2021_2021学年新教材高中化学第五章化工生产中的重要非金属元素第三节无机非金属材料课时作业含解析新人教版必修.doc

第三节无机非金属材料知识点一硅酸盐材料1.唐三彩、秦兵马俑制品的主要材料在成分上属于()A氧化铝B二氧化硅C硅酸盐D合金2水泥和普通玻璃都是常见的硅酸盐产品。下列说法中不正确的是()A生产水泥和普通玻璃的每一种原料都含有硅B水泥、普通玻璃都是混合物C生产水泥和玻璃都必须用石灰石D用纯净的石英制成石英玻璃，它的膨胀系数小，常用来制造耐高温的化学仪器3硅酸盐材料是传统的无机非金属材料。下面有关硅酸盐材料的说法正确的是()A普通玻璃的主要成分是纯碱、石灰石和石英B制造水泥的主要原料是石灰石和黏土C水玻璃的成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅D陶器比瓷器的结构致密，几乎不吸水4过量的泥沙、纯碱和生石灰熔融后生成的物质是()水泥玻璃陶瓷混凝土一种硅酸盐产品A B C D5中国的瓷器驰名世界，传统陶瓷是以黏土主要成分为Al2Si2O5(OH)4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黏土的主要成分可以表示为Al2O3·2SiO2·2H2OC陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料D传统陶瓷材料的成分与新型陶瓷材料的成分不同6(双选)世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“中国至少在距今3 000年以前，就已经使用玻璃了。”下列有关普通玻璃的说法不正确的是()A制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英砂B玻璃在加热熔化时有固定的熔点C普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅D盛放烧碱溶液的试剂瓶可以用玻璃塞7陶瓷是火与土的结晶，其形成、性质与化学有着密切的关系，下列说法错误的是()A瓷器青色，来自氧化铁B陶瓷由黏土经高温烧结而成C陶瓷主要化学成分是硅酸盐D陶瓷化学性质稳定，具有抗氧化等优点8下列说法正确的是()A普通玻璃的主要成分可以表示为Na2O·CaO·6SiO2，说明普通玻璃为纯净物B制玻璃的过程中发生反应Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，说明酸性H2SiO3>H2CO3C水晶玻璃、普通玻璃均属于硅酸盐产品D青花瓷胎体的原料为高岭土Al2Si2O5(OH)4，用氧化物形式可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O知识点二新型无机非金属材料9.二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。ae是对反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行的判断，其中正确的是()SiO22NaOH=Na2SiO3H2OSiO22CSi2COSiO24HF=SiF42H2ONa2CO3SiO2Na2SiO3CO2SiO23CSiC2COa反应中SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃b反应中SiO2表现出氧化性c反应中SiO2表现了酸性氧化物的通性d反应符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐的道理e反应中SiO2未参加氧化还原反应Aace Bbde Ccde Dab10有“水晶之乡”美称的江苏东海县盛产水晶，现存于国家地质博物馆的水晶大王就出自东海县。水晶是较纯净的透明的石英晶体，下列有关石英的叙述正确的是()A石英都是无色透明的晶体，可作装饰品，也可以制作光学仪器B石英晶体中每个Si周围结合2个O，每个O周围结合4个SiC石英制作的光导纤维在强碱性条件下易发生“断”路D石英不可以用来制取高纯硅，可以制光导纤维 11.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：SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)下列说法不正确的是()A步骤的化学方程式为SiO2CSiCO2B步骤中每生成1 mol Si，转移4 mol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DSiHCl3(沸点33.0 )中含有少量的SiCl4(沸点67.6 )，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3121996年诺贝尔化学奖授予斯莫利等三位化学家，以表彰他们发现富勒烯(C60)，开辟了化学研究的新领域。富勒烯(C60)由于具有空心的类似足球形状的结构，也称为足球烯。