2025版高一化學必修第二冊（含不定項選擇）課時過程性評價 七 無機非金屬材料

七無機非金屬材料(40分鐘60分)題組過關(guān)·夯基礎(chǔ)題組一:硅酸鹽材料1.(2分)(2024·黑、吉、遼選擇考)文物見證歷史,化學創(chuàng)造文明。東北三省出土的下列文物據(jù)其主要成分不能與其他三項歸為一類的是 ()A.金代六曲葵花鎏金銀盞B.北燕鴨形玻璃注C.漢代白玉耳杯D.新石器時代彩繪幾何紋雙腹陶罐【解析】選A。金代六曲葵花鎏金銀盞是合金制品,屬于金屬材料;北燕鴨形玻璃注是玻璃制品,屬于硅酸鹽材料;漢代白玉耳杯是玉制品,屬于硅酸鹽材料;新石器時代彩繪幾何紋雙腹陶罐是陶制品,屬于硅酸鹽材料;綜上A選項材質(zhì)與其他三項材質(zhì)不同,不能歸為一類,答案選A?！狙a償訓練】下列物質(zhì)不屬于硅酸鹽的是 ()A.黏土 B.石英C.Al2Si2O5(OH)4 D.Mg2SiO4【解析】選B。硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱,黏土、Al2Si2O5(OH)4、Mg2SiO4均是硅酸鹽,石英是二氧化硅,屬于酸性氧化物。2.(2分)《天工開物》記載:“凡埏泥造瓦,掘地二尺余,擇取無沙黏土而為之”,“凡坯既成,干燥之后則堆積窯中,燃薪舉火”,“澆水轉(zhuǎn)釉(主要為青色)與造磚同法”。下列說法錯誤的是 ()A.沙子和黏土的主要成分為硅酸鹽B.“燃薪舉火”使黏土發(fā)生復雜的物理、化學變化C.燒制后自然冷卻成紅瓦,澆水冷卻成青瓦D.黏土是制作磚瓦和陶瓷的主要原料【解析】選A。沙子的主要成分為SiO2,是氧化物,不屬于硅酸鹽,A項錯誤;“燃薪舉火”是使成型的黏土器皿發(fā)生復雜的物理、化學變化而制成陶器,B項正確;燒制過程中鐵的化合物被氧化為氧化鐵,得到紅瓦,若澆水則發(fā)生氧化還原反應(yīng)得到氧化亞鐵而成為青瓦,C項正確;制作磚瓦和陶瓷的主要原料是黏土,D項正確。3.(2分)蘄春管窯鎮(zhèn)被湖北省命名為“湖北省陶器之鄉(xiāng)”,其管窯手工制陶技藝是湖北省第一批非物質(zhì)文化遺產(chǎn)。下列說法中錯誤的是 ()A.陶瓷的主要原料是黏土和石灰石B.陶瓷燒制過程中發(fā)生了化學變化C.新型超導陶瓷可應(yīng)用于磁懸浮技術(shù)D.高溫結(jié)構(gòu)陶瓷可應(yīng)用于火箭發(fā)動機【解析】選A。A.生產(chǎn)陶瓷的主要原料是黏土,A錯誤;B.陶瓷燒制過程中發(fā)生了復雜的物理及化學變化,B正確;C.新型超導陶瓷具有超導性,可應(yīng)用于磁懸浮技術(shù),C正確;D.高溫結(jié)構(gòu)陶瓷具有耐高溫、抗氧化、耐磨蝕等優(yōu)良性能,可用于火箭發(fā)動機,D正確。[延伸思考]制備陶瓷和普通水泥都需要以黏土為原料,黏土的主要成分是鋁硅酸鹽。某種黏土的主要成分為Al2Si2O5(OH)4,將其表示為氧化物的形式為aAl2O3·bSiO2·cH2O,則a∶b∶c=______________。

