2020-2021学年高一化学下学期人教版（2019）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课时练习

2020-2021学年度高一化学第二学期人教版（2019）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课时练习
一、选择题
1．化学知识与生产、生活密切相关。下列说法正确的是(
)
A．是将太阳能转变为电能的常用材料
B．胶体具有吸附性，可用作自来水消毒剂
C．具有漂白性，可用于豆芽菜银耳等食品的漂白
D．在食品袋中放入装有硅胶、铁粉的透气小袋，可防止食物受潮、氧化变质
2．向玻璃试管中加入NaOH固体后在酒精灯上加热，玻璃试管很快破损。试管很快破损的原因是
A．普通玻璃在酒精灯加热时熔化
B．玻璃中的Na2SiO3与NaOH发生反应
C．玻璃中的CaSiO3与NaOH发生反应
D．玻璃中的SiO2与NaOH发生反应
3．SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是
A．图中所有反应都不属于氧化还原反应
B．硅酸盐的化学性质稳定，常用于制作光导纤维
C．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高
D．可用盐酸除去石英砂（主要成分为
SiO2）中少量的碳酸钙
4．硅的氧化物和硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。下列说法正确的是(
)
A．二氧化硅晶体的基本结构单元是四面体
B．的水溶液俗称水玻璃，要用玻璃塞的试剂瓶盛装
C．黏土主要成分可表示为，因此可以溶于稀碱溶液
D．硅胶主要成分是硅酸盐，常用作干燥剂
5．下列说法中正确的是(
)
①铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性或咸的食物
②水玻璃是硅酸钠的俗名
③金属元素被还原时一定生成金属单质
④得电子越多，其氧化性越强
⑤Fe2O3俗称铁红常用于油漆和涂料，也可用作炼铁原料
⑥明矾常作为消毒剂
A．①⑤
B．①②⑤
C．①②④⑤⑥
D．全部
6．由制备高纯硅的工业流程如图所示：
下列说法错误的是(
)
A．、纯硅均具有硬度大、熔沸点高的特点
B．X为气体
C．反应②产生的氢气与反应③产生的可以循环使用
D．的摩尔质量为
7．下列说法正确的是（
）
A．陶瓷、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料
B．祖母绿主要成分为?Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示3BeO·Al2O3·6SiO2
C．Na2CO3可用于治疗胃酸过多、制玻璃、肥皂，造纸，纺织等工业
D．SiO2既能和氢氧化钠溶液反应也能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物
8．化学与生产和生活等密切相关,下列说法错误的是（
）
A．漂粉精、臭氧、二氧化氯可用于游泳池的消毒
B．明矾和FeCl3可用于自来水的净化
C．木材、纺织品等用水玻璃侵泡后即耐腐蚀又不易着火
D．大量排放二氧化碳气体可导致酸雨
9．下列有关说法正确的是(　　)
A．硅酸钠溶液与醋酸混合的离子方程式为SiO＋2H＋=H2SiO3↓
B．向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2气体，出现白色沉淀，说明H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性强
C．SiO2有导电性，所以SiO2可用于制备光导纤维
D．单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料
10．下列离子方程式书写正确的是
A．硅酸钠溶液与盐酸混合产生浑浊：
B．漂白粉加入稀盐酸溶液中：
C．碳酸钡溶于稀硝酸：
D．氯化铝溶液中滴入过量稀氨水：
11．宋代五大名窑分别为钧窑、汝窑、官窑、定窑、哥窑。其中钧窑以“人窑一色，出窑万彩”的神奇窑变著称。下列关于陶瓷的说法不正确的是(
)
A．窑变是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化
