无机非金属材料（练）-高考化学一轮复习（新高考）

第09讲无机非金属材料

国练基础

1.《天工开物》记载：“凡挺泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙黏土而为之”，“凡坯既成，干燥之后，则堆积

窑口燃薪举火”，“浇水转釉（主要为青色），与造砖同法”。下列说法错误的是（）

A.黏土是制成瓦和水泥的主要原料

B.“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理化学变化

C.沙子的主要成分为硅酸盐

D.泥坯烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦

【答案】C

【解析】由题目的“择取无沙黏土而为之”，说明黏土是制砖瓦和水泥的主要原料•，选项A正确：“燃薪举火”

是提供高温的环境，使黏土发生复余的物理化学变化，选项B正确：沙子的主要成分为二氧化硅，选项C错误：

黏二中有一定量的Fe元素，泥坯烧制后自然冷却成红瓦（含氧化铁），浇水冷却时C与水反应得到CO和H2,将

三价铁还原为二价铁，形成青瓦，选项D正确。

2.平昌冬奥会“北京8分钟”主创团队用石墨烯制作了一20℃能发热4h的智能服饰；用铝合金管材和碳

纤维制作了高2.35m、重量仅为10kg的熊猫木偶，向世界展现了新时代的中国形象。下列说法中，不正确

的是（）

A.石墨烯是能导热的金属材料

B.铝合金是密度较小的金属材料

C.碳纤维是耐低温的无机非金属材料

D.新型材料种类多、用途广

【答案】A

【解析】石墨烯是无机非金属材料•，A错误；铝合金是密度较小的金属材料，B正确：石墨烯可制作一

20c能发热4h的服饰，能耐低温，C正确：新型材料种类多、用途广，D正确。

3.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，硅一直扮演着主

角。下列几种物质中含有硅单质的是（）

A.玛瑙B.光导纤维C.太阳能电池D.水晶

【答案】C

【解析】玛瑙、光导纤维和水晶的主要成分都是SiO?,硅单质可用来制造太阳能电池。

4.我国科学家合成的3nm长的管状碳纳米管，长度居世界之首。这种碳纤维具有强度高、夙度（抵抗变形

的能力）高、密度小（只有钢的9、熔点高，化学秘定性好的特点，因此被称为“超级纤维下列对碳纤维的说法

中大正确的是（）

A.它是制造飞机的理想材料

B.它的主要组成元素是碳元素

C.它的结构与石墨相似

D.碳纤维复合材料耐高温

【答案】C

【解析】石墨的内部结构是层状的，碳纳米管是管状的。

5.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.硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料

C.用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被氧化

D.加热到一定温度时，硅能与氢气、氧气等非金属单质发生反应

【答案】C

【解析】用二辄化硅制取单质硅的反应中硅元素被还原。

6.下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是（）

①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品③高纯度的硅单质广泛

用三制作光导纤维④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料

A.®®B.®®C.®®D.®®

【答案】C

【解析】几乎所有的岩石和矿物都含有硅酸盐或者二氧化硅，则硅是构成一些岩石和矿物的基本元素，故①

正确；水泥、玻璃是硅酸盐产品，水晶的主要成分是二氧化硅，故②错误；光导纤维的主要成分是二氧化硅，故

③错误；陶瓷的主要原料是黏土，则陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料•，故④正确。

7.化学与社会、生活、生产密切相关。下列关于物质应用的解释错误的是（）

A.液氢可用作“长征5号”火箭的燃料，因为液氢无毒无污染，且燃烧热值高

B.高纯硅可用于制造光感电池，因为单质硅具有半导体性能，可将太阳能转化为电能

C.二氧化硅可用于制造光导纤维，因为二氧化硅硬度大且是酸性氧化物

D.钛被称为“第三金属”，钛合金可用于制造飞机的结构部件，因为钛合金强度高且耐腐蚀

【答案】C

【解析】氢气的燃烧产物是水，无污染，燃烧热值高，可以用作火箭燃料，故A正确；硅单质是优良的半导

体材料，用于制作光感电池，可以将太阳能转换为电能，故B正确：二氧化硅晶体能传递光信号，可以用于制造

光导纤维，与二氧化硅的硬度和酸性氧化物的性质无关，故C错误；钛合金的密度小，质量轻，强度大，耐腐蚀,

具有很多优良的物理、化学特性，可以用于制造飞机的结构部件，故D正确。

8.下列叙述正确的是（）

A.CO2和SiCh都是酸性氧化物，所以两者物理性质相似

B.囚为CaCOa+SiCh且=CaSiO3+CO2l，所以硅酸的酸性比碳酸强

C.CO?和SiCh都能与碳反应，旦都作氧化剂

D.SiCh既能和NaOH反应，又能和HF反应，所以SiO?属于■两性氧化物

【答案】C

【解析】C02的熔、沸点低，可溶于水，SiO?的熔、沸点高，硬度大，不溶于水，两者都是酸性氧化物，和

其物理性质没有因果关系，A错；CaCO3和SiO2反应是因为生成的CO2为气体，脱离反应体系，不能说明H2cQ?

