人教版（2019）5.3.2无机非金属材料 好题精练练习（含解析）

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第三节 无机非金属材料
第二课时 无机非金属材料
选择题（每个小题只有一个选项符合题意）
1．《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙黏土而为之”“凡坯既成，干燥之后，则堆积窖中燃薪举火”“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是(　　)
A．“燃薪举火”使黏土发生了复杂的物理化学变化 B．沙子和黏土的主要成分为硅酸盐
C．烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦 D．黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料
2．下列说法不正确的是（ ）
A．光导纤维作通信材料有许多优点，但怕腐蚀，铺设也很不方便
B．新型无机非金属材料具有光学特性、电学特性等
C．高温结构陶瓷相比金属材料具有许多优点，如耐高温、抗氧化等
D．光导纤维除用于通信外，还可以用于医疗、信息处理等许多方面
3．石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它是一种透明、良好的导体；石墨烯是由碳原子构成的单层二维蜂窝状晶格结构（如图所示）的一种碳单质新材料，它是构建富勒烯、碳纳米管的基本单元。利用石墨烯可制造晶体管、太阳能电池板等。下列有关石墨烯的说法不正确的是（）
A．石墨烯具有优良的导电、导热性能
B．石墨烯是一种新型的无机非金属材料
C．石墨烯与富勒烯的结构相同
D．石墨烯、富勒烯、碳纳米管都是由碳元素组成的
4．我国科学家成功研制了超分子纳米管，下列叙述不正确的是（ ）
A．该超分子性质稳定，不与任何酸发生反应
B．是酸性氧化物
C．在工业上可用于制造光导纤维
D．与碱的反应是非氧化还原反应
5．化学与人类社会的生活、生产密切相关。以下说法中不正确的是
A．我国发射的“嫦娥三号”月球探测器中使用的碳纤维是一种新型无机非金属材料
B．高纯度的二氧化硅广泛用于制作光导纤维，光导纤维遇强碱会“断路”
C．“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁”，屠呦呦对青蒿素的提取属于化学变化
D．家庭用“84”消毒液与洁厕灵不可混合使用，否则会发生中毒事故
6．下列溶液中①碳酸钠溶液　②氢氟酸　③氢氧化钠溶液④氯化钠溶液，可以盛放在玻璃试剂瓶中但不能用磨口玻璃塞的是(　　)
A．①③ B．②④ C．②③ D．①④
7．1996年诺贝尔化学奖授予斯莫利等三位化学家，以表彰他们发现富勒烯()，开辟了化学研究的新领域。富勒烯()由于具有空心的类似足球形状的结构，也称为足球烯。对于下列有关的说法中正确的是( )
A．在一定条件下可以与CuO发生置换反应
B．的摩尔质量是720
C．金刚石，石墨和足球烯()三者和足量氧气反应的最终产物不同
D．金刚石，石墨和足球烯()的性质完全相同
8．《青花瓷》中所描述的“瓶身描述的牡丹一如你初妆”“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，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(BaCuSi2Ox，铜为+2价)，下列有关硅酸铜钡的说法不正确的是(? ?)
A．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2 B．易溶解于强酸和强碱
C．性质稳定.不易脱色 D．x=6
9．已知固体M只可能是、、中的一种。若取少量固体M配成稀溶液进行有关实验，下列说法错误的是( )
A．只用盐酸就可以确定固体M的成分
B．往溶液中通入二氧化碳，若有白色胶状沉淀生成，则固体M为
C．水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂的原料
D．往溶液中加入稀硝酸酸化的溶液，若有白色沉淀生成，则固体M为
10．下列有关硅及其化合物的说法正确的是
A．在粗硅的制取中发生反应，硅被还原，所以碳的还原性大于硅的
B．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在带磨口玻璃塞的试剂瓶中
C．用制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后通入
