无机非金属材料（强化训练）（解析版）

学而优·教有方PAGEPAGE8无机非金属材料一、选择题（每小题只有一个正确选项，共10*6分）1．被誉为“光纤之父”的华人科学家高锟荣获2009年诺贝尔化学奖。下列叙述中不正确的是A．SiO2是生产光导纤维和粗硅的主要原料B．SiO2与CO2都属于酸性氧化物，都能与碱反应C．SiO2与CO2都能与水反应生成相应的酸D．水晶的主要成分是SiO2【答案】C【解析】A．光导纤维的主要成分是二氧化硅，工业上用二氧化硅和焦炭制取粗硅，故A正确；B．SiO2与CO2都能和强碱反应生成盐和水，都属于酸性氧化物，故B正确；C．二氧化硅和水不反应，用二氧化硅和氢氧化钠溶液制取硅酸钠溶液，硅酸钠溶液再和稀盐酸反应制取硅酸，故C错误；D．二氧化硅在自然界的存在有多种形态，其中水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅，是晶体形态的二氧化硅，故D正确；故选C。2．制备硅单质时，主要化学反应如下：①SiO2(石英砂)＋2C(焦炭)Si(粗硅)＋2CO↑②Si(粗硅)＋2Cl2SiCl4③SiCl4＋2H2Si(纯硅)＋4HCl下列对上述三个反应的叙述中，不正确的是A．①③为置换反应B．①②③均为氧化还原反应C．②为化合反应D．三个反应的反应物中硅元素均被还原【答案】D【解析】A.置换反应是一种单质与一种化合物作用，生成另一种单质与另一种化合物的反应，根据方程式可判断①③均为置换反应，A正确；B.①②③中反应前后均有元素的化合价发生变化，因此均为氧化还原反应，B正确；C.化合反应指的是由两种或两种以上的物质反应生成一种新物质的反应，根据方程式可判断②为化合反应，C正确；D.①③中Si元素化合价降低，被还原；②中Si元素化合价升高，被氧化，D错误；答案选D。3．下列有关硅及其化合物的说法不正确的是（）A．晶体硅具有金属光泽，可以导电，属于金属材料B．常温下，硅化学性质稳定，自然界中的硅主要以氧化物及硅酸盐的形式存在C．是一种酸性氧化物，能够与强碱反应生成相应的盐D．除去中混有的可加入适量的稀盐酸，然后再过滤【答案】A【解析】A.晶体硅是带有金属光泽的灰黑色固体，但硅属于非金属元素，导电能力介于导体和绝缘体之间，是重要的半导体材料，故A错误；B.常温下，硅的化学性质稳定，但硅是亲氧元素，所以主要以化合态的形式存在，自然界中的硅主要以二氧化硅及硅酸盐的形式存在，故B正确；C.二氧化硅是酸性氧化物，能与强碱反应生成相对应的盐和水，故C正确；D.二氧化硅难溶于水，与强酸不反应，只能与氢氟酸反应，所以欲除去二氧化硅中的碳酸钙时，可加盐酸，盐酸与碳酸钙反应生成易溶于水的氯化钙、二氧化碳和水，然后再过滤得二氧化硅固体，故D正确；故选A。4．下列说法不正确的是A．水泥是建筑工业的基础材料，可用黏土、石灰石等原料来制得B．二氧化硅常温下可与NaOH溶液反应C．硅酸钠溶液中通入足量的CO2气体后，溶液中不会出现沉淀D．利用晶体硅制作的太阳能电池可将太阳能直接转化为电能【答案】C【解析】A.生产水泥用到的原料是石灰石、粘土等，故A正确，不符合题意；B.二氧化硅是酸性氧化物，能与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，故B正确，不符合题意；C.强酸制弱酸，盐酸的酸性强于硅酸，所以向硅酸钠溶液中滴加稀盐酸，生成溶于水的硅酸，所以溶液中会出现沉淀，故C错误，符合题意；D.硅是半导体，能把太阳能转化成电能，故D正确，不符合题意；故选：C。5．关于硅的下列叙述中，错误的是（）A．在自然界中，硅既能以游离态形式存在，又能以化合态形式存在B．单质硅是良好的半导体材料C．常温下，硅可以与氟气、强碱溶液起反应D．晶体硅和金刚石具有类似的空间结构【答案】A【解析】A.在自然界中，硅只化合态形式存在，故A错误；B.单质硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，故B正确；C.常温下，硅的化学性质不活泼，但硅可以与氟气、强碱溶液起反应，故C正确；D.硅和碳是同一主族元素，均以sp3方式杂化，形成四面体结构，晶体硅和金刚石具有类似的空间结构，故D正确；故选A。6．常温下，下列不发生反应的一组物质是①Si与NaOH溶液②Si与盐酸③Si与HF酸④SiO2与Na2SiO3⑤SiO2与NaOH溶液⑥SiO2与浓HNO3A．①②④B．③④⑤C．②⑤⑥D．②④⑥【答案】D【解析】①Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑，所以能反应，故错误；②硅与盐酸不反应，故正确；③Si+4HF=SiF4+2H2，所以能反应，故错误；④SiO2与Na2SiO3二者不反应，故正确；⑤SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，常温下二者能反应，故错误；⑥二氧化硅与浓硝酸不反应，故正确；故选：D。