B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料
C．高品质的瓷器晶莹剔透，属于纯净物
D．陶瓷属于硅酸盐制品，耐酸碱腐蚀，但是不能用来盛装氢氟酸
12．硅是组成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是
A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为
B．碳化硅()的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承
C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为
D．氮化硅()、氧化铝()、碳化硅()和二氧化锆()都可用作制高温结构陶瓷的材料
13．下列说法不正确的是(
)
A．生铁和钢都是铁和碳的合金
B．氯化钙是漂白粉的有效成分
C．玻璃、水泥属传统硅酸盐产品
D．氧化铝陶瓷是新型无机非金属材料
14．下列表述正确的是（
）
①人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅
②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐
③提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料
④夏天到了，游客佩戴由涂加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛
⑤太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能
A．①②④
B．②④
C．③④⑤
D．③⑤
15．化学与生产、生活及社会发展密切相关。下列有关说法错误的是
A．司母戊鼎、飞机外壳和石灰石均属于合金
B．高纯度的硅单质广泛用于制作半导体材料和太阳能电池
C．铁盐和铝盐均可用于净水
D．利用焰色反应可制成节日烟花
二、工业流程题
16．硅藻土是由无定形组成的，含有少量、及有机物等杂质，通常呈浅黄色或浅灰色，质软多孔。工业上可按如图所示流程，用硅藻土制备纳米级二氧化硅。
请回答下列问题：
(1)在加热条件下加入烧碱溶液时，发生反应的化学方程式为___________。
(2)加入烧碱后过滤所得滤渣的主要成分是___________(填化学式)。
(3)加入过量硫酸后，生成沉淀的离子方程式为___________。
(4)若用纳米级二氧化硅制成水溶液，则该溶液所具有的性质与下列图片有关的是___________(填字母)。
三、结构与性质
17．氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料，属于新型功能性陶瓷产品，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300
℃时反应获得。
(1)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式：_______。
(2)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅及氯化氢，反应的化学方程式为_______。
四、元素或物质推断题
18．A、B、C、D均为中学化学常见的纯净物，A是单质，B为含氧化合物。它们有如图反应关系∶
(1)若B是淡黄色固体，②③的反应物中均有同一种液态氢化物，D俗称苏打。则C的化学式为_______反应①的化学反应方程式为_______A、B、C、D
均含同一种元素，检验该元素可采用_______法。
(2)若A是制作太阳能电池光伏材料的单质，②③的反应物中均有NaOH，D为酸。则C的水溶液俗称_______，反应①②③④⑤中，属于氧化还原反应的有_______(填序号)写出C中通入过量CO2生成D的化学反应方程式_______。
(3)若D为两性氢氧化物。若反应②③在盐酸中完成，则C的化学式为_______；若反应②③在NaOH溶液中完成，则C的化学式为_______。反应⑤的离子方程式为_______。
五、实验题
19．(1)根据二氧化硅的性质，写出下列反应或原因相应的化学方程式：
①二氧化硅与氧化钙反应______。
②实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞的原因是______。
