05第五单元07第21讲无机非金属材料【答案】

第21讲无机非金属材料1.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,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,B错误;碳酸的酸性强于硅酸,二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应,但在高温时,二氧化硅能够与碳酸钠固体反应生成硅酸钠和二氧化碳,C正确;由化学方程式SiO2+2CSi+2CO↑,可知当生成2.24L(标准状况)即0.1molCO时,得到0.05mol即1.4gSi,D错误。2.C[解析]SiO2虽然既能与NaOH溶液反应,又能与氢氟酸反应,但SiO2属于酸性氧化物,A项错误;高温下SiO2能与Na2CO3固体反应生成Na2SiO3和CO2,二氧化碳气体逸出,会促进反应进行,并不能说明硅酸酸性强于碳酸,B项错误;SiO2会与碱性溶液反应,C项正确;SiO2→H2SiO3不能直接一步转化,D项错误。3.D[解析]①中SiO2与C反应生成Si和CO,氧化剂是SiO2,还原剂是C,据得失电子守恒可知,SiO2和C的物质的量之比为1∶2,A正确;②中消耗HCl生成H2,③中消耗H2生成HCl,故流程中HCl和H2可以循环利用,B正确;反应①②③均符合“单质+化合物→新单质+新化合物”,故均属于置换反应,C正确;反应③在1100℃下,SiHCl3与H2反应生成高纯硅和HCl,该反应为吸热反应,D错误。4.A[解析]二氧化硅在高温下与C反应生成CO,即步骤①的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑,故A错误;步骤①中Si元素的化合价降低4价,每生成1molSi转移4mol电子,故B正确;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;二者沸点相差较大,可以采用蒸馏的方法分离,故D正确。5.C[解析]本题制备高纯硅,反应H2+SiHCl3Si+3HCl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,会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,目的是排尽装置中的空气,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H2O2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。6.B[解析]玻璃、陶瓷、水泥的主要成分是硅酸盐类,都属于传统的无机非金属材料,A正确;碳纳米管、富勒烯、石墨烯都是新型无机非金属材料,B不正确;晶体硅的导电性介于导体与绝缘体之间,是应用最广泛的半导体材料,C正确;光导纤维的主要成分是二氧化硅,D正确。7.B[解析]氮化铝(AlN)是一种无机物,所以氮化铝晶圆是无机非金属材料,A正确;计算机芯片的成分是硅晶体,不是二氧化硅,B错误;石墨烯是单层石墨结构,属于无机非金属材料,C正确;合金属于金属材料,D正确。8.B[解析]石墨烯与金刚石为同种元素即碳元素形成的不同单质,互为同素异形体,A正确。和酸反应只生成一种盐和水的氧化物为碱性氧化物,故氧化钠是碱性氧化物;CO与碱、水等不反应,为不成盐氧化物,B错误。生产原理是Na2O+2CONa2CO3+C(石墨烯),有单质C生成,不属于复分解反应,反应中C元素化合价发生变化,属于氧化还原反应,C、D正确。9.D[解析]焦炭与石英砂发生反应SiO2+2CSi+2CO↑,焦炭被氧化成CO,A正确;“高温氮化”是Si与氮气化合生成Si3N4,化学方程式为3Si+2N2Si3N4,B正确;原料气中含有N2和少量的O2,氧气能与Cu反应生成CuO,N2不与Cu反应,操作X可以得到纯净氮气,C正确;粗硅中含有少量Fe和Cu,即Si3N4中含有少量Fe和Cu,Fe、Cu与稀硝酸反应,得到可溶于水的Fe(NO3)3和Cu(NO3)2,稀硝酸可以除去Si3N4中Fe和Cu,但Cu不溶于稀硫酸,故不能用稀硫酸,D错误。10.(1)第三周期第ⅣA族(2)Mg2Si(3)适当加热、适当提高酸的浓度、搅拌等(4)H2、SiHCl3(5)SiHCl3+H2Si+3HClH2、HCl[解析]以硅石(SiO2)为原料,经过与镁反应生成硅、MgO和Mg2Si,得到粗硅,经过加入稀硫酸、过滤,经HCl氧化后得到SiHCl3,SiHCl3与H2热解,得到冶金级高纯硅。(1)硅元素为14号元素,在元素周期表中的位置为第三周期第ⅣA族。(2)SiO2与金属镁高温还原得Si和MgO,另外过量的镁可与生成的硅反应生成Mg2Si。(3)根据反应速率的影响因素可知,加快“酸浸”速率的方法有将粗硅粉碎、适当升温、适当增大硫酸的浓度、搅拌等。(4)根据题给条件知SiHCl3中Si元素为+4价,H元素为-1价,Cl元素为-1价,故HCl中+1价的H元素得电子后生成SiHCl3和H2,二者均为还原产物。(5)根据反应流程知“热解”过程所得产物为高纯硅和氯化氢气体,该反应的化学方程式为SiHCl3+H2Si+3HCl;根据流程图可知循环利用的物质有H2和HCl。11.(1)Si+3HClSiHCl3+H2(2)SiHCl3+3H2OH2SiO3+H2↑+3HCl(3)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O(4)平衡压强,使液体顺利流下浓硫酸使SiCl4冷凝(5)Al、P[解析](2)SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和H2,反应的化学方程式为SiHCl3+3H2OH2SiO3+H2↑+3HCl。(4)装置A中g管可以平衡压强,使液体能顺利流下;装置C中由浓硫酸吸收氯气中的水蒸气,干燥气体;装置E中的