高中化学课时跟踪训练七无机非金属材料新人教版选修.docx

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高中化学课时跟踪训练七无机非金属材料新人教版选修

课时跟踪训练（七）　无机非金属材料

一、选择题（本题包括10小题，每小题5分，共50分）

1．下列说法正确的是（　　）

A．陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品

B．水晶、玛瑙、光纤、硅胶的主要成分都是SiO2

C．SiO2很稳定，与所有的酸都不反应

D．将石棉（CaMg3Si4O12）化学式改写成氧化物的形式为3（MgO·CaO）·4SiO2

2．[双选题]下列属于新型无机非金属材料的是（　　）

A．高强度水泥　　　　　　B．钢化玻璃

C．氧化铝陶瓷D．光导纤维

3．科学家发现的C60是一种新的分子，它是空心的，具有类似足球的结构，被称为“分子足球”；最近日本科学家确认世界上还存在一种“分子足球N60”，它与C60的结构相似，而且在高温或机械撞击后，其中积蓄的巨大能量会在一瞬间释放出来。

对于N60，下列说法中正确的是（　　）

A．N60是化合物，不是单质

B．N60与14N都是氮的同位素

C．N60没有同素异形体

D．N60的发现开辟了能源世界的新天地，N60将会成为较好的火箭燃料

4．高温下发生反应SiO2＋3C

SiC＋2CO↑，其中氧化剂与还原剂的质量比为（　　）

A．1∶3B．5∶3

C．1∶2D．2∶1

5．下列叙述正确的是（　　）

①普通水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙

②制造普通玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英砂

③陶瓷的种类很多，主要分为土器、瓷器和炻器等

④高温结构陶瓷、生物陶瓷和压电陶瓷都属于新型无机非金属材料

⑤硅氧四面体结构的特殊性决定了硅酸盐材料大多具有稳定性、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等特点

⑥水泥砂浆又称混凝土

A．①②③⑥B．①③④⑤

C．①②③④⑤D．②③④⑥

6．根据水泥、玻璃和陶瓷的生产过程，总结出硅酸盐工业的一般特点是（　　）

①原料一定是含硅元素的物质　②生成物是硅酸盐

③反应条件是高温　④发生复杂的物理、化学变化

A．①和②B．①②③

C．①③④D．①②③④

7．氮化硅（Si3N4）是一种具有耐高温等优异性能的新型陶瓷，工业上可用下列方法制取：

3SiO2＋6C＋2N2高温,Si3N4＋6CO，下列说法正确的是（　　）

A．氮化硅性质活泼，易与其他物质反应

B．氮化硅中氮元素的化合价为－3

C．上述反应中，N2是还原剂，SiO2是氧化剂

D．上述反应中，每生成1molSi3N4，N2得到6mol电子

8．四氯化硅还原法是当前制备较高纯度硅的一种方法，有关反应的化学方程式为SiCl4（g）＋2H2（g）高温,Si（s）＋4HCl（g）。

下列说法合理的是（　　）

A．光导纤维的主要成分是硅单质

B．减小压强有利于加快化学反应速率

C．高温下，氢气的还原性强于硅

D．混入少量空气对上述反应无影响

9．下列关于无机非金属材料的说法中正确的是（　　）

A．传统无机非金属材料是指：

光导纤维、玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料

B．新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点，但强度比较差

C．高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点

D．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐

10．在高新技术蓬勃发展的今天，陶瓷材料被称为“支撑未来高新技术的尖端材料”，广泛应用在航空、航天、信息、医疗、交通运输等许多领域。

下列说法中正确的是（　　）

A．新型陶瓷材料和传统陶瓷材料都是硅酸盐材料

B．新型陶瓷材料又叫精细陶瓷或高性能陶瓷

C．制造新型陶瓷制品的原料以天然矿物为主

D．现在已经制造出的新型陶瓷材料大都性能优异，具有很好的延性和超塑性

二、非选择题（本题包括4小题，共50分）

11．（10分）获取知识和信息是现代人不可缺少的能力，信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动。

