第五章化工生產中的重要非金屬元素第三節無機非金屬材料（限時：20分鐘）一、選擇題1．（2021·甘肅蘭州市·蘭州一中高一期末）高質量的沙子可用于制造光纖，沙子的主要化學成分是（）A．NaBr B．SiO2 C．MgCl2 D．KI【答案】B【詳解】二氧化硅可以制造光纖，沙子的主要成分是二氧化硅，故答案為B。2．唐三彩、秦兵馬俑制品的主要材料在成分上屬于（）A．氧化鋁 B．二氧化硅 C．硅酸鹽 D．合金【答案】C【詳解】唐三彩、秦兵馬俑制品由粘土經高溫灼燒而成，屬于硅酸鹽產品。故選C。3．下列試劑需要盛放在帶橡膠塞的試劑瓶中的是()A．燒堿溶液 B．食鹽水 C．氯化鋁溶液 D．硫酸鈉溶液【答案】A【詳解】A．燒堿溶液能夠與玻璃中的SiO2反應產生具有粘性的Na2SiO3而將玻璃塞與試劑瓶黏在一起，因此需要盛放在帶橡膠塞的試劑瓶中，A符合題意；B．食鹽水與試劑瓶中的成分不能發生反應，因此對試劑瓶的瓶塞無要求，可以使用玻璃塞，也可以使用橡膠塞，B不符合題意；C．氯化鋁溶液顯酸性，與試劑瓶的成分不能反應，可以使用玻璃塞，也可以使用橡膠塞，C不符合題意；D．硫酸鈉溶液顯中性，與試劑瓶的成分不能反應，可以使用玻璃塞，也可以使用橡膠塞，D不符合題意；故合理選項是A4．（2020·沙坪壩區·重慶一中高一月考）下列我國古代發明或技術中，主要原理不是化學變化的是A．燒結黏土制陶瓷 B．糧食釀酒 C．打磨磁石制指南針 D．燃放煙火【答案】C【詳解】A．燒制陶瓷的過程中黏土變成陶瓷，發生了復雜的化學變化，故A不合題意；B．糧食釀酒涉及淀粉的水解和葡萄糖在酒曲酵的作用分解生成乙醇，是化學變化，故B不合題意；C．打磨磁石制指南針沒有新物質生成，只是固體形狀發生改變，是物理變化，故C符合題意；D．燃燒均為化學變化，故D不合題意；故答案為C。5．下列各物質的俗名，用途對應不正確的是()A．石英——光導纖維 B．單晶硅——芯片C．硅膠——干燥劑 D．水玻璃——治療胃酸過多【答案】D【詳解】A．石英是SiO2的俗稱，可用于生產光導纖維，A不合題意；B．單晶硅是Si的單質，可用于生產電腦或手機等的芯片，B不合題意；C．硅膠是硅酸的凝膠，一種粒狀多孔的二氧化硅水合物，可用作干燥劑，C不合題意；D．水玻璃是硅酸鈉的水溶液，不能用于治療胃酸過多，D符合題意；故選D。6．（2020·臨潁縣南街高級中學高一期末）手工制陶工藝中，下列工序是在窯爐里完成的是（）A．燒結 B．混合 C．成型 D．干燥【答案】A【詳解】手工制作陶瓷一般經過：配料、制模、成型、干燥、施釉、裝燒等，用到的原料為石英、長石、高嶺土，制成的模子在窯爐里經過燒制得到陶瓷，在窯爐里完成的工序是燒結，故選A。7．下列說法中正確的是A．燒結黏土制陶瓷不涉及化學反應B．玻璃、水泥的生產都要用石灰石做原料C．晶體硅熔點高、硬度大，因此可用于制作半導體材料D．玻璃、餐桌上的瓷盤和水晶項鏈的主要成分都是硅酸鹽【答案】B【詳解】A．制陶瓷的原料是黏土，發生化學變化生成硅酸鹽產品，A錯誤；B．生產玻璃的主要原料是石灰石、純堿和石英，生產水泥的主要原料為石灰石和黏土，B正確；C．晶體硅作半導體材料是利用其導電性介于導體與絕緣體之間的性質，與其熔點、硬度無關，C錯誤；D．水晶的主要成分為二氧化硅，不是硅酸鹽，D錯誤；故選B。8．陶瓷被公認為是中國人在科學技術上的成果以及對美的追求與塑造。下列說法正確的是()A．陶瓷由黏土和石英砂燒制而成 B．陶皿可用于盛放鹽酸，但不能用于盛放氫氟酸C．鋼化玻璃是一種陶瓷材料 D．陶瓷坩堝可用于煅燒石灰石制備生石灰【答案】B【詳解】A．陶瓷由黏土經高溫燒結而成，其主要成分是硅酸鹽，不需要石英砂，故A錯誤；B．陶皿中成分二氧化硅不與鹽酸反應，但二氧化硅能與氫氟酸反應，不能用于盛放氫氟酸，故B正確；C．鋼化玻璃和普通玻璃的組成基本相同，屬于玻璃，不是陶瓷材料，故C錯誤；D．陶瓷坩堝中的成分中含有二氧化硅，碳酸鈣與二氧化硅在高溫條件下反應生成硅酸鈣和二氧化碳，所以陶瓷坩堝不能用于煅燒石灰石制備生石灰，故D錯誤；故選：B。9．