③实验室中不能用玻璃瓶盛放氢氟酸的原因是______。
(2)为确认HCl、、的酸性强弱，某学生设计了如图所示的实验装置，一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。请据此回答：
①锥形瓶中装某可溶性正盐固体，分液漏斗所盛试剂应为______。
②装置B所盛的试剂是______，其作用是______。
③装置C中反应的离子方程式是______。
④由此得到的结论是酸性：______>______>______。
参考答案
1．D
【详解】
A．不导电，硅是将太阳能转变为电能的常用材料，A错误；
B．明矾溶于水电离出的铝离子水解生成的胶体具有吸附性，因此可用作自来水的净水剂，但不能用于消毒剂，B错误；
C．具有漂白性，但二氧化硫有毒，不能用于豆芽菜银耳等食品的漂白，C错误；
D．在食品袋中放入装有硅胶、铁粉的透气小袋，硅胶是吸水剂，铁粉是抗氧化剂，因此可防止食物受潮、氧化变质，D正确；
答案选D。
2．D
【详解】
普通玻璃试管中含有SiO2，SiO2是酸性氧化物，能够与碱NaOH在高温下发生反应产生Na2SiO3，导致物质成分发生改变，因而使玻璃试管很快破损，故合理选项是D。
3．D
【详解】
A．化学反应前后有元素化合价变化的一定是氧化还原反应，二氧化硅与碳反应生成粗硅、粗硅提纯得到单晶硅过程中的反应，均有元素化合价的变化，属于氧化还原反应，故A错误；
B．光导纤维的成分是二氧化硅，硅酸盐的化学性质稳定、不能用于制作光导纤维，故B错误；
C．
普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，玻璃是一种非晶体、属于混合物，没有固定的熔点，故C错误；
D．碳酸钙溶于盐酸生成氯化钙、水以及二氧化碳，二氧化硅和盐酸不反应，可以用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)，故D正确；
答案选D。
4．A
【详解】
A．二氧化硅晶体中，每个Si原子与4个O原子以共价单键相连，构成四面体结构，其基本结构单元是，A正确；
B．的水溶液俗称水玻璃，若用玻璃塞的试剂瓶盛装，则会将瓶塞与瓶口粘在一起，难以打开，所以应使用橡皮塞，B不正确；
C．黏土中还含有其它杂质，不溶于稀碱溶液，C不正确；
D．硅胶是一种粒状的二氧化硅水合物，主要成分是二氧化硅，而不是硅酸盐，D不正确；
故选A。
5．A
【详解】
①铝制餐具表面的Al2O3是两性氧化物，能够与酸、碱发生反应，因此不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性；与咸的食物接触时，会发生原电池反应造成金属腐蚀，因此也不能与咸的食物长久接触，正确；
②硅酸钠是纯净物，其水溶液俗名才是水玻璃，错误；
③金属元素被还原时不一定生成金属单质，如三价铁离子可被铁还原成二价铁离子，错误；
④氧化性强弱与得到电子的多少没有关系，错误；
⑤Fe2O3是红棕色粉末状固体，俗称铁红，可常用于油漆和涂料，由于其中含有铁元素，故也可用作炼铁原料，正确；
⑥明矾常用作是净水剂，不能作为消毒剂，错误；
综上所述可知：说法正确的是①⑤，故合理选项是A。
6．D
【详解】
A．、纯硅均具有硬度大、熔沸点高的特点，故A项正确；
B．反应①为，可知X为气体，故B项正确；
C．由题图可知，氢气和HCl既是反应物，又是生成物，可重复利用，故C项正确；
D．的摩尔质量为，故D项错误；
故答案为：D。
7．B
【详解】
A．石英玻璃主要成分是二氧化硅，是氧化物，不是硅酸盐，故A错误；
B．祖母绿主要成分为?Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示3BeO·Al2O3·6SiO2,故B正确；
C．
Na2CO3碱性较强，不可用于治疗胃酸过多，可用碱性稍弱的碳酸氢钠，故C错误；
D．
SiO2和氢氟酸反应生成的是四氟化硅气体和水，不是盐和水，故它是酸性氧化物，故D错误；
故答案为：B
8．D
【详解】
A．漂粉精是次氯酸盐，在水溶液中水解生成次氯酸，具有强氧化性，臭氧、二氧化氯也具有强氧化性，三者均能消毒杀菌，可用于游泳池的消毒，故A正确；
B．明矾和FeCl3均能水解生成氢氧化铝胶体和氢氧化铁胶体，即Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+，Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+，胶体吸附水中悬浮物而净水，则明矾和FeCl3可用于自来水的净化，故B正确；