D．由可知，硅酸的酸性大于碳酸的
二、不定项选择题（每小题有1~2个选项符合题意）
11．宇航员在升空、返回或遇到紧急情况时，必须穿上10公斤重的舱内航天服，该航天服是由我国科学家近年来研制的新型“连续纤维增韧”航空材料做成的，其主要成分由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。下列有关该航空材料的叙述错误的是( )
A．它耐高温、抗氧化 B．它比钢铁轻，但质地较脆
C．它没有固定熔点 D．它是一种传统无机非金属材料
12．下列离子方程式中书写正确的是( )
A．水玻璃中通入过量的二氧化碳：
B．二氧化硅放入澄清石灰水中：
C．二氧化硅与氢氟酸反应：
D．单质硅溶于烧碱溶液中：
13．下列说法正确的是( )
A．硅材料广泛应用于光纤通讯 B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作工艺品
C．水泥和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐产品 D．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应
14．下列各种应用中，利用了硅元素的还原性的是
A．用硅制造集成电路、晶体管等半导体器件
B．在野外，用硅、石灰、烧碱的混合物制取氢气：Si + Ca (OH)2 + 2NaOH = Na2SiO3 + CaO +2H2↑
C．用HF酸刻蚀玻璃：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
D．单质硅的制备： SiO2 + 2CSi + 2CO↑
15．制备硅单质时，主要化学反应如下：
①SiO2(石英砂)＋2C(焦炭)Si(粗硅)＋2CO↑
②Si(粗硅)＋2Cl2SiCl4
③SiCl4＋2H2Si(纯硅)＋4HCl
下列对上述三个反应的叙述中，不正确的是
A．①③为置换反应
B．①②③均为氧化还原反应
C．②为化合反应
D．三个反应的反应物中硅元素均被还原
三、填空题
16．除去下列粉末中的杂质(括号内为杂质)，将选用的试剂填在横线上。
(1)__________________；
(2)__________________；
(3)NaCl()__________________；
(4)CuO(SiO2)__________________；
(5)(NaCl)__________________
17．氮化硅陶瓷因其熔点高，对于金属及氧化物熔体具有相当的高温稳定性，越来越多被应用于热工各个领域，如陶瓷烧成棚板、辊棒，以及高温轴承、涡轮叶片等。
(1)下列关于氮化硅陶瓷的说法正确的是________。
A．硅粉合成氮化硅的反应属于氧化还原反应
B．氮化硅陶瓷属于硅酸盐
C．氮化硅陶瓷可用于制造磨刀材料
D．太阳能光伏产业的主体材料为氮化硅
(2)在烧结氮化硅陶瓷的过程中，二氧化硅、碳、氮气以物质的量之比3:6:2反应生成两种化合物。
①该反应的化学方程式为___________________________。
②该反应中氧化剂与还原剂的质量比为________。
18．A、B、C、D四种易溶于水的化合物只由表中的八种离子组成，且四种化合物中阴、阳离子各不相同。
阴离子 Cl－、SiO32-、OH－、NO3-
阳离子 H＋、Ag＋、Na＋、K＋
已知：A溶液呈强酸性，且A溶液与B、C溶液混合均产生白色沉淀，B的焰色反应呈黄色。
回答下列问题：
（1）写出A、B、C、D的化学式：A______，B_____，C____，D____。
（2）写出A溶液与B溶液反应的离子方程式： __________。
（3）请选出适合存放A、C、D溶液的试剂瓶的序号：
溶液 A C D
试剂瓶序号 ___ ___ ___
19．碳和硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。
(1)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上制备高纯硅通常第一步是利用石英砂和焦炭在电弧炉中制粗硅，则该反应的化学方程式是______。
(2)某同学为了验证碳和硅两种元素非金属性的相对强弱，用如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验)，实验操作步骤：
步骤Ⅰ：打开弹簧夹1，关闭弹簧夹2，并打开活塞a，滴加浓盐酸。