7．下列关于硅的说法不正确的是()A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体B．硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应【答案】C【解析】A.晶体硅的结构与金刚石类似，它是灰黑色有金属光泽的非金属固体，故A正确；B.硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，故B正确；C.硅常温下能和HF溶液、氢氧化钠溶液反应，但和其他的酸不反应，故C错误；D.在加热时，硅能在氧气和氯气中燃烧生成二氧化硅和四氯化硅，故D正确。故选C。8．中国是瓷器的故乡，下列关于陶瓷的说法正确的是（）A．高品质的白瓷晶莹剔透，属于纯净物B．瓷器中含有大量的金属元素，因此陶瓷属于金属材料C．氮化硅陶瓷属于传统无机非金属材料D．“窑变”是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致颜色的变化【答案】D【解析】A.瓷器是主要原料黏土烧结而成，瓷器中含有多种硅酸盐，是混合物，A错误；B.尽管瓷器中含有大量的金属元素，但是陶瓷不属于金属材料，因为其中的金属元素是以化合态存在的。陶瓷属于无机非金属材料，B错误；C.氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，是高温结构材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面，C错误；D.不同的金属氧化物颜色可能不同，在高温下，釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致颜色发生变化，D正确；故合理选项是D。9．二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1∶2D．在最小的环上，有6个Si原子和6个O原子【答案】D【解析】A．二氧化硅晶体中存在四面体结构单元，每个硅原子能构成四个共价键，每个氧原子能形成2个共价键，Si处于中心，O处于4个顶角，故A错误。B．最小的环上，有6个Si原子和6个O原子，故B错误；C．最小的环上，有6个Si原子和6个O原子，所以最小的环上硅氧原子数之比为1：1，故C错误；D．最小的环上，有6个Si原子和6个O原子，故D正确；故答案选D。10．下列表述正确的是（）①人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐③提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料④夏天到了，游客佩戴由涂加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛⑤太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能A．①②④ B．②④ C．③④⑤ D．③⑤【答案】D【解析】①人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是三氧化二铝，故①错误；②玛瑙的主要成分是二氧化硅，故②错误；③水泥的成分是硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙，是硅酸盐，故③正确；④变色眼镜由添加溴化银的普通玻璃璃制作，故④错误；⑤晶体硅可以制太阳能电池，利于环保、节能，故⑤正确；故答案选：D。二、主观题（共3小题，共40分）11．（10分）除去下列粉末中的杂质(括号内为杂质)，将选用的试剂填在横线上。(1)__________________；(2)__________________；(3)NaCl()__________________；(4)CuO(SiO2)__________________；(5)(NaCl)__________________【答案】（每空2分）(1)盐酸(2)氧气(3)盐酸(4)NaOH溶液(5)水【解析】(1)SiO2是酸性氧化物，不溶于盐酸，CaCO3能溶于盐酸，与盐酸反应产生可溶性的CaCl2、H2O、CO2，因此可用盐酸除去SiO2中的CaCO3；(2)C与O2反应转化为CO2气体而与固体SiO2分离，从而可将SiO2中的杂质C除去；(3)Na2SiO3与盐酸反应：，然后过滤，除去H2SiO3，就得到NaCl溶液，故可用盐酸除去NaCl中的Na2SiO3；(4)CuO为碱性氧化物，SiO2为酸性氧化物能够与NaOH发生反应，产生可溶性的物质，然后过滤洗涤，就得到纯净的CuO，故可用NaOH溶液除去CuO中的SiO2；(5)NaCl能够溶于水，而SiO2不能溶于水，因此向混合物中加入水，SiO2不溶解，NaCl溶解，可除去SiO2中的NaCl。