提示:1∶2∶2。該黏土的主要成分為Al2Si2O5(OH)4,將其表示為氧化物的形式為Al2O3·2SiO2·2H2O,則a∶b∶c=1∶2∶2。題組二:晶體硅的制備方法4.(4分)信息技術(shù)離不開芯片,現(xiàn)代芯片離不開高純度的硅,制造芯片的高純硅(Si)可以用下述方法制取(反應(yīng)條件略)。下列說法不正確的是 ()A.SiO2和SiCl4中Si的化合價均為+4B.反應(yīng)①、②、③均為氧化還原反應(yīng)C.SiO2和CO都屬于酸性氧化物,均能與NaOH溶液反應(yīng)D.利用產(chǎn)物的沸點不同實現(xiàn)由粗硅到高純硅的提純【解析】選C。SiO2中氧元素-2價,Si為+4價,SiCl4中Cl為-1價,Si為+4價,A正確;反應(yīng)①SiO2被C還原、反應(yīng)②Si被Cl2氧化、反應(yīng)③SiCl4被H2還原,均為氧化還原反應(yīng),B正確;SiO2屬于酸性氧化物,能與NaOH溶液反應(yīng),CO屬于不成鹽氧化物,C錯誤;SiCl4常溫下是氣體,沸點低易從粗硅雜質(zhì)中分離,產(chǎn)物HCl易揮發(fā),從高純硅中分離,均是利用產(chǎn)物的沸點不同,實現(xiàn)由粗硅到高純硅的提純,D正確。[延伸思考]上述流程②③需在無氧條件下進行。這種說法是否正確?提示:正確。為防止粗硅與氧氣發(fā)生副反應(yīng)和氫氣與氧氣高溫發(fā)生爆炸,所以流程②③均需在無氧條件下進行。5.(4分)“中國芯”的發(fā)展離不開高純硅。從石英砂(主要成分為SiO2)制取高純硅用流程圖表示如下:其中涉及的主要反應(yīng):①SiO2+2CSi(粗硅)+2CO↑,②Si+3HClSiHCl3+H2,③SiHCl3+H2Si(高純硅)+3HCl,下列說法正確的是 ()A.上述反應(yīng)①②③均為置換反應(yīng)B.反應(yīng)①中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶1C.上述流程中可以循環(huán)的物質(zhì)只有H2D.反應(yīng)③中:H2的還原性強于HCl【解析】選A。由方程式可知,反應(yīng)①②③均為有單質(zhì)參加和單質(zhì)生成的置換反應(yīng),故A正確;由方程式可知,反應(yīng)①中硅元素化合價降低被還原,二氧化硅是反應(yīng)的氧化劑,碳元素的化合價升高被氧化,碳是反應(yīng)的還原劑,則反應(yīng)①中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶2,故B錯誤;由方程式可知,上述流程中可以循環(huán)的物質(zhì)為氫氣和氯化氫氣體,故C錯誤;反應(yīng)③中,Cl的化合價沒有變化,無法比較H2和HCl的還原性,故D錯誤。[延伸思考]流程中的三個反應(yīng)均是氧化還原反應(yīng),這種說法是否正確?提示:正確。三個反應(yīng)均有元素化合價的變化,而有元素化合價變化的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng),故①②③均為氧化還原反應(yīng)。題組三:新型無機非金屬材料6.(2分)石墨烯是單層碳原子排列成的蜂窩狀六角形平面晶體,具有重要的應(yīng)用前景。中科院科學家研發(fā)出一條以碳化硅為原料制備高品質(zhì)石墨烯材料的途徑,過程如圖所示。下列相關(guān)認識正確的是 ()A.石墨烯屬于新型高分子化合物B.碳化硅是一種硬度很高的合金C.上述制備途徑屬于物理剝離過程D.石墨烯與C60互為同素異形體【解析】選D。石墨烯屬于單質(zhì)而不是新型高分子化合物,選項A錯誤;碳化硅屬于非金屬材料,不屬于合金,選項B錯誤;由碳化硅生產(chǎn)石墨有新物質(zhì)生成,屬于化學反應(yīng),選項C錯誤;石墨烯與C60是由碳元素組成的不同單質(zhì),互為同素異形體,選項D正確。【補償訓練】歷史表明沒有新材料的出現(xiàn),就沒有科技和生產(chǎn)發(fā)展的突破。信息高速公路的建立在于尋找新的信息材料。下列材料可作信息材料的是 ()A.銅線 B.碳化硅陶瓷C.玻璃 D.光導纖維【解析】選D。二氧化硅是制造光導纖維的材料,光導纖維可以傳導光信號,即可作信息材料,故選D。7.(2分)(2024·東營高一檢測)下列物品或設(shè)備的成分中含有二氧化硅的是 ()①門窗玻璃 ②水晶鏡片③石英鐘表 ④瑪瑙首飾⑤硅太陽能電池 ⑥光導纖維⑦計算機芯片A.①②③④⑥ B.全部C.⑤⑦ D.①②⑥⑦【解析】選A。玻璃的主要成分為硅酸鈉、硅酸鈣和SiO2,水晶、石英、瑪瑙、光導纖維的主要成分是SiO2;硅太陽能電池、計算機芯片是由硅單質(zhì)組成的。8.(2分)下列有關(guān)新型無機非金屬材料的說法,錯誤的是 ()A.人造骨頭、人造血管屬于生物陶瓷,生物陶瓷屬于新型無機非金屬材料B.石墨烯作為新型無機非金屬材料,已經(jīng)在動力電池中大量使用C.氧化鋁陶瓷是一種高溫結(jié)構(gòu)材料,可用來制造高溫爐管,但氧化鋁陶瓷不屬于新型無機非金屬材料D.宇宙飛船返回艙外表面使用的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的主要成分可能是氮化硅陶瓷,氮化硅陶瓷屬于新型無機非金屬材料【解析】選C。A.生物陶瓷屬于新型無機非金屬材料,故A正確;B.