的酸性比H2SQ3弱,B错;SiCh和HF反应是SiCh的特殊性质，不能说明HO2是两性氧化物,D错。

9.科学家最近用金属钠还原CCL和SiCL制得一种一维SiC纳米棒，相关反应的化学方程式为8Na+CC14

+siC14』S=SiC4-8NaCl。下列说法不正确的是（）

A.SiC和SiO?中Si元素的化合价相同

B.上述反应中SiC既是氧化产物又是还原产物

C.SiO?制备单质Si、单质Si制备SiCL»均涉及氧化还原反应

D.一维SiC纳米棒比表面积大，对微小粒子有较强的吸附能力

【答案】B

【解析】SiC和SiCh中Si元素的化合价均为+4价，A项正确；SiC是还原产物，Na。是氧化产物，B项错

误；SiOz制备单质Si需加入还原剂，单质Si制备SiCL需加入氧化剂，C项正确：一维粒子上下表面均能与其他

物质接触，比表面积大，对微小粒子有较强的吸附能力，D项正确，

10.世博会中国馆—“东方之冠”由钢筋、混凝土、7000多块铝板和1200多块玻璃等建成。

2.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是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料

B.新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点，但强度比较差

C.高温结构材料具有耐高温、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不同

【答案】B

【解析】无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两大类。传统无机非金属材料是指

我们常说的硅酸盐材料•，包括玻璃、水泥、砖瓦、陶瓷等：新型无机非金属材料是指一些新型的具有特殊结构和

特殊功能的非硅酸盐型材料。新型无机非金属材料与传统无机非金属材料相比，具有许多优良性能，如耐高温、

耐磨损、耐酸碱腐蚀、具有压电效应和生物功能等。

3.下列有关物质性质与用途对应关系不正确的是（）

A.NaHCCh能与碱反应，可用作焙制糕点的膨松剂

B.CaO能与SO?反应，可作为工业废气处理时的脱硫剂

C.硅的导电性介于导体和绝缘体之间，可用于制造计算机硅芯片

D.饱和氯水既有酸性又有漂白性，加入适量NaHCOs固体，其漂白性增强

【答案】A

【解析】NaHCCh不稳定，受热分解生成CO?气体，能够使面团松软，因而可用作焙制糕点的膨松剂，A错

误：碱性氧化物CaO能与SCh反应生成固态的盐，因而可作为工业废气处理时的脱硫剂，减少对大气的污染，B

正确；硅的导电性介于导体和绝^体之间，是良好的半导体材料，可用于制造计算机硅芯片，C正确；CL溶于

水，与水反应产生HCI、HCIO,溶液中含有HCI使溶液显酸性，而HC1O具有强氧化性，能够将有色物质氧化

变为无色，因此饱和氯水既有酸性又有漂白性，氯气与水的反应是可逆反应，由于酸性：HCl>H£03>HQ0,

加入适量NaHCOs固体，反应消耗HC1,使化学平衡正向移动，导致溶液中c（HQO）增大，因而其漂白性增强，

DE确。

4.由二氧化硅制高纯硅的流程如下，下列判断中错误的是（）

A.①②③反应中均为氧化还原反应

B.和HC1均可循环利用

C.SiCh是一种坚硬难熔的固体

D.SiHCb摩尔质量为135.5g

【答案】D

【解析】反应①②③中，都有元素化合价的升降，均属于氧化还原反应，A正确：生成的H?和HCI分别在

反应③②中应用，B正确；SiO?的熔、沸点很高，C正确；摩尔质量的单位是gmo「lD错误。

5.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.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

