基礎(chǔ)課時(shí)7無(wú)機(jī)非金屬材料(分值:70分)A級(jí)合格過(guò)關(guān)練選擇題只有1個(gè)選項(xiàng)符合題意(1~8題,每題4分,共32分)(一)硅酸鹽材料1.隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,無(wú)機(jī)非金屬材料突破了傳統(tǒng)的硅酸鹽體系。下列物質(zhì)中不屬于硅酸鹽材料的是()水泥 普通玻璃石墨烯 陶瓷2.下列關(guān)于硅酸鹽材料的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()生活中常見的硅酸鹽材料有玻璃、水泥、陶瓷普通玻璃的主要成分是二氧化硅陶瓷的主要原料是黏土硅酸鹽水泥以石灰石和黏土為主要原料3.文物是傳承文化的重要載體,下列主要成分不是硅酸鹽的文物是()簡(jiǎn)牘陶彩繪女舞俑清雍正款霽紅釉瓷碗蕭何月下追韓信圖梅瓶4.《天工開物》記載:“凡埏泥造瓦,掘地二尺余,擇取無(wú)砂粘土而為之”,“凡坯既成,干燥之后,則堆積窖中燃薪舉火”,“澆水轉(zhuǎn)釉(主要為青色),與造磚同法”。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()沙子和黏土的主要成分為硅酸鹽“燃薪舉火”使黏土發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)變化燒制后自然冷卻成紅瓦,澆水冷卻成青瓦黏土是制作磚瓦和陶瓷的主要原料(二)無(wú)機(jī)非金屬材料5.我國(guó)火星探測(cè)器“天問(wèn)一號(hào)”上使用了重量輕、強(qiáng)度高、剛性好、寬溫度范圍下尺寸穩(wěn)定的新型SiC增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()SiC是一種新型硅酸鹽材料SiC俗稱金剛砂,具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)SiC中的碳原子和硅原子通過(guò)共價(jià)鍵連接SiC具有優(yōu)異的耐高溫抗氧化性能6.我國(guó)科學(xué)家合成的3nm長(zhǎng)的管狀碳納米管,長(zhǎng)度居世界之首。這種碳纖維具有強(qiáng)度高、剛度(抵抗變形的能力)高、密度小(只有鋼的14)、熔點(diǎn)高,化學(xué)穩(wěn)定性好的特點(diǎn),因此被稱為“超級(jí)纖維”。下列對(duì)碳纖維的說(shuō)法中不正確的是()它是制造飛機(jī)的理想材料它的主要組成元素是碳元素它的結(jié)構(gòu)與石墨相似碳纖維復(fù)合材料耐高溫7.騰飛的中國(guó)離不開化學(xué),化學(xué)與環(huán)境、材料、信息、能源關(guān)系密切,推動(dòng)著人類社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展。下列說(shuō)法不正確的是()“天問(wèn)一號(hào)”所用的太陽(yáng)能電池帆板,其主要材料是硅中國(guó)空間站使用石墨烯存儲(chǔ)器,所用材料石墨烯屬于無(wú)機(jī)非金屬材料SO2可用來(lái)漂白紙漿,也能作食品添加劑5G技術(shù)中使用的通信光纜不與任何酸堿反應(yīng)8.高純度晶體硅是典型的無(wú)機(jī)非金屬材料,它可以按下列方法制備:SiO2Si(粗)SiHCl3Si(純)下列說(shuō)法不正確的是()步驟①的化學(xué)方程式:SiO2+2CSi+2CO↑步驟①中每生成1molSi,轉(zhuǎn)移4mol電子步驟③中的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)高純硅是制造手機(jī)芯片的常用材料,SiO2是制造太陽(yáng)能電池的基本原料9.(14分)硅是無(wú)機(jī)非金屬材料的主角,硅的氧化物和硅酸鹽約占地殼質(zhì)量的90%以上。(1)(2分)下列物質(zhì)不含有硅酸鹽的是(填字母)。

A.陶瓷 B.玻璃C.水泥 D.生石灰(2)(4分)SiO2是玻璃的主要成分之一,SiO2與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為

