2024-2025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3-2新型无机非金属材料课时作业含解析新人教版必修第二册

PAGEPAGE8新型无机非金属材料1．下列属于新型无机材料的是(A)①氧化铝陶瓷②氮化硅陶瓷③碳化硅陶瓷④氮化铝陶瓷⑤氮化钛陶瓷⑥硅化硼陶瓷⑦二硅化钨陶瓷A．全部 B．①③④⑤C．①⑤⑥ D．①②③解析：无机非金属分为传统无机非金属和新型无机非金属两类。上述所列均为新型无机非金属材料。2．依据不同部位工作条件的不同，航天飞机运用了多种防热材料。例如，机身和机翼下表面运用高温陶瓷瓦。下列对新型陶瓷材料的有关叙述中，错误的是(D)A．高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，可以作为高级耐火材料B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，它是生物陶瓷C．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面D．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，但是强度比较差解析：A.高温结构陶瓷包括Si3N4陶瓷、SiC陶瓷等属于新型无机非金属材料，可以作为高级耐火材料，选项A正确；B.氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，是生物陶瓷，选项B正确；C.氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面，选项C正确；D.新型无机非金属材料具有耐高温、耐冲击、电学特性、光学特性、生物功能等优点，克服了传统无机非金属材料的缺点，具有较高的强度和耐磨性，能反抗冷热冲击，常用于发动机的受热面，选项D错误。答案选D。3．(双选)2024年3月5日，《Nature》连刊两文报道了21岁的中国留美博士曹原等探讨人员制得了具有超导特性的双层石墨烯新材料。以下对石墨烯的推想不正确的是(AC)A．石墨烯性质稳定，不能在氧气中燃烧B．石墨烯与石墨都具有导电性C．石墨烯与金刚石互为同位素D．石墨烯与石墨都具有较高的熔点解析：A.石墨烯是只由碳原子构成的单质，能在氧气中燃烧，A项错误；B.石墨烯具有超导特性可以导电，石墨中含有自由电子，所以石墨也可以导电，B项正确；C.石墨烯和金刚石都是由碳原子构成，是C原子形成的不同单质，所以石墨烯与金刚石是同素异形体，C项错误；D.石墨属于混合晶体，石墨烯属于二维晶体，二者都具有较高的熔点，D项正确。答案选A、C。4．熔融烧碱应选用的器皿是(C)A．石英坩埚 B．一般玻璃坩埚C．生铁坩埚 D．陶瓷坩埚解析：石英、一般玻璃、陶瓷中均含有SiO2，高温下，烧碱能与SiO2反应而使坩埚腐蚀，铁在高温下不与NaOH反应，故应选用生铁坩埚。5．能贮存在具有玻璃塞的磨口试剂瓶里的试剂是(C)A．HF溶液 B．KOH溶液C．盐酸 D．水玻璃解析：碱溶液和硅酸钠溶液不能贮存在具有玻璃塞的磨口试剂瓶里，氢氯酸不能存于玻璃器皿中。6．单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。用化学方法可制得高纯度硅，其化学方程式为：①SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up17(高温))Si＋2CO↑②Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up17(△))SiCl4③SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up17(高温))Si(纯)＋4HCl下列对上述三个反应的叙述中，错误的是(D)A．①③为置换反应B．②为化合反应C．①②③均为氧化还原反应D．三个反应的反应物中硅元素均被还原解析：反应①③中硅元素被还原，反应②中硅元素被氧化，D错误。7．(双选)二氧化硅晶体是立体的网状结构，其结构如图所示。下列关于二氧化硅晶体网状结构的叙述正确的是(CD)A．存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶角B．在最小的环上，有3个Si原子和3个O原子C．