2022-2023學(xué)年人教版必修第二冊(cè) 5.3　無(wú)機(jī)非金屬材料 作業(yè)

PAGE8-無(wú)機(jī)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(huì)盡顯科技力量，彰顯綠色理念。下列說(shuō)法不正確的是（）A．頒獎(jiǎng)禮服采用的石墨烯材料是能導(dǎo)熱的金屬材料B．“飛揚(yáng)”火炬內(nèi)膽輔助材質(zhì)鋁合金是密度較小的金屬材料C．“飛揚(yáng)”火炬外殼材料碳纖維是耐低溫的無(wú)機(jī)非金屬材料D．陶瓷版“冰墩墩”屬于無(wú)機(jī)非金屬材料【解析】選A。石墨烯是碳的一種單質(zhì)，屬于無(wú)機(jī)非金屬材料，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；鋁合金的密度較小，屬于金屬材料，故B項(xiàng)正確；碳纖維是微晶石墨材料，屬于無(wú)機(jī)非金屬材料，故C項(xiàng)正確；陶瓷以硅酸鹽為主要原料，屬于傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料，故D項(xiàng)正確。2．（2022·長(zhǎng)沙高一檢測(cè)）如圖為刻蝕在玻璃上的精美的花紋圖案，則刻蝕過(guò)程中所發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)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(guò)程中發(fā)生反應(yīng)：4HF＋SiO2=SiF4↑＋2H2O。3．（2022·紹興高一檢測(cè)）碳納米管是繼足球烯（C60）以后發(fā)現(xiàn)的又一種碳單質(zhì)，以下有關(guān)碳納米管與足球烯（C60）的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．它們的物理性質(zhì)有較大差異B．在常溫下它們的化學(xué)性質(zhì)都穩(wěn)定C．它們是不同的碳單質(zhì)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(zhì)不同；它們都是碳單質(zhì)，在常溫下化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定；二者完全燃燒時(shí)都生成二氧化碳。4．2021年，我國(guó)航空航天事業(yè)取得了輝煌成就。下列成就所涉及的材料為半導(dǎo)體材料的是（）A．“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器使用的復(fù)合材料——SiC增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料B．“天舟三號(hào)”貨運(yùn)飛船使用的質(zhì)量輕強(qiáng)度高的材料——鋁合金C．“長(zhǎng)征五號(hào)”運(yùn)載火箭使用的高效清潔的液體燃料——液氫D．“神舟十三號(hào)”載人飛船使用的太陽(yáng)能電池材料——砷化鎵【解析】選D。SiC增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料屬于復(fù)合材料，A錯(cuò)誤；鋁合金是合金，屬于金屬材料，B錯(cuò)誤；液氫是可燃性物質(zhì)，燃燒會(huì)產(chǎn)生大量能量，屬于高效清潔的液體燃料，不是材料，C錯(cuò)誤；太陽(yáng)能電池材料——砷化鎵的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料，D正確。5.下列反應(yīng)不能一步完成的是 ()A.SiO2Na2SiO3B.SiO2H2SiO3C.Na2SiO3H2SiO3D.H2SiO3SiO2【解析】選B。SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O,A項(xiàng)正確;SiO2不與水反應(yīng),不能一步生成H2SiO3,B項(xiàng)錯(cuò)誤;Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaCl,C項(xiàng)正確;H2SiO3SiO2+H2O,D項(xiàng)正確。[易錯(cuò)提醒]SiO2不溶于水且不與水發(fā)生反應(yīng)。SiO2與HF反應(yīng),與其他酸不反應(yīng)?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】含硅元素的物質(zhì)有很多用途,下列說(shuō)法不正確的是 ()A.硅晶片是生產(chǎn)芯片的基礎(chǔ)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(dǎo)陶瓷具有超導(dǎo)性,可應(yīng)用于電力和交通領(lǐng)域【解析】選A。光導(dǎo)纖維的主要成分是SiO2,而芯片的主要成分是Si,A項(xiàng)錯(cuò)誤;陶瓷不導(dǎo)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(xiàng)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(xiàng)正確;超導(dǎo)陶瓷具有超導(dǎo)性,是一種優(yōu)良的導(dǎo)體,故可用于電力和交通領(lǐng)域,D項(xiàng)正確。二、非選擇題(本題包括1小題,共15分)6.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)下列物質(zhì)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(zhì)相似,SiO2與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________,工藝師常用________________(填物質(zhì)名稱)來(lái)雕刻玻璃,其反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______。

