【创新设计】高中化学 3.1 无机非金属材料每课一练 新人教版选修2.doc

第三单元 化学与材料的发展课题1 无机非金属材料(时间：30分钟)考查点一传统硅酸盐材料1下列物品或设备：水泥路；门窗玻璃；水晶镜片；石英钟表；玛瑙手镯；硅太阳能电池；光导纤维；计算机芯片。所用材料含有sio2的是 ()。a bc d全部解析硅酸盐工业的产品水泥、玻璃均含有二氧化硅，另外水晶、石英、玛瑙、光导纤维的主要成分都是二氧化硅，计算机芯片的主要成分是单晶硅。答案a2汉代器物上的颜料“汉紫”至今尚没有发现其自然存在的记载。20世纪80年代科学家进行超导材料研究时，偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡(化学式：bacusi2ox，cu为2价)，下列有关“汉紫”的说法中不正确的是 ()。a用盐的形式表示：basio3cusio3b用氧化物形式表示：baocuo2sio2c易溶于强酸、强碱d性质稳定，不易褪色解析“汉紫”能稳定存在至今，说明其性质稳定，不易褪色，不易与酸、碱反应。“汉紫”中ba为2价，cu为2价，si为4价，则x6。答案c3地壳中含量第一和第二的两元素形成的化合物，不具有的性质是 ()。a在一定条件下可与naoh溶液反应b与碳在高温下反应可制取两元素中的一种单质c熔点很高，可用作耐火材料d是酸酐，与水反应生成相应的酸解析地壳中含量第一和第二的两种元素分别是氧和硅，形成的主要化合物是sio2，sio2是硅酸(h2sio3)和原硅酸(h4sio4)的酸酐，但不与水直接反应。答案d4关于工业生产的叙述，错误的是 ()。a制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英b氨是制作氮肥、硝酸、铵盐的重要原料c将二氧化硫催化氧化生成三氧化硫后，在吸收塔内用水吸收制得浓硫酸d制造普通水泥的主要原料是黏土、石灰石解析h2so4虽然是由so3和h2o化合制得，但工业上并不直接用h2o和稀硫酸来吸收so3。因为那样容易形成酸雾，不利于so3的吸收，为了尽可能提高吸收效率，工业上用质量分数为98.3%的浓硫酸作吸收剂。答案c5在制玻璃的原料中，再加入下列物质后，可制得各种不同用途的玻璃：a氧化亚铜(cu2o) b氧化钴(co2o3)c氧化铅(pbo) d硼砂(na2b4o710h2o)(1)制造化学仪器的玻璃需加入的物质是_。(2)制造光学仪器的玻璃需加入的物质是_。(3)制造蓝色玻璃需加入的物质是_。(4)制造红色玻璃需加入的物质是_。解析cu2o为红色，co2o3为蓝色，铅玻璃中光线折射率大，常制光学仪器，硼砂玻璃耐骤热骤冷，常作化学仪器。答案(1)d(2)c(3)b(4)a6普通玻璃中，na2sio3、casio3、sio2的物质的量之比是na2sio3casio3sio2114。(1)若以ana2obcaomsio2形式表示此玻璃的组成，则abm_。(2)若要制备1 000 kg上述玻璃，需要原料各多少千克？共可产生标准状况下的co2气体多少升？解析(1)根据原子个数相等的原则，na2sio3casio34sio2等同于na2ocao6sio2，即abm116.(2)制造玻璃的原料是na2co3、caco3和sio2，根据反应原理：na2co3sio2na2sio3co2，caco3sio2casio3co2。玻璃的化学式为na2ocao6sio2，由元素守恒可得关系式：na2ocao6sio2na2co3caco36sio22co2。据此可计算出所需的原料和放出co2的体积。另外还可以用制造1 000 kg玻璃所需的原料和1 000 kg玻璃的差值计算出co2的质量，继而计算其体积。答案(1)116(2)na2co3：221.8 kg；caco3：209.2 kg；sio2753.1 kg；co2：9.37104 l考查点二新型无机非金属材料7磷酸钙陶瓷也是一种新型陶瓷材料，它可以用于制成人造骨骼，这是利用这类材料的 ()。a耐高温特性 b电学特性c光学特性 d生物功能解析某些新型无机非金属材料强度高、无毒、不溶于水、对人体组织有较好的适应性，即具有生物功能。答案d8有关材料用途的说法中不正确的是 ()。a氧化铝陶瓷可用作高压钠灯的灯管b氮化硅陶瓷可用作陶瓷发动机的材料c光导纤维可用作遥测遥控、照明等d氧化铝陶瓷可用作半导体材料解析本题考查氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷等新型无机非金属材料的知识。氧化铝陶瓷属于高温烧结陶瓷，它具有高熔点、高硬度等特性，可制成透明陶瓷，但不能作半导体材料；氮化硅陶瓷具有超硬度、耐磨损、抗冷热冲击而不破裂、耐高温、不易传热、抗腐蚀、高温时也抗氧化等特性，可用作陶瓷发动机材料。光导纤维传导光的能力非常强，可用于医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等。答案d9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解析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、单晶硅等其成分都不是硅酸盐。答案c10氮化硅是一种高温陶瓷材料，它硬度大、熔点高，化学性质稳定，工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1 300 反应获得。(1)根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是_。(填序号)a制汽轮机 b制有色玻璃c制永久性模具 d制造柴油机(2)写出n的原子结构示意图_，根据元素周期律知识，请写出氮化硅的化学式_。