5.3 无机非金属材料（精准练习）-2022-2023学年高一化学同步学习高效学讲练（人教版2019必修第二册）（解析版）

2022-2023学年高一化学同步学习高效学讲练（精准练习）第五章化工生产中的重要非金属元素第三节无机非金属材料1．（2022春·江西宜春·高一校考阶段练习）下列说法中不正确的是A．一定条件下SiO2可与碱和氢氟酸反应，故其属于两性氧化物B．制玻璃、水泥的原料都用到石灰石C．太阳能电池板的主要材料为晶体硅，光导纤维的主要材料是二氧化硅D．沙子、石英、水晶的主要成分都是SiO2【答案】A【详解】A．一定条件下SiO2可与碱反应生成盐和水，所以二氧化硅属于酸性氧化物，SiO2和氢氟酸反应，但不能和其它酸反应，故A错误；B．制玻璃的原料为石英、纯碱和石灰石，水泥的原料是黏土和石灰石，所以都用到石灰石，故B正确；C．硅是良好的半导体，太阳能电池板的主要材料为晶体硅；光导纤维的主要材料是二氧化硅，故C正确；D．沙子、石英、水晶的主要成分都是SiO2，故D正确，故选A。2．（2022秋·江苏苏州·高一统考阶段练习）光导纤维主要成分是二氧化硅SiO2属于A．单质 B．有机物 C．盐 D．氧化物【答案】D【详解】二氧化硅SiO2属于无机非金属氧化物，故答案D；3．（2022春·新疆喀什·高一校考期中）下列物质的用途不正确的是()A．硅是制造光导纤维的材料B．硅是制造太阳能电池的常用材料C．二氧化硅是制取粗硅的原料D．水玻璃可用作木材防火剂【答案】A【详解】A、光导纤维的成分是SiO2，故说法错误；B、硅是制造太阳能电池板的常用材料，故说法正确；C、工业上常用，SiO2和碳反应制取硅，故说法正确；D、水玻璃是硅酸钠的水溶液，具有防火性，故说法正确。故选A。4．（2022春·河南三门峡·高一校考阶段练习）地壳的组成元素和普通玻璃极为相似。如果能把地球塞进一个大熔炉中，一定能熔成一个大玻璃球。下列关于玻璃的叙述正确的是A．制普通玻璃的原料主要是纯碱和石英B．普通玻璃的主要成分是二氧化硅C．玻璃是几种成分熔化在一起的晶体，有固定的熔点D．过量的泥沙、纯碱和生石灰熔融后生成玻璃【答案】D【详解】A．制普通玻璃的原料主要是纯碱和石英石灰石，A错误；B．普通玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅，B错误；C．玻璃是几种成分熔化在一起的非晶体，没有固定的熔点，C错误；D．泥沙主要成分为二氧化硅，过量的泥沙、纯碱和生石灰熔融后生成玻璃，D正确；故选D。5．关于二氧化硅，下列叙述不正确的是A．水晶的主要成分是二氧化硅B．二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别C．二氧化硅不溶于水，也不能跟水起反应生成酸D．二氧化硅是一种酸性氧化物，它不跟任何酸起反应【答案】D【详解】A．水晶的主要成分为SiO2，A项正确；B．CO2是由分子构成的，而SiO2是Si和O按1∶2组成的空间立体网状结构的晶体，二者物理性质差别较大，B项正确；C．SiO2不溶于水，也不与水反应，C项正确；D．SiO2可以与氢氟酸反应，D项错误；故选D。6．近年来，具有特殊性质的新型无机非金属材料迅速发展，下列有关新型无机非金属材料的叙述不正确的是A．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的许多缺点B．碳化硅的硬度大、熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承C．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，可用于制造发动机，其化学式为Si3N4D．合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料【答案】D【详解】A．传统的无机非金属材料，缺点为质地较脆，经不起热冲击，新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，能承受高温，强度较高，具有电学特性、光学特性等，A项正确；B．碳化硅的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承，B项正确；C．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，可用于制造发动机，其化学式为Si3N4，C项正确；D．光导纤维属于新型无机非金属材料，但合成纤维属于有机高分子材料，D项错误；故选D。7．（2022春·吉林白城·高一校考阶段练习）“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是A．玻璃的主要成分为Na2CO3、CaCO3和SiO2B．生产陶瓷、玻璃、水泥都用到黏土C．硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐【答案】C【详解】A．陶瓷是人类最早使用的硅酸盐材料，不是玻璃，故A错误；B．水泥的原料是黏土和石灰石，纯碱、石灰石、石英是制造玻璃的原料，生成玻璃不需要黏土，故B错误；C．硅酸盐性质稳定，熔点较高，所以硅酸盐制品一般具有性质稳定、熔点较高特点，故C正确；D．沙子主要成分为二氧化硅，为氧化物，不是硅酸盐，故D错误；故选：C。8．（2022秋·内蒙古鄂尔多斯·高一校考期末）下列试剂与其保存方法对应正确的是①钠：置于广口瓶中，使用四氯化碳液封

