PAGE8-無機非金屬材料（15分鐘·30分）一、選擇題（本題包括5小題，每小題3分，共15分）1．2022年北京冬奧會盡顯科技力量，彰顯綠色理念。下列說法不正確的是（）A．頒獎禮服采用的石墨烯材料是能導熱的金屬材料B．“飛揚”火炬內膽輔助材質鋁合金是密度較小的金屬材料C．“飛揚”火炬外殼材料碳纖維是耐低溫的無機非金屬材料D．陶瓷版“冰墩墩”屬于無機非金屬材料【解析】選A。石墨烯是碳的一種單質，屬于無機非金屬材料，故A項錯誤；鋁合金的密度較小，屬于金屬材料，故B項正確；碳纖維是微晶石墨材料，屬于無機非金屬材料，故C項正確；陶瓷以硅酸鹽為主要原料，屬于傳統無機非金屬材料，故D項正確。2．（2022·長沙高一檢測）如圖為刻蝕在玻璃上的精美的花紋圖案，則刻蝕過程中所發生的主要化學反應為（）A．CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑B．NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑C．Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑D．SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O【解析】選D。氫氟酸可用于在玻璃上刻蝕各種精美圖案，刻蝕過程中發生反應：4HF＋SiO2=SiF4↑＋2H2O。3．（2022·紹興高一檢測）碳納米管是繼足球烯（C60）以后發現的又一種碳單質，以下有關碳納米管與足球烯（C60）的說法錯誤的是（）A．它們的物理性質有較大差異B．在常溫下它們的化學性質都穩定C．它們是不同的碳單質D．它們分別完全燃燒后生成物不同【解析】選D。碳納米管和足球烯中碳原子排列方式不同，物理性質不同；它們都是碳單質，在常溫下化學性質比較穩定；二者完全燃燒時都生成二氧化碳。4．2021年，我國航空航天事業取得了輝煌成就。下列成就所涉及的材料為半導體材料的是（）A．“天問一號”探測器使用的復合材料——SiC增強鋁基復合材料B．“天舟三號”貨運飛船使用的質量輕強度高的材料——鋁合金C．“長征五號”運載火箭使用的高效清潔的液體燃料——液氫D．“神舟十三號”載人飛船使用的太陽能電池材料——砷化鎵【解析】選D。SiC增強鋁基復合材料屬于復合材料，A錯誤；鋁合金是合金，屬于金屬材料，B錯誤；液氫是可燃性物質，燃燒會產生大量能量，屬于高效清潔的液體燃料，不是材料，C錯誤；太陽能電池材料——砷化鎵的導電性介于導體與絕緣體之間，是良好的半導體材料，D正確。5.下列反應不能一步完成的是 ()A.SiO2Na2SiO3B.SiO2H2SiO3C.Na2SiO3H2SiO3D.H2SiO3SiO2【解析】選B。SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O,A項正確;SiO2不與水反應,不能一步生成H2SiO3,B項錯誤;Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaCl,C項正確;H2SiO3SiO2+H2O,D項正確。[易錯提醒]SiO2不溶于水且不與水發生反應。SiO2與HF反應,與其他酸不反應?！狙a償訓練】含硅元素的物質有很多用途,下列說法不正確的是 ()A.硅晶片是生產芯片的基礎材料,其主要成分為SiO2B.高壓輸電線路使用的陶瓷絕緣材料屬于硅酸鹽材料C.水玻璃是硅酸鈉的水溶液,可用作木材防火劑的原料D.超導陶瓷具有超導性,可應用于電力和交通領域【解析】選A。光導纖維的主要成分是SiO2,而芯片的主要成分是Si,A項錯誤;陶瓷不導電,具有良好的絕緣性,其主要成分為硅酸鹽,可用于高壓輸電線路使用的絕緣材料,B項正確;硅酸鈉的水溶液俗稱水玻璃,不易燃燒,可用作木材防火劑的原料,C項正確;超導陶瓷具有超導性,是一種優良的導體,故可用于電力和交通領域,D項正確。二、非選擇題(本題包括1小題,共15分)6.硅是無機非金屬材料的主角,硅的氧化物和硅酸鹽約占地殼質量的90%以上。(1)下列物質不屬于硅酸鹽材料的是__________。

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和CO2都屬于酸性氧化物,性質相似,SiO2與氫氧化鈉溶液反應的化學方程式為__________________________,工藝師常用________________(填物質名稱)來雕刻玻璃,其反應的化學方程式為________。

(3)用Na2SiO3水溶液浸泡過的棉花不易燃燒,說明Na2SiO3可用作________。

(4)工業上常利用反應2C+SiO2Si+2CO↑制備硅單質,該反應中所含元素化合價升高的物質是________________(填化學式,下同),氧化劑是______________。

