2024-2025學年新教材高中化學第5章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第3節(jié)無機非金屬材料課時分層作業(yè)含解析新人教版必修第二冊

PAGE4-無機非金屬材料(建議用時：40分鐘)[合格過關練]1．《天工開物》記載：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，擇取無砂粘土而為之”，“凡坯既成，干燥之后，則積累窖中燃薪舉火”，“澆水轉釉(主要為青色)，與造磚同法”。下列說法錯誤的是()A．沙子和粘土主要成分為硅酸鹽B．“燃薪舉火”使粘土發(fā)生困難的物理化學改變C．燒制后自然冷卻成紅瓦，澆水冷卻成青瓦D．粘土是制作磚瓦和陶瓷的主要原料A[沙子的主要成分是SiO2，粘土的主要成分是硅酸鹽，A錯誤；“燃薪舉火”燒制粘土，發(fā)生一系列困難的物理化學改變，制得磚、瓦等硅酸鹽產(chǎn)品，B正確；據(jù)“澆水轉釉(主要為青色)，與造磚同法”可知，燒制后澆水冷卻成青瓦，C正確；粘土是制作磚瓦和陶瓷的主要原料，D正確。]2．下列有關說法正確的是()A．碳、硅原子最外電子層均有4個電子，其原子既不易失去也不易得到電子，故二者的單質很難發(fā)生化學反應B．硅是一種親氧元素，在地殼中只有SiO2一種存在形式C．自然界中，碳元素只有有機物和氧化物兩種存在形式D．硅的氧化物和硅酸鹽是構成地殼的主要物質D[碳、硅的單質在加熱條件下可與O2反應，并非很難發(fā)生化學反應，A項錯誤；硅在自然界中主要以氧化物和硅酸鹽的形式存在，是構成地殼的主要物質，B項錯誤，D項正確；碳元素在自然界中還有單質、碳酸鹽等多種存在形式，C項錯誤。]3．下列說法正確的是()A．硅材料廣泛應用于光纖通信B．工程師利用鹽酸刻蝕石英制作工藝品C．水晶項鏈和餐桌上的瓷盤都是硅酸鹽制品D．粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應A[石英的主要成分是二氧化硅，二氧化硅與鹽酸不反應，B錯；水晶項鏈的主要成分是二氧化硅，C錯；粗硅制備單晶硅有如下反應Si(粗硅)＋3HCleq\o(=,\s\up9(300℃))SiHCl3＋H2，SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up9(1100℃))Si(高純硅)＋3HCl，上述兩個反應均是氧化還原反應，D錯。]4．下列說法不正確的是()A．光導纖維、碳化硅、碳納米材料等均為新型無機非金屬材料B．碳納米管的比表面積大，有優(yōu)良的電學性能C．石墨烯是只有一個碳原子直徑厚度的單層石墨D．光導纖維的通信容量大，導電性強D[光導纖維不導電，只能傳輸光。]5．下列敘述正確的是()A．SiO2既能和NaOH溶液反應，又能和氫氟酸反應，所以SiO2屬于兩性氧化物B．因為Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up9(高溫))Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸強C．CO2和SiO2都能與碳反應，且都作氧化劑D．CO2和SiO2都是由分子構成的化合物，所以兩者物理性質相像C[SiO2能和氫氧化鈉等堿溶液反應，與氫氟酸反應生成的不是鹽和水，且不能與其他酸反應，故SiO2屬于酸性氧化物，A錯誤；反應Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up9(高溫))Na2SiO3＋CO2↑是利用高沸點酸制低沸點酸的原理，不能據(jù)此說明硅酸的酸性比碳酸強，事實上碳酸的酸性強于硅酸，B錯誤；CO2和SiO2都能與碳反應，反應中碳是還原劑，CO2和SiO2都作氧化劑，C正確；CO2是由分子構成的化合物，SiO2是由硅原子和氧原子構成的立體網(wǎng)狀結構的化合物，不存在單個的分子，兩者結構不同，物理性質相差較大，D錯誤。]6．能證明碳酸的酸性比硅酸強的事實是()A．CO2溶于水生成碳酸，SiO2不溶于水，也不能跟水干脆反應生成硅酸B．在高溫條件下，SiO2和Na2CO3發(fā)生反應：SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up9(高溫))Na2SiO3＋CO2↑C．SiO2的熔點比CO2高D．將CO2通入Na2SiO3稀溶液中，生成白色膠狀沉淀D[B項是在固體反應中難揮發(fā)性(高沸點)物質制取易揮發(fā)性(低沸點)物質，它是利用兩者共熔時生成易揮發(fā)的CO2使反應發(fā)生；D項是較強的酸與較弱的酸的鹽溶液反應生成較強酸的鹽和較弱酸的復分解反應，這是該類復分解反應發(fā)生的條件之一；A項是二者的水溶性，不能證明碳酸的酸性比硅酸強；C項是二者的熔點，也不能證明碳酸的酸性比硅酸強。]7．A、B、C、D、E代表單質或化合物，它們之間的相互轉化關系如下圖所示。A為地殼中含量僅次于氧的非金屬元素的單質。(1)形成單質A的元素，在化合物中的最高化合價為________。(2)B的化學式是________，C的化學式是________，D的化學式是____________。