②澄清石灰水：置于细口瓶中，配橡胶塞③氢氟酸：置于细口瓶中，配磨口玻璃塞

④浓硝酸：置于棕色细口瓶中，放于阴凉处A．①② B．③④ C．①③ D．②④【答案】D【详解】①四氯化碳密度大于水，钠的密度小于水，则钠会浮到四氯化碳表面与空气接触，①错误；②澄清石灰水为强碱溶液，其容器需要配橡胶塞，②正确；③氢氟酸可与玻璃反应，不能用玻璃容器盛放，③错误；④浓硝酸受热、见光均易分解，置于棕色细口瓶中，放于阴凉处可使其稳定，④正确。故选D。9．（2021春·山东泰安·高一统考期中）由粗SiO2制备纯的SiO2流程如图所示，下列说法不正确的是A．SiO2可用于制造光导纤维B．步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3↓+Na2SO4C．步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2替代D．若在实验室中完成步骤Ⅲ，一般在蒸发皿中进行【答案】D【分析】二氧化硅和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠，硅酸钠和稀硫酸反应生成硅酸沉淀，硅酸灼烧生成二氧化硅，据此解答。【详解】A．SiO2可以传递光信号，可用于制造光导纤维，A正确；B．步骤Ⅱ是硅酸钠和稀硫酸反应生成硅酸沉淀，反应方程式是Na2SiO3+H2SO4＝H2SiO3↓+Na2SO4，B正确；C．碳酸的酸性强于硅酸，因此步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2替代，C正确；D．若在实验室中完成步骤Ⅲ，一般在坩埚中进行，蒸发皿不能灼烧固体，可用来蒸发浓缩溶液，D错误；答案选D。10．（2022春·重庆巫山·高一校考期末）化学与生产、生活、科研密切相关。下列说法错误的是A．氮化硅陶瓷、光导纤维、硅酸盐水泥均属于新型无机非金属材料B．火箭发射时使用液氢和液氧作推进剂，是利用燃烧反应提供能量C．月球探测器使用的太阳能电池板，其主要成分是单质硅D．制造月球探测器中的瞄准镜时使用的光导纤维，其主要成分是二氧化硅【答案】A【详解】A．氮化硅、光导纤维属于新型无机非金属材料，硅酸盐水泥属于传统无机非金属材料，A错误；B．火箭发射时使用液氢和液氧作推进剂，二者化合生成水，同时放出大量热，因此是利用燃烧反应提供能量，B正确；C．硅是半导体，可以导电，月球探测器使用的太阳能电池板，其主要成分是单质硅，C正确；D．二氧化硅可以传递光信号，制造月球探测器中的瞄准镜时使用的光导纤维，其主要成分是二氧化硅，D正确；答案选A。11．（2022春·重庆沙坪坝·高一重庆八中校考期中）在无机非金属材料中，硅一直扮演着重要的角色。下列说法正确的是A．碳化硅(俗称石英砂)可用作变压器铁芯B．SiO2属于两性氧化物，可以与HF反应：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2OC．CO2和SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂D．高温下，能发生SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2↑，可以证明H2SiO3的酸性大于碳酸【答案】C【详解】A．变压器铁芯一般都是用硅钢片制做的，硅钢是一种含硅（硅也称矽）的钢，其含硅量在0.8～4.8%，并不是碳化硅，A错误；B．两性氧化物是指遇强酸呈碱性，遇强碱呈酸性的氧化物，既能与酸作用，又能与碱作用，SiO2不属于两性氧化物，属于酸性氧化物，B错误；C．CO2和碳在高温下能反应生成CO，CO2中C的化合价由+4价降低到+2价，作氧化剂，SiO2和碳高温下能反应生成Si和CO，SiO2中Si的化合价由+4价降低到0价，作氧化剂，C正确；D．高温下能反应不是利用强酸制备弱酸原理，是因为生成了气体CO2，并且碳酸的酸性大于硅酸，D错误；故答案为：C。12．（2022春·吉林白城·高一校考阶段练习）下列说法不正确的是A．陶瓷是以黏土为主要原料，经高温烧结而成B．普通玻璃以火碱、石灰和石英砂为原料，发生复杂的物理和化学变化制得C．普通硅酸盐水泥以黏土和石灰石为主要原料D．向水泥中加入适量的石膏可以调节水泥硬化速率【答案】B【详解】A．生产陶瓷的主要原料是黏土，将黏土做成具体形状，然后高温烧结，从而获得陶瓷制品，A正确；B．