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考點6無機非金屬材料【合格考達標練】1.下列物品所使用的主要材料屬于無機非金屬材料的是ABCD陶瓷工藝品紙質(zhì)練習(xí)簿不銹鋼臉盆蠶絲領(lǐng)帶【答案】A【解析】A.陶瓷工藝品一般主要成分為硅酸鹽,屬于無機非金屬材料,故A選;B.紙質(zhì)練習(xí)簿的主要成分為纖維素,屬于有機非金屬材料,故B不選;C.不銹鋼臉盆的主要成分為金屬合金材料,屬于無機金屬材料,故C不選;D.蠶絲領(lǐng)帶的主要成分為蛋白質(zhì),屬于有機非金屬材料,故D不選;綜上所述,答案為A。2.(2021·廣東·高州市教師發(fā)展中心高一期末)2021年5月15日,我國火星探測器“天問一號”成功著陸火星。天問一號探測器上使用了重量輕、強度高、剛性好、寬溫度范圍下尺寸穩(wěn)定的新型SiC增強鋁基復(fù)合材料。下列說法錯誤的是A.SiC是一種新型硅酸鹽材料B.SiC俗稱金剛砂,具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)C.SiC中的碳原子和硅原子通過共價鍵連接D.SiC具有優(yōu)異的高溫抗氧化性能【答案】A【詳解】A.SiC屬于新型陶瓷,不屬于硅酸鹽材料,故A錯誤;B.碳化硅俗稱金剛砂,具有類似金剛石的結(jié)構(gòu),熔沸點高,硬度大,可用于制造耐高溫、抗氧化的新型陶瓷,B正確;C.SiC屬于共價化合物,碳原子和硅原子通過共價鍵連接,C正確;D.SiC屬于原子晶體,故SiC陶瓷具有耐高溫、抗腐蝕等優(yōu)異性能,D正確;故選A。3.下列說法正確的是()A.五邊形石墨烯與石墨互為同素異形體 B.二氧化硫可以漂白紫色石蕊試劑 C.二氧化硅是半導(dǎo)體材料 D.二氧化錳是H2O2分解的氧化劑【答案】A【解析】A.石墨烯和石墨都是有碳元素構(gòu)成,且屬于不同單質(zhì),屬于同素異形體,故A正確;B.二氧化硫具有漂白性能,但不能漂白紫色石蕊試劑,故B錯誤;C.二氧化硅不是半導(dǎo)體材料,常見半導(dǎo)體材料是硅單質(zhì),可將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能,故C錯誤;D.H2O2分解反應(yīng)中,二氧化錳做催化劑,所含元素化合價不變,故D錯誤。4.下列物品或設(shè)施使用了硅酸鹽材料的是:①陶瓷餐具②磚瓦③混凝土橋墩④門窗玻璃⑤水晶鏡片⑥石英鐘⑦水晶項鏈⑧硅太陽能電池⑨光導(dǎo)纖維⑩計算機芯片A.⑧⑩ B.⑤⑥⑦⑨ C.①②③④ D.②④⑥【答案】C【解析】①陶瓷餐具②磚瓦③混凝土橋墩④門窗玻璃等所用的材料是陶瓷,水泥,玻璃為傳統(tǒng)的硅酸鹽材料;⑤水晶鏡片⑥石英鐘⑦水晶項鏈⑨光導(dǎo)纖維等所用材料的成分是二氧化硅;⑧硅太陽能電池⑩計算機芯片所用的材料為單晶硅;故符合題意得是①②③④;本題答案C。5.2021年我國取得讓世界矚目的科技成果,化學(xué)功不可沒。下列說法不正確的是A.“北斗系統(tǒng)”組網(wǎng)成功,北斗芯片中的半導(dǎo)體材料為二氧化硅B.“嫦娥五號”運載火箭用液氧液氫推進劑,產(chǎn)物對環(huán)境無污染C.“天和核心艙”電推進系統(tǒng)中的腔體采用氮化硼陶瓷屬于新型無機非金屬材料D.“奮斗者”號潛水器外殼材料為鈦合金,鈦合金屬于新型合金【答案】A【解析】A.北斗芯片中的半導(dǎo)體材料為硅,故A錯誤;B.液氧液氫推進劑反應(yīng)時生成的產(chǎn)物為水,對環(huán)境無污染,故B正確;C.硬度大、強度高的氮化硼陶瓷屬于新型無機非金屬材料,故C正確;D.具有良好熱加工成形和焊接成形性能的鈦合金屬于新型合金,故D正確;故選A。6.(2021·安徽·蒙城第一中學(xué)高一期末)2021年,我國具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的“龍芯”19歲了。下列對硅單質(zhì)及其氧化物的有關(guān)敘述正確的是A.