(3)用Na2SiO3水溶液浸泡過(guò)的棉花不易燃燒,說(shuō)明Na2SiO3可用作________。

(4)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______________。

【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(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。(4)制備硅單質(zhì)的反應(yīng)中C(碳)被氧化;SiO2中+4價(jià)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(shū)寫(xiě)正確的是 ()A.水玻璃中通入過(guò)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(yīng):SiO2+4H++4F-SiF4↑+2H2OD.單質(zhì)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(qiáng)電解質(zhì),以離子形式存在,向其中通入過(guò)量CO2反應(yīng)產(chǎn)生NaHCO3和H2SiO3,反應(yīng)的離子方程式為SiO32-+2CO2+2H2OH2SiO3↓+2HCO3-,A錯(cuò)誤;澄清石灰水中Ca(OH)2以離子形式存在,該反應(yīng)方程式不符合質(zhì)量守恒定律和物質(zhì)存在形式,正確的離子方程式為Ca2++2OH-+SiO2CaSiO3+H2O,B錯(cuò)誤;氫氟酸是弱酸,應(yīng)該用化學(xué)式表示,C錯(cuò)誤;單質(zhì)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(jìn)行實(shí)驗(yàn),比較醋酸與H2SiO3酸性的強(qiáng)弱,并指明所用試劑和藥品。提示:8.“中國(guó)芯”的發(fā)展離不開(kāi)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(yīng)用流程圖表示如下:下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ()A.反應(yīng)①中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶2B.流程中HCl和H2可以循環(huán)利用C.反應(yīng)①②③均為置換反應(yīng)D.生成的硅單質(zhì)是光導(dǎo)纖維的主要成分【解析】選D。反應(yīng)①的化學(xué)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(zhì)的量之比為1∶2,A項(xiàng)正確;反應(yīng)②中的HCl是反應(yīng)物、H2是生成物,反應(yīng)③中H2是反應(yīng)物、HCl是生成物,故流程中HCl和H2可以循環(huán)利用,B項(xiàng)正確;反應(yīng)①SiO2+2C2CO↑+Si,反應(yīng)②Si+3HClH2+SiHCl3,反應(yīng)③H2+SiHCl3Si+3HCl,均為置換反應(yīng),C項(xiàng)正確;光導(dǎo)纖維的主要成分是SiO2,Si單質(zhì)是良好的半導(dǎo)體材料,D項(xiàng)錯(cuò)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(zhì)是一種重要的半導(dǎo)體材料,含A元素的一種化合物C可用于制造高性能的現(xiàn)代通訊材料——光導(dǎo)纖維,C與燒堿反應(yīng)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(duì)原子質(zhì)量比A小的元素B的原子結(jié)構(gòu)示意圖為_(kāi)_____,

A與B在原子的電子層結(jié)構(gòu)上的相同點(diǎn)是______________________________。

(2)易與C發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的酸是__________________,

反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________。

(3)將C與純堿混合高溫熔融時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成D,同時(shí)還生成B的最高價(jià)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(xiě)出生成D和F的化學(xué)反應(yīng)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(zhì)是一種重要的半導(dǎo)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(xiàn)代通訊材料——光導(dǎo)纖維,則C為SiO2,C與燒堿反應(yīng)生成含A元素的化合物D為Na2SiO3。(1)A的最外層電子數(shù)為4,位于第ⅣA族,與A同族但相對(duì)原子質(zhì)量比A小的元素B為碳,其原子結(jié)構(gòu)示意圖為,二者最外層均有4個(gè)電子;(2)二氧化硅與氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅與水,化學(xué)方程式為SiO2+4HFSiF4↑+2H2O;(3)①將SiO2與純堿混合高溫熔融時(shí)反應(yīng)生成Na2SiO3,同時(shí)還生成B的最高價(jià)氧化物E,則E為CO2,化學(xué)方程式為SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑;將少量的CO2與Na2SiO3水溶液反應(yīng),生成了含A的化合物F為H2SiO3,化學(xué)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(yīng),應(yīng)在鐵坩堝中熔化,A、B兩選項(xiàng)符合題意。答案:(1)ⅣA最外層均有4個(gè)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(cè))硅是帶來(lái)人類文明的重要元素之一,從傳統(tǒng)材料到信息材料的發(fā)展過(guò)程中創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)奇跡。(1)工業(yè)上生產(chǎn)粗硅的反應(yīng):SiO2+2CSi(粗)+2CO↑;SiO2+3CSiC+2CO↑。若產(chǎn)品中單質(zhì)硅與碳化硅的物質(zhì)的量之比為1∶1,則參加反應(yīng)的C和SiO2的物質(zhì)的量之比為_(kāi)_______________。

(2)工業(yè)上可以通過(guò)如圖所示的流程制取純硅:①若反應(yīng)Ⅰ為Si(粗)+3HClSiHCl3+H2,則反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為_(kāi)_________。

②整個(gè)制備過(guò)程中必須嚴(yán)格控制無(wú)水無(wú)氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì),寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:______________________。

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