2020学年高中化学 课时跟踪训练（七）无机非金属材料 新人教版选修2 6页

课时跟踪训练(七)　无机非金属材料 一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)‎ ‎1．下列说法正确的是(　　)‎ A．陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品 B．水晶、玛瑙、光纤、硅胶的主要成分都是SiO2‎ C．SiO2很稳定，与所有的酸都不反应 D．将石棉(CaMg3Si4O12)化学式改写成氧化物的形式为3(MgO·CaO)·4SiO2‎ ‎2．[双选题]下列属于新型无机非金属材料的是(　　)‎ A．高强度水泥　　　　　　 B．钢化玻璃 C．氧化铝陶瓷 D．光导纤维 ‎3．科学家发现的C60是一种新的分子，它是空心的，具有类似足球的结构，被称为“分子足球”；最近日本科学家确认世界上还存在一种“分子足球N‎60”‎，它与C60的结构相似，而且在高温或机械撞击后，其中积蓄的巨大能量会在一瞬间释放出来。对于N60，下列说法中正确的是(　　)‎ A．N60是化合物，不是单质 B．N60与14N都是氮的同位素 C．N60没有同素异形体 D．N60的发现开辟了能源世界的新天地，N60将会成为较好的火箭燃料 ‎4．高温下发生反应SiO2＋‎3CSiC＋2CO↑，其中氧化剂与还原剂的质量比为(　　)‎ A．1∶3 B．5∶3‎ C．1∶2 D．2∶1‎ ‎5．下列叙述正确的是(　　)‎ ‎①普通水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙 ‎②制造普通玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英砂 ‎③陶瓷的种类很多，主要分为土器、瓷器和炻器等 ‎④高温结构陶瓷、生物陶瓷和压电陶瓷都属于新型无机非金属材料 ‎⑤硅氧四面体结构的特殊性决定了硅酸盐材料大多具有稳定性、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等特点 ‎⑥水泥砂浆又称混凝土 A．①②③⑥ B．①③④⑤‎ C．①②③④⑤ D．②③④⑥‎ ‎6．根据水泥、玻璃和陶瓷的生产过程，总结出硅酸盐工业的一般特点是(　　)‎ 6‎ ‎①原料一定是含硅元素的物质　②生成物是硅酸盐 ‎③反应条件是高温　④发生复杂的物理、化学变化 A．①和② B．①②③‎ C．①③④ D．①②③④‎ ‎7．氮化硅(Si3N4)是一种具有耐高温等优异性能的新型陶瓷，工业上可用下列方法制取：3SiO2＋‎6C＋2N2高温,Si3N4＋6CO，下列说法正确的是(　　)‎ A．氮化硅性质活泼，易与其他物质反应 B．氮化硅中氮元素的化合价为－3‎ C．上述反应中，N2是还原剂，SiO2是氧化剂 D．上述反应中，每生成1 mol Si3N4，N2得到6 mol电子 ‎8．四氯化硅还原法是当前制备较高纯度硅的一种方法，有关反应的化学方程式为SiCl4(g)＋2H2(g)高温,Si(s)＋4HCl(g)。下列说法合理的是(　　)‎ A．光导纤维的主要成分是硅单质 B．减小压强有利于加快化学反应速率 C．高温下，氢气的还原性强于硅 D．混入少量空气对上述反应无影响 ‎9．下列关于无机非金属材料的说法中正确的是(　　)‎ A．传统无机非金属材料是指：光导纤维、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都是硅酸盐 ‎10．在高新技术蓬勃发展的今天，陶瓷材料被称为“支撑未来高新技术的尖端材料”，广泛应用在航空、航天、信息、医疗、交通运输等许多领域。下列说法中正确的是(　　)‎ A．新型陶瓷材料和传统陶瓷材料都是硅酸盐材料 B．新型陶瓷材料又叫精细陶瓷或高性能陶瓷 C．制造新型陶瓷制品的原料以天然矿物为主 D．现在已经制造出的新型陶瓷材料大都性能优异，具有很好的延性和超塑性 二、非选择题(本题包括4小题，共50分)‎ ‎11．(10分)获取知识和信息是现代人不可缺少的能力，信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动。‎ ‎(1)光导纤维是一种高质量传导光的玻璃纤维，利用光缆通讯，能同时传输大量信息。制造光纤电缆的主要原材料的化学式是________，它属于________材料。‎ 信息产业的核心材料是高纯度的硅，高纯度的单晶硅生产方法之一：SiO2 6‎ Si(粗硅)SiHCl3(沸点‎33.0 ℃‎)Si超纯硅(多晶硅)―→单晶硅 用得较多的另一种方法(之二)是：用金属硅化物(Mg2Si)与盐酸作用得硅烷(SiH4)，再加热分解得高纯硅。‎ 单晶硅可用来制作大规模集成电路、整流器等，硅纯度越高，大规模集成电路的性能就越好。