石墨烯為碳的一種單質(zhì),是一種新型無機非金屬材料,已經(jīng)在動力電池中大量使用,故B正確;C.氧化鋁陶瓷屬于新型無機非金屬材料,是高溫結(jié)構(gòu)材料,故C錯誤;D.氮化硅陶瓷屬于新型無機非金屬材料,是高溫結(jié)構(gòu)材料,故D正確?！狙a償訓練】現(xiàn)代社會的發(fā)展與進步離不開材料,下列有關(guān)說法不正確的是 ()A.碳化硅是一種新型陶瓷材料,具有耐高溫耐磨的特點B.晶體硅是一種半導體材料,常用于制造光導纖維C.硬鋁是一種鋁合金,是制造飛機和飛船的理想材料D.石墨烯是一種新型無機非金屬材料,具有高電導率的特點【解析】選B。碳化硅陶瓷屬于新型無機非金屬材料,故A正確;晶體硅是良好的半導體材料,常用于制造芯片,常用于制造光導纖維的是二氧化硅,故B錯誤;硬鋁密度小,強度大,是制造飛機和飛船的理想材料,故C正確;石墨烯是一種新型無機非金屬材料,具有優(yōu)良的導電、導熱性,故D正確。綜合應(yīng)用·拓思維9.(2分)(2024·青島高一檢測)“龍芯一號”的問世填補了我國電腦芯片制造史上的一項空白。用硝酸與氫氟酸的混合液制作芯片的刻蝕液,發(fā)生的反應(yīng)為Si+4HNO3+6HF===H2SiF6+4NO2↑+4H2O。下列有關(guān)敘述正確的是 ()A.電腦芯片的主要成分為SiO2,SiO2具有良好的光學性能B.實驗室中,可用玻璃儀器密封保存氫氟酸C.高純Si可以用焦炭還原SiO2制備D.在該反應(yīng)中,Si作還原劑,被氧化為H2SiF6【解析】選D。A.硅具有良好的半導體性能,電腦芯片的主要成分為硅,不是二氧化硅,A錯誤;B.氫氟酸能與玻璃中的二氧化硅反應(yīng),所以不能用玻璃儀器密封保存氫氟酸,B錯誤;C.粗Si可以用焦炭還原SiO2制備,粗硅進一步提煉可以得到高純硅,C錯誤;D.在該反應(yīng)中硅元素化合價升高,則Si作還原劑發(fā)生氧化反應(yīng),被氧化為H2SiF6,D正確。10.(4分)(2024·日照高一檢測)氮化硅(Si3N4)因其在高溫和高頻條件下的優(yōu)異性能,成為現(xiàn)代微電子領(lǐng)域的重要材料。工業(yè)上用石英砂和原料氣(含N2和少量O2)制備Si3N4的操作流程如下(已知:粗硅中含少量Fe、Cu的單質(zhì)及化合物;常溫下Si3N4除與氫氟酸反應(yīng)外不與其他酸反應(yīng)),下列敘述不正確的是 ()A.“還原”時焦炭主要被氧化為CO2B.“高溫氮化”反應(yīng)的化學方程式為3Si+2N2Si3N4C.“操作X”為將原料氣通過灼熱的銅粉D.“稀酸Y”可選用稀硝酸【解析】選A。石英砂為SiO2,SiO2與焦炭在高溫下發(fā)生反應(yīng):SiO2+2CSi+2CO↑,粗硅與氮氣反應(yīng)生成Si3N4,還含有Fe、Cu的單質(zhì)及化合物,經(jīng)過酸洗而除去,得到純凈的Si3N4?！斑€原”時焦炭主要被氧化為CO,A錯誤;“高溫氮化”反應(yīng)為硅與氮氣反應(yīng)生成Si3N4,化學方程式為3Si+2N2Si3N4,B正確;原料氣含有N2和少量O2,通過灼熱的銅粉除去氧氣得到氮氣,故“操作X”為將原料氣通過灼熱的銅粉,C正確;“酸洗”目的是除去Si3N4中含有的Fe、Cu的單質(zhì)及化合物,Fe、Cu的單質(zhì)及化合物可以與稀硝酸反應(yīng)而溶解,而Si3N4與稀硝酸不反應(yīng),故“稀酸Y”可選用稀硝酸,D正確。11.(4分)中國高新芯片加速推出,彰顯了不同凡響的中國風采、中國力量,而制造芯片用到高純硅,用SiHCl3(沸點:31.85℃,SiHCl3遇水會劇烈反應(yīng),除生成H2SiO3、HCl外,還生成一種氣體a)與過量H2在1100~1200℃反應(yīng)制備高純硅的裝置如圖所示(夾持裝置和尾氣處理裝置略去),下列說法錯誤的是 ()A.實驗時,先打開裝有稀硫酸儀器的活塞,收集尾氣驗純,再預熱裝置Ⅳ石英管B.裝置Ⅱ、Ⅲ中依次盛裝的是濃H2SO4、溫度高于32℃的溫水C.a氣體為H2D.Ⅰ裝置可用于二氧化錳固體與濃鹽酸反應(yīng)制備氯氣【解析】選D。由實驗裝置可知,Ⅰ中Zn與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣,Ⅱ中濃硫酸干燥氫氣,Ⅲ中汽化的SiHCl3與過量H2混合,Ⅳ中高溫下反應(yīng)生成硅,且SiHCl3遇水發(fā)生反應(yīng):SiHCl3+3H2O===H2SiO3+H2↑+3HCl。實驗時應(yīng)先打開裝有稀硫酸儀器的活塞制取氫氣,用氫氣將裝置內(nèi)的空氣排出,收集尾氣驗純,再預熱裝置Ⅳ石英管,防止氫氣不純加熱時發(fā)生爆炸,故A正確;裝置Ⅱ中濃H2SO4可干燥氫氣,Ⅲ中盛裝溫度高于32℃的溫水,目的是使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化,與氫氣反應(yīng),故B正確;SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)的化學方程式為SiHCl3+3H2O===H2SiO3+H2↑+3HCl,所以a為氫氣,故C正確;濃鹽酸與二氧化錳反應(yīng)需要加熱,故D錯誤。12.(15分)硅是無機非金屬材料的主角,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__________。(填字母)(2分)

