江蘇專版2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)分層作業(yè)7無機(jī)非金屬材料新人教版必修第二冊

第五章分層作業(yè)7無機(jī)非金屬材料必備學(xué)問基礎(chǔ)練1.(2024·華中師大附中高一期末)玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品,下列有關(guān)說法正確的是()A.玻璃是人類最早運(yùn)用的硅酸鹽制品B.制水泥的原料為純堿、石灰石和石英C.硅酸鹽制品的性質(zhì)穩(wěn)定、熔點(diǎn)較高D.沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽2.(2024·廣東深圳高一期中)《厲害了,我的國》展示了中國探究太空,建設(shè)世界第一流的高鐵、橋梁、碼頭5G技術(shù)聯(lián)通世界等取得的舉世矚目的成就。這些成就都與化學(xué)有著親密的聯(lián)系。下列說法正確的是()A.為打造生態(tài)文明建設(shè),可大力推廣太陽能電池,該電池的主要材料是SiO2B.“神舟十六號”宇宙飛船返回艙外表面運(yùn)用的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷(碳化硅)是金屬材料C.用來生產(chǎn)計(jì)算機(jī)芯片的硅在自然界中以游離態(tài)和化合態(tài)兩種形式存在D.碳納米材料是一類新型無機(jī)非金屬材料,主要包括富勒烯、碳納米管和石墨烯等3.碳、硅及其化合物常用作性能優(yōu)異的無機(jī)非金屬材料。比如氮化硅(Si3N4),其熔點(diǎn)高、硬度大,電絕緣性好,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。下列有關(guān)說法錯誤的是()A.硅是組成一些巖石和礦物的基本元素B.石墨烯是一種新型的納米化合物C.氮化硅可用于制作坩堝和切削刀具D.水玻璃可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑4.(2024·安徽六安高一期末)碳納米管可看作是多層石墨烯無縫卷曲而成的直徑為10~20nm的中空管狀結(jié)構(gòu),下列說法錯誤的是()A.石墨烯和碳納米管互為同素異形體B.石墨烯中只存在非極性鍵C.碳納米管是一種膠體D.石墨烯可用于制造超級電容、電池等5.(2024·河北邢臺高一期中)化學(xué)學(xué)科在資源、材料、健康等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用,下列應(yīng)用中錯誤的是()A.利用氫氟酸刻蝕石英制作藝術(shù)品B.高純硅廣泛應(yīng)用于太陽能電池和計(jì)算機(jī)芯片C.石英坩堝耐高溫,可用來加熱熔化燒堿、純堿等固體D.高溫結(jié)構(gòu)陶瓷具有耐高溫、抗氧化等優(yōu)良性能,可用于火箭發(fā)動機(jī)6.高溫結(jié)構(gòu)陶瓷氮化硅(Si3N4)可由石英與焦炭在高溫的氮?dú)饬髦型ㄟ^以下反應(yīng)制備:3SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO,下列說法中錯誤的是()A.氮化硅中氮元素的化合價為-3價B.焦炭為還原劑,發(fā)生氧化反應(yīng)C.若該反應(yīng)條件下,生成11.2L一氧化碳,則生成氮化硅的質(zhì)量約為11.67gD.氮化硅陶瓷是制造火箭發(fā)動機(jī)的志向材料7.(2024·廣東省試驗(yàn)中學(xué)高一期末)下列有關(guān)新型無機(jī)非金屬材料的敘述不正確的是()A.氮化硅陶瓷、氧化鋁陶瓷、光導(dǎo)纖維等屬于新型無機(jī)非金屬材料B.碳化硅的硬度大、熔點(diǎn)高,可用作砂紙和砂輪的磨料及耐高溫材料C.碳納米管具有納米尺度的直徑,可用于生產(chǎn)復(fù)合材料、電池和傳感器等D.石墨烯具有熔點(diǎn)高、硬度大等特性,可用于電力、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域8.(2024·北京石景山區(qū)高一期末)晶體硅是良好的半導(dǎo)體材料。由石英砂(SiO2)制純硅過程如下:SiO2Si(粗)SiCl4SiCl4(純)Si(純)。下列敘述錯誤的是()A.生成粗硅的化學(xué)方程式為SiO2+CSi+CO2↑B.上述流程中的化學(xué)反應(yīng)均為氧化還原反應(yīng)C.氣態(tài)SiCl4中混有雜質(zhì)元素的氯化物,提純的方法是冷凝成液態(tài)后蒸餾D.H2還原SiCl4時,生成的兩種產(chǎn)物分別為固態(tài)和氣態(tài),簡單分別9.(2024·安徽淮北高一期末)制造芯片要用到高純硅,用SiHCl3與過量H2在1100~1200℃反應(yīng)制備高純硅的裝置如圖所示(熱源及夾持裝置略去)。已知:SiHCl3遇水猛烈反應(yīng),在空氣中易自燃。下列說法錯誤的是()A.裝置B中的試劑是濃硫酸B.試驗(yàn)時先打開裝置A中分液漏斗的旋塞C.裝置C中的燒瓶須要加熱,其目的是使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化D.裝置D不能采納一般玻璃管的緣由是SiO2與HCl會發(fā)生反應(yīng)關(guān)鍵實(shí)力提升練10.SiO2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.圖中全部反應(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.一般玻璃是由純堿、黏土和石英制成,沒有固定的熔點(diǎn)11.材料的開發(fā)與探討助力我國航空航天事業(yè)飛速發(fā)展。下列說法中正確的是()A.“神舟十六號”宇宙飛船返回艙外表面運(yùn)用的新型高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的主要成分是硅酸鹽B.長征二號F遙十六運(yùn)載火箭芯一級尾段運(yùn)用的碳纖維材料屬于新型無機(jī)非金屬材料C.“天問一號”運(yùn)用的新型SiC增加鋁基材料屬于新型硅酸鹽材料D.中國空間站核心艙“天和號”推動器運(yùn)用的氮化硼陶瓷材料屬于傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料12.Ⅰ.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高溫下用碳單質(zhì)還原二氧化硅制得粗硅;②粗硅與干燥的HCl氣體在300℃反應(yīng)制得SiHCl3和H2;③SiHCl3與過量H2在1100℃反應(yīng)制得純硅。(1)第②步制備SiHCl3的反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(2)整個制備過程必需嚴(yán)格限制無水無氧。SiHCl3遇水猛烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì),寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。