石英可以用來生產(chǎn)玻璃B.二氧化硅具有半導(dǎo)體性能,常用于制作光導(dǎo)纖維C.硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)D.晶體硅是具有金屬光澤的灰黑色金屬材料【答案】A【詳解】A.制取玻璃的原料有石灰石、純堿、石英,因此石英可以用來生產(chǎn)玻璃,A正確;B.二氧化硅是非金屬性氧化物,不具有半導(dǎo)體性能,但其能夠使光線全反射,因此常用于制作光導(dǎo)纖維,B錯誤;C.硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,但在常溫下能與NaOH溶液、氫氟酸發(fā)生反應(yīng),C錯誤;D.Si是非金屬元素,晶體硅是具有金屬光澤的灰黑色非金屬材料,D錯誤;故合理選項是A?!镜燃壙继嵘殹?.中華民族為人類文明進步做出了巨大貢獻,下列分析不正確的是A.中國藍是古代人工合成的藍色化合物,其化學(xué)式為BaCuSi4O10,可改寫成BaO?CuO?4SiO2B.東漢魏伯陽在《周易參同契》中對汞的描述:“……得火則飛,不見埃塵,將欲制之,黃芽為根。”這里的黃芽是指硫C.《本草綱目》拾遺中對“強水”的記載“……性最猛烈,能蝕五金……其水至強……惟玻璃可盛……”,“強水”為氫氟酸D.“白墻黑瓦青石板,煙雨小巷油紙傘”中紙傘的主要成分為有機高分子材料【答案】C【解析】A.硅酸鹽可以用氧化物的形式表示,在用不同形式表示時,各種元素的原子個數(shù)比不變,故化學(xué)式為BaCuSi4O10的物質(zhì)可改寫成BaO?CuO?4SiO2,A正確;B.S是淡黃色晶體,在空氣中點燃時會著火燃燒,產(chǎn)生SO2氣體,沒有固體剩余,故黃芽是固體S單質(zhì),B正確;C.《本草綱目》拾遺中對“強水”的記載“……性最猛烈,能蝕五金……其水至強……惟玻璃可盛……”,說明“強水”具有強氧化性,但不能與玻璃的成分發(fā)生反應(yīng),“強水”可能為濃硝酸與濃鹽酸混合得到的王水,但一定不是能夠與玻璃反應(yīng)的氫氟酸,C錯誤;D.紙傘的主要成分是纖維素,為天然有機高分子材料,D正確;故合理選項是C。8.下列關(guān)于硅單質(zhì)及其化合物的說法正確的是①硅酸鹽Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示為Na2O·2FeO·3SiO2②水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品③硅酸鹽都難溶于水④單質(zhì)硅是將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某S貌牧螦.②③ B.①③ C.①④ D.④【答案】D【解析】①硅酸鹽Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示為Na2O·Fe2O3·3SiO2,故錯誤;②水晶主要成分為二氧化硅,不是硅酸鹽,故錯誤;③大部分硅酸鹽難溶于水,如硅酸鈣、硅酸鎂等,少數(shù)硅酸鹽能夠溶于水,如硅酸鈉,故錯誤;④單質(zhì)硅是良好的半導(dǎo)體材料,是將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某S貌牧?,故正確;故選D。9.下列生活中的物質(zhì)與其有效成分、用途的對應(yīng)關(guān)系中不正確的是選項ABCD物質(zhì)漂白粉復(fù)方氫氧化鋁水玻璃小蘇打有效成分用途消毒劑抗酸藥木材防火劑原料發(fā)酵粉【答案】D【解析】A.漂白粉有效成分是次氯酸鈣,漂白粉溶于水,可發(fā)生反應(yīng)生成次氯酸:例如,次氯酸具有強氧化性能,殺菌消毒,故漂白粉是消毒劑,A正確;B.是一種兩性氫氧化物,具有微弱弱堿性、能和鹽酸反應(yīng),故是一種抗酸藥,B正確;C.的水溶液俗稱水玻璃,硅酸鈉不能燃燒,木材用水玻璃浸泡后晾干難以燃燒、不易腐蝕,可作木材防火劑,C正確;D.