替换干燥管中的碱石灰
B.使用浓H2SO4和NaCl混合加热制取HCl利用了浓H2SO4的难挥发性
C.冰盐浴的目的是降低收集容器的温度,使SiHCl3冷凝为液体
D.工业上用过量焦炭与石英砂混合冶炼粗硅,其反应为SiO2+C Si+CO2↑
4.(2025湖北部分名校联考,)多晶硅是单质硅的一种形态,是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅制品的主要原料。可以通过以下流程生成多晶硅。已知:SiHCl3的沸点为33 ℃,SiCl4的沸点为57.6 ℃。
(1)反应①~⑥,氧化还原反应的个数是　　　。
(2)SiHCl3中含有少量SiCl4,可通过　　　　(填操作名称)分离二者。
(3)实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶不能使用玻璃塞,原因是　　　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。
(4)晶体硅粉末与干燥的氮气在1 300~1 400 ℃下反应也可制取氮化硅(Si3N4)。现用如图装置(部分仪器已省略)制取少量氮化硅。
①写出NH4Cl溶液中阳离子的检验方法:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。NH4Cl溶液与NaNO2溶液共热生成N2,该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　。
②装置Ⅱ中所盛试剂为　　　　。装置Ⅰ和装置Ⅲ均需要加热,实验中应先对装置　　　(填“Ⅰ”或“Ⅲ”)进行加热。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.C　陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品,A错误;制普通玻璃的原料为纯碱、石灰石和石英砂,制水泥的原料为黏土和石灰石,B错误;硅酸盐制品具有较高的耐腐蚀性,性质稳定,C正确;沙子的主要成分是二氧化硅,黏土的主要成分为硅酸盐,D错误。
2.A　水泥不但可在水中发生硬化,它也可以吸收空气中的水分发生硬化,水泥的硬化过程主要是水泥中的成分与水生成不同的水合物,这主要是一个化学变化的过程,此过程是放热过程。
3.C　氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料,故C错误。
4.C　氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料,可用于制造发动机部件,其化学式为Si3N4,不属于硅酸盐,A错误;利用硅的半导体性能,可以制成太阳能电池,B错误;碳化硅是新型无机非金属材料,硬度大、熔点高,可用于制作高温结构陶瓷和轴承,C正确;富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称,不是有机材料,D错误。
5.A　硅作为良好的半导体材料,广泛应用于集成电路(芯片)和太阳能电池等领域,A正确;虽然硅化学性质较稳定,但常温下仍可与氢氟酸或强碱反应,B错误;尽管高纯度硅的提炼工艺复杂,但已实现工业化生产并广泛用于半导体行业,C错误;硅虽有金属光泽,但它属于非金属材料,D错误。
6.答案　(1)还原性　(2)过滤　引流　(3)Si+2Cl2 SiCl4　(4)HCl
解析　(1)反应Ⅰ中Mg元素化合价从0升高为+2,体现了Mg的还原性。
(2)操作Ⅰ能把固体和液体分离,则操作Ⅰ为过滤,此操作中玻璃棒的作用是引流。
(3)反应Ⅱ为化合反应,根据题给流程图可知,反应Ⅱ的化学方程式为Si+2Cl2 SiCl4。
(4)根据题给流程图可知,反应Ⅲ产生的HCl可循环利用。
能力提升练
1.A　利用晶体硅的半导体性能,可制造电脑芯片,而不是利用其熔点高、硬度大,A错误;光导纤维的主要成分是二氧化硅,二氧化硅具有特殊的光学性能,可用来生产光导纤维,B正确;较高浓度的硅酸钠溶液是黏稠液体,可用作玻璃黏合剂,C正确;硅胶疏松多孔具有吸附性,日常生活中可用硅胶作吸水剂,D正确。
名师点津
　　不要混淆二氧化硅和硅的用途:用于制作光导纤维的是SiO2,用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅。
2.A　非金属单质硅是灰黑色有金属光泽的固体,晶体硅是良好的半导体材料,常用于制作太阳能电池,A正确;SiO2+4HF SiF4↑+2H2O,SiF4不是盐,所以二氧化硅不是两性氧化物,B错误;水晶、玛瑙的主要成分为二氧化硅,C错误;二氧化硅的沸点高于二氧化碳,生成的二氧化碳脱离反应体系使反应得以继续进行,则该反应不能说明硅酸的酸性比碳酸的酸性强,D错误。
3.D　干燥管中的碱石灰是碱性干燥剂,可以吸收HCl尾气,并可以防止空气中的水分进入收集容器,不能用无水CaCl2、硅胶等固体干燥剂替换,A正确;使用浓H2SO4和NaCl混合加热制取HCl利用了浓H2SO4的高沸点、难挥发性,B正确;由于SiHCl3的熔点为-128 ℃,沸点为33 ℃,所以冰盐浴的目的是降低收集容器的温度,使SiHCl3冷凝为液体,C正确;工业上用过量的焦炭与石英砂混合冶炼粗硅,发生反应的化学方程式为SiO2+2C Si+2CO↑,D错误。
4.答案　(1)3
(2)蒸馏
(3)SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O
(4)①取少量试样于试管中,滴加氢氧化钠溶液并加热,用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,试纸变蓝,说明溶液中含铵根离子　N+N N2↑+2H2O　②浓硫酸　Ⅰ
解析　(1)反应①②③中Si元素化合价均发生变化,反应④⑤⑥中各元素化合价不变,则反应①~⑥中氧化还原反应的个数是3。
(2)由题给已知信息知,SiHCl3、SiCl4的沸点不同,SiHCl3中含有少量SiCl4,可通过蒸馏分离二者。
(3)实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶不能使用玻璃塞,原因是SiO2会和NaOH反应生成Na2SiO3和H2O,化学方程式为SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O。
(4)①NH4Cl溶液与NaNO2溶液共热生成N2,NH4Cl中N元素化合价由-3价升高为0价,NaNO2中N元素化合价由+3价降低为0价,根据得失电子守恒、原子守恒、电荷守恒可写出该反应的离子方程式为N+N N2↑+2H2O。②装置Ⅱ的作用是干燥氮气,所盛试剂为浓硫酸。装置Ⅰ和装置Ⅲ均需要加热,实验中应先用装置Ⅰ中生成的N2排出装置内的空气,所以应先对装置Ⅰ进行加热。
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