被譽為“光纖之父”的華人科學家高錕榮獲2009年諾貝爾化學獎。下列敘述中不正確的是A．SiO2是生產光導纖維和粗硅的主要原料B．SiO2與CO2都屬于酸性氧化物，都能與堿反應C．SiO2與CO2都能與水反應生成相應的酸D．水晶的主要成分是SiO2【答案】C【詳解】A．光導纖維的主要成分是二氧化硅，工業上用二氧化硅和焦炭制取粗硅，故A正確；B．SiO2與CO2都能和強堿反應生成鹽和水，都屬于酸性氧化物，故B正確；C．二氧化硅和水不反應，用二氧化硅和氫氧化鈉溶液制取硅酸鈉溶液，硅酸鈉溶液再和稀鹽酸反應制取硅酸，故C錯誤；D．二氧化硅在自然界的存在有多種形態，其中水晶、瑪瑙的主要成分都是二氧化硅，是晶體形態的二氧化硅，故D正確；故選C。10．（2020·江蘇宿遷市·高一月考）隨著工業4.0的到來，工業設備對芯片的需求越來越高，制造芯片所用的半導體材料是A．二氧化硅 B．碳 C．鋁 D．硅【答案】D【詳解】制造芯片所用的半導體材料是硅，二氧化硅用于光導纖維，答案選D。11．硅的氧化物及硅酸鹽構成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤。在無機非金屬材料中，硅一直扮演著主角。下面幾種物質中含有硅單質的是A．水晶鏡片 B．瑪瑙手鐲 C．硅太陽能電池 D．石英光導纖維【答案】C【詳解】A．水晶的主要成分是二氧化硅，故A不符合題意；B．瑪瑙的主要成分是二氧化硅，故B不符合題意；C．太陽能電池板的主要成分是硅單質，硅太陽能電池工作原理是利用光電材料吸收光能后發生光電子轉換反應，故C符合題意；D．石英光導纖維的主要成分是二氧化硅，故D不符合題意；答案選C。12．（2020·遼寧大連市·莊河高中高一開學考試）抗雪災中，為使道路的積雪迅速融化，經常會使用一種融雪劑硅酸鈉，化學式為Na2SiO3，其中硅元素的化合價為（）A．+2 B．+3 C．+4 D．+6【答案】C【詳解】硅酸鈉中，鈉元素的化合價為+1價，氧元素的化合價為—2價，由化合價代數和為0可知，硅元素的化合價為+4價，故選C。13．下列說法不正確的是（）A．光導纖維作通信材料有許多優點，但怕腐蝕，鋪設也很不方便B．新型無機非金屬材料具有光學特性、電學特性等C．高溫結構陶瓷相比金屬材料具有許多優點，如耐高溫、抗氧化等D．光導纖維除用于通信外，還可以用于醫療、信息處理等許多方面【答案】A【詳解】A．光導纖維的主要成分是二氧化硅，二氧化硅性質穩定，耐腐蝕，故A符合題意；B．新型無機非金屬材料主要有先進陶瓷、非晶體材料、人工晶體、無機涂層、無機纖維等，具有光學特性、生物功能、電學特性、耐高溫、強度高，故B不符合題意；C．高溫結構陶瓷包括高溫氧化物和高溫非氧化物(或稱難熔化合物)兩大類，不怕氧化，耐高溫，密度小，故C不符合題意；D．光導纖維在信息傳遞方面有很多應用，如內窺鏡、光纖通信等，故D不符合題意；故答案為：A。14．屬于酸性氧化物的原因是（）A．硅是非金屬元素 B．對應的水化物是可溶性酸C．與強堿反應生成鹽和水 D．不能與酸反應【答案】C【分析】酸性氧化物是指能與堿反應生成鹽和水的氧化物。【詳解】A．非金屬元素形成的氧化物不一定是酸性氧化物，A不合題意；B．對應的水化物難溶于水，且酸的溶解性與是否為酸性氧化物無關，B不合題意；C．與強堿反應生成鹽和水，符合酸性氧化物的定義，C符合題意；D．不與一般的酸反應，但能與氫氟酸反應，D不合題意；故選C。15．玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品，下列有關說法正確的是（）A．玻璃是人類最早使用的硅酸鹽制品B．制造水泥的主要原料為純堿、石灰石和石英C．硅酸鹽制品的性質穩定、熔點較高D．制造水泥的過程中只發生了物理變化【答案】C【詳解】A．陶器是人類最早使用的硅酸鹽制品，A錯誤；B．制造水泥的主要原料為黏土和石灰石，B錯誤；C．硅酸鹽制品的性質穩定、熔點較高，C正確；D．制造水泥的過程中發生了復雜的物理變化和化學變化，D錯誤；故答案選C。16．