小蘇打是碳酸氫鈉的俗稱,碳酸氫鈉不穩(wěn)定、受熱分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳,故可可用于制作發(fā)酵粉,D不正確;答案選D。10.二氧化硅是一種化工原料,可以制備一系列物質(zhì)。下列說法正確的是()A.圖中所有反應(yīng)都不屬于氧化還原反應(yīng)B.硅酸鹽的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,常用于制造光導(dǎo)纖維C.可用鹽酸除去石英砂(主要成分為SiO2)中少量的碳酸鈣D.普通玻璃是由純堿、石灰石和石英砂制成的,其熔點很高【答案】C【解析】圖中二氧化硅與碳、硅與氯氣、四氯化硅與氫氣的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng);石英砂(主要成分為SiO2)與鹽酸不反應(yīng),碳酸鈣能與鹽酸反應(yīng),用鹽酸可溶解除去石英砂中的碳酸鈣;光導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化硅,而不是硅酸鹽;玻璃是混合物,沒有固定的熔點。11.(2021·四川龍泉驛·高一期末)2021年6月17日,我國神舟十二號載人飛船成功發(fā)射,中國空間站和國際空間站將同時在軌運營,此舉開創(chuàng)了國際航天事業(yè)的新篇章,制造神舟十二號載人飛船的材料中含有的主族元素W、X、Y、Z,分布在三個短周期中,其原子序數(shù)依次增大,X、Z同主族,X的最外層電子數(shù)是W和Y的最外層電子數(shù)之和,它們的單質(zhì)中只有Y的單質(zhì)為金屬,能與NaOH溶液反應(yīng)。下列敘述正確的是A.原子半徑大小順序為Z>Y>X>W(wǎng)B.Z的氧化物為酸性氧化物,能與水反應(yīng)生成對應(yīng)的酸C.W與X形成的化合物分子都呈正四面體結(jié)構(gòu)D.Z單質(zhì)可廣泛應(yīng)用于制造光電池、芯片等【答案】D【詳解】單質(zhì)中只有Y的單質(zhì)為金屬,能與NaOH溶液反應(yīng),Y為Al,X的最外層電子數(shù)是W和Y的最外層電子數(shù)之和,W為H,X為C,X、Z同主族,Z為Si。A.同周期元素從左到右半徑依次減小,故原子半徑為:Y>Z>X>W(wǎng),故A錯誤;B.Z的氧化物為SiO2,是酸性氧化物,但能與水反應(yīng)生成對應(yīng)的酸,故B錯誤;C.W與X形成的化合物為烴類,甲烷呈正四面體結(jié)構(gòu),其余烴類都不是正四面體結(jié)構(gòu),故C錯誤;D.Z為Si元素,Z單質(zhì)可廣泛應(yīng)用于制造光電池、芯片等,故D正確;故答案為D。12.(2021·云南省永勝縣第一中學(xué)高一階段練習(xí))下列有關(guān)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化或應(yīng)用說法不正確的是A.若X、Y、Z分別為Si、SiO2、H2SiO3,則可以通過一步反應(yīng)實現(xiàn)如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系B.若X、Y、Z分別為C、CO、CO2,則可以通過一步反應(yīng)實現(xiàn)如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系C.二氧化硅是生產(chǎn)光纖制品的基本原料D.水玻璃可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑【答案】A【詳解】A.SiO2不溶于水,不能直接轉(zhuǎn)化為H2SiO3,A錯誤;B.碳不完全燃燒和生成CO,CO繼續(xù)燃燒生成二氧化碳,二氧化碳和金屬鎂反應(yīng)生成碳,則可以通過一步反應(yīng)實現(xiàn)如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系,B正確;C.