普通玻璃的生产原料是火碱、石灰石和石英砂，石灰的主要成分为氧化钙，而石灰石的主要成分为碳酸钙，B不正确；C．普通硅酸盐水泥是以黏土和石灰石为主要原料，经高温烧结，再添加石膏制成，C正确；D．为调节水泥的硬化速率，向水泥中加入适量的石膏，石膏加入越多，水泥凝固越慢，D正确；故选B。13．（2023秋·浙江温州·高一统考期末）现代社会的发展与进步离不开材料，下列有关说法不正确的是A．碳化硅是一种新型陶瓷材料，具有耐高温耐磨的特点B．晶体硅是一种半导体材料，常用于制造光导纤维C．硬铝是一种铝合金，是制造飞机和飞船的理想材料D．石墨烯是一种新型无机非金属材料，具有高电导率的特点【答案】B【详解】A．碳化硅陶瓷具有抗氧化性强，耐磨性好，硬度高，热稳定性好，高温强度大，属于新型无机非金属材料，故A正确；B．晶体硅是良好的半导体材料，常用于制造芯片，常用于制造光导纤维的是二氧化硅，而不是硅，故B错误；C．硬铝是铝和其他金属或非金属形成的一种铝合金，具有密度小，强度大，是制造飞机和飞船的理想材料，故C正确；D．石墨烯是一种新型无机非金属材料，石墨是良好的导体，石墨烯有独特的结构，具有优良的导电、导热性能，故D正确；故选：B。14．（2022春·甘肃临夏·高一校考阶段练习）下列有关硅及硅酸盐材料的说法正确的是A．硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中B．高纯度的硅单质广泛用于制造光导纤维C．普通玻璃、塑料、水泥等均属于硅酸盐材料D．SiO2是水晶、玛瑙的主要成分，也是制造光导纤维的原料【答案】D【详解】A．硅酸钠的水溶液俗称“水玻璃”，是一种粘合剂，会将磨口玻璃塞黏在瓶口，因此应保存在橡胶塞的试剂瓶中，A错误；B．高纯度的二氧化硅广泛用于制造光导纤维，B错误；C．普通玻璃、陶瓷、水泥等均属于硅酸盐材料，塑料属于高分子化合物，C错误；D．SiO2是水晶、玛瑙的主要成分，也是制造光导纤维的原料，D正确。因此，本题选D。15．（2022春·浙江温州·高一校考期中）下列说法正确的是A．光化学烟雾的产生与氮氧化物有关B．由石英砂制备单晶硅的过程不涉及氧化还原反应C．光导纤维、水晶、玻璃、水玻璃均为硅酸盐D．所有铵盐都能分解得到氨气【答案】A【详解】A．光化学烟雾是碳氢化合物和氮氧化物(NOx)等一次污染物在阳光(紫外光)作用下发生光化学反应生成的二次污染物，它的产生与氮氧化物有关，A正确；B．由石英砂制备单晶硅的过程为SiO2+2CSi+2CO↑、Si+2Cl2SiCl4、SiCl4+2H2Si+4HCl，三步反应都为氧化还原反应，B不正确；C．光导纤维、水晶的主要成分均为二氧化硅，玻璃为硅酸盐，水玻璃为硅酸盐的水溶液，C不正确；D．有的铵盐分解不生成氨气，如硝酸铵分解，D不正确；故选A。16．（2022春·山西晋中·高一校考阶段练习）诺贝尔物理学奖曾授予“光纤之父”英国华裔科学家高锟以及两位美国科学家威拉德•博伊尔和乔治•史密斯。光导纤维的主要成分是二氧化硅，下列关于二氧化硅的说法正确的是A．二氧化硅是酸性氧化物，因此能与水反应生成硅酸B．SiO2+2CSi+2CO↑，由此可推出还原性：C>SiC．二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆D．二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发生反应【答案】D【详解】A．二氧化硅不能与水反应生成硅酸，故A错误；B．C的非金属性大于Si，氧化性C>Si，故B错误C．二氧化硅不导电，由于具有优良的光学特性而被用于制造光缆，故C错误；D．二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发生反应生成硅酸钠和二氧化碳，故D正确；选D。17．（2022春·甘肃临夏·高一校考阶段练习）硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。(1)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程为______，工艺师常用______(填物质名称)来雕刻玻璃，其所对应的方程式为______。(2)Na2SiO3溶液俗称______。(3)工业上常用2C+SiO2Si+2CO↑制备硅单质，该反应中所含元素化合价升高的物质是_____(填化学式)，氧化剂是______。【答案】(1)