步骤Ⅱ：A中看到白色沉淀时，关闭弹簧夹1，打开弹簧夹2，关闭活塞a。
①通过步骤Ⅰ知浓盐酸具有的性质是_________(填字母)。
A．挥发性 B．还原性 C．氧化性 D．酸性
②C装置中的试剂X是_______(填化学式)，D中试剂瓶的现象是___。
③该同学用图中所示装置进行实验验证碳和硅两种元素非金属性的相对强弱的理论依据是_______。
参考答案
1．B
【详解】
A．黏土烧制成瓦的过程中发生了复杂的物理化学变化，故A正确。
B．沙子的主要成分为二氧化硅，二氧化硅是氧化物，不属于硅酸盐，故B错误。
C．由“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”可知，故C正确。
D．黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料，故D正确。
故选B。
2．A
【详解】
A．光导纤维的主要成分是二氧化硅，二氧化硅性质稳定，耐腐蚀，故A符合题意；
B．新型无机非金属材料主要有先进陶瓷、非晶体材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维等，具有光学特性、生物功能、电学特性、耐高温、强度高，故B不符合题意；
C．高温结构陶瓷包括高温氧化物和高温非氧化物(或称难熔化合物)两大类，不怕氧化，耐高温，密度小，故C不符合题意；
D．光导纤维在信息传递方面有很多应用，如内窥镜、光纤通信等，故D不符合题意；
故答案为：A。
3．C
【详解】
A．石墨烯具有良好的导热、导电性能，故A不符合题意；
B．石墨烯是新型的无机非金属材料，故B不符合题意；
C．石墨烯为单层结构，而富勒烯为球环状结构，故C符合题意；
D．石墨烯、富勒烯、碳纳米管都是碳元素的单质，互为同素异形体，故D不符合题意；
故选C。
4．A
【详解】
A．二氧化硅能与氢氟酸发生反应，A错误；
B．能与碱反应生成盐和水，属于酸性氧化物，B正确；
C．制成的纤维能够传导光波和各种光信号，在工业上可用于制造光导纤维，C正确；
D．与碱反应生成盐和水，是非氧化还原反应，D正确；
故选A。
5．C
【详解】
A．材料可分为无机非金属材料、金属材料、有机合成材料和复合材料，无机非金属材料又分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料，传统无机非金属材料主要是硅酸盐等产品，碳纤维主要成分为碳，并有特殊用途，为新型无机非金属材料，故A不符合题意；
B．光导纤维主要成分为二氧化硅，二氧化硅是一种酸性氧化物，遇强碱会反应，故光导纤维遇强碱会“断路”，故B不符合题意；
C．屠呦呦对青蒿素的提取类似于中医煎药的方法，与萃取有关，没有新物质生成，属于物理变化，故C符合题意；
D．84消毒液的有效成分是NaClO，NaClO具有强氧化性，洁厕灵中含有盐酸，消毒液与洁厕灵若混合使用，会发生氧化还原反应，生成氯气，氯气有毒，会发生中毒事故，故D不符合题意；
答案选C。
6．A
【详解】
①碳酸钠溶液呈碱性，与光滑的玻璃不容易反应，但与磨口玻璃中裸露的二氧化硅反应，生成硅酸钠，容易把磨口玻璃塞和玻璃瓶粘结在一起而不易打开，故可选；
②玻璃中二氧化硅和氢氟酸反应，所以氢氟酸不能盛放在玻璃瓶中，故不选；
③玻璃中二氧化硅能和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠，硅酸钠属于矿物胶，容易把磨口玻璃塞和玻璃瓶粘结在一起而不易打开，故可选；
④氯化钠是强酸强碱盐，水溶液呈中性，氯化钠溶液和二氧化硅不反应，所以氯化钠溶液可以盛放在磨口玻璃塞的玻璃瓶中，故不选；故①③可选。
故选A。
7．A
【详解】
A．根据反应C+2CuOCu+CO2↑，而C60是由C元素组成的单质，故C60也能发生类似的置换反应，A正确；
B．C60的相对分子质量为720，故其摩尔质量为720 g/mol，B错误；
C．金刚石、石墨和足球烯都是由碳元素组成的单质，它们与足量氧气反应的最终产物均为CO2，C错误；
D．金刚石、石墨和足球烯互为同素异形体，物质结构不同，因此物质的性质不完全相同，D错误；
故答案为A。
8．B
【详解】
A.硅酸盐用氧化物形式表示时，书写顺序为：活泼金属氧化物、不活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以硅酸铜钡用氧化物形式表示BaO?CuO?2SiO2，故A正确；
B. 硅酸铜钡能稳定存在，说明不易溶解于强酸和强碱，故B错误；
C. 《青花瓷》能长期不褪色，说明硅酸铜钡性质稳定不易脱色，故C正确；