Ⅱ.粗硅與氯氣反應(yīng)也可生成四氯化硅(反應(yīng)溫度為450~500℃),四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是試驗(yàn)室制備四氯化硅的裝置示意圖。相關(guān)信息如下:a.四氯化硅極易與水反應(yīng);b.硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣干脆反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物;c.有關(guān)物質(zhì)的部分物理性質(zhì)見下表:物質(zhì)SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸點(diǎn)/℃57.712.8—315—熔點(diǎn)/℃-70.0-107.2———升華溫度/℃——180300162(3)寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:。

(4)裝置A中g(shù)管的作用是;裝置C中的試劑是;裝置E中的h瓶須要冷卻的理由是

。

(5)裝置E中h瓶收集到的粗產(chǎn)物可通過精餾(類似多次蒸餾)得到高純度四氯化硅,精餾后的殘留物中,除鐵元素外還可能含有的雜質(zhì)元素是(填寫元素符號)。

分層作業(yè)7無機(jī)非金屬材料1.C解析陶瓷是人類最早運(yùn)用的硅酸鹽制品,A錯誤;純堿、石灰石和石英是制玻璃的原料,而制水泥的原料是黏土和石灰石,B錯誤;硅酸鹽制品性質(zhì)穩(wěn)定、熔點(diǎn)高,C正確;沙子的主要成分是SiO2,黏土的主要成分是硅酸鹽,D錯誤。2.D解析太陽能電池的主要材料是高純硅,A錯誤;高溫結(jié)構(gòu)陶瓷(碳化硅)是新型無機(jī)非金屬材料,B錯誤;硅是親氧元素,硅在自然界中以化合態(tài)形式存在,C錯誤;碳納米材料是一類新型無機(jī)非金屬材料,主要包括富勒烯、碳納米管和石墨烯等,這些物質(zhì)都是碳的單質(zhì),互為同素異形體,D正確。3.B解析硅元素是地殼中大量存在的元素,是很多種巖石和礦物的基本組成元素之一,A正確。石墨烯是碳的單質(zhì),不屬于化合物,B錯誤。氮化硅(Si3N4)硬度大、熔點(diǎn)高,可以用于制作坩堝;氮化硅熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,可制作耐高溫軸承、切削刀具等,C正確。水玻璃具有黏性,不易燃燒,可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑,D正確。4.C解析石墨烯和碳納米管互為同素異形體,A正確;石墨烯中只存在碳碳鍵,屬于非極性鍵,B正確;碳納米管是碳單質(zhì),為純凈物,不是膠體,C錯誤;石墨烯的電阻率低,熱導(dǎo)率高,具有很高的強(qiáng)度,可用于制造超級電容、電池等,D正確。5.C解析氟化氫能和石英中的二氧化硅反應(yīng),可利用氫氟酸刻蝕石英制作藝術(shù)品,A正確;高純硅具有良好的半導(dǎo)體性能,廣泛應(yīng)用于太陽能電池和計(jì)算機(jī)芯片,B正確;石英中的二氧化硅在高溫下能與氫氧化鈉、純堿反應(yīng),則不能用石英坩堝來加熱熔化燒堿、純堿等固體,C錯誤;高溫結(jié)構(gòu)陶瓷為新型無機(jī)非金屬材料,具有耐高溫、抗氧化等優(yōu)良性能,可用于火箭發(fā)動機(jī),D正確。