氢氟酸

(2)水玻璃(3)

C

SiO2【详解】（1）SiO2是酸性氧化物，可以与碱发生反应：；SiO2化学性质较稳定，但可以与氢氟酸反应:，因此可以用氢氟酸来雕刻玻璃。（2）Na2SiO3溶液俗称水玻璃。（3）根据化学方程式可知，该反应中，化合价升高的是C，氧化剂（所含元素化合价降低的物质）是SiO2。18．（2022秋·陕西宝鸡·高一统考期末）硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。(1)计算机芯片和太阳能电池的主要成分是____，光导纤维的主要成分是____。(2)工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为____。(3)工业上可利用水玻璃和盐酸反应制备硅酸凝胶后，进一步脱水处理可得到硅胶，写出水玻璃和盐酸反应的离子方程式____。(4)黏土是一种重要的矿物原料，广泛分布于世界的各地的岩石和土壤中。某种黏土的主要成分为Al(Si2O5)(OH)4，将其表示为氧化物的形式为____。(5)高纯度单晶硅可以按下列方法制备：SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)，写出SiO2转化为Si(粗)的化学方程式____。【答案】(1)

Si

SiO2(2)4HF+SiO2=SiF4+2H2O(3)+2H+=H2SiO3(胶体)(4)Al2O3•2SiO2•2H2O(5)SiO2+2CSi+2CO↑【解析】（1）计算机芯片和太阳能电池的主要成分是硅单质(Si)，光导纤维的主要成分是二氧化硅(SiO2)，故答案为：Si；SiO2；（2）玻璃中主要成分是二氧化硅，二氧化硅是酸性氧化物，能和碱反应，但也能和氢氟酸反应生成四氟化硅和水，反应方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O，故答案为：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O；（3）水玻璃和盐酸反应生成硅酸胶体和NaCl，离子方程式为+2H+=H2SiO3(胶体)，故答案为：+2H+=H2SiO3(胶体)；（4）硅酸盐表示为氧化物时书写顺序是：活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以其化学式为Al2O3•2SiO2•2H2O，故答案为：Al2O3•2SiO2•2H2O；（5）SiO2和C高温下反应生成粗硅和CO，反应方程式为，故答案为：。19．（2023秋·山东青岛·高一山东省青岛第五十八中学校考期末）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：(1)工业上用石英砂和过量焦炭在电弧炉中高温加热生成粗硅的化学方程式为_______。当有参与反应时，该反应转移的电子数是_______。(2)还原炉中发生的化学反应方程式为：_______。(3)上述工艺生产中循环使用的物质除、外，还有_______。(4)工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为_______。