2026届高考化学第一轮总复习提能训练练案21无机非金属材料

练案21无机非金属材料1．(2025·安徽合肥模拟)化学与生活、科技、社会发展息息相关。下列说法正确的是()A．“天宫”空间站使用聚乳酸材料餐具，聚乳酸是化合物B．富勒烯与石墨烯用途广泛，它们都属于新型无机非金属材料C．冬奥场馆建筑使用碲化镉发电玻璃，碲和镉均属于主族元素D．中国承建的卡塔尔首座光伏电站中的光伏材料为高纯度二氧化硅B[解析]聚乳酸是混合物，A错误；富勒烯与石墨烯属于新型无机非金属材料，B正确；镉在元素周期表中位置为第五周期第ⅡB族，C错误；光伏电池材料为Si单质，D错误。2．氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料。用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备Si3N4的操作流程如图(粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物)。下列叙述不正确的是()A．“还原”时焦炭主要被氧化为CO2B．“高温氮化”时发生反应的化学方程式为3Si＋2N2Si3N4C．“操作X”为将原料气通过灼热的铜粉D．“稀酸Y”可选用稀硝酸A[解析]石英砂与焦炭在高温下发生反应SiO2＋2CSi＋2CO↑，故“还原”时焦炭主要被氧化为CO，A项错误；“高温氮化”时Si与N2反应生成Si3N4，B项正确；“操作X”需要把原料气中的O2除去，可将原料气通过灼热的铜粉以除去O2，C项正确；“酸洗”的目的是除去Fe、Cu的单质及化合物，故“稀酸Y”可选用稀硝酸，D项正确。3．建盏是久负盛名的陶瓷茶器，承载着福建历史悠久的茶文化。关于建盏，下列说法错误的是()A．高温烧结过程包含复杂的化学变化B．具有耐酸碱腐蚀、不易变形的优点C．制作所用的黏土原料是人工合成的D．属硅酸盐产品，含有多种金属元素C[解析]制造陶瓷的主要原料是黏土，由自然界中获取，不是人工合成的，C错误。4．(2023·北京卷，1题改编)中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨炔，是碳材料科学的一大进步。下列关于金刚石、石墨、石墨炔的说法不正确的是()A．三种物质中均有碳碳原子间的σ键B．三种物质互为同素异形体C．三种物质在空气中完全燃烧的产物相同D．三种物质均能导电D[解析]原子间优先形成σ键，三种物质中均存在σ键，A正确；三种物质都是碳原子形成的单质，故互为同素异形体，B正确；三种物质都是碳单质，在空气中完全燃烧均生成CO2，C正确；金刚石中没有自由移动的电子，不能导电，D错误。5．寿山石是中国传统四大印章石之一，含叶蜡石、高岭石等黏土矿物。下列说法错误的是()A．寿山石的硬度与金刚石相当B．叶蜡石、高岭石的主要成分属于硅酸盐C．寿山石的红色条纹与Fe2O3含量有关D．寿山石印章要避免与强酸、强碱接触A[解析]寿山石是中国传统四大印章石之一，雕刻印章时通常用钢刀或金刚石进行，故寿山石的硬度比金刚石小，A错误；黏土属于硅酸盐，故叶蜡石、高岭石的主要成分属于硅酸盐，B正确；Fe2O3是一种红棕色粉末，寿山石的红色条纹与Fe2O3含量有关，C正确；寿山石中含有铝硅酸盐，既能与强酸反应又能与强碱反应，故寿山石印章要避免与强酸、强碱接触，D正确。6．科研人员发现在－50℃环境中，用水可制得直径在800nm～10μm的光纤，其性能与石英光纤相似。下列说法正确的是()A．石英光纤的主要成分是硅B．冰的密度比液态水小，是由于前者含有更多的氢键C．冰光纤是一种胶体，具有丁达尔效应D．冰光纤和石英光纤都是分子晶体B[解析]石英光纤的主要成分是二氧化硅，A错误；水分子间存在氢键，冰中水分子空间排列有规则，分子中存在较多的氢键，增大了水分子之间的距离，故冰的密度比液态水小，B正确；冰光纤的构成微粒只有H2O一种，属于纯净物，不属于胶体，不具有丁达尔效应，C错误；冰光纤构成微粒是H2O分子，属于分子晶体，而石英光纤则属于共价晶体，二者的晶体类型不相同，D错误。7．实验室用H2还原SiHCl3(沸点：33.0℃)制备高纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法正确的是()A．装置Ⅱ、Ⅲ中依次盛装的是浓硫酸、冰水B．实验时，应先加热管式炉，再打开活塞KC．为鉴定制得的硅中是否含微量铁单质，需要用到的试剂为盐酸、H2O2溶液、硫氰化钾溶液D．该实验中制备氢气的装置也可用于稀氢氧化钠溶液与氯化铵固体反应制备氨C[解析]制备高纯硅，反应H2＋SiHCl3Si＋3HCl应在装置Ⅳ中进行，装置Ⅰ的目的是制备氢气，氢气中含有水蒸气，对后续实验产生干扰，必须除去，因此装置Ⅱ的作用是除去氢气中的水蒸气，即装置Ⅱ中盛放浓硫酸，装置Ⅲ的作用是提供SiHCl3气体，因此在水浴中加热，A错误；实验时应先通入氢气，目的是排出装置中的空气，防止发生危险，B错误；硅单质不与盐酸反应，铁与盐酸反应生成Fe2＋，Fe2＋被双氧水氧化成Fe3＋，Fe3＋与KSCN溶液反应，溶液变红色，可以鉴定是否含有铁单质，C正确；用稀NaOH溶液和NH4Cl固体反应制备氨，需要加热，装置Ⅰ中没有加热装置，因此不能制备氨，D错误。