《无机非金属材料》名师训练

/4等级性测试1．根据陶瓷的生产原理，可以得出硅酸盐工业的一般特点是()①以含硅物质作为原料②主要产物是硅酸盐③反应条件是高温④反应原理是复杂的物理变化和化学变化A．只有①③ B．只有②③C．①②③④ D．只有③④解析：选C。传统陶瓷多是将黏土与水的混合物通过高温烧结制成。其生产过程中发生复杂的化学变化和物理变化。故①②③④均正确。2．硅及其化合物在材料领域中应用广泛。下列叙述中正确的是()A．汽车中小摆件“苹果花”的动力是以Si为原料制作的太阳能电池B．晶体硅主要用途是制造光导纤维C．硅是地壳中含量最多的元素D．硅的化学性质很稳定，因此硅在自然界中以游离态形式存在解析：选A。晶体硅是良好的半导体材料，主要用途是制作太阳能电池、集成电路，A正确，B错误；氧是地壳中含量最多的元素，C错误；硅是亲氧元素，在自然界中只以化合态形式存在，D错误。3．下列叙述中，正确的是()A．自然界中存在大量的单质硅B．水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅C．二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸或碱溶液发生化学反应D．自然界中硅元素都存在于石英中解析：选B。自然界中硅元素含量很高，但都以化合态形式存在，A项错误；二氧化硅的化学性质较稳定，其为酸性氧化物，可以和碱溶液反应，除与HF反应外，不与其他酸反应，C项错误；硅元素是亲氧元素，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在，D项错误。4．下列说法正确的是()A．硅材料广泛应用于光纤通信B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品D．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应解析：选A。A项，光导纤维的主要原料是SiO2；B项，石英SiO2不能和盐酸反应，但能与氢氟酸反应；C项，瓷盘是硅酸盐制品，水晶的成分是SiO2，不是硅酸盐制品；D项，粗硅制单晶硅的反应为Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(300℃))SiHCl3＋H2，SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1100℃))Si＋3HCl，二者均是氧化还原反应。5．中国的瓷器驰名世界，传统陶瓷是以黏土等天然硅酸盐为主要原料烧成的制品。下列有关说法不正确的是()A．黏土也是制备玻璃的原料之一B．传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料C．陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料D．瓷器耐酸碱腐蚀，可用作日用器皿、装饰用品等解析：选A。制备玻璃的原料为石灰石、纯碱、石英砂。6．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．硅酸盐中硅、氧原子之间以离子键结合解析：选D。硅酸盐中硅、氧原子之间以共价键结合。7．开发新材料是现代科技发展的方向之一。下列有关材料的说法正确的是()A．石墨烯是新型无机非金属材料B．纳米材料属于胶体C．硅酸盐材料只含有非金属元素D．二氧化硅常用作光电转换材料解析：选A。纳米材料分散到分散剂中，才能形成胶体，B项不正确；硅酸盐材料不一定只含有非金属元素，可能含Ca、Al等金属元素，C项不正确；硅常用作光电转换材料，D项不正确。8．下列关于无机非金属材料的说法不正确的是()A．传统无机非金属材料指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料B．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，具有极大的强度C．高温结构陶瓷材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点D．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐解析：选D。新型无机非金属材料的主要成分并不是硅酸盐，如氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等，故D项错误。9．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高温下用过量的碳还原二氧化硅制得粗硅，同时得到一种可燃性气体；②粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3(Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(300℃))SiHCl3＋H2)；③SiHCl3与过量的H2在1100℃的温度下反应制得纯硅，已知SiHCl3能与水剧烈反应，在空气中易自燃。(1)第一步制取粗硅反应的化学方程式为______________________________________________________________________________________________________________。(2)粗硅与HCl气体反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点－84.7℃)，提纯SiHCl3采用的方法为__________________________。(3)实验室用SiHCl3与过量的H2反应制取纯硅装置如图所示(加热和夹持装置略去)：①装置B中的试剂是________，装置C中的烧杯需要加热，目的是_______________。②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是________________________________，装置D不能采用普通玻璃管的原因是__________________________________，装置D中发生反应的化学方程式是____________________________________________________。③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及______________________________________。解析：(3)①因SiHCl3能与水剧烈反应，故装置A中产生的H2必须干燥，因此装置B中的试剂为浓H2SO4，且装置C中的烧杯需加热，其目的是使SiHCl3汽化，加快其与H2的反应速率。②石英管中产生的物质应为硅，故装置D中有固体产生；由题给信息可知，制纯硅的反应条件为1100℃，此温度下普通玻璃管容易软化。③因高温下H2与O2反应容易爆炸，故还应排尽装置中的空气。答案：(1)SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑(2)分馏(或蒸馏)(3)①浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化②有固体物质生成在题给反应温度下(1100℃)，普通玻璃管会软化SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1100℃))Si＋3HCl③排尽装置中的空气10．硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。这种“金属”可能是________。(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中，生产普通玻璃的主要原料有________________。(3)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技术路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：发生的主要反应电弧炉SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(1800～2000℃))Si＋2CO↑流化床反应器Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(300℃))SiHCl3＋H2还原炉SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1100℃))Si＋3HCl①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________；碳化硅又称________，其晶体结构与________相似。②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和________。物质SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸点/℃235557.631.88.2－30.4－84.9－111.9解析：(1)SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑，因此得到的金属状物质可能为含有硅、碳的铁合金。(2)生产普通玻璃的主要原料为石英砂、纯碱和石灰石。(3)①石英砂