2020_2021学年新教材高中化学第五章化工生产中的重要非金属元素3无机非金属材料课后作业含解析新人教版必修2

1、无机非金属材料一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题意。1下列有关物质组成、性质和用途的说法中，正确的是(c)a硅酸可由二氧化硅溶于水得到b氮化硅、光导纤维、氧化铝陶瓷、玻璃等都属于新型无机非金属材料c木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧d光导纤维的主要成分是硅，可广泛用于通信和医疗领域解析：二氧化硅不能与水反应，a项错误；氮化硅、光导纤维、氧化铝陶瓷都属于新型无机非金属材料，玻璃属于传统无机非金属材料，b项错误；水玻璃是硅酸钠的水溶液，不燃烧也不易被腐蚀，具有防腐性，木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧，c项正确；光导纤维的主要成分是二氧

2、化硅，可广泛用于通信和医疗领域，d项错误。2下列有关说法错误的是(a)a普通玻璃和钢化玻璃的成分不一样，钢化玻璃中加了玻璃钢b水泥的主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙c水泥具有水硬性，因此在保存和运输过程中要注意防水防潮d陶瓷的釉料在烧制时，若空气过量，一般显示的是高价态的金属的颜色解析：钢化玻璃是将普通玻璃加热软化后，迅速冷却后得到的，成分与普通玻璃一样，故a错误；水泥的主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙，故b正确；水泥具有水硬性，因此在保存和运输过程中要注意防水防潮，故c正确；陶瓷的釉料在烧制时，若空气过量，金属被氧化生成高价态物质，显示的是高价态的金属的颜色，故d正确。3下列说法

3、正确的是(c)a水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品b工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品c二氧化硅可用于制造石英表中的压电材料d化学家采用玛瑙研磨固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐解析：水晶的主要成分是二氧化硅，含有硅元素，但不是硅酸盐，餐桌上的瓷盘是硅酸盐制品，故a项错误；工艺师利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品，故b项错误；石英表中压电材料的主要成分是二氧化硅，故c项正确；玛瑙的主要成分是二氧化硅，故d项错误。4二氧化硅是一种酸性氧化物。下列化学反应中体现二氧化硅的酸性氧化物的共性的是(d)acaco3sio2casio3co2bna2co3sio2na2sio3co2csio24h

4、fsif42h2od2naohsio2na2sio3h2o5在高温下，碳与硅可形成sic。对于化学反应sio23csic2co，有关叙述正确的是(c)a反应中sio2是氧化剂，c是还原剂b硅元素被还原了，碳元素被氧化了c在反应中c既是氧化剂又是还原剂d在反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为21解析：在3 2反应中只有碳元素化合价既升高又降低，所以c既是氧化剂又是还原剂。6下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是(c)水玻璃是一种矿物胶，既不易燃烧也不受腐蚀水泥、玻璃、沙子都是硅酸盐制品高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料a b c d解析：水玻璃是na2sio3的水溶

5、液，可用作防火剂和防腐剂，正确；光导纤维的主要成分是sio2，不正确。7下列所列各物质的用途不正确的是(d)a分子筛：吸附剂、催化剂载体b硅胶：干燥剂、吸附剂、催化剂载体c碳化硅：砂纸、砂轮d硅酸：黏合剂、耐火材料解析：硅胶和分子筛均为疏松多孔物质，表面积大，可作为吸附剂以及催化剂的载体等，a、b项正确；碳化硅硬度大，可制作砂纸、砂轮等，c项正确；硅酸不能作耐火材料，d项错误。8过量的泥沙、纯碱、生石灰熔化后生成下列几种物质，其中正确的是(b)水泥玻璃瓷器混凝土一种硅酸盐产品a和 b和c d解析：本题主要考查玻璃的生产原理及学生思维的严密性。泥沙的主要成分是sio2，与na2co3、cao在高