D. 硅酸铜钡中Ba为+2价、Cu为+2价、Si为+4价、O为-2价，根据化合价代数和等于0，可知x=6，故D正确；
选B。
9．D
【详解】
A．Na2SO3、Na2SiO3、Na2SO4溶液分别与盐酸作用，现象依次为有刺激性气味的气体产生、有白色胶状沉淀产生、无变化，即只用盐酸可以确定固体M的成分，A项正确；
B．分别往Na2SO3、Na2SiO3、Na2SO4溶液中通入二氧化碳，只有Na2SiO3溶液中生成白色胶状沉淀，其余无变化，B项正确；
C．Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，是矿物胶，不能燃烧，可用于制备木材防火剂，硅酸钠溶液与酸反应可制备硅胶，C项正确；
D．往Na2SO3、Na2SiO3、Na2SO4溶液中分别加入稀硝酸酸化的BaCl2溶液，均有白色沉淀生成，即向溶液中加入稀硝酸酸化的BaCl2溶液产生白色沉淀不能确定M的成分，D项错误；
故选D。
10．C
【详解】
A．的还原性比C的强，反应在高温下进行，且产物中有气体生成，气体从反应体系中逸出，有利于反应的进行，A项错误；
B．不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放溶液，因为溶液本身是一种黏合剂，B项错误；
C．不能与水直接反应，所以制取硅酸可用可溶性硅酸盐与或盐酸反应：、，C项正确；
D．的酸性比的强，反应能在高温下进行，主要是因为产物中有气体生成，气体从反应体系中逸出，有利于反应的进行，与酸性无关，D项错误；
答案选C。
11．BD
【详解】
A．碳化硅、陶瓷、碳纤维具有耐高温、抗氧化的性能，故A说法正确；
B．由题目信息中“连续纤维增韧”可知，该航天服的韧性很好，故B说法错误；
C．该材料为混合物，没有固定的熔沸点，故C说法正确；
D．该材料的主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成，是一种新型无机非金属材料，故D说法错误；
答案为BD。
12．D
【详解】
A．水玻璃是硅酸钠的水溶液，该物质是易溶于水的强电解质，以离子形式存在，向其中通入过量CO2反应产生NaHCO3和H2SiO3，反应的离子方程式为：+CO2+H2O=H2SiO3↓+，A错误；
B．澄清石灰水中Ca(OH)2以离子形式存在，该反应方程式不符合质量守恒定律和物质存在形式，正确的离子方程式为：Ca2++2OH-+SiO2=CaSiO3+H2O，B错误；
C．氢氟酸是弱酸，应该用化学式表示，C错误；
D．单质硅溶于烧碱溶液中，生成硅酸钠和H2，反应符合反应事实，遵循电子守恒、原子守恒、电荷守恒，D正确；
故答案为D。
13．AC
【详解】
A．二氧化硅属于硅材料，可广泛应用于光纤通讯，故A正确；
B．工艺师利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品，故B错误；
C．水泥、陶瓷和玻璃是3大硅酸盐产品，故水泥和餐桌上的瓷盘是硅酸盐制品，故C正确；
D．粗硅制备单晶硅先利用氧化反应即用Cl2氧化粗硅，再利用还原反应即用H2还原SiCl4，涉及氧化还原反应，故D错误；
答案选AC。
14．B
【详解】
A．用硅制造集成电路、晶体管等半导体器件，利用的是硅的导电性，A错误；
B．在野外，用硅、石灰、烧碱的混合物制取氢气：Si + Ca (OH)2 + 2NaOH = Na2SiO3 + CaO +2H2↑，在反应中硅元素化合价升高，利用的是硅的还原性，B正确；
C．用HF酸刻蚀玻璃：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O，在反应中元素的化合价均不变，不是氧化还原反应，C错误；
D．单质硅的制备： SiO2 + 2CSi + 2CO↑，在反应中硅元素的化合价降低，利用的是二氧化硅的氧化性，D错误，
答案选B。
15．D
【详解】
A. 置换反应是一种单质与一种化合物作用，生成另一种单质与另一种化合物的反应，根据方程式可判断①③均为置换反应，A正确；
B. ①②③中反应前后均有元素的化合价发生变化，因此均为氧化还原反应，B正确；
C. 化合反应指的是由两种或两种以上的物质反应生成一种新物质的反应，根据方程式可判断②为化合反应，C正确；
D. ①③中Si元素化合价降低，被还原；②中Si元素化合价升高，被氧化，D错误；
答案选D。
16．盐酸 氧气 盐酸 NaOH溶液 水
【分析】
加入化学试剂，使杂质变为可溶性物质或气体与被提纯的物质分离，或加入水使二者由于存在状态的不同而分离提纯。
【详解】