‎ 根据上述信息回答以下问题：‎ ‎(2)从方法一生产单晶硅的过程看，由碳还原得到的硅为何还要进一步处理？‎ ‎(3)写出方法二中生产高纯硅的两个化学方程式：‎ ‎________________________________________________________________________、‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎12．(10分)工业生产中，利用不同原料或添加不同的化学物质，以及采用不同的工艺过程等，可制得多种性能、用途的玻璃。‎ ‎(1)普通玻璃制造过程所发生的化学反应主要是________________________________，‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)现有三种物质：a.含有钾、铅的原料，b.B2O3，c.某些金属氧化物或盐。‎ ‎①制造化学仪器的玻璃需加入的物质是__________。(填编号，下同)‎ ‎②制造光学仪器的玻璃需加入的物质是________。‎ ‎③制造颜色不同的玻璃需加入的物质是________。‎ ‎(3)与普通玻璃相比具有相同组成的是________。‎ A．钢化玻璃 B．光学仪器玻璃 C．石英玻璃 D．有色玻璃 ‎13．(12分)X是一种新型无机非金属材料，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击性。有关生产过程如下：‎ 6‎ 为了确定C的组成，某同学进行了以下的探究过程。已知F、G都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀，I可做光导纤维。‎ 按要求回答下列问题：‎ ‎(1)C的化学式为______________；X的化学式为__________________。‎ ‎(2)写出下列方程式：‎ 反应②的化学方程式_______________________________________________________；‎ 反应⑦的离子方程式_____________________________________________________。‎ ‎14．(18分)高纯度单晶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”。这种材料可以按下列方法制备：‎ SiO‎2‎Si(粗)SiHCl‎3‎Si(纯)‎ ‎(已知SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃)。‎ ‎(1)写出步骤a的化学方程式_________________________。此反应不能证明C的非金属性比Si强，请你用一个化学方程式来说明C的非金属性比Si强的事实 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)步骤b经过冷凝得到的SiHCl3(沸点‎33.0 ℃‎)中含有少量的SiCl4(沸点‎57.6 ℃‎)和HCl(沸点—‎84.7 ℃‎)，提纯SiHCl3的主要化学操作的名称是_____________。‎ ‎(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：‎ ‎①装置B中的试剂________，装置C中的烧瓶需要加热，其目的是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎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为_________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎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________________________________________________________________________。‎ ‎④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，需再加入的试剂(填写字母代号)是________。‎ 6‎ a．碘水　b．氯水　c．NaOH溶液　d．KSCN溶液　e．Na2SO3溶液 答　案 ‎1．选A　水晶、玛瑙、光纤的主要成分都是SiO2，硅胶的主要成分为SiO2·xH2O，B项错误。SiO2可与氢氟酸反应，C项错误。石棉改写成氧化物形式为CaO·3MgO·4SiO2，D项错误。‎ ‎2．选CD　玻璃、水泥和陶瓷都属于传统硅酸盐产品，氧化铝陶瓷有很高的熔点和硬度，属于新型陶瓷。