C．水玻璃为硅酸钠水溶液具有防腐作用和阻燃作用，人们把木材、纺织品等用水玻璃浸泡，这样加工的产品既耐腐蚀又不易着火，故C正确；
D．大量排放二氧化碳可造成温室效应，导致全球气温上升，大量排放二氧化硫或氮的氧化物可导致酸雨，故D错误；
答案为D。
9．D
【详解】
A．硅酸钠溶液与醋酸混合的离子方程式为SiO＋2CH3COOH=H2SiO3↓+2CH3COO-，故A错误；
B．Na2SiO3溶液中通入适量CO2气体，生成白色沉淀H2SiO3，说明H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性弱，故B错误；
C．SiO2晶体有导光性，可用于制备光导纤维，但SiO2没有导电性，故C错误；
D．单质硅可用于制作太阳能电池的原料，太阳能电池可将太阳能转化为电能，故D正确；
故答案为D。
10．C
【详解】
A．硅酸钠是溶于水的强电解质，在离子方程式里写成离子形式，故A错误；
B．漂白粉加入稀盐酸中，漂白粉中的+1价的氯具有强氧化性，盐酸中的-1价的氯有还原性，在酸性环境下两者会发生氧化还原反应生成氯气，即ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O，故B错误；
C．碳酸钡和稀硝酸发生复分解反应，生成硝酸钡、二氧化碳和水，故C正确；
D．氯化铝溶液中加入过量氨水，生成Al(OH)3沉淀，Al(OH)3不溶于弱碱，故D错误；
故选C。
11．C
【详解】
A．不同的金属氧化物可能颜色不同，在高温下，釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致了颜色变化，故A正确；
B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，具有耐高温的特点，故B正确；
C．瓷器主要是由黏土烧结而成，瓷器中含有多种硅酸盐和二氧化硅，属于混合物，故C错误；
D．陶瓷的主要成分为硅酸盐和二氧化硅，氢氟酸能够与二氧化硅反应，所以不能用陶瓷来盛装氢氟酸，故D正确；
故选C。
12．C
【详解】
A．氮化硅中各元素的原子最外层达到8电子稳定结构。硅原子最外层电子数为4，氮原子最外层电子数为5，要形成8电子稳定结构，则应有二者个数的比为3:4，其化学式为，故A正确；
B．碳化硅()为原子晶体，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承，故B正确；
C．光导纤维的主要成分为二氧化硅，是一种新型无机非金属材料，故C错误；
D．氮化硅()和碳化硅()均属于原子晶体，氧化铝()和二氧化锆()均属于离子晶体，熔点高，都可用作制高温结构陶瓷的材料，故D正确；
故选C。
13．B
【详解】
A．生铁和钢都是铁合金，含有的杂质元素主要是碳，因此二者都是铁和碳的合金，A正确；
B．漂白粉的主要成分是氯化钙、次氯酸钙，有效成分是次氯化钙，B错误；
C．玻璃、水泥的主要成分是硅酸盐，因此都属于传统硅酸盐产品，C正确；
D．氧化铝陶瓷、高温结构陶瓷、生物陶瓷都是新型无机非金属材料，D正确；
故合理选项是B。
14．D
【详解】
①人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是三氧化二铝，故①错误；
②玛瑙的主要成分是二氧化硅，故②错误；
③水泥的成分是硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙，是硅酸盐，故③正确；
④变色眼镜由添加溴化银的普通玻璃璃制作，故④错误；
⑤晶体硅可以制太阳能电池，利于环保、节能，故⑤正确；
故答案选：D。
【点睛】
本题主要考察物质的组成和分类，需了解常见矿物及常见无机物组成成分。
15．A
【详解】
A．司母戊鼎、飞机外壳均属于合金，石灰石主要成分是碳酸钙，属于矿石不属于合金，A错误；
B．
硅是优良的半导体材料，高纯度的硅单质广泛用于制作半导体材料和太阳能电池，B正确；
C．
铁盐和铝盐，能分别水解生成氢氧化铁和氢氧化铝胶体，胶体具有吸附性，能吸附悬浮物并使之沉降，均可用于净水，C正确；
D．节日烟花，是利用其中的金属元素的单质或化合物燃烧时产生的各种焰色，D正确；
答案选A。
16．、
AC
【分析】