碳納米管是由碳原子組成的六角形蜂巢狀平面薄膜卷曲而成，具有許多異常的力學、電學和化學性能。下列關于碳納米管的說法不正確的是A．碳納米管屬于一種有機合成纖維B．碳納米管與金剛石互為同素異形體C．常溫下，碳納米管具有較好的穩定性D．碳納米管比表面積大，可用作新型儲氫材料【答案】A【詳解】A、碳納米管由碳單質組成，不屬于有機合成纖維，A錯誤；B、碳納米管與金剛石都由碳元素組成，但結構與性質不同，互為同素異形體，B正確；C、碳單質性質穩定，所以常溫下，碳納米管具有較好的穩定性，C正確；D、碳納米管是由碳原子組成的六角形蜂巢狀平面薄膜卷曲而成，所以比表面積大，可用作新型儲氫材料，D正確。答案選A。17．（2020·安徽宣城市·高一期末）我國的瓷器以“入窯一色，出窯萬彩"的神奇窯變而著稱。下列關于陶瓷的說法正確的是A．瓷器中含有許多金屬元素，因此陶瓷屬于金屬材料B．高品質的白瓷晶瑩剔透，屬于純凈物C．氮化硅陶瓷屬于傳統無機非金屬材料D．“窯變”是高溫下釉料中某些金屬化合物發生氧化還原反應導致的顏色變化【答案】D【詳解】A．瓷器的主要成分為硅酸鹽，則為無機非金屬材料，故A錯誤；B．瓷器的原料主要是黏土燒結而成，瓷器中含有多種硅酸鹽和二氧化硅，是混合物，故B錯誤；C．氮化硅陶瓷屬于新型無機非金屬材料，是高溫結構材料，可用于制造陶瓷發動機的受熱面，故C錯誤；D．不同的金屬氧化物顏色可能不同，在高溫下，釉料中的金屬化合物發生氧化還原反應導致顏色變化，故D正確；

答案為D。18．（2020·福建三明市·三明一中高一期中）有關材料分類錯誤的是A．玻璃鋼屬于金屬材料B．聚氯乙烯屬于有機材料C．光導纖維屬于新型無機非金屬材料D．玻璃、水泥、陶瓷屬于傳統的無機非金屬材料【答案】A【詳解】A．玻璃鋼是一種以玻璃纖維做增強體、合成樹脂做基體的復合材料，不是金屬材料，故A錯誤；B．聚氯乙烯屬于有機材料，是人工合成的，故B正確；C．光導纖維屬于新型無機非金屬材料，故C正確；D．玻璃、陶瓷、水泥的主要成分是硅酸鹽類，都屬于傳統的無機非金屬材料，故D正確；答案選A。二、非選擇題19．500多年前，一艘載著天然蘇打晶體的商船在航行中擱淺，船員們便在附近的沙灘上用幾塊蘇打晶體支鍋煮飯。之后他們驚奇地發現，在蘇打與沙粒接觸處出現了許多晶瑩發亮的珠子。回答下列問題：(1)請你分析一下，這種珠子可能是_______(填序號，下同)。A．水晶顆粒B．無水碳酸鈉C．玻璃珠D．晶體硅(2)下列可用來熔融蘇打晶體的坩堝是______。A．瑪瑙坩堝B．石英坩堝C．鐵坩堝【答案】CC【分析】瑪瑙、石英、沙子的主要成分都是二氧化硅，它們都能與純堿在高溫條件下反應。【詳解】(1)蘇打是，沙子的主要成分是，二者在高溫下發生反應，制造玻璃時也涉及此反應，因此得到珠子可能是玻璃珠，故C項正確。答案為：C；(2)瑪瑙坩堝、石英坩堝的主要成分都是二氧化硅，能與發生反應，鐵坩堝不與碳酸鈉發生反應，故C項正確。答案為：C。20．氮化硅陶瓷因其熔點高，對于金屬及氧化物熔體具有相當的高溫穩定性，越來越多被應用于熱工各個領域，如陶瓷燒成棚板、輥棒，以及高溫軸承、渦輪葉片等。(1)下列關于氮化硅陶瓷的說法正確的是________。A．硅粉合成氮化硅的反應屬于氧化還原反應B．氮化硅陶瓷屬于硅酸鹽C．氮化硅陶瓷可用于制造磨刀材料D．太陽能光伏產業的主體材料為氮化硅(2)在燒結氮化硅陶瓷的過程中，二氧化硅、碳、氮氣以物質的量之比3:6:2反應生成兩種化合物。①該反應的化學方程式為___________________________。②該反應中氧化劑與還原劑的質量比為________。【答案】AC3SiO2＋2N2＋6CSi3N4＋6CO7:9【詳解】(1)Si與N2反應前后，N、Si元素的化合價發生變化，故屬于氧化還原反應，A正確；氮化硅屬于新型高溫結構陶瓷，不屬于硅酸鹽，B錯誤；根據氮化硅的性能，可用于制造磨刀材料，C正確；太陽能光伏產業的主體材料為硅，D錯誤。(2)①硅原子最外層有4個電子，氮原子最外層有5個電子，在氮化硅中硅顯＋4價，氮顯－3價，根據化合物