,

工藝師常用(填物質(zhì)名稱)來(lái)雕刻玻璃。

(3)(4分)用Na2SiO3水溶液浸泡過(guò)的棉花不易燃燒,說(shuō)明Na2SiO3可用作。Na2SiO3可通過(guò)SiO2與純堿混合高溫熔融反應(yīng)制得,高溫熔融純堿時(shí)下列坩堝可選用的是(填字母)。A.普通玻璃坩堝 B.石英玻璃坩堝C.氧化鋁坩堝 D.鐵坩堝(4)(4分)工業(yè)上常利用反應(yīng)2C+SiO2Si+2CO↑制備硅單質(zhì),該反應(yīng)中所含元素化合價(jià)升高的物質(zhì)是(填化學(xué)式,下同),氧化劑是。B級(jí)素養(yǎng)培優(yōu)練(10~12題,每題4分,共12分)10.多晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài),是制造硅拋光片、太陽(yáng)能電池及高純硅的主要原料。已知多晶硅第三代工業(yè)制取流程如下所示:下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()Y可能是H2制取粗硅的過(guò)程中焦炭與石英會(huì)發(fā)生副反應(yīng)生成碳化硅,在該副反應(yīng)中,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶1SiHCl3中硅元素的化合價(jià)為+4價(jià)Y與SiHCl3制備多晶硅的反應(yīng)屬于置換反應(yīng)11.由粗SiO2制備純SiO2的流程如圖所示,下列說(shuō)法不正確的是()粗SiO2XYSiO2SiO2可用于制造光導(dǎo)纖維步驟Ⅱ的反應(yīng)是Na2SiO3+H2SO4H2SiO3↓+Na2SO4步驟Ⅱ中的稀硫酸能用CO2替代若在實(shí)驗(yàn)室中完成步驟Ⅲ,一般在蒸發(fā)皿中進(jìn)行12.氮化硅(Si3N4)是一種重要的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料,用石英砂和原料氣(含N2和少量O2)制備Si3N4的操作流程如圖(粗硅中含少量Fe、Cu的單質(zhì)及化合物):下列敘述不正確的是()“還原”反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+2CSi+2CO↑粗硅提純所得的高純硅是制造芯片的材料“操作X”可將原料氣通過(guò)灼熱的銅網(wǎng)“稀酸Y”可選用稀鹽酸13.(12分)硅在地殼中的含量較高。硅及其化合物的開發(fā)由來(lái)已久,在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。(1)(2分)1810年瑞典化學(xué)家貝采利烏斯在加熱石英砂、木炭和鐵時(shí),得到一種“金屬”。這種“金屬”可能是。

(2)(2分)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸鹽材料。其中,生產(chǎn)普通玻璃的主要原料有

。(3)(8分)高純硅是現(xiàn)代信息、半導(dǎo)體和光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)都需要的基礎(chǔ)材料。工業(yè)上提純硅有多種技術(shù)路線,其中一種工藝流程示意圖及主要反應(yīng)如下:發(fā)生的主要反應(yīng)電弧爐SiO2+2CSi+2CO↑流化床反應(yīng)器Si+3HClSiHCl3+H2還原爐SiHCl3+H2Si+3HCl①用石英砂和焦炭在電弧爐中高溫加熱也可以生產(chǎn)碳化硅,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

;

碳化硅又稱,其晶體結(jié)構(gòu)與相似。

②在流化床反應(yīng)的產(chǎn)物中,SiHCl3大約占85%,還有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等,有關(guān)物質(zhì)的沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表,提純SiHCl3的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和。