对于下列有关C60的说法中正确的是()AC60在一定条件下可以与CuO发生置换反应BC60的摩尔质量是720C金刚石、石墨和足球烯(C60)三者和足量氧气反应的最终产物不同D金刚石、石墨和足球烯(C60)的性质完全相同13宇航员在升空、返回或遇到紧急情况时，必须穿上10公斤重的航天服，我国宇航员的航天服是由我国科学家研制的新型“连续纤维增韧”航空材料做成的，主要由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。下列相关叙述错误的是()A它耐高温、抗氧化B它比钢铁轻，但质地较脆C它没有固定熔点D它是一种新型无机非金属材料14.碳纳米管是由碳原子构成的六角形蜂巢状平面薄膜卷曲而成，具有许多异常的力学、电学和化学性能。下列关于碳纳米管的说法不正确的是()A碳纳米管属于一种有机合成纤维B碳纳米管与金刚石互为同素异形体C常温下，碳纳米管具有较好的稳定性D碳纳米管比表面积大，可用作新型储氢材料15(双选)有关高温结构陶瓷和光导纤维的说法正确的是()A高温结构陶瓷弥补了金属材料的弱点，但是硬度却远远低于金属材料B氮化硅陶瓷是一种重要的结构材料，具有超硬性，它不与任何无机酸反应C光导纤维是一种能高质量传导光的玻璃纤维D光导纤维的抗干扰性能好，不发生电辐射，通信质量高，能防窃听16根据不同部位工作条件的不同，航天飞机使用了多种防热材料。例如，机身和机翼下表面使用高温陶瓷瓦。下列对新型陶瓷材料的有关叙述中，错误的是()A高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，可以作为高级耐火材料B氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，它是生物陶瓷C氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，它用于制造陶瓷发动机的受热面D新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，但是强度比较差关键能力综合练进阶训练第二层一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。12018年11月5日至7日，世界光纤光缆大会在杭州举行。本次大会以“一个光纤连接的智能世界”为主题，围绕“全球光纤光缆供需走势”“5G和物联网带来的需求展望”、“一带一路”倡议和“智能制造”等热点议题展开深入讨论与交流。光缆的主要成分为SiO2。下列叙述正确的是()ACO2与SiO2都能跟H2O反应生成相应的酸BSiO2与CO2都不能与酸反应CSiO2与CO2(干冰)都能够与氢氧化钠溶液反应D水晶的主要成分是SiC2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3宋代五大名窑分别为：钧窑、汝窑、官窑、定窑、哥窑。其中钧窑以“入窑一色，出窑万彩”的神奇窑变著称。下列关于陶瓷的说法不正确的是()A窑变是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化B氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料C高品质的瓷器晶莹剔透，属于纯净物D陶瓷属于硅酸盐材料，耐酸碱腐蚀，但是不能用来盛装氢氟酸4据报道，科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解，从中提取一种叫做生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料，将少量这种材料掺入混凝土中，即可轻易制备出超高强度和超高耐久性能的高性能混凝土。关于二氧化硅下列说法中正确的是()A二氧化硅溶于水显酸性，所以二氧化硅属于酸性氧化物B二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以得到硅酸C由CaCO3SiO2CaSiO3CO2可知硅酸的酸性比碳酸强D二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸5下列关于硅及其化合物的说法正确的是()A玻璃、陶瓷、大理石都是硅酸盐产品B近年来玉石市场火热，南阳玉(CaAl2Si2O8)用氧化物形式表示是CaO·Al2O3·SiO2C华为麒麟芯片的主要成分是二氧化硅D日本限制出口韩国的高纯度氟化氢可用于半导体硅表面的刻蚀二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。6SiO2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、石灰石和石英制成的，没有固定的熔点7蛇纹石可以看作由氧化镁、氧化铝、二氧化硅、氧化铁组成。现取一份蛇纹石试样进行实验，首先将其溶于过量的盐酸，过滤后，在所得的沉淀X和溶液Y中分别加入氢氧化钠溶液至过量。