(3)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应，试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式_。(4)现用四氯化硅与氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅，反应的化学方程式为_。解析氮化硅是一种高温陶瓷材料，具有硬度大，熔点高、化学性质稳定等优良性质，可用于制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件，n元素位于元素周期表第二周期第a族，si元素则在第三周期第a族，非金属性应是n元素比si元素强，其化学式可写为：si3n4，氮化硅可被氢氟酸腐蚀，由si3n4和hf的性质分析，可推知该反应不可能是一个氧化还原反应，其产物只能是sif4和nh3。sicl4、n2、h2加强热时反应产物之一是si3n4，可知n2作为氧化剂参与反应，那么还原剂只能是h2，h2的氧化产物只能是hcl。答案(1)acd(2)si3n4(3)si3n412hf=3sif44nh3(4)3sicl42n26h2si3n412hcl11硅单质及其化合物应用很广。请回答下列问题：(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(sihcl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下 ：写出由纯sihcl3制备高纯硅的化学反应方程式_。整个制备过程必须严格控制无水、无氧。sihcl3遇水剧烈反应生成h2sio3、hcl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式_；h2还原sihcl3过程中若混有o2，可能引起的后果是_。(2)下列有关硅材料的说法正确的是 ()。a单质硅化学性质稳定，但可以被强碱溶液腐蚀b盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅c普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高d光导纤维的主要成分是sio2(3)硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入盐酸， 振荡。写出实验现象并给予解释(用化学方程式说 明)_。(4)在人体器官受到损伤时，需要使用一种新型无机非金属材料来植入体内， 这种材料是_(填字母)。a高温结构陶瓷 b生物陶瓷 c导电陶瓷解析sihcl3和h2在高温下反应得到高纯硅的同时，可得到hcl，因此化学方程式为sihcl3h2si3hcl，sihcl3遇水剧烈反应生成h2sio3、hcl和另一种物质，不难得出另一种物质为氢气，从而写出反应化学方程式，当混有氧气时，氢气和氧气会发生反应，可能会引起爆炸，另外，氧气也可能会氧化sihcl3；(2)a、d比较简单，属于正确的说法，b中，单晶硅性质稳定，能与氢氟酸反应，而不能与盐酸反应，所以这一说法是错误的；c中要注意玻璃是混合物，不具备固定的熔沸点，所以c错误；(3)用盐酸制取硅酸，由于硅酸不溶于水，所以可以看到有白色絮状沉淀产生，反应化学方程式为na2sio32hcl=2naclh2sio3；(4)因是植入人体内，因此选用生物陶瓷，故选择b。答案(1)sihcl3h2si3hclsihcl33h2o=h2sio3h23hcl高温下，h2遇o2可能会引起爆炸；o2可能会氧化sihcl3(2)ad(3)生成白色絮状沉淀，na2sio32hcl=2naclh2sio3(4)b考查点三单晶硅的制取方法12单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用焦炭在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450500 )，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。相关信息如下：a四氯化硅遇水极易水解；b硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；c有关物质的物理常数见下表：物质sicl4bcl3alcl3fecl3pcl5沸点/57.712.8315熔点/70.0107.2升华温度/180300162请回答下列问题： (1)写出装置a中发生反应的离子方程式 _。(2)装置a中g管的作用是_；装置c中的试剂是_；装置e中的h瓶需要冷却的理由是_。(3)装置e中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是_(填写元素符号)。(4)为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素还原成fe2，再用kmno4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是：5fe2mno48h=5fe3mn24h2o 滴定前是否要滴加指示剂？_(填“是”或“否”)，请说明理由 _。某同学称取5.000 g残留物，经预处理后在容量瓶中配制成100 ml溶液，移取25.00 ml试样溶液，用1.000102 moll1 kmno4标准溶液滴定。达到滴定终点时，消耗标准溶液20.00 ml，则残留物中铁元素的质量分数是_。解析(1)a装置是制备cl2的，注意要求写的是mno2与浓盐酸的“离子方程式”。(2)装置a中“g”管的作用是“使分液漏斗与圆底烧瓶压强保持一致，便于液体顺利滴下”，简单说就是“平衡压强”。b是除杂装置，除去cl2中的hcl气体，c就是干燥装置。干燥cl2一般用浓硫酸。由于反应温度是450500 ，此时sicl4是气体，而题目表格中sicl4通常应是液态的