在最小的环上，Si和O的原子个数之比为11D．在最小的环上，有6个Si原子和6个O原子解析：二氧化硅晶体为空间网状结构，存在硅氧四面体，硅处于中心，氧处于4个顶角，故A项错误；在SiO2晶体中，每6个Si和6个O形成一个12元环(最小环)，所以C、D项正确，B项错误。8．用直线连接相关材料和用途。材料用途氧化铝陶瓷制轴承氮化硅陶瓷通讯光导纤维高级耐火材料压电陶瓷点火器答案：解析：解答该题，关键是要了解各类材料的性能，理解性能和用途的关系，比照分析氧化铝陶瓷熔点很高；氮化硅陶瓷硬度很大；光导纤维有特别强的传导光的实力；压电陶瓷受撞击时能产生电压。9．A、B、C、D四种物质均含有硅元素，各物质之间的相互转化关系如下图所示：已知：C是A与烧碱溶液反应的产物。据此，回答下列问题：(1)试写出各物质的化学式：ASiO2，BSi，CNa2SiO3，DH2SiO3。(2)写出A→B的化学方程式：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up17(高温))Si＋2CO↑。(3)分别写出A→C，C→D的离子方程式：SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O，SiOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2SiO3↓。解析：由A、B、C、D均含有硅元素，且C是A与NaOH溶液反应的产物，可知C是Na2SiO3，D是H2SiO3，A是SiO2，B是Si。1．(双选)1996年诺贝尔化学奖授予斯莫利等三位化学家，以表彰他们发觉富勒烯(C60)，开拓了化学探讨的新领域。富勒烯(C60)由于具有空心的类似足球形态的结构，也称为足球烯。对于下列有关C60的说法中正确的是(AC)A．C60在肯定条件下可以与CuO发生置换反应B．C60的摩尔质量是720C．金刚石、石墨和足球烯(C60)三者和足量氧气反应的最终产物相同D．金刚石、石墨和足球烯(C60)的性质完全相同解析：A.C＋2CuOeq\o(=,\s\up17(高温))CO2↑＋2Cu，而C60是碳元素的一种同素异形体，故它也能发生类似反应，正确；B.C60的式量为720，摩尔质量为720g/mol，错误；C.金刚石、石墨和足球烯都是碳元素的单质，与足量氧气反应最终产物均为CO2，正确；D.金刚石、石墨和足球烯互为同素异形体，性质并不完全相同，错误。2．(双选)石墨烯是碳原子构成的单层二维蜂窝状晶格结构(如图所示)的一种碳质新材料，是构建富勒烯、纳米碳管的基本单元，有广泛的用途。下列说法正确的是(BD)A．石墨烯是一种有机物B．石墨烯中碳原子间以共价键结合C．石墨烯具有和石墨完全相同的性质D．12g石墨烯中约含6.02×1023×6个e－解析：A.石墨烯仅由碳原子构成，为单质，不是有机化合物，故A错误；B.石墨烯中存在C—C键，为共价键，所以B选项是正确的；C.石墨烯与石墨的性质不完全相同，故C错误；D.12g石墨烯的物质的量为1mol，含电子数为6×6.02×1023个，故D正确；综上所述，本题正确选项为B、D。3．碳纳米管是由碳原子组成的六角形蜂巢状平面薄膜卷曲而成，具有很多异样的力学、电学和化学性能。下列关于碳纳米管的说法不正确的是(A)A．碳纳米管属于一种有机合成纤维B．碳纳米管与金刚石互为同素异形体C．常温下，碳纳米管具有较好的稳定性D．碳纳米管比表面积大，可用作新型储氢材料解析：A.碳纳米管由碳单质组成，不属于有机合成纤维，A错误；B.碳纳米管与金刚石都由碳元素组成，但结构与性质不同，互为同素异形体，B正确；C.碳单质性质稳定，所以常温下，碳纳米管具有较好的稳定性，C正确；D.碳纳米管是由碳原子组成的六角形蜂巢状平面薄膜卷曲而成，所以比表面积大，可用作新型储氢材料，D正确。答案选A。4．硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。在无机非金属材料中，硅始终扮演着主角。下面几种物质中含有硅单质的是(C)解析：玛瑙、光导纤维、水晶的主要成分是二氧化硅，太阳能电池板的主要成分是硅单质。5．下列物质间的转化不能通过一步反应完成的是(C)A．SiO2→Si B．CO2→CC．SiO2→H2SiO3 D．