物質(zhì)SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2沸點(diǎn)/℃235557.631.88.2物質(zhì)SiH3ClHClSiH4沸點(diǎn)/℃-30.4-84.9-111.9基礎(chǔ)課時(shí)7無(wú)機(jī)非金屬材料1.C[水泥、普通玻璃、陶瓷是傳統(tǒng)的硅酸鹽材料;石墨烯是只有一個(gè)碳原子直徑厚度的單層石墨,屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料。]2.B[普通玻璃的主要成分為Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。]3.A[A項(xiàng),簡(jiǎn)牘主要成分為植物纖維;B項(xiàng),陶彩繪女舞俑,陶制品為硅酸鹽材料;C項(xiàng),瓷碗為瓷器,瓷器主要成分為硅酸鹽;D項(xiàng),梅瓶也是瓷器,為硅酸鹽材料。]4.A[A項(xiàng),沙子的主要成分是二氧化硅,不是硅酸鹽,錯(cuò)誤;B項(xiàng),硅酸鹽工業(yè)煅燒過(guò)程中發(fā)生一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)變化,正確;C項(xiàng),自然冷卻生成的物質(zhì)中鐵元素為+3價(jià),所以為紅瓦,澆水過(guò)程中,水在高溫下與碳反應(yīng)生成還原性氣體CO,Fe3+被還原為Fe2+,所以成青瓦,正確;D項(xiàng),磚瓦和陶瓷的主要原料為黏土,正確。]5.A[SiC屬于新型陶瓷,不屬于硅酸鹽材料,A錯(cuò)誤;碳化硅俗稱金剛砂,具有類似金剛石的結(jié)構(gòu),熔、沸點(diǎn)高,硬度大,可用于制造耐高溫、抗氧化的新型陶瓷,B、D正確;SiC屬于共價(jià)化合物,碳原子和硅原子通過(guò)共價(jià)鍵連接,C正確。]6.C[石墨的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是層狀的,碳納米管是管狀的。]7.D[SO2雖然有毒,但食品中添加適量的二氧化硫可以起到防腐、抗氧化等作用,在一定范圍內(nèi)可以用作食品添加劑,C正確;光纜主要成分為二氧化硅,常溫下,二氧化硅與氫氟酸、氫氧化鈉反應(yīng),D錯(cuò)誤。]8.D[A項(xiàng),步驟①的化學(xué)方程式:SiO2+2CSi+2CO↑;B項(xiàng),依據(jù)方程式SiO2+2CSi+2CO↑可知,反應(yīng)中硅從+4價(jià)降為0價(jià),每生成1molSi,轉(zhuǎn)移4mol電子;C項(xiàng),步驟③氫氣與三氯氫硅反應(yīng)生成硅和氯化氫,氫、硅元素化合價(jià)發(fā)生變化,屬于氧化還原反應(yīng);D項(xiàng),硅為良好的半導(dǎo)體材料,是制造太陽(yáng)能電池的常用材料,二氧化硅具有良好的光學(xué)特性,是制造光導(dǎo)纖維的基本原料。]9.(1)D(2)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O氫氟酸(3)防火劑D(4)CSiO2解析(1)生石灰是CaO,為堿性氧化物且不含Si,不含有硅酸鹽。(2)SiO2與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)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(lái)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。SiO2和Na2CO3在高溫下反應(yīng)生成Na2SiO3和CO2,故含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能與Na2CO3在高溫下反應(yīng),故不能用以上材質(zhì)的坩堝熔融純堿。(4)該反應(yīng)中C被氧化,SiO2中+4價(jià)的硅元素被還原,因此SiO2作氧化劑。]10.B[Y能夠還原SiHCl3為硅單質(zhì),則Y可能是H2,A正確;制取粗硅的過(guò)程中焦炭與石英會(huì)發(fā)生副反應(yīng)生成SiC:3C+SiO2SiC+2CO↑,在該反應(yīng)中碳既是氧化劑,又是還原劑,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶2,B錯(cuò)誤;SiHCl3中H是-1價(jià),Cl是-1價(jià),則Si的化合價(jià)為+4價(jià),C正確;H2與SiHCl3制備多晶硅的反應(yīng)為SiHCl3+H2Si+3HCl,屬于置換反應(yīng),D正確。]11.D[SiO2可用于制造光導(dǎo)纖維,A正確;步驟Ⅱ中硅酸鈉和稀硫酸反應(yīng)生成硅酸沉淀,化學(xué)方程式是Na2SiO3+H2SO4H2SiO3↓+Na2SO4,B正確;碳酸的酸性強(qiáng)于硅酸,因此步驟Ⅱ中的稀硫酸可用CO2替代,C正確;若在實(shí)驗(yàn)室中完成步驟Ⅲ,一般在坩堝中進(jìn)行,蒸發(fā)皿不能用于灼燒固體,D錯(cuò)誤。]12.D[“還原”反應(yīng)是用焦炭把二氧化硅還原為粗硅,反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+2CSi+2CO↑,故A正確;粗硅提純所得的高純硅是制造芯片的材料,故B正確;“操作X”是除去氮?dú)庵械纳倭垦鯕?可將原料氣通過(guò)灼熱的銅網(wǎng),故C正確;粗硅中含少量Fe、Cu的單質(zhì)及化合物,硝酸能溶解Fe、Cu,但稀鹽酸不能溶解Cu,所以“稀酸Y”不可選用稀鹽酸,故D錯(cuò)誤。]13.(1)含有硅、碳的鐵合金