6.C解析氮的非金屬性強(qiáng)于硅,由化合價代數(shù)和為0可得,Si3N4中硅顯+4價,氮元素的化合價為-3價,A正確;C元素由0價上升為+2價,焦炭為還原劑,發(fā)生氧化反應(yīng),B正確;題中未標(biāo)明是標(biāo)準(zhǔn)狀況,無法計(jì)算CO的物質(zhì)的量,C錯誤;氮化硅陶瓷是耐高溫材料,是制造火箭發(fā)動機(jī)的志向材料,D正確。7.D解析石墨烯是只有一個碳原子直徑厚度的單層石墨,具有電阻率低、熱導(dǎo)率高、強(qiáng)度高等特性,在光電器件、超級電容器、電池和復(fù)合材料等領(lǐng)域應(yīng)用較廣。8.A解析SiO2和焦炭在高溫下反應(yīng)生成Si和CO,化學(xué)方程式為SiO2+CSi+2CO↑,A錯誤;SiO2轉(zhuǎn)化為粗Si,硅元素的化合價從+4價降低到0價,Si(粗)轉(zhuǎn)化為SiCl4,硅元素的化合價從0價上升到+4價,SiCl4(純)轉(zhuǎn)化為Si(純),硅元素的化合價從+4價降低到0價,則流程中的化學(xué)反應(yīng)均為氧化還原反應(yīng),B正確;四氯化硅沸點(diǎn)低,通過冰水裝置冷卻能使四氯化硅冷卻為液體,氣態(tài)SiCl4中混有雜質(zhì)元素的氯化物,提純的方法是冷凝成液態(tài)后蒸餾,C正確;H2還原SiCl4時,生成的兩種產(chǎn)物分別為硅和氯化氫,硅為固態(tài),氯化氫為氣態(tài),簡單分別,D正確。9.D解析由于SiHCl3遇水猛烈水解,H2應(yīng)干燥,則裝置B中的試劑是濃硫酸,A正確;SiHCl3在空氣中易自燃,試驗(yàn)前應(yīng)排盡裝置內(nèi)的空氣,應(yīng)先打開A中分液漏斗活塞產(chǎn)生H2,利用生成的H2排出裝置內(nèi)的空氣,后打開裝置C中分液漏斗的旋塞,B正確;SiHCl3呈液態(tài),需轉(zhuǎn)化為蒸氣進(jìn)入石英管中與H2反應(yīng),裝置C中的燒瓶須要加熱,C正確;制高純硅時溫度在1100~1200℃,在該反應(yīng)溫度下,一般玻璃管會軟化,故不能采納一般玻璃管,D錯誤。10.C解析SiO2和C反應(yīng)、Si和Cl2反應(yīng)、SiCl4和H2反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng),A錯誤;制造光導(dǎo)纖維的材料是SiO2,B錯誤;CaCO3與鹽酸反應(yīng)生成易溶于水的CaCl2,SiO2不與鹽酸反應(yīng),C正確;一般玻璃是以純堿、石灰石和石英為主要原料制成的,不運(yùn)用黏土,其主要成分是CaSiO3、Na2SiO3和SiO2,屬于混合物,沒有固定的熔點(diǎn),D錯誤。11.B解析新型高溫結(jié)構(gòu)陶瓷屬于新型無機(jī)非金屬材料,不是硅酸鹽材料,A錯誤;新型SiC增加鋁基材料屬于復(fù)合材料,不是硅酸鹽材料,C錯誤;氮化硼陶瓷屬于新型無機(jī)非金屬材料,D錯誤。12.答案(1)Si+3HClSiHCl3+H2(2)SiHCl3+3H2OH2SiO3↓+H2↑+3HCl(3)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O(4)平衡壓強(qiáng),使液體順當(dāng)流下濃硫酸使SiCl4冷凝(5)Al、P解析(2)SiHCl3遇水猛烈反應(yīng)生成H2Si