C.二氧化硅能与碳酸钠固体在高温时发生反应

D.用二氧化硅制取单质硅时，当生成2.24L气体（标准状况）时，得到2.8g硅

【答案】C

【解析】二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，与水不反应，故A错误；二氧化硅制成的光导纤

维，由于其良好的光学特性而被用于制造光缆，故B错误；在高温时，二氧化硅能够与碳酸钠固体反应生成硅酸

钠和二氧化碳，故C正确：由化学方程式SiO2+2C/S=Si+2cOf,可知当生成2.24L（标准状况）即0.1mol气

体时，得到0.05mol即1.4g硅，故D错误。

6.科技的进步为二氧化碳资源化利用提供了广阔的前景。下列说法错误的是（）

CO2聚合

1cH30H

生物混合

分子机械技术

A.CO?是自然界碳循环中的理要物质

B.CO?加氢转化为乙烯，CO?被还原

C.CO2电催化时，在阳极转化为燃料

D.CO?与环氧丙烷可合成可降解塑料

【答案】C

【解析】含碳燃料燃烧以及动植物呼吸都会产生二氧化碳，植物光合作用消耗二氧化碳，所以CO2是自然界

碳循环中的重要物质，故A正确；CO2加氢转化为乙烯，C元素的化合价降低，CO2得电子，被还原，故B正确；

CO?中C元素的化合价为+4价，只能发生得电子的还原反应，CO?在阴极得电子转化为燃料，阳吸为失电子的

氧化反应，故C错误；CO?与环氧丙烷发生加聚反应，可合成可降解塑料，故D正确。

7.高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料。它的发现和使用曾引起计算机的一场“革

命”。可以按下列方法制备：

①C②HQ③过量H?

SG诉萨i（粗）所"iHCbIFKTCSi（纯）

下列说法不正确的是（）

A.步骤①的化学方程式为SiOz+C图迪Si+CO2T

B.步骤①中每生成1molSi,转移4moi电子

C.高纯硅是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料

D.SiHCb（沸点33.0℃）中含有少量的SiC3沸点67.6℃）,通过蒸播可提纯SiHCh

【答案】A

【解析】A项，二氧化硅在高温下与C反应生成CO气体，即步骤①的化学方程式为SiO2+2C鱼期Si

+2CO3故A错误；B项，步骤①中Si的化合价降低4价，故每生成1molSi,转移电子数为4mol,故B

正确；C项，高纯硅是半导体，是制造集成电路、太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本

原料，故C正确；D项，沸点相差30C以上的两种互溶液体可以采用蒸锚的方法分离，故D正确。

8.水玻璃（NazSiOs溶液）广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用灰（SiO?：

65%〜70%、C：30%〜35%）制取水玻璃的工艺流程：

下列说法正确的是（）

A.原材料灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值

B.操作A与操作B完全相同

C.该流程中硅元素的化合价发生改变

D.反应器中发生的反应为氧亿还原反应

【答案】A

【解析】A项，灰来源广泛，价格低廉，活性炭具有吸附性，有较高的经济价值，正确；B项，操作A为过

滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误：C项，二氧化硅中，硅元素的化合价是+4价，硅酸钠中，

硅元素的化合价也是+4价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，错误：D项，反应器中发生的反应为

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,此反应没有化合价的变化，属于非氧化还原反应，错误。

9.从石英砂制取高纯硅的主要化学反应如下：

①Si02+2c4=Si（粗）+2C0f

②Si（粗）+2。2-=SiCl4

③SiCL+2H2=三Si（纯）+4HCl

关于上述反应的叙述不正确的是（）

A.①③是置换反应，②是化合反应

B.高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅

C.任一反应中，每消耗或生成28g硅，均转移4moi电子

D.高温下在炉子里将石英砂、焦炭、氯气、氢气按比例混合就能得到高纯硅

【答案】D

【解析】在氧化还原反应中，还原剂的还原性比还原产物的还原性强，B正确；根据元素化合价的变化，每

消耗或生成28g(1mol)硅，均转移4moi电子，C正确；题中的三个反应是在三个不同反应器中发生的，D错误。

10.高纯硅是制作光伏电池的关键材料，如图是一种生产高纯硅的工艺流程示意图：

H2HC1

已知：①流化床反应器内的主反应：Si+3HC1=^=SiHCI3+H2；

②还原炉内的主反应：SiHCh-+3HCI：

③SiHCh极易水解：SiHCb+3H2O=H2SiO3+H2T+3HC13

回答下列问题：

(1)石英砂的主要成分为SiOz，SiO?是一种酸性氧化物，能与烧碱反应生成盐和水，下列物质中也能与烧碱

反应生成盐和水的是(填字母)。

A.AlB.A12O3

C.CuOD.NaHCOa

SiCh能在一种常见的酸中溶解，生成一种气态含硅物质，这种酸的电子式为。

(2)电弧炉中生成粗硅，反应的化学方程式为o

若电弧炉中焦炭过量，还会有SiC生成，石英砂和焦炭生成SiC的反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比