下列叙述不正确的是()A沉淀X的成分是二氧化硅B将蛇纹石试样直接溶于过量的氢氧化钠溶液后过滤，可得到纯净的红色颜料氧化铁C在溶液Y中加入过量的氢氧化钠溶液，过滤得到的沉淀的主要成分是Fe(OH)3和Mg(OH)2D溶液Y中的阳离子主要是Mg2、Al3、Fe3、H815 g SiO2和足量的碳在高温下发生反应：SiO22CSi2CO。下列叙述中正确的是()A氧化剂和还原剂的物质的量之比为12BSiO2是还原剂C反应中有6 g碳被氧化D反应中生成了28 g CO9氮化铝(AlN)是一种新型陶瓷材料。可通过如下反应制备：Al2O3N23C2AlN3CO关于该反应的说法正确的是()A该反应是复分解反应BAl2O3是氧化剂CN2发生还原反应D每反应1 mol N2转移3 mol电子三、非选择题10单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450500 )，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四氯化硅接触水会发生化学反应；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/57.712.8315熔点/70.0107.2升华温度/180300162请回答下列问题：(1)写出装置A中发生反应的化学方程式：_，D中发生反应的化学方程式：_。(2)A中g管的作用是_，装置C中的试剂是_，作用是_。(3)装置E中的h瓶需要冷却的理由是_。(4)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是_(填写元素符号)。(5)过量的氯气可以用石灰乳来处理，请写出该反应的化学方程式：_。学科素养升级练进阶训练第三层1(素养题科学态度与社会责任)平昌冬奥会“北京8分钟”主创团队用石墨烯制作了20 能发热4 h的智能服饰；用铝合金管材和碳纤维制作了高2.35 m、重量仅为10 kg的熊猫木偶，向世界展现了新时代的中国形象。下列说法不正确的是()A石墨烯是能导热的金属材料B铝合金是密度较低的金属材料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2天工开物记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无砂粘土而为之”，“凡坯既成，干燥之后，则堆积窖中燃薪举火”，“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是()A沙子和粘土的主要成分均为硅酸盐B“燃薪举火”使粘土发生复杂的物理化学变化C烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦D粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料3我国成功地发射了嫦娥一号探测卫星，对月球土壤中14种元素的分布及含量进行探测等。月球的矿产资源极为丰富，仅月球表层5 cm厚的沙土中就含铁单质上亿吨，月球上的主要矿物有辉石CaMgSi2O6、斜长石KAlSi3O8和橄榄石(MgFe)2SiO6等，下列说法或分析不正确的是()A辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐B斜长石的氧化物形式可表示为：K2O·Al2O3·6SiO2C橄榄石中铁为2价D月球上有游离态铁是因为月球上铁的活动性比地球上铁的活动性弱4氮化硅陶瓷因其熔点高，对于金属及氧化物熔体具有相当的高温稳定性，越来越多地被应用于热工的各个领域，如陶瓷烧成棚板、辊棒，以及高温轴承、涡轮叶片等。(1)下列关于氮化硅陶瓷的说法正确的是_(填字母)。A硅粉合成氮化硅的反应属于氧化还原反应B氮化硅陶瓷属于硅酸盐C氮化硅陶瓷可用于制造磨刀材料D太阳能光伏产业的主体材料为氮化硅(2)根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是_(填字母)。A制汽轮机叶片 B制有色金属C制永久性模具 D制造柴油机(3)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应，试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式：_。(4)在烧结氮化硅陶瓷的过程中，二氧化硅、碳、氮气以物质的量之比362反应生成两种化合物。该反应的化学方程式为_。该反应中氧化剂与还原剂的质量比为_。第三节无机非金属材料必备知识基础练1答案：C解析：唐三彩、秦兵马俑制品属于硅酸盐产品。2答案：A解析：硅酸盐工业所用原料有硅酸盐、二氧化硅、石灰石、纯碱等，不一定每一种原料中都必须含有硅，A错误；玻璃是传统硅酸盐产品，主要成分有硅酸钠、硅酸钙等，水泥是传统硅酸盐产品，其中含有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铝酸二钙，都是混合物，B正确；生产玻璃的原料主要有纯碱、石灰石、石英，生产水泥的原料主要有石灰石、黏土，都需用石灰石，C正确；二氧化硅为原子晶体，熔点高，硬度大，结构稳定，用纯净的石英可制成石英玻璃，它的膨胀系数小，故常用来制造耐高温的化学仪器，D正确。