8．(2025·广东名校联考)明洪武釉里红岁寒三友纹梅瓶是南京博物馆的镇馆之宝。烧造“釉里红”，需要将含有铜元素为呈色剂的彩料，精准地在1300℃窑火中一次烧成，下列有关说法不正确的是()A．陶瓷是以黏土为主要原料经高温烧结而成，属于传统无机非金属材料B．黏土可以表示为Al2O3·2SiO2·2H2O，是由几种氧化物组成的混合物C．“釉里红”烧造时发生的反应可能为4CuO2Cu2O＋O2↑D．“釉里红”瓷器保存时应避开酸性物质，避免损伤釉彩B[解析]陶瓷是以黏土为主要原料经高温烧结而成，属于具有耐高温、耐腐蚀特性的传统无机非金属材料，A正确；黏土主要是由硅酸盐组成的混合物，不是由几种氧化物组成的混合物，B错误；“釉里红”的颜色说明烧造时有砖红色的氧化亚铜生成，可能发生的反应4CuO2Cu2O＋O2↑，C正确；氧化亚铜能与酸性物质发生反应，所以“釉里红”瓷器保存时应避开酸性物质，避免损伤釉彩，D正确。9．(2025·河南商丘名校联考)考古发现的最早的玻璃制品来自古埃及，而我国的玻璃制作工艺也历史久远。玻璃制造需要经过多个工序，下列选取的工序中涉及化学变化的是()A.称取原料B.原料熔烧C.裁玻璃片D.磨光玻片B[解析]称取原料没有发生化学反应，A错误；原料熔烧时，发生化学变化，反应方程式：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑，B正确；裁玻璃片没有发生化学反应，C错误；磨光玻片没有发生化学反应，D错误。10．SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是()A．图中所有反应都不属于氧化还原反应B．硅酸盐的化学性质稳定，常用于制造光导纤维C．可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高C[解析]A项SiO2＋2C2CO↑＋Si、Si＋2Cl2SiCl4等是氧化还原反应；B项SiO2用于制造光导纤维；D项玻璃无固定的熔点。11．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是()A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2D．二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2D[解析]二氧化硅晶体中，1个硅原子可形成4个硅氧单键，故硅原子和硅氧单键个数之比为1∶4，D错误。12．(2025·湖南株洲四校联考)制造芯片用到高纯硅，用SiHCl3(沸点：31.85℃，SiHCl3遇水会剧烈反应)与过量H2在1100～1200℃反应制备高纯硅的装置如下图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法错误的是()A．Ⅰ装置可用于二氧化锰固体与浓盐酸反应制备氯气B．装置Ⅱ中盛装的是浓硫酸、装置Ⅲ烧杯盛装的是温度高于32℃的温水C．实验时，先打开装有稀硫酸仪器的活塞，收集尾气验纯，再预热装置Ⅳ石英管D．Ⅳ中发生反应的化学方程式：H2＋SiHCl3Si＋3HClA[解析]二氧化锰固体与浓盐酸加热反应生成氯气，而Ⅰ装置没有酒精灯，因此Ⅰ装置不可用于二氧化锰固体与浓盐酸反应制备氯气，A错误；氢气中含有水蒸气，根据SiHCl3遇水会剧烈反应，则装置Ⅱ中盛装的是浓硫酸，其作用是干燥氢气，根据SiHCl3的沸点：31.85℃，则装置Ⅲ烧杯盛装的是温度高于32℃的温水，将SiHCl3变为气体以便进入Ⅳ中与氢气反应，B正确；氢气和氧气混合气体加热会发生爆炸，因此实验时，先打开装有稀硫酸仪器的活塞，收集尾气验纯，再预热装置Ⅳ石英管，C正确；根据用SiHCl3与过量H2在1100～1200℃反应制备高纯硅，则Ⅳ中反应的化学方程式为H2＋SiHCl3Si＋3HCl，D正确。13．硅单质及其化合物应用范围很广。回答下列问题。(1)SiO2是玻璃的主要成分之一，保存氢氧化钠溶液的玻璃瓶应用橡胶塞的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________(用化学方程式表示)。(2)碳与硅属于同主族元素，熔、沸点SiO2________(填“>”“<”或“＝”)CO2，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________。写出一个能说明碳的非金属性强于硅的化学方程式：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)高纯硅是现代信息、电动汽车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图所示。