6、温熔化过程中发生如下反应：sio2na2co3na2sio3co2，sio2caocasio3，生成的na2sio3、casio3与sio2熔合在一起形成一种玻璃态物质，即我们通常说的普通玻璃，玻璃是一种硅酸盐产品。二、不定项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得6分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9氮化硅陶瓷的机械强度高，硬度接近于刚玉(al2o3)，热稳定性好，化学性质稳定。以下关于氮化硅陶瓷的用途不正确的是(b)a可以在冶金工业上制成坩埚、铝电解槽衬里等设备b在电子工业上制成耐高温的电的良导体c研发氮化硅的全陶发动机替代同类型金属发动

7、机d氮化硅陶瓷的原料来源丰富，很有发展前途解析：根据“性质决定用途”可知a、c两项都是利用了氮化硅陶瓷的机械强度高、硬度大、热稳定性好的性质，a、c两项正确；氮化硅耐高温，但不是电的良导体，b项错误。10半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”，即sio2制取si。制取过程中不涉及的化学反应是(b)a2csio2si2cobsio22naoh=na2sio3h2ocsi2cl2sicl4dsicl42h2si4hcl解析：沙(sio2)粗硅sicl4si(纯)。11硅及其化合物是重要的无机材料，下列有关说法正确的是(ab)a反应sio22c2cosi，每生成1 mol si转移4 mol e

8、b光纤的主要成分是二氧化硅，它质量轻且对光的传输能力强c光纤可以将光能转化为电能，是制造光电池的最佳材料d陶瓷、水泥、金刚砂及所有的玻璃都是硅酸盐产品解析：标出选项a反应前后元素的化合价，分析反应前后化合价的变化，可知a说法正确；光纤是光导纤维的简称，其主要成分是二氧化硅，b说法正确；制造光电池的材料是晶体硅，c说法错误；金刚砂的主要成分是碳化硅，石英玻璃的主要成分是二氧化硅，都不是硅酸盐产品，故d说法错误。12石墨烯的结构示意图如图所示，下列关于石墨烯的叙述正确的是(bc)a石墨烯可导电，说明它是电解质b石墨烯、金刚石、c60、“碳纳米泡沫”四种物质都是碳的单质c石墨烯与金刚石互为同素异形体

9、d尽量使用含c的产品，减少使用含c的产品，此举符合“促进低碳经济”的宗旨解析：“石墨烯可由石墨剥离而成”，故石墨烯是可以导电的非金属单质，它既不是电解质，也不是非电解质，a项错；石墨烯、金刚石、c60、“碳纳米泡沫”都是由碳元素形成的不同的单质，它们互为同素异形体，b、c两项正确；c和c都是碳元素，故d项错。三、非选择题：共52分。13(9分)氮化硅陶瓷因其熔点高，对于金属及氧化物熔体具有相当的高温稳定性， 越来越多地被应用于热工各个领域，如陶瓷烧成棚板、辊棒，以及高温轴承、涡轮叶片等。(1)下列关于氮化硅陶瓷的说法正确的是ac。a硅粉合成氮化硅的反应属于氧化还原反应b氮化硅陶瓷属于硅酸盐c氮

10、化硅陶瓷可用于制造磨刀材料d太阳能光伏产业的主体材料为氮化硅(2)在烧结氮化硅陶瓷的过程中，二氧化硅、碳、氮气以物质的量之比362反应生成两种化合物。该反应的化学方程式为3sio26c2n2si3n46co。该反应中氧化剂与还原剂的质量比为_79_。解析：(1)si与n2反应前后n、si元素的化合价发生变化，故属于氧化还原反应，a正确；氮化硅属于新型高温结构陶瓷，不属于硅酸盐，b错误；根据氮化硅的性能，可用于制造磨刀材料，c项正确；太阳能光伏产业的主体材料为硅，d错误。(2)硅原子最外层有4个电子，氮原子最外层有5个电子，在氮化硅中硅显4价，氮显3价，根据化合物中化合价代数和等于零的原则，可得

11、氮化硅的化学式为si3n4。烧结si3n4的反应物为sio2、n2、c，生成物为si3n4和另一种化合物，则有3sio26c2n2si3n4另一种化合物，根据原子守恒可得另一种化合物为co，故反应的化学方程式为3sio26c2n2si3n46co。根据反应3sio26c2n2si3n46co，分析各元素化合价变化可知，si、o元素反应前后化合价没有变化，氮元素价态降低，n2为氧化剂，碳元素价态升高，c单质为还原剂，其质量比为(2 mol28 g/mol)(6 mol12 g/mol)79。14(13分) 硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。(1