3答案：B解析：制造普通玻璃的原料是：纯碱、石灰石和石英；普通玻璃的组成(Na2O·CaO·6SiO2)，主要成分是二氧化硅，A错误； 生产水泥的原料是石灰石、黏土和石膏，B正确；水玻璃是硅酸钠的水溶液，主要成分是硅酸钠，C错误；瓷器的结构致密，几乎不吸水，D错误。4答案：B解析：泥沙的主要成分是SiO2，与纯碱(Na2CO3)、生石灰(CaO)熔融后发生反应SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2、SiO2CaOCaSiO3，而Na2SiO3、CaSiO3与SiO2的熔合物即为玻璃，且玻璃是一种硅酸盐产品。5答案：A解析：制备玻璃的主要原料是石英、石灰石与纯碱，不包括黏土，A错误。6答案：BD解析：普通玻璃以纯碱、石灰石和石英为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得，A正确；玻璃是混合物，没有固定的熔点，B错误；普通玻璃是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅熔化在一起所得到的物质，C正确；二氧化硅易与烧碱溶液反应生成Na2SiO3，Na2SiO3具有很强的黏合性，因此盛放NaOH等强碱性溶液的试剂瓶不能使用玻璃塞，D错误。7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，A错误；陶瓷是由黏土或含有黏土的混合物经混炼、成形、煅烧而制成的，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，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，D正确。8答案：D解析：普通玻璃的主要成分可以表示为Na2O·CaO·6SiO2，但普通玻璃属于混合物，A错误；反应Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2能发生是因为生成的CO2不断逸出，且该反应不是在溶液中发生的，不能作为判断碳酸和硅酸酸性强弱的依据，事实上碳酸的酸性强于硅酸的酸性，B错误；水晶玻璃的主要成分是二氧化硅，不属于硅酸盐产品，C错误。9答案：B解析：通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是，因此a、c判断错误；反应是一个置换反应，其中二氧化硅被还原，表现出氧化性，b判断正确；反应是一个复分解反应，用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d判断正确；反应中碳的化合价由0价变为4和2价，硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因此二氧化硅没有参加氧化还原反应，e判断正确。10答案：C解析：有些石英晶体有颜色也不透明，如玛瑙，A错误；石英晶体中每个Si周围结合4个O，每个O周围结合2个Si，B错误；石英是制光导纤维的材料，二氧化碳是酸性氧化物，与碱反应，所以光导纤维在强碱性条件下易发生“断”路，C正确；通过石英与碳反应可以得到粗硅，然后粗硅再与Cl2反应生成SiCl4，SiCl4与H2反应得到纯净的Si，D错误。11答案：A解析：二氧化硅高温下与C反应生成CO气体，即步骤的化学方程式为SiO22CSi2CO，该反应中每生成1 mol Si，转移4 mol电子，故A错误，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；沸点相差30以上的两种液体可以采用蒸馏的方法分离，故D正确。12答案：A解析：C2CuOCO22Cu，而C60是碳元素的一种同素异形体，故它也能发生类似反应，A正确； C60的式量为720，摩尔质量为720g/mol，B错误；金刚石、石墨和足球烯都是碳元素的单质，与足量氧气反应最终产物均为CO2，C错误；金刚石、石墨和足球烯互为同素异形体，性质并不完全相同，D错误。13答案：B14答案：A解析：碳纳米管是由碳元素形成的单质，属于新型无机非金属材料，不属于有机合成纤维，A错误；碳纳米管与金刚石都是只由碳元素组成的单质，互为同素异形体，B正确；碳原子最外层有4个电子，不易得到或失去电子，所以碳单质性质稳定，由此可知，常温下碳纳米管具有较好的稳定性，C正确；碳纳米管是由碳原子构成的六角形蜂巢状平面薄膜卷曲而成，所以比表面积大，可用作新型储氢材料，D正确。15答案：CD解析：高温结构陶瓷克服了金属材料的弱点，本身还具有很多优点，如耐高温、高硬度、不怕氧化等，A错误；氮化硅陶瓷是重要的结构材料，有许多优点，如耐腐蚀性较强，但可以跟氢氟酸反应，B错误；光导纤维是一种能高质量传导光的玻璃纤维，C正确；光导纤维的抗干扰能力好，不发生电辐射，能防窃听等，D正确。