【解析】(1)生石灰是CaO,為堿性氧化物且不含硅元素,不屬于硅酸鹽。(2)SiO2與NaOH溶液反應的化學方程式為SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O。由于SiO2能溶于氫氟酸,因此工藝師常用氫氟酸來雕刻玻璃。(3)Na2SiO3水溶液又稱“水玻璃”,具有阻燃的功能,因此可用作防火劑。(4)制備硅單質的反應中C(碳)被氧化;SiO2中+4價的硅被還原,因此SiO2是氧化劑。答案:(1)D(2)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O氫氟酸SiO2+4HFSiF4↑+2H2O(3)防火劑(4)CSiO2(10分鐘·20分)一、選擇題(本題包括2小題,每小題5分,共10分)7.下列離子方程式中書寫正確的是 ()A.水玻璃中通入過量的二氧化碳:Na2SiO3+CO2+H2O2Na++CO32-+H2B.二氧化硅放入澄清石灰水中:Ca(OH)2+2SiO2CaSiO3+H2OC.二氧化硅與氫氟酸反應:SiO2+4H++4F-SiF4↑+2H2OD.單質硅溶于燒堿溶液中:Si+2OH-+H2OSiO32-+2H【解析】選D。水玻璃是硅酸鈉的水溶液,硅酸鈉是易溶于水的強電解質,以離子形式存在,向其中通入過量CO2反應產生NaHCO3和H2SiO3,反應的離子方程式為SiO32-+2CO2+2H2OH2SiO3↓+2HCO3-,A錯誤;澄清石灰水中Ca(OH)2以離子形式存在,該反應方程式不符合質量守恒定律和物質存在形式,正確的離子方程式為Ca2++2OH-+SiO2CaSiO3+H2O,B錯誤;氫氟酸是弱酸,應該用化學式表示,C錯誤;單質硅溶于燒堿溶液中,生成硅酸鈉和H2,[延伸思考]利用下圖裝置進行實驗,比較醋酸與H2SiO3酸性的強弱,并指明所用試劑和藥品。提示:8.“中國芯”的發展離不開高純單晶硅。從石英砂(主要成分為SiO2)制取高純硅涉及的主要反應用流程圖表示如下:下列說法錯誤的是 ()A.反應①中氧化劑和還原劑的物質的量之比為1∶2B.流程中HCl和H2可以循環利用C.反應①②③均為置換反應D.生成的硅單質是光導纖維的主要成分【解析】選D。反應①的化學方程式為SiO2+2C2CO↑+Si,SiO2是氧化劑,C是還原劑,氧化劑和還原劑的物質的量之比為1∶2,A項正確;反應②中的HCl是反應物、H2是生成物,反應③中H2是反應物、HCl是生成物,故流程中HCl和H2可以循環利用,B項正確;反應①SiO2+2C2CO↑+Si,反應②Si+3HClH2+SiHCl3,反應③H2+SiHCl3Si+3HCl,均為置換反應,C項正確;光導纖維的主要成分是SiO2,Si單質是良好的半導體材料,D項錯誤。二、非選擇題(本題包括1小題,共10分)9.含A元素的一種單質是一種重要的半導體材料,含A元素的一種化合物C可用于制造高性能的現代通訊材料——光導纖維,C與燒堿反應生成含A元素的化合物D。(1)在元素周期表中,A位于第____________族,與A同族但相對原子質量比A小的元素B的原子結構示意圖為______,

A與B在原子的電子層結構上的相同點是______________________________。

(2)易與C發生化學反應的酸是__________________,

反應的化學方程式是______________。

(3)將C與純堿混合高溫熔融時發生化學反應生成D,同時還生成B的最高價氧化物E;將少量的E通入D的水溶液中,生成含A的化合物F。①分別寫出生成D和F的化學反應方程式:______________________________,

____________________________________________。

②要將純堿高溫熔化,下列坩堝中不可選用的是________________。

A.普通玻璃坩堝B.石英玻璃坩堝C.鐵坩堝【解析】含A元素的一種單質是一種重要的半導體材料,則A為Si,含A元素的一種化合物C可用于制造高性能的現代通訊材料——光導纖維,則C為SiO2,C與燒堿反應生成含A元素的化合物D為Na2SiO3。(1)A的最外層電子數為4,位于第ⅣA族,與A同族但相對原子質量比A小的元素B為碳,其原子結構示意圖為,二者最外層均有4個電子;(2)二氧化硅與氫氟酸反應生成四氟化硅與水,化學方程式為SiO2+4HFSiF4↑+2H2O;(3)①將SiO2與純堿混合高溫熔融時反應生成Na2SiO3,同時還生成B的最高價氧化物E,則E為CO2,化學方程式為SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑;將少量的CO2與Na2SiO3水溶液反應,生成了含A的化合物F為H2SiO3,化學方程式為Na2SiO3+CO2+H2ONa2CO3+H2SiO3↓;②普通玻璃坩堝、石英玻璃坩堝中的二氧化硅在高溫下都能與碳酸鈉反應,應在鐵坩堝中熔化,A、B兩選項符合題意。答案:(1)ⅣA最外層均有4個電子(2)氫氟酸SiO2+4HFSiF4↑+2H2O(3)①SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑Na2SiO3+CO2+H2ONa2CO3+H2SiO3↓②AB(10分鐘·10分)10.(2022·武漢高一檢測)硅是帶來人類文明的重要元素之一,從傳統材料到信息材料的發展過程中創造了一個又一個奇跡。(1)工業上生產粗硅的反應:SiO2+2CSi(粗)+2CO↑;SiO2+3CSiC+2CO↑。若產品中單質硅與碳化硅的物質的量之比為1∶1,則參加反應的C和SiO2的物質的量之比為________________。

(2)工業上可以通過如圖所示的流程制取純硅:①若反應Ⅰ為Si(粗)+3HClSiHCl3+H2,則反應Ⅱ的化學方程式為__________。

②整個制備過程中必須嚴格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應生成H2SiO3、HCl和另一種物質,寫出該反應的化學方程式:______________________。

【解析】(1)若產品中單質硅與碳化硅的物質的量之比為1∶1,可將兩化學方程式疊加,可知C和SiO2的物