2024-2025學年新教材高中化學第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素3-2新型無機非金屬材料課時作業(yè)含解析新人教版必修第二冊

PAGEPAGE8新型無機非金屬材料1．下列屬于新型無機材料的是(A)①氧化鋁陶瓷②氮化硅陶瓷③碳化硅陶瓷④氮化鋁陶瓷⑤氮化鈦陶瓷⑥硅化硼陶瓷⑦二硅化鎢陶瓷A．全部 B．①③④⑤C．①⑤⑥ D．①②③解析：無機非金屬分為傳統(tǒng)無機非金屬和新型無機非金屬兩類。上述所列均為新型無機非金屬材料。2．依據(jù)不同部位工作條件的不同，航天飛機運用了多種防熱材料。例如，機身和機翼下表面運用高溫陶瓷瓦。下列對新型陶瓷材料的有關敘述中，錯誤的是(D)A．高溫結(jié)構陶瓷屬于新型無機非金屬材料，可以作為高級耐火材料B．氧化鋁陶瓷屬于新型無機非金屬材料，它是生物陶瓷C．氮化硅陶瓷屬于新型無機非金屬材料，可用于制造陶瓷發(fā)動機的受熱面D．新型無機非金屬材料克服了傳統(tǒng)無機非金屬材料的缺點，但是強度比較差解析：A.高溫結(jié)構陶瓷包括Si3N4陶瓷、SiC陶瓷等屬于新型無機非金屬材料，可以作為高級耐火材料，選項A正確；B.氧化鋁陶瓷屬于新型無機非金屬材料，是生物陶瓷，選項B正確；C.氮化硅陶瓷屬于新型無機非金屬材料，可用于制造陶瓷發(fā)動機的受熱面，選項C正確；D.新型無機非金屬材料具有耐高溫、耐沖擊、電學特性、光學特性、生物功能等優(yōu)點，克服了傳統(tǒng)無機非金屬材料的缺點，具有較高的強度和耐磨性，能反抗冷熱沖擊，常用于發(fā)動機的受熱面，選項D錯誤。答案選D。3．(雙選)2024年3月5日，《Nature》連刊兩文報道了21歲的中國留美博士曹原等探討人員制得了具有超導特性的雙層石墨烯新材料。以下對石墨烯的推想不正確的是(AC)A．石墨烯性質(zhì)穩(wěn)定，不能在氧氣中燃燒B．石墨烯與石墨都具有導電性C．石墨烯與金剛石互為同位素D．石墨烯與石墨都具有較高的熔點解析：A.石墨烯是只由碳原子構成的單質(zhì)，能在氧氣中燃燒，A項錯誤；B.石墨烯具有超導特性可以導電，石墨中含有自由電子，所以石墨也可以導電，B項正確；C.石墨烯和金剛石都是由碳原子構成，是C原子形成的不同單質(zhì)，所以石墨烯與金剛石是同素異形體，C項錯誤；D.石墨屬于混合晶體，石墨烯屬于二維晶體，二者都具有較高的熔點，D項正確。答案選A、C。4．熔融燒堿應選用的器皿是(C)A．石英坩堝 B．一般玻璃坩堝C．生鐵坩堝 D．陶瓷坩堝解析：石英、一般玻璃、陶瓷中均含有SiO2，高溫下，燒堿能與SiO2反應而使坩堝腐蝕，鐵在高溫下不與NaOH反應，故應選用生鐵坩堝。5．能貯存在具有玻璃塞的磨口試劑瓶里的試劑是(C)A．HF溶液 B．KOH溶液C．鹽酸 D．水玻璃解析：堿溶液和硅酸鈉溶液不能貯存在具有玻璃塞的磨口試劑瓶里，氫氯酸不能存于玻璃器皿中。6．單晶硅是制作電子集成電路的基礎材料。用化學方法可制得高純度硅，其化學方程式為：①SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up17(高溫))Si＋2CO↑②Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up17(△))SiCl4③SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up17(高溫))Si(純)＋4HCl下列對上述三個反應的敘述中，錯誤的是(D)A．①③為置換反應B．②為化合反應C．①②③均為氧化還原反應D．三個反應的反應物中硅元素均被還原解析：反應①③中硅元素被還原，反應②中硅元素被氧化，D錯誤。7．(雙選)二氧化硅晶體是立體的網(wǎng)狀結(jié)構，其結(jié)構如圖所示。下列關于二氧化硅晶體網(wǎng)狀結(jié)構的敘述正確的是(CD)A．存在四面體結(jié)構單元，O處于中心，Si處于4個頂角B．在最小的環(huán)上，有3個Si原子和3個O原子C．在最小的環(huán)上，Si和O的原子個數(shù)之比為11D．在最小的環(huán)上，有6個Si原子和6個O原子解析：二氧化硅晶體為空間網(wǎng)狀結(jié)構，存在硅氧四面體，硅處于中心，氧處于4個頂角，故A項錯誤；在SiO2晶體中，每6個Si和6個O形成一個12元環(huán)(最小環(huán))，所以C、D項正確，B項錯誤。8．用直線連接相關材料和用途。