二氧化硅可以傳遞光信號,是生產(chǎn)光纖制品的基本原料,C正確;D.水玻璃是硅酸鈉的水溶液,可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑,D正確;答案選A。13.(2021·浙江溫州·高一期末)某固體混合物X中可能含有Fe、Fe2O3、Al2O3、SiO2、Na2SO3、Na2SO4中的幾種,為確定其成分,某學(xué)習(xí)小組做了如下實驗:①取固體混合物X加入足量的水中,得到溶液A和沉淀B;②取溶液A加入硝酸酸化的氯化鋇溶液,得到沉淀C;③取沉淀B加入足量的稀鹽酸中,得到溶液D和沉淀E,往溶液D中滴加氫氧化鈉溶液,觀察到先出現(xiàn)白色沉淀后沉淀溶解。下列說法中正確是A.固體混合物X中一定含有Na2SO4和SiO2B.固體混合物X中一定含有Al2O3,可能含有Na2SO3C.固體混合物X中一定不含有Fe2O3,可能含有FeD.若將沉淀B加入足量的NaOH溶液中,沉淀B部分溶解【答案】B【分析】由于Fe、Fe2O3、Al2O3、SiO2均不溶于水,根據(jù)實驗①現(xiàn)象知Na2SO3、Na2SO4至少存在一種,實驗②中加入硝酸酸化的BaCl2產(chǎn)生沉淀C,由于硝酸能將Na2SO3氧化為Na2SO4,故沉淀C一定為BaSO4,但無法確定來源于Na2SO3或是Na2SO4,根據(jù)實驗③現(xiàn)象知,沉淀B中含有不溶于鹽酸的固體,故混合物X中一定存在SiO2,由溶液D中滴加NaOH出現(xiàn)白色沉淀后沉淀溶解,推測沉淀為Al(OH)3,故混合物X中一定存在Al2O3,由于溶液D加入NaOH溶液未出現(xiàn)紅褐色沉淀或白色沉淀轉(zhuǎn)化為灰綠色沉淀最終轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀現(xiàn)象,故溶液D中不存在Fe2+、Fe3+,即混合物X中不存在Fe、Fe2O3?!驹斀狻緼.由分析知,混合物X中Na2SO3、Na2SO4至少存在一種,但不能確定一定存在的是Na2SO4,A錯誤;B.由分析知,混合物X中一定存在Al2O3,可能有Na2SO3,B正確;C.由分析知,混合物X中不存在Fe2O3、Fe,C錯誤;D.由分析知,混合物X一定有Al2O3、SiO2,故沉淀B為Al2O3、SiO2,加入NaOH溶液,兩者都反應(yīng),完全溶解,D錯誤;故答案選B。14.晶體硅是一種重要的非金屬材料。制備純硅的主要步驟如下:①高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅;②粗硅與干燥HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3:Si+3HCleq\o(=====,\s\up10(300℃))SiHCl3+H2;③SiHCl3與過量H2在1000~1100℃反應(yīng)制得純硅。已知SiHCl3能與H2O劇烈反應(yīng),在空氣中易自燃。請回答下列問題:(1)第①步制備粗硅的化學(xué)反應(yīng)方程式為_______________________________。(2)用SiHCl3與過量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如圖所示(熱源及夾持裝置均已略去):①裝置B中的試劑是________。裝置C中的燒瓶需要加熱,其目的是__________________________。②反應(yīng)一段時間后,裝置D中觀察到的現(xiàn)象是___________________________,裝置D不能采用普通玻璃管的原因是__________________,裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________。③為保證制備純硅實驗的成功,操作的關(guān)鍵是檢查實驗裝置的氣密性、控制好反應(yīng)溫度以及_____________________________________________________?!