12、)硅在元素周期表中的位置是第3周期第a族。(2)工业上生产粗硅的反应有：sio22csi(粗)2co；sio23csic2co。若产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为11，则参加反应的c和sio2的物质的量之比为52。(3)工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅：若反应为si(粗)3hclsihcl3h2，则反应的化学方程式为sihcl3h2si(纯)3hcl。整个制备过程中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，写出该反应的化学方程式：sihcl33h2o=h2sio33hclh2。假设每一轮次制备1 mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应中h

13、cl的利用率为90%，反应中h2的利用率为93.75%，则在第二轮次的生产中，补充投入hcl和h2的物质的量之比是51。解析：(1)硅在元素周期表中的位置是第3周期第a族。(2)根据反应sio22csi(粗)2co，sio23csic2co，生成1 mol si需c 2 mol、sio2 1 mol，生成1 mol sic需c 3 mol、sio2 1 mol，产品中si与sic的物质的量之比为11，则参加反应的c和sio2的物质的量之比为52。(3)反应的化学方程式为sihcl3h2si(纯)3hcl。化学方程式为sihcl33h2o=h2sio33hclh2。15(18分)含a元素的一种单

14、质是一种重要的半导体材料，含a元素的一种化合物c可用于制造高性能的现代通信材料光导纤维，c与烧碱反应生成含a元素的化合物d。(1)在元素周期表中，a位于a族，与a同族但相对原子质量比a小的元素b的原子结构示意图为，a与b在原子的电子层结构上的相同点是最外层均有4个电子，最内层均有2个电子。(2)易与c发生化学反应的酸是氢氟酸(写名称)，反应的化学方程式是sio24hf=sif42h2o。(3)将c与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成d，同时还生成b的最高价氧化物e；将全部的e与全部的d在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含a的化合物f。写出生成d和f的化学反应方程式：sio2na2co3n

15、a2sio3co2，na2sio3co2h2o=na2co3h2sio3。要将纯碱高温熔化，下列坩埚中可选用的是d。a普通玻璃坩埚 b石英玻璃坩埚c氧化铝坩埚 d铁坩埚(4)100 g c与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2 l,100 g混合物中石灰石的质量分数是50%。解析：(1)a元素单质可作半导体材料，含a元素的某化合物是制造光导纤维的原料，可知a为硅元素，c为sio2，d为na2sio3。比硅相对原子质量小的同族元素b为碳。(2)c为sio2，能与sio2反应的酸只有氢氟酸。(3)sio2与na2co3高温下反应生成na2sio3和co2，含sio2的材

16、料(普通玻璃、石英玻璃)以及al2o3等都能与na2co3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融na2co3。(4)若sio2恰好完全反应或过量，与caco3反应的化学方程式只有一个，即caco3sio2casio3co2。若caco3过量，除发生上述反应外，还会发生反应：caco3caoco2。总之，caco3的多少决定了co2的产量，可通过以下关系列式求解：caco3co2 100 g 22.4 lm(caco3) 11.2 lm(caco3)50 g，混合物中caco3的质量分数：100%50%。16(12分)晶体硅是信息科学和能源科学中的一种重要材料，可用于制芯片和太阳能电池等。以下

17、是工业上制取纯硅的一种方法。请回答下列问题(各元素用相应的元素符号表示)：(1)在上述生产过程中，属于置换反应的有(填反应代号)。(2)写出反应的化学方程式sihcl3h2si3hcl。(3)化合物w的用途很广，通常可用作建筑工业和造纸工业的黏合剂，可作肥皂的填充剂，是天然水的软化剂。将石英砂和纯碱按一定比例混合加热至1 3731 623 k反应，生成化合物w，其化学方程式是sio2na2co3na2sio3co2。(4)a、b、c三种气体在“节能减排”中作为减排目标的一种气体是co2(填化学式)；分别通入w溶液中能得到白色沉淀的气体是co2和hcl(填化学式)。(5)工业上合成氨的原料h2的制法是先把焦炭与水蒸气反