材料用途氧化鋁陶瓷制軸承氮化硅陶瓷通訊光導纖維高級耐火材料壓電陶瓷點火器答案：解析：解答該題，關鍵是要了解各類材料的性能，理解性能和用途的關系，比照分析氧化鋁陶瓷熔點很高；氮化硅陶瓷硬度很大；光導纖維有特別強的傳導光的實力；壓電陶瓷受撞擊時能產(chǎn)生電壓。9．A、B、C、D四種物質(zhì)均含有硅元素，各物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化關系如下圖所示：已知：C是A與燒堿溶液反應的產(chǎn)物。據(jù)此，回答下列問題：(1)試寫出各物質(zhì)的化學式：ASiO2，BSi，CNa2SiO3，DH2SiO3。(2)寫出A→B的化學方程式：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up17(高溫))Si＋2CO↑。(3)分別寫出A→C，C→D的離子方程式：SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O，SiOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2SiO3↓。解析：由A、B、C、D均含有硅元素，且C是A與NaOH溶液反應的產(chǎn)物，可知C是Na2SiO3，D是H2SiO3，A是SiO2，B是Si。1．(雙選)1996年諾貝爾化學獎授予斯莫利等三位化學家，以表彰他們發(fā)覺富勒烯(C60)，開拓了化學探討的新領域。富勒烯(C60)由于具有空心的類似足球形態(tài)的結(jié)構，也稱為足球烯。對于下列有關C60的說法中正確的是(AC)A．C60在肯定條件下可以與CuO發(fā)生置換反應B．C60的摩爾質(zhì)量是720C．金剛石、石墨和足球烯(C60)三者和足量氧氣反應的最終產(chǎn)物相同D．金剛石、石墨和足球烯(C60)的性質(zhì)完全相同解析：A.C＋2CuOeq\o(=,\s\up17(高溫))CO2↑＋2Cu，而C60是碳元素的一種同素異形體，故它也能發(fā)生類似反應，正確；B.C60的式量為720，摩爾質(zhì)量為720g/mol，錯誤；C.金剛石、石墨和足球烯都是碳元素的單質(zhì)，與足量氧氣反應最終產(chǎn)物均為CO2，正確；D.金剛石、石墨和足球烯互為同素異形體，性質(zhì)并不完全相同，錯誤。2．(雙選)石墨烯是碳原子構成的單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(如圖所示)的一種碳質(zhì)新材料，是構建富勒烯、納米碳管的基本單元，有廣泛的用途。下列說法正確的是(BD)A．石墨烯是一種有機物B．石墨烯中碳原子間以共價鍵結(jié)合C．石墨烯具有和石墨完全相同的性質(zhì)D．12g石墨烯中約含6.02×1023×6個e－解析：A.石墨烯僅由碳原子構成，為單質(zhì)，不是有機化合物，故A錯誤；B.石墨烯中存在C—C鍵，為共價鍵，所以B選項是正確的；C.石墨烯與石墨的性質(zhì)不完全相同，故C錯誤；D.12g石墨烯的物質(zhì)的量為1mol，含電子數(shù)為6×6.02×1023個，故D正確；綜上所述，本題正確選項為B、D。3．碳納米管是由碳原子組成的六角形蜂巢狀平面薄膜卷曲而成，具有很多異樣的力學、電學和化學性能。下列關于碳納米管的說法不正確的是(A)A．碳納米管屬于一種有機合成纖維B．碳納米管與金剛石互為同素異形體C．常溫下，碳納米管具有較好的穩(wěn)定性D．碳納米管比表面積大，可用作新型儲氫材料解析：A.碳納米管由碳單質(zhì)組成，不屬于有機合成纖維，A錯誤；B.碳納米管與金剛石都由碳元素組成，但結(jié)構與性質(zhì)不同，互為同素異形體，B正確；C.碳單質(zhì)性質(zhì)穩(wěn)定，所以常溫下，碳納米管具有較好的穩(wěn)定性，C正確；D.碳納米管是由碳原子組成的六角形蜂巢狀平面薄膜卷曲而成，所以比表面積大，可用作新型儲氫材料，D正確。答案選A。4．硅的氧化物及硅酸鹽構成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤。在無機非金屬材料中，硅始終扮演著主角。下面幾種物質(zhì)中含有硅單質(zhì)的是(C)解析：瑪瑙、光導纖維、水晶的主要成分是二氧化硅，太陽能電池板的主要成分是硅單質(zhì)。5．下列物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化不能通過一步反應完成的是(C)A．SiO2→Si B．CO2→CC．SiO2→H2SiO3 D．