（1）光导纤维是一种高质量传导光的玻璃纤维，利用光缆通讯，能同时传输大量信息。

制造光纤电缆的主要原材料的化学式是________，它属于________材料。

信息产业的核心材料是高纯度的硅，高纯度的单晶硅生产方法之一：

SiO2

Si（粗硅）

SiHCl3（沸点33.0℃）

Si

超纯硅（多晶硅）―→单晶硅

用得较多的另一种方法（之二）是：

用金属硅化物（Mg2Si）与盐酸作用得硅烷（SiH4），再加热分解得高纯硅。

单晶硅可用来制作大规模集成电路、整流器等，硅纯度越高，大规模集成电路的性能就越好。

根据上述信息回答以下问题：

（2）从方法一生产单晶硅的过程看，由碳还原得到的硅为何还要进一步处理？

（3）写出方法二中生产高纯硅的两个化学方程式：

________________________________________________________________________、

________________________________________________________________________。

12．（10分）工业生产中，利用不同原料或添加不同的化学物质，以及采用不同的工艺过程等，可制得多种性能、用途的玻璃。

（1）普通玻璃制造过程所发生的化学反应主要是________________________________，

________________________________________________________________________。

（2）现有三种物质：

a.含有钾、铅的原料，b.B2O3，c.某些金属氧化物或盐。

①制造化学仪器的玻璃需加入的物质是__________。

（填编号，下同）

②制造光学仪器的玻璃需加入的物质是________。

③制造颜色不同的玻璃需加入的物质是________。

（3）与普通玻璃相比具有相同组成的是________。

A．钢化玻璃B．光学仪器玻璃

C．石英玻璃D．有色玻璃

13．（12分）X是一种新型无机非金属材料，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击性。

有关生产过程如下：

为了确定C的组成，某同学进行了以下的探究过程。

已知F、G都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀，I可做光导纤维。

按要求回答下列问题：

（1）C的化学式为______________；X的化学式为__________________。

（2）写出下列方程式：

反应②的化学方程式_______________________________________________________；

反应⑦的离子方程式_____________________________________________________。

14．（18分）高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。

这种材料可以按下列方法制备：

SiO2

Si（粗）

SiHCl3

Si（纯）

（已知SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃）。

（1）写出步骤a的化学方程式_________________________。

此反应不能证明C的非金属性比Si强，请你用一个化学方程式来说明C的非金属性比Si强的事实

________________________________________________________________________。

（2）步骤b经过冷凝得到的SiHCl3（沸点33.0℃）中含有少量的SiCl4（沸点57.6℃）和HCl（沸点—84.7℃），提纯SiHCl3的主要化学操作的名称是_____________。

（3）用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下（热源及夹持装置略去）：

①装置B中的试剂________，装置C中的烧瓶需要加热，其目的是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是__________________________________，装置D不能采用普通玻璃管的原因是____________________________，装置D中发生反应的化学方程式为_________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及________________________________________________________________________。