硅藻土中的有机杂质可以通过煅烧的方式除去，然后加入烧碱溶液，二氧化硅和氧化铝均溶解，氧化铁不溶，过滤除去，利用硅酸钠和水调节浓度，利用过量硫酸使偏铝酸根离子转化为铝离子，最后过滤洗涤得到纳米级二氧化硅，据此解答。
【详解】
(1)在加热条件下加入烧碱溶液时二氧化硅和氧化铝溶解，发生反应的化学方程式为、。
(2)氧化铁不溶于烧碱，加入烧碱后过滤所得滤渣的主要成分是。
(3)加入过量硫酸后，生成硅酸沉淀的离子方程式为。
(4)若用纳米级二氧化硅制成水溶液，则该溶液形成的分散系属于胶体，具有胶体的性质，A和C均是丁达尔效应，B中硫酸铜溶液不能发生丁达尔效应，答案选AC。
17．Si3N4+12HF=3SiF4↑+4NH3↑
3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl
【详解】
(1)根据氮化硅的组成元素和二氧化硅与氢氟酸的反应原理，推测氮化硅与氢氟酸的反应的化学方程式是Si3N4+12HF=3SiF4↑+4NH3↑；
(2)根据题干提示，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅及氯化氢，得到反应的化学方程式是3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl。
18．NaOH
2Na＋O2
Na2O2
焰色试验
水玻璃、泡花碱
①②
Na2SiO3+H2O＋2CO2=H2SiO3↓＋2NaHCO3
AlCl3
NaAlO2
Al(OH)3＋OH－=AlO＋2H2O
【详解】
(1)若B是淡黄色固体，A是Na单质，B为含氧化合物，B为Na2O2，②③的反应物中均有同一种液态氢化物H2O，D俗称苏打，D为Na2CO3。则C的化学式为NaOH，反应①的化学反应方程式为2Na＋O2
Na2O2，A、B、C、D
均含钠元素，检验该元素可采用焰色试验法。故答案为：NaOH；2Na＋O2
Na2O2；焰色试验；
(2)若A是制作太阳能电池光伏材料的单质，②③的反应物中均有NaOH，D为酸，D为H2SiO3。则A为Si，B为SiO2，C为Na2SiO3，则C的水溶液俗称水玻璃、泡花碱，反应②的化学方程式为：Si+2NaOH+2H2O=Na2SiO3+2H2↑，反应①Si＋O2=SiO2②Si+2NaOH+2H2O=Na2SiO3+2H2↑③SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O④Na2SiO3+H2O＋CO2=H2SiO3↓＋Na2CO3等⑤H2SiO3＋2NaOH=Na2SiO3＋2H2O，①②两反应有元素化合价的变化，属于氧化还原反应的有①②；C中通入过量CO2生成D的化学反应方程式Na2SiO3+H2O＋2CO2=H2SiO3↓＋2NaHCO3。故答案为：水玻璃、泡花碱；①②；Na2SiO3+H2O＋2CO2=H2SiO3↓＋2NaHCO3；
(3)若D为两性氢氧化物。若反应②③在盐酸中完成，A为Al，B为Al2O3，C为AlCl3，D为Al(OH)3，则C的化学式为AlCl3；若反应②③在NaOH溶液中完成，则A为Al，B为Al2O3，C为NaAlO2，D为Al(OH)3，则C的化学式为NaAlO2。反应⑤的离子方程式为Al(OH)3＋OH－=AlO＋2H2O。故答案为：AlCl3；NaAlO2；Al(OH)3＋OH－=AlO＋2H2O；
19．
盐酸
饱和溶液
吸收HCl气体
H2CO3
H2SiO3
【详解】
(1)①二氧化硅为酸性氧化物，氧化钙为碱性氧化物，在高温时两者能反应生成硅酸钙，则其反应方程式为：，故答案为：；
②玻璃的主要成分为二氧化硅，碱液中的氢氧根能与二氧化硅反应生成粘性很强的硅酸钠，则其反应为：，故答案为：；
③玻璃的主要成分为二氧化硅，氢氟酸能与二氧化硅反应生成四氟化硅气体和水，则其反应为：，故答案为：；
(2)①盐酸的酸性强于碳酸的酸性，碳酸的酸性强于硅酸的酸性，根据强酸制取弱酸原理可知图中A装置用于制取二氧化碳，所以分液漏斗中的试剂应为盐酸，故答案为：盐酸；
②由①分析可知，盐酸与可溶性的碳酸盐反应制取的二氧化碳中含有挥发的HCl气体，所以装置B中盛装饱和的溶液来除去挥发的HCl，故答案为：饱和溶液；吸收HCl气体；
③除去HCl气体的二氧化碳进入C装置中与可溶性的硅酸盐反应生成难溶性的硅酸，则其离子方程式为：，故答案为：；
④由以上分析可得HCl的酸性最强，的酸性次之，的酸性最弱，故答案为：HCl；；。