敬鸢浮浚?)SiO2+2Ceq\o(=====,\s\up10(高溫))Si+2CO↑(2)①濃硫酸使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化②有固體物質(zhì)生成在反應(yīng)溫度下,普通玻璃會軟化SiHCl3+H2eq\o(===========,\s\up10(1000~1100℃))Si+3HCl③排盡裝置中的空氣【解析】(1)根據(jù)題給信息,粗硅可以用碳還原二氧化硅的方法制得,反應(yīng)方程式為SiO2+2Ceq\o(=====,\s\up10(高溫))Si+2CO↑。(2)①因SiHCl3與水劇烈反應(yīng),故A中產(chǎn)生的H2必須干燥,B中液體為濃硫酸,且C中燒瓶需加熱,其目的是使SiHCl3汽化,加快與H2的反應(yīng)。②制取純硅的反應(yīng)條件為1000~1100℃,此溫度下普通玻璃易軟化。③因高溫下H2與O2易反應(yīng)而爆炸,故還應(yīng)排盡裝置中的空氣。15.(2021·全國·高一課時練習(xí))氮化硅是一種性能優(yōu)異的無機非金屬材料,它的熔點高,硬度大,電絕緣性好,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,但生產(chǎn)成本較高。(1)根據(jù)以上描述,推測氮化硅可能有哪些用途:___________(填字母)。a.制作坩堝b.用作建筑陶瓷c.制作耐高溫軸承d.制作切削刀具(2)請寫出氮和硅的原子結(jié)構(gòu)示意圖__________________,并根據(jù)元素周期律的知識,寫出氮化硅的化學(xué)式__________________。(3)氮化硅在19世紀已經(jīng)被化學(xué)家合成出來,但直到100多年后才逐漸應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。材料的基礎(chǔ)研究和實際應(yīng)用之間存在著一定距離,你認為二者之間的關(guān)系是怎樣的_________________________________?請查閱相關(guān)資料,與同學(xué)交流你的觀點?!敬鸢浮浚?)a、c、d(2Si3N4(3)材料的基礎(chǔ)研究為實際應(yīng)用提供了基礎(chǔ),而實際應(yīng)用則是材料的基礎(chǔ)研究的最終歸宿【解析】(1)氮化硅硬度大、熔點高可以用來制作坩堝,熔點高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定可制作耐高溫軸承,制作切削刀具,故答案為:a、c、d(2)根據(jù)原子序數(shù)分別為7和14,電子層分別為2和3,最外層電子分別為5和4,得出原子結(jié)構(gòu)示意圖,;氮最外層有5個電子,硅最外層有4個電子,氮非金屬性強于硅,而顯-3價,硅顯+4價,所以氮化硅的化學(xué)式為Si3N4;故答案為:,Si3N4;(3)氮化硅在19世紀已經(jīng)被化學(xué)家合成出來,但直到100多年后才逐漸應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域,材料的基礎(chǔ)研究為實際應(yīng)用提供了基礎(chǔ),而實際應(yīng)用則是材料的基礎(chǔ)研究的最終的目的;故答案為:材料的基礎(chǔ)研究為實際應(yīng)用提供了基礎(chǔ),而實際應(yīng)用則是材料的基礎(chǔ)研究的最終歸宿。【新情境創(chuàng)新練】16.(2021·北京海淀·高一學(xué)業(yè)考試)閱讀短文,回答問題。硅元素在地殼中的含量僅次于氧。人類很早就利用硅酸鹽燒陶制瓷、獲得玻璃制品。1824年,人類成功提煉出硅單質(zhì)。如今,半導(dǎo)體“硅”已經(jīng)成為信息時代高科技的代名詞。由于硅元素儲量豐富,且單晶硅具有優(yōu)異的耐高溫與
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