12．（18分）含A元素的一种单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讯材料—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位于第____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______。（2）易与C发生化学反应的酸是__________，反应的化学方程式是_____________。（3）将过量的C与纯碱、石灰石混合高温熔融时发生化学反应生成玻璃，同时还生成B的最高价氧化物E；，玻璃的成分是；并写出C与石灰石高温熔融时发生化学反应方程式：_______________________________。(4)要将纯碱高温熔化，下列坩埚中不可选用的是_______________________________。A．普通玻璃坩埚B．石英玻璃坩埚C．铁坩埚（5）100gC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11.2L,100g混合物中石灰石的质量分数是________。【答案】(每空2分)（1）ⅣA最外层均有4个电子（2）氢氟酸SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O（3）Na2SiO3、CaSiO3、SiO2CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑（4）AB（5）50%【解析】含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，则A为Si，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料--光导纤维，则C为，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D为，（1）A的最外层电子数为4，位于第ⅣA族，与A同族但相对原子质量比A小的元素B为C，其原子结构示意图为，二者最外层均有4个电子，故答案为：ⅣA；；最外层均有4个电子；（2）二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅与水，反应方程式为：，故答案为：氢氟酸；；（3）将SiO2与纯碱混合高温熔融时反应生成Na2SiO3、CaSiO3，与过量SiO2熔融成玻璃，同时还生成B的最高价氧化物E，则E为，B为C，故玻璃的成分为Na2SiO3、CaSiO3、SiO2，SiO2与石灰石高温熔融时发生化学反应方程式反应方程式为CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。(4)纯碱为碳酸钠，高温下碳酸钠与二氧化硅发生反应，所以不能使用含有二氧化硅的坩埚，如石英坩埚、普通玻璃坩埚，应选择铁坩埚，则AB正确，故答案为：AB；（5）二氧化硅和碳酸钙高温反应生成硅酸钙和二氧化碳，化学方程式是SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑，生成二氧化碳的物质的量是＝0.5mol，所以碳酸钙的质量是0.5mol×100g·mol－1＝50g，则混合物中碳酸钙的质量分数是×100%＝50%，故答案为：50%。13．(12分)高纯二氧化硅可用来制造光纤。某蛇纹石的成分见下表：组分SiO2MgONa2OK2OFe2O3质量分数/%59.2038.800.250.500.8通过下图流程可由蛇纹石制备较纯净的二氧化硅。（1）蛇纹石中涉及的可溶性金属氧化物有____________（写化学式）。（2）步骤①中涉及SiO2反应的离子方程式为________________。（3）滤渣A的成分有______________________（填化学式）。（4）步骤②中洗涤沉淀的方法是_____________________。（5）步骤③反应的化学方程式为______________________；实验室进行步骤③需要用到的仪器有坩埚、泥三角、酒精灯、玻璃棒、和________________。【答案】（每空2分）（1）Na2O、K2O（2）SiO2+2OH-=SiO32-+H2O（3）MgO和Fe2O3（4）向漏斗中注入蒸馏水至浸没沉淀，让水自然流下，重复操作2至3次（5）H2SiO3SiO2+H2O坩埚钳、