为。

(3)整个操作流程都需隔绝空气，原因是(答出两条即可)。

(4)流化床反应器中除SiHCb外，还可能发生副反应，生成其他含硅化合物(如SiCL、SiH2Ch>Si%。等)，

可以用分馆的方法加以分离，该操作方法的理论依据是。

(5)上述操作流程中可以循环利用的物质是。

【答案】(DBD(2)SiO2+2C=SS=Si+2COt1：2(3)防止SiHCb发生水解；防止硅被氧化；防

止氢气与氧气反应而发生爆炸(任写两条即可)(4)各组分沸点相差较大(5)比、HC1

【解析】(1)铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，故A不符合题意：氧化铝与氢氧化钠溶液反应生

成偏铝酸钠和水，故B符合题意；氧化铜与氢氧化钠溶液不反应，故C不符合题意；碳酸氢钠与氢氟化钠溶液

反应生成碳酸钠和水，故D符合题意：SiO?能在一种常见的酸中溶解，生成一种气态含硅物质，这种酸为HF,

H'F•

HF属于共价化合物，其电子式为二.，（2）二氧化硅与碳在高温条件卜.反应生成粗硅和CO,对应的化学方程

式为SiO2+2C=^=Si+2COT，石英砂和焦炭生成SiC的反应为SiO2+3C=^=SiC+2COf,C元素化合价由0

价降低为一4价，由0价升高为+2价，C既是氧化剂又是还原剂，根据氧化还原规则，氧化剂和还原剂的物质

的昼之比为1:2。

困练真题

1.（2020•浙江7月选考）CaaSid是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法不正确的是（）

A.可发生反应：Ca3SiO5+4NH4CI=^=CaSiO3+2CaCl2+4NH3t+2H2O

B.具有吸水性，需要密封保存

C.能与SO?反应生成新盐

D.与足量盐酸作用，所得固体产物主要为SiO?

【答案】D

【解析】加热时氯化铉分解生成HC1和氨气，HCI与CasSiOs反应得到硅酸钙、氮化钙和水，A项正确；水

泥吸水会变硬，需密封保存，B项正确：Ca^SiOs能与二氧化硫反应得到亚硫酸钙，C项正确：由上述分析可知,

ChSiOs与足量盐酸反应得不到二氧化硅，D项错误.

2.（2019・全国【卷）陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着百切的关系。

下列说法错误的是（）

A.”雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁

B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成

C.陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐

D.陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点

【答案】A

【解析】A错误，氧化铁的颜色为红棕色，不是青色：B正确，秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成:

C、D正确，陶瓷的主要成分是硅酸盐，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点。

3.（2019・新课标I）陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的

关系。下列说法错误的是

A.,•雨过天晴云破处”所描述的瓷辞百色，来自氧化铁

B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成

C.陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐

D.陶隹化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点

【答案】A

【解析】氧化铁为棕红色固体，瓷器的青色不可能来自氧化铁，故A错误；秦兵马俑是陶制品，陶制

品是由粘土或含有粘土的混合物经混炼、成形、煨烧而制成的，故B正确；陶瓷的主要原料是取之于自然

界的硅酸盐矿物，陶瓷的主要成分是硅酸盐，与水泥、玻璃等同属硅酸盐产品，故C正确；陶瓷的主要成

分是硅酸盐，硅酸盐的化学性质不活泼，具有不与酸或碱反应、抗氧化的特点，故D正确。

4.（2018・江苏卷）CO?是自然界碳循环中的重要物质。下列过程会引起大气中CO?含量上升的是（）

A.光合作用B.自然降雨

C.化石燃料的燃烧D.碳酸盐的沉积

【答案】C

【解析】光合作用过程中植物吸收CO2使CO2含量下降，A项不符合题意；自然降雨的过程会消耗CO2,

使CO?含量下降，B项不符合题意：化石燃料燃烧时会产生CO?,使CO?含量上升，C项符合题意；碳酸

盐沉积指由于形成海洋或湖泊底部的粒状、泥状碳酸盐矿物及其集合体，通过生物作用或从过饱和碳酸盐

的水体中直接沉淀，水体中生物活动消耗CO2,使CO?含量下降，D项不符合题意。

5.（2017•北京卷）我国在CO?催化加氢制取汽油方面取得突破性进展，CO2转化过程示意图如下：

下列说法不正确的是（）

A.反应①的产物中含有水

B.反应②中只有碳碳键形成

C.汽油主要是C5〜CH的