Al2O3→NaAlO2解析：SiO2与焦炭在高温下可生成硅，A可一步完成；CO2与镁可生成碳，B可一步完成；SiO2不溶于水，不能和水反应生成H2SiO3，C不行一步完成；Al2O3可与NaOH反应生成NaAlO2，D可一步完成。6．氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料，它可由石英与焦炭在高温的氮气流中，通过以下反应制得：3SiO2＋6C＋2N2eq\o(,\s\up17(高温))Si3N4＋6CO，下列说法正确的是(B)A．在氮化硅的合成反应中，N2是还原剂，SiO2是氧化剂B．上述反应中每生成1molSi3N4，N2得到12mol电子C．该反应属于四个基本反应类型之一D．该反应无有毒气体产生，不须要尾气处理装置解析：N元素的化合价降低，N2为氧化剂，碳为还原剂，SiO2中元素化合价没有改变，A不正确；N的化合价从0价降低到－3价，B正确；该反应不属于四个基本反应类型之一，C不正确；该反应生成有毒气体CO，要有尾气处理装置，D不正确。7．高纯二氧化硅可用来制造光纤。某稻壳灰的成分如下表，通过如下流程可由稻壳灰制备较纯净的二氧化硅。组分SiO2CNa2OK2OAl2O3Fe2O3质量分数59.2038.80.250.500.640.61请回答下列问题：(1)步骤①中涉及SiO2的离子方程式为SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O。(2)滤渣A的成分有C、Fe2O3(填化学式)。(3)试验室进行步骤③用到的仪器有坩埚钳、酒精灯、三脚架、坩埚和泥三角。(4)易与SiO2发生化学反应的酸是氢氟酸(或HF)，反应的化学方程式是SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。(5)将SiO2与纯碱混合高温熔融时发生化学反应生成C，同时还生成能使澄清石灰水变浑浊的氧化物D；将少量的D通入C的水溶液中，生成化合物E。①写出以上过程的化学方程式：SiO2＋Na2CO3=Na2SiO3＋CO2↑，Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓。②要将纯碱高温熔化，下列坩埚中不行选用的是AB(填字母)。A．一般玻璃坩埚B．石英玻璃坩埚C．铁坩埚解析：(1)步骤①中涉及SiO2与氢氧根离子反应生成硅酸根离子和水，离子方程式是SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O。(2)稻壳灰的成分中只有二氧化硅、氧化铝与氢氧化钠溶液反应，氧化钠、氧化钾与水反应，而C与氧化铁均不反应，所以滤渣A的成分是C、Fe2O3。(3)煅烧固体时，须要将固体放在坩埚中，坩埚放在泥三角上，泥三角放在三脚架上，用酒精灯加热，用坩埚钳取下坩埚，所以还须要坩埚和泥三角。(4)二氧化硅与HF反应，与一般的酸不反应，化学方程式是SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。(5)①二氧化硅与碳酸钠高温反应生成硅酸钠和二氧化碳气体，D是二氧化碳，少量的二氧化碳通入硅酸钠溶液中，生成硅酸沉淀和碳酸钠，化学方程式分别是SiO2＋Na2CO3=Na2SiO3＋CO2↑，Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓。②纯碱为碳酸钠，高温下碳酸钠与二氧化硅发生反应，所以不能运用含有二氧化硅的坩埚，如石英玻璃坩埚、一般玻璃坩埚，应选择铁坩埚，选AB。8．获得学问和信息是现代人不行缺少的素养，信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动。(1)光导纤维是一种高质量传导光的玻璃纤维，利用光缆通信，能同时传输大量信息。制造光纤电缆的主要原材料的化学式是SiO2。信息产业的核心材料是高纯度的硅，高纯度的单晶硅的生产方法之一：SiO2eq\o(→,\s\up17(C))Si(粗硅)eq\o(→,\s\up17(HCl、Cl2))SiHCl3(沸点31.5℃)eq\o(→,\s\up17(H2))Sieq\o(→,\s\up17(气相沉积法))超纯硅(多晶硅)→单晶硅近代用得较多的另一种方法(之二)是：用金属硅化物(Mg2Si)与盐酸作用得硅烷(SiH4)，再加热分解得高纯硅。单晶硅可用来制作大规模集成电路、整流器等，硅纯度越高，大规模集成电路的性能就