用石英砂和焦炭在电弧炉中制粗硅，该反应的化学方程式为_________________________________________________________________________________________________________________________________________。(1)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O(2)>SiO2是共价晶体，熔化时需要克服共价键，CO2是分子晶体，熔化时只需要克服分子间作用力CO2＋Na2SiO3＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3(3)2C＋SiO22CO↑＋Si[解析](1)玻璃中的二氧化硅和氢氧化钠溶液反应生成的硅酸钠能把瓶口和瓶塞黏结在一起。(2)元素的非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，则碳酸的酸性强于硅酸的，由强酸制弱酸的原理可知，二氧化碳与硅酸钠溶液反应生成硅酸沉淀和碳酸钠，反应的化学方程式为CO2＋Na2SiO3＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3。(3)石英砂的主要成分是二氧化硅，与焦炭反应生成硅和CO。14．水泥和玻璃是重要的建筑材料，完成下列问题。(1)生产硅酸盐水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是________。制备普通玻璃的主要反应的化学方程式为_____________________________________________________________________________________________________________________________________________(任写一个)。(2)石英玻璃化学稳定性强、膨胀系数小，是一种特殊玻璃，石英玻璃的主要成分是________(填化学式)。(3)要将NaOH高温熔化，下列坩埚中可选用的是________(填字母)。A．普通玻璃坩埚 B．石英玻璃坩埚C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚(1)石灰石SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑(或SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑)(2)SiO2(3)D[解析](1)生产硅酸盐水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料为石灰石；制备普通玻璃的主要反应的化学方程式有SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑和SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑。(3)普通玻璃坩埚和石英玻璃坩埚中的二氧化硅能够与熔融的氢氧化钠反应，故A、B不符合题意；氧化铝坩埚中的氧化铝能够与熔融的氢氧化钠反应，故C不符合题意；铁与熔融的氢氧化钠不反应，故D符合题意。15．晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；②粗硅与干燥HCl气体在300℃反应制得SiHCl3和H2；③SiHCl3与过量H2在1000～1100℃反应制得纯硅。(1)第②步制备SiHCl3的化学方程式为_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)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，写出配平的化学方程式：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.粗硅与氯气反应也可生成四氯化硅(反应温度450～500℃)，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．四氯化硅极易与水反应；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/℃57.712.8—315—熔点/℃－70.0－107.2———升华温度/℃——180300162(3)写出装置A中发生反应的离子方程式：____________________________________________________________________________________________________________________________________