(3)B與碳反應生成A和E的化學方程式為_________________________________________________________________________________________。[解析]本題的突破點是“A為地殼中含量僅次于氧的非金屬元素的單質”，由此可知A為硅，B為二氧化硅，C為硅酸鈣，D為硅酸鈉。[答案](1)＋4價(2)SiO2CaSiO3Na2SiO3(3)SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up9(高溫))Si＋2CO↑[素養(yǎng)培優(yōu)練]8．(素養(yǎng)題)多晶硅是單質硅的一種形態(tài)，是制造硅拋光片、太陽能電池及高純硅的主要原料。已知多晶硅第三代工業(yè)制取流程如圖所示；下列說法錯誤的是()A．Y可能是H2B．制取粗硅的過程中焦炭與石英會發(fā)生副反應生成碳化硅，在該副反應中，氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶1C．SiHCl3中硅元素的化合價為＋4價D．Y與SiHCl3制備多晶硅的反應屬于置換反應B[Y能夠還原SiHCl3為硅單質，則Y可能是H2，A正確；制取粗硅的過程中焦炭與石英會發(fā)生副反應生成SiC：3C＋SiO2eq\o(=,\s\up9(高溫))SiC＋2CO↑，在該反應中碳既是氧化劑，又是還原劑，氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶2，B錯誤；SiHCl3中H是－1價，Cl是－1價，則Si的化合價為＋4價，C正確；H2與SiHCl3制備多晶硅的反應：SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up9(1100℃))Si＋3HCl，屬于置換反應，D正確。]9．(素養(yǎng)題)某試驗小組設計了如圖裝置對焦炭還原二氧化硅的氣體產(chǎn)物的成分進行探究。已知：PdCl2溶液可用于檢驗CO，反應的化學方程式為CO＋PdCl2＋H2O=CO2＋2HCl＋Pd↓(產(chǎn)生黑色金屬鈀粉末，使溶液變渾濁)。(1)試驗時要通入足夠長時間的N2，其緣由是_______________________________________________________________________________________。(2)裝置B的作用是____________________________________________________________________________________________________________。(3)裝置C、D中所盛試劑分別為________、________，若裝置C、D中溶液均變渾濁，且經(jīng)檢測兩種氣體產(chǎn)物的物質的量相等，則該反應的化學方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)該裝置的缺點是______________________________________________。(5)資料表明，上述反應在焦炭過量時會生成副產(chǎn)物SiC。取18gSiO2和8.4g焦炭充分反應后收集到標準狀況下氣體的體積為13.44L，假定氣體產(chǎn)物只有CO，固體產(chǎn)物只有Si和SiC，則Si和SiC的物質的量之比為________。(6)設計試驗證明碳酸的酸性比硅酸的強：__________________________________________________________________________________________。[解析](1)碳與二氧化硅的反應要在高溫下進行，而高溫下碳與空氣中的氧氣、二氧化碳、水反應，故試驗時要通入足夠長時間的N2，來排盡裝置中的空氣。(2)依據(jù)裝置圖可知，B裝置可以作平安瓶，防止倒吸。(3)依據(jù)元素守恒，碳與二氧化硅反應可能生成一氧化碳，也可能生成二氧化碳，所以C裝置用來檢驗二氧化碳，D裝置用來檢驗一氧化碳，所以裝置C、D中所盛試劑分別為澄清石灰水、PdCl2溶液；若裝置C、D中溶液均變渾濁，說明氣體產(chǎn)物中既有二氧化碳又有一氧化碳，且檢測到兩種氣體產(chǎn)物的物質的量相等，依據(jù)元素守恒可知化學方程式為3SiO2＋4Ceq\o(=,\s\up9(高溫))2CO2↑＋2CO↑＋3Si。(4)一氧化碳有毒，排放到空氣中會造成環(huán)境污染，故該裝置的缺點是沒有尾氣汲取裝置。(5)18gSiO2的物質的量為0.3mol，8.4g焦炭的物質的量為0.7mol，充分反應后收集到標準狀況下氣體的體積為13.44L，氣體的物質的量為0.6mol，假定氣體產(chǎn)物只有CO，固體產(chǎn)物只有Si和SiC，SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up9(高溫))2CO↑＋Si0.3mol0.6mol0.6mol0.3molSi＋Ceq\o(=,\s\up9(高溫))SiC0.1mol0.1mol0.1mol得到Si和SiC的物質的量之比為0.2mol∶0.1mol＝2∶1。(6)驗證碳酸、硅酸的酸性強弱，可