(1)SiO2是酸性氧化物，不溶于盐酸，CaCO3能溶于盐酸，与盐酸反应产生可溶性的CaCl2、H2O、CO2，因此可用盐酸除去SiO2中的CaCO3；
(2)C与O2反应转化为CO2气体而与固体SiO2分离，从而可将SiO2中的杂质C除去；
(3)Na2SiO3与盐酸反应：，然后过滤，除去H2SiO3，就得到NaCl溶液，故可用盐酸除去NaCl中的Na2SiO3；
(4)CuO为碱性氧化物，SiO2为酸性氧化物能够与NaOH发生反应，产生可溶性的物质，然后过滤洗涤，就得到纯净的CuO，故可用NaOH溶液除去CuO中的SiO2；
(5)NaCl能够溶于水，而SiO2不能溶于水，因此向混合物中加入水，SiO2不溶解，NaCl溶解，可除去SiO2中的NaCl。
17．AC 3SiO2＋2N2＋6CSi3N4＋6CO 7:9
【详解】
(1)Si与N2反应前后，N、Si元素的化合价发生变化，故属于氧化还原反应，A正确；氮化硅属于新型高温结构陶瓷，不属于硅酸盐，B错误；根据氮化硅的性能，可用于制造磨刀材料，C正确；太阳能光伏产业的主体材料为硅，D错误。
(2)①硅原子最外层有4个电子，氮原子最外层有5个电子，在氮化硅中硅显＋4价，氮显－3价，根据化合物中化合价代数和等于零的原则，可得氮化硅的化学式为Si3N4。烧结Si3N4的反应物为SiO2、N2、C，生成物为Si3N4和另一种化合物，则有3SiO2＋2N2＋6C―→Si3N4＋另一种化合物，根据原子守恒可得另一种化合物为CO，故反应方程式为3SiO2＋2N2＋6CSi3N4＋6CO。②根据反应：3SiO2＋2N2＋6CSi3N4＋6CO，分析各元素化合价变化可知，Si、O元素反应前后化合价没有变化，氮元素价态降低，为氧化剂，碳元素价态升高为还原剂，其质量比为2 mol×28 g/mol:(6 mol×12 g/mol)＝7:9。
18．HCl Na2SiO3 AgNO3 KOH SiO32-＋2H＋=H2SiO3↓ ① ③ ②
【分析】
A、B、C、D四种易溶于水的化合物只由表中的八种离子组成，且四种化合物中阴、阳离子各不相同，A溶液呈强酸性，则A为盐酸或硝酸，B的焰色反应呈黄色，则B中含有Na元素，A能和B反应生成白色沉淀，则B为Na2SiO3；盐酸能和AgNO3反应生成白色沉淀，所以C为AgNO3，则A为HCl，根据四种化合物中阴阳离子各不相同，则D为KOH。
【详解】
(1)根据以上分析知，四种物质化学式分别为HCl、Na2SiO3、C为AgNO3、D为KOH；
(2)A是HCl、B是硅酸钠，二者反应生成硅酸沉淀和氯化钠，离子方程式为SiO32-+2H+=H2SiO3↓；
(3)A是HCl、C为AgNO3、D为KOH，KOH能和二氧化硅反应生成粘性物质硅酸钠，不能用含有玻璃塞的试剂瓶盛放；硝酸银见光易分解，应该放置在棕色试剂瓶中；盐酸不分解，且和玻璃中成分不反应，所以放置在一般试剂瓶中即可，所以A、C、D选取试剂瓶序号为①③②。
【点睛】
含有钠元素的物质焰色反应为黄色，含有钾元素的物质焰色反应透过蓝色钴玻璃为紫色，钙元素的焰色反应为砖红色；玻璃中含有二氧化硅，能与碱性溶液发生反应，所以碱性溶液的试剂瓶不用玻璃塞。
19．SiO2+2CSi+2CO↑ AD NaHCO3 有白色胶状沉淀产生 非金属元素的最高价氧化物的水化物酸性越强，则元素非金属性越强
【分析】
（2）某同学为了验证碳和硅两种元素非金属性的相对强弱，利用了最高价氧化物的水化物的酸性越强，非金属性越强的原理，通过比较碳酸和硅酸的酸性强弱，来比较碳和硅的非金属性的强弱。先用盐酸和碳酸钙制取二氧化碳，通过饱和碳酸氢钠溶液除去二氧化碳中的HCl，然后通入硅酸钠溶液中，发生反应：CO2+H2O+Na2SiO3=Na2CO3+H2SiO3↓，看到产生白色胶状沉淀，则可证明酸性：H2CO3＞H2SiO3，从而证明非金属性：C＞Si。
【详解】
(1)石英砂和焦炭在电弧炉中制粗硅，该反应的化学方程式是SiO2+2CSi+2CO↑。
(2)①步骤Ⅰ是浓盐酸和碳酸钙反应生成的二氧化碳和挥发的HCl进入硝酸酸化的硝酸银溶液中，HCl会和AgNO3反应生成AgCl白色沉淀：HCl+AgNO3=AgCl↓+HNO3，此反应为复分解反应。在整个实验过程中，浓盐酸体现出了挥发性和酸性。
②C装置中的试剂X是饱和NaHCO3溶液，目的是除去挥发的HCl。D中试剂瓶的现象是有白色胶状沉淀产生。
③该同学用图中所示装置进行实验验证碳和硅两种元素非金属性的相对强弱的理论依据是非金属元素的最高价氧化物的水化物酸性越强，则元素非金属性越强。
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