Al2O3→NaAlO2解析：SiO2與焦炭在高溫下可生成硅，A可一步完成；CO2與鎂可生成碳，B可一步完成；SiO2不溶于水，不能和水反應生成H2SiO3，C不行一步完成；Al2O3可與NaOH反應生成NaAlO2，D可一步完成。6．氮化硅(Si3N4)是一種新型陶瓷材料，它可由石英與焦炭在高溫的氮氣流中，通過以下反應制得：3SiO2＋6C＋2N2eq\o(,\s\up17(高溫))Si3N4＋6CO，下列說法正確的是(B)A．在氮化硅的合成反應中，N2是還原劑，SiO2是氧化劑B．上述反應中每生成1molSi3N4，N2得到12mol電子C．該反應屬于四個基本反應類型之一D．該反應無有毒氣體產(chǎn)生，不須要尾氣處理裝置解析：N元素的化合價降低，N2為氧化劑，碳為還原劑，SiO2中元素化合價沒有改變，A不正確；N的化合價從0價降低到－3價，B正確；該反應不屬于四個基本反應類型之一，C不正確；該反應生成有毒氣體CO，要有尾氣處理裝置，D不正確。7．高純二氧化硅可用來制造光纖。某稻殼灰的成分如下表，通過如下流程可由稻殼灰制備較純凈的二氧化硅。組分SiO2CNa2OK2OAl2O3Fe2O3質(zhì)量分數(shù)59.2038.80.250.500.640.61請回答下列問題：(1)步驟①中涉及SiO2的離子方程式為SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O。(2)濾渣A的成分有C、Fe2O3(填化學式)。(3)試驗室進行步驟③用到的儀器有坩堝鉗、酒精燈、三腳架、坩堝和泥三角。(4)易與SiO2發(fā)生化學反應的酸是氫氟酸(或HF)，反應的化學方程式是SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。(5)將SiO2與純堿混合高溫熔融時發(fā)生化學反應生成C，同時還生成能使澄清石灰水變渾濁的氧化物D；將少量的D通入C的水溶液中，生成化合物E。①寫出以上過程的化學方程式：SiO2＋Na2CO3=Na2SiO3＋CO2↑，Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓。②要將純堿高溫熔化，下列坩堝中不行選用的是AB(填字母)。A．一般玻璃坩堝B．石英玻璃坩堝C．鐵坩堝解析：(1)步驟①中涉及SiO2與氫氧根離子反應生成硅酸根離子和水，離子方程式是SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O。(2)稻殼灰的成分中只有二氧化硅、氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應，氧化鈉、氧化鉀與水反應，而C與氧化鐵均不反應，所以濾渣A的成分是C、Fe2O3。(3)煅燒固體時，須要將固體放在坩堝中，坩堝放在泥三角上，泥三角放在三腳架上，用酒精燈加熱，用坩堝鉗取下坩堝，所以還須要坩堝和泥三角。(4)二氧化硅與HF反應，與一般的酸不反應，化學方程式是SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。(5)①二氧化硅與碳酸鈉高溫反應生成硅酸鈉和二氧化碳氣體，D是二氧化碳，少量的二氧化碳通入硅酸鈉溶液中，生成硅酸沉淀和碳酸鈉，化學方程式分別是SiO2＋Na2CO3=Na2SiO3＋CO2↑，Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓。②純堿為碳酸鈉，高溫下碳酸鈉與二氧化硅發(fā)生反應，所以不能運用含有二氧化硅的坩堝，如石英玻璃坩堝、一般玻璃坩堝，應選擇鐵坩堝，選AB。8．獲得學問和信息是現(xiàn)代人不行缺少的素養(yǎng)，信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展離不開材料科學的推動。(1)光導纖維是一種高質(zhì)量傳導光的玻璃纖維，利用光纜通信，能同時傳輸大量信息。制造光纖電纜的主要原材料的化學式是SiO2。信息產(chǎn)業(yè)的核心材料是高純度的硅，高純度的單晶硅的生產(chǎn)方法之一：SiO2eq\o(→,\s\up17(C))Si(粗硅)eq\o(→,\s\up17(HCl、Cl2))SiHCl3(沸點31.5℃)eq\o(→,\s\up17(H2))Sieq\o(→,\s\up17(氣相沉積法))超純硅(多晶硅)→單晶硅近代用得較多的另一種方法(之二)是：用金屬硅化物(Mg2Si)與鹽酸作用得硅烷(SiH4)，再加熱分解得高純硅。單晶硅可用來制作大規(guī)模集成電路、整流器等，硅純度越高，大規(guī)模集成電路的性能就