(5)工业上可利用水玻璃和盐酸反应制备硅酸凝胶，进一步脱水处理可得到硅胶，写出水玻璃和盐酸反应的离子方程式：_______。(6)关于硅及其相关化合物的叙述正确的是_______。A．自然界中存在天然游离的硅单质B．已知C与的最高正价都是正四价，由于，用类比法得知，C．用氧化物形式表示为D．硅元素在金属与非金属的分界线处，因此具有弱导电性，一般可用于作为半导体材料E.既能和溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物F.玻璃、水泥、陶瓷都是传统的硅酸盐产品【答案】(1)

(2)(3)、(4)(5)(6)CDF【详解】（1）用石英砂和过量焦炭高温加热生成粗硅的化学方程式为:，当有参与反应时，该反应转移的电子数是；（2）还原炉中用还原，生成高纯度的单质，发生的化学反应方程式为：；（3）流化床反应器中发生反应：，还原炉中发生反应：，所以可以循环的物质还有、；（4）氢氟酸来雕刻玻璃，氢氟酸和反应,化学方程式为：；（5）水玻璃和盐酸反应制取硅酸的离子方程式为：；（6）A．自然界中不存在天然游离的硅单质，硅是以二氧化硅和硅酸盐存在于自然界中，A错误；B．不溶于水，也不与水反应，B错误；C．根据氧化物的表示方法，用氧化物形式表示为，C正确；D．在周期表中，硅元素在金属与非金属的分界线处，因此具有弱导电性，一般可用于作为半导体材料，D正确；E．既能和溶液反应，又能和氢氟酸反应，但不能与其他酸反应，为酸性氧化物，E错误；F．玻璃、水泥、陶瓷都是传统的硅酸盐产品，F正确。故选CDF。20．（2021春·湖南长沙·高一湖南师大附中校考开学考试）某实验小组设计了如下装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO+PdCl2+H2O=CO2+2HCl+Pd↓(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。(1)实验时要通入足够长时间的N2，其原因是_______。(2)装置B的作用是_______。(3)装置C、D中所盛试剂分别为_______、_______，若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为_______。(4)该装置的缺点是_______。(5)资料表明，上述反应在焦炭过量时会生成副产物SiC．取36gSiO2，和16.8g焦炭充分反应后收集到标准状况下的气体26.88L，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，则Si和SiC的物质的量之比为_______。(6)设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强：_______。【答案】(1)排尽装置内的空气，避免空气中的O2、CO2、水蒸气对实验产生干扰(2)作安全瓶，防止倒吸(3)

澄清石灰水

PdCl2溶液

3SiO2+4C2CO2↑+2CO↑+3Si(4)无尾气吸收装置(5)2∶1(6)向Na2SiO3溶液中通入CO2气体，溶液