‎ ‎3．选D　N60是同种元素形成的纯净物，是单质不是化合物，A项不正确。同位素的概念适用对象为原子，而N60为分子，故B项错误。同素异形体是指由同种元素形成的不同单质，N元素除了以N60形式存在外，更多、更普遍的存在形式是N2，即N60与N2是同素异形体。题干最后一句所提供的信息，说明N60可以提供大量能量，D正确。‎ ‎4．选C　在反应中碳既作氧化剂又作还原剂，根据氧化还原反应的规律可知，氧化剂与还原剂的质量比为1∶2。‎ ‎5．选C　水泥砂浆是水、水泥、沙子的混合物，在建筑上用作黏合剂；混凝土是水泥、沙子和碎石等的混合物，大量用于建筑、道路等工程中，⑥说法错误。‎ ‎6．选D　硅酸盐工业包括水泥、玻璃和陶瓷的制取等。这些工业的特点为需要用含硅的物质作原料，均需在高温条件下发生复杂的物理、化学变化。‎ ‎7．选B　由Si3N4耐高温可知其性质稳定，A不正确。N元素的非金属性强于Si，故在Si3N4中N元素的化合价为－3价，B项正确。由题给方程式可知，N2是氧化剂，C是还原剂，SiO2既不是氧化剂又不是还原剂，C不正确。在上述反应中，每生成1 mol Si3N4，N2得到12 mol电子，D不正确。‎ ‎8．选C　光导纤维的主要成分是SiO2，A不正确。减小压强会使化学反应速率减小，B不正确。在高温下硅能与空气中的O2发生反应，影响生成物的纯度，D不正确。‎ ‎9．选C　A项中光导纤维是新型无机非金属材料；B项中强度比较差是错误的；D项中新型无机非金属材料中的光导纤维、单晶硅等其主要成分都不是硅酸盐。‎ ‎10．选B　新型陶瓷材料的化学组成已经远远超出硅酸盐的范围，不再是传统的硅酸盐材料，A不正确。制造新型陶瓷制品所用的原料已从天然矿物发展为人工合成的超细、高纯的化工原料，C不正确。目前，人们制造的许多新型陶瓷材料，虽然性能优异，但仍然属于脆性材料，延性不好，D不正确。‎ ‎11．解析：本题考查了硅、二氧化硅的性质、用途。光导纤维的主要成分是SiO2，属于(新型)无机非金属材料。由题信息，硅是越纯越好，由碳还原得到的是粗硅，需要提纯。‎ 答案：(1)SiO2　(新型)无机非金属 ‎(2)由碳还原SiO2‎ 6‎ 得到的单质硅中，杂质含量过高，将它用HCl处理得到低沸点的SiHCl3，便于蒸发提纯，然后再还原得到高纯硅。‎ ‎(3)Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑‎ SiH4Si＋2H2‎ ‎12．解析：(2)加入含钾、铅的原料可用来制造光学玻璃；加入B2O3制成的玻璃耐化学腐蚀、耐温度急剧变化，可用于制造化学仪器；加入一些金属氧化物或盐可以得到不同颜色的玻璃。‎ ‎(3)钢化玻璃是将普通玻璃加热软化后急速冷却得到的。‎ 答案：(1)Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2‎ CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2‎ ‎(2)①b　②a　③c　(3)A ‎13．解析：由I可做光导纤维，可知I为SiO2，递推可知F为H2SiO3，H为Na2SiO3；由F、G都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀结合框图可知G为AgCl，进而可以确定C为SiCl4，结合X的性质最终确定X为Si3N4。‎ 答案：(1)SiCl4　Si3N4‎ ‎(2)SiCl4＋4NH3===Si(NH2)4＋4HCl SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3＋2HCO ‎14．解析：(1)利用碳酸的酸性比硅酸的酸性强可证明C的非金属性比Si强。‎ ‎(2)利用两种液体的沸点不同，因此提纯SiHCl3的操作的名称为蒸馏(或分馏)；根据题干SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中自燃可知道H2的作用之一就是排尽装置内空气，防止SiHCl3自燃，B的作用就是干燥H2，所以选用浓H2SO4。由于通入D中应是稳定的SiHCl3与过量H2的气流，所以C装置要水浴加热。由D装置应加热到1 000～1 ‎100 ℃‎，所以必须用耐高温的石英管。鉴定是否含铁单质，可用氯水溶解后再用KSCN溶液检验。‎ 答案：(1)SiO2＋‎2C高温,Si＋2CO↑‎ Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3‎ ‎(2)蒸馏(或分馏)‎ ‎(3)①浓硫酸　使滴入烧瓶中的SiHCl3气化 ‎②有固体物质生成　在反应温度下，普通玻璃会软化 SiHCl3＋H‎2300 ℃‎,Si＋3HCl ‎③排尽装置中的空气　④bd 6‎