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與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學方程式為____,

工藝師常用______________________(填物質(zhì)名稱)來雕刻玻璃。(3分)

(3)用Na2SiO3水溶液浸泡過的棉花不易燃燒,說明Na2SiO3可用作______________________。Na2SiO3可通過SiO2與純堿混合高溫熔融反應(yīng)制得,高溫熔融純堿時下列坩堝可選用的是______________________。(填字母)(3分)

A.普通玻璃坩堝 B.石英玻璃坩堝C.氧化鋁坩堝 D.鐵坩堝(4)根據(jù)如圖所示裝置回答以下問題。若要用此裝置證明酸性:HNO3>H2CO3>H2SiO3,從以下所給物質(zhì)中選出甲同學設(shè)計的實驗所用到的物質(zhì):①稀硝酸②稀鹽酸③碳酸鈣④Na2SiO3溶液⑤SiO2。試劑A與C分別為______________________(填序號);試管中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________。

有同學認為此實驗不能說明酸性強弱,你認為原因是____。(7分)

【解析】(1)陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸鹽材料,生石灰是氧化鈣,不屬于硅酸鹽,答案選D;(2)二氧化硅是酸性氧化物,與堿反應(yīng)生成鹽和水,與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學方程式為SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O;(3)硅酸鈉是礦物膠,不燃燒,而將硅酸鈉浸泡棉花就阻隔了棉花與空氣中氧氣的直接接觸,可用作防火劑的原料;普通玻璃坩堝、石英玻璃坩堝都含有二氧化硅,能夠與純堿反應(yīng),氧化鋁也能與純堿發(fā)生反應(yīng)(生成偏鋁酸鈉和二氧化碳),鐵和碳酸鈉在高溫下不會反應(yīng),所以高溫熔融純堿時可選用的是鐵坩堝;(4)證明酸性:HNO3>H2CO3>H2SiO3,試劑A、B、C分別為稀硝酸、碳酸鈣和硅酸鈉溶液;試管中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為CO2+H2O+SiO32-===H2SiO3↓+CO32-;有同學認為此實驗不能說明酸性強弱答案:(1)D(2)SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O氫氟酸(3)防火劑D(4)①、④CO2+H2O+SiO32-===H2SiO3↓+CO遷移創(chuàng)新·提素能13.(15分)單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料。通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì)),粗硅與氯氣反應(yīng)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。以下是實驗室制備四氯化硅的裝置示意圖。相關(guān)信息如下:a.四氯化硅接觸水會發(fā)生化學反應(yīng);b.硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物;c.有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見下表:物質(zhì)SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸點/℃57.712.8-315-熔點/℃-68.7-107.2---升華溫度/℃--180300162請回答下列問題:(1)寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式:____________________________,

D中發(fā)生的主要反應(yīng)的化學方程式:____________________________________。(4分)

(2)A中g(shù)管的作用是___________________,

裝置C中的試劑是__________,作用是________。(5分)

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