④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，需再加入的试剂（填写字母代号）是________。

a．碘水　b．氯水　c．NaOH溶液　d．KSCN溶液　e．Na2SO3溶液

答　案

1．选A　水晶、玛瑙、光纤的主要成分都是SiO2，硅胶的主要成分为SiO2·xH2O，B项错误。

SiO2可与氢氟酸反应，C项错误。

石棉改写成氧化物形式为CaO·3MgO·4SiO2，D项错误。

2．选CD　玻璃、水泥和陶瓷都属于传统硅酸盐产品，氧化铝陶瓷有很高的熔点和硬度，属于新型陶瓷。

3．选D　N60是同种元素形成的纯净物，是单质不是化合物，A项不正确。

同位素的概念适用对象为原子，而N60为分子，故B项错误。

同素异形体是指由同种元素形成的不同单质，N元素除了以N60形式存在外，更多、更普遍的存在形式是N2，即N60与N2是同素异形体。

题干最后一句所提供的信息，说明N60可以提供大量能量，D正确。

4．选C　在反应中碳既作氧化剂又作还原剂，根据氧化还原反应的规律可知，氧化剂与还原剂的质量比为1∶2。

5．选C　水泥砂浆是水、水泥、沙子的混合物，在建筑上用作黏合剂；混凝土是水泥、沙子和碎石等的混合物，大量用于建筑、道路等工程中，⑥说法错误。

6．选D　硅酸盐工业包括水泥、玻璃和陶瓷的制取等。

这些工业的特点为需要用含硅的物质作原料，均需在高温条件下发生复杂的物理、化学变化。

7．选B　由Si3N4耐高温可知其性质稳定，A不正确。

N元素的非金属性强于Si，故在Si3N4中N元素的化合价为－3价，B项正确。

由题给方程式可知，N2是氧化剂，C是还原剂，SiO2既不是氧化剂又不是还原剂，C不正确。

在上述反应中，每生成1molSi3N4，N2得到12mol电子，D不正确。

8．选C　光导纤维的主要成分是SiO2，A不正确。

减小压强会使化学反应速率减小，B不正确。

在高温下硅能与空气中的O2发生反应，影响生成物的纯度，D不正确。

9．选C　A项中光导纤维是新型无机非金属材料；B项中强度比较差是错误的；D项中新型无机非金属材料中的光导纤维、单晶硅等其主要成分都不是硅酸盐。

10．选B　新型陶瓷材料的化学组成已经远远超出硅酸盐的范围，不再是传统的硅酸盐材料，A不正确。

制造新型陶瓷制品所用的原料已从天然矿物发展为人工合成的超细、高纯的化工原料，C不正确。

目前，人们制造的许多新型陶瓷材料，虽然性能优异，但仍然属于脆性材料，延性不好，D不正确。

11．解析：

本题考查了硅、二氧化硅的性质、用途。

光导纤维的主要成分是SiO2，属于（新型）无机非金属材料。

由题信息，硅是越纯越好，由碳还原得到的是粗硅，需要提纯。

答案：

（1）SiO2　（新型）无机非金属

（2）由碳还原SiO2得到的单质硅中，杂质含量过高，将它用HCl处理得到低沸点的SiHCl3，便于蒸发提纯，然后再还原得到高纯硅。

（3）Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑

SiH4

Si＋2H2

12．解析：

（2）加入含钾、铅的原料可用来制造光学玻璃；加入B2O3制成的玻璃耐化学腐蚀、耐温度急剧变化，可用于制造化学仪器；加入一些金属氧化物或盐可以得到不同颜色的玻璃。

（3）钢化玻璃是将普通玻璃加热软化后急速冷却得到的。

答案：

（1）Na2CO3＋SiO2

Na2SiO3＋CO2

CaCO3＋SiO2

CaSiO3＋CO2

（2）①b　②a　③c　（3）A

13．解析：

由I可做光导纤维，可知I为SiO2，递推可知F为H2SiO3，H为Na2SiO3；由F、G都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀结合框图可知G为AgCl，进而可以确定C为SiCl4，结合X的性质最终确定X为Si3N4。

答案：

（1）SiCl4　Si3N4

（2）SiCl4＋4NH3===Si（NH2）4＋4HCl

SiO

＋2CO2＋2H2O===H2SiO3＋2HCO

14．解析：

（1）利用碳酸的酸性比硅酸的酸性强可证明C的非金属性比Si强。

（2）利用两种液体的沸点不同，因此提纯SiHCl3的操作的名称为蒸馏（或分馏）；根据题干SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中自燃可知道H2的作用之一就是排尽装置内空气，防止SiHCl3自燃，B的作用就是干燥H2，所以选用浓H2SO4。

由于通入D中应是稳定的SiHCl3与过量H2的气流，所以C装置要水浴加热。

由D装置应加热到1000～1100℃，所以必须用耐高温的石英管。

鉴定是否含铁单质，可用氯水溶解后再用KSCN溶液检验。

答案：

（1）SiO2＋2C高温,Si＋2CO↑

Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3

（2）蒸馏（或分馏）

（3）①浓硫酸　使滴入烧瓶中的SiHCl3气化

②有固体物质生成　在反应温度下，普通玻璃会软化

SiHCl3＋H2300℃,Si＋3HCl

③排尽装置中的空气　④bd