16答案：D解析：高温结构陶瓷包括Si3N4陶瓷、SiC陶瓷等，属于新型无机非金属材料，可以作为高级耐火材料，A正确；氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，是一种生物陶瓷，B正确；氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，是高温结构材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面，C正确；新型无机非金属材料不但克服了传统无机非金属材料的缺点，而且同时还具有较高的强度和耐磨性，能抵抗冷热冲击，且有电学性能等若干优点，D错误。关键能力综合练1答案：C解析：SiO2与H2O不反应，A错误；SiO2可以与氢氟酸反应，B错误；SiO2、CO2都是酸性氧化物，均能与氢氧化钠溶液反应，C正确；水晶的主要成分是SiO2，D错误。2答案：D解析：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，D错误。3答案：C解析：不同的金属氧化物颜色可能不同，在高温下，釉料中的金属化合物发生了氧化还原反应导致颜色变化，A正确；新型无机非金属材料主要有先进陶瓷、非晶体材料、人工晶体、无机涂层，无机纤维等，氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，有较好的传导性、机械强度和耐高温性，B正确；瓷器的原料主要是黏土烧结而成，瓷器中含有多种硅酸盐，是混合物，C错误；陶瓷的成分是硅酸盐和二氧化硅，HF能与二氧化硅反应，所以陶瓷不能用来盛装氢氟酸，D正确。4答案：B解析：二氧化硅是酸性氧化物，但不溶于水，A错误；碳酸的酸性都强于硅酸，二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以得到硅酸沉淀，B正确；反应只有在高温条件下才能进行，由于CO2是气体，生成后脱离反应体系使反应得以继续进行，但并不能说明硅酸的酸性比碳酸的酸性强，C错误；二氧化硅能够溶于氢氟酸，而不是不溶于任何酸，D错误。5答案：D解析：大理石不属于硅酸盐产品，其主要成分是碳酸钙，A错误；南阳玉(CaAl2Si2O8)用氧化物形式表示是CaO·Al2O3·2SiO2，B错误；芯片的主要成分是硅，C错误；氢氟酸可以和Si反应，故常用高纯度氟化氢刻蚀半导体硅表面，D正确。6答案：CD解析：化学反应前后有元素化合价变化的一定是氧化还原反应，二氧化硅与碳反应生成硅单质的反应有元素化合价的变化，属于氧化还原反应，A错误；光导纤维的成分是二氧化硅，不是硅酸盐，B错误；碳酸钙溶于盐酸生成氯化钙和水以及二氧化碳，二氧化硅和盐酸不反应，可以用盐酸除去石英(主要成分为SiO2)中混有的少量碳酸钙，C正确；玻璃属于混合物，没有固定的熔点，D正确。7答案：B解析：金属氧化物MgO、Fe2O3溶于酸，不溶于碱，二氧化硅、Al2O3、氢氧化铝会溶于强碱，蛇纹石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3组成，现取一份蛇纹石试样进行实验，首先将其溶于过量的盐酸，过滤所得沉淀X为SiO2，滤液Y中含有Mg2、Al3、Fe3、H，在所得的沉淀X和溶液Y中分别加入NaOH溶液至过量，则二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠，Y中生成氢氧化镁、氢氧化铁沉淀，同时生成偏铝酸钠溶液，B错误。8答案：AC解析：由化合价变化分析：SiO2中硅的化合价为4价，反应后生成了单质硅，硅的化合价为0价，化合价降低，SiO2是氧化剂，碳的化合价从0价升高到了CO中的2价，C是还原剂，氧化剂和还原剂的物质的量之比为12，A正确，B错误；15 g SiO2为0.25 mol，需消耗碳6 g，生成14 g CO，C正确，D错误。9答案：C解析：在该氧化还原反应中，只有氮元素的化合价降低，氮气为氧化剂，发生还原反应；氮元素化合价由0价变化为3价，则每反应1 mol N2转移6 mol电子。10答案：(1)MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O2Cl2SiSiCl4(2)平衡气压浓硫酸干燥氯气(3)四氯化硅沸点低，需要冷凝收集(4)Al、Cl、P(5)2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O解析：(1)装置A用来制备氯气，实验室利用浓盐酸和二氧化锰加热制备氯气，则其中发生反应的化学方程式为MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O，D中是Si与氯气在加热条件下反应生成四氯化硅，则D中发生反应的化学方程式为2Cl2SiSiCl4。(2)A中g管可以使内外压强相等，便于液体顺利流下；生成的氯气中混有氯化氢和水蒸气，首先利用饱和食盐水除去氯化氢，最后干燥氯气，则装置C中的试剂是浓硫酸，作用是干燥氯气。(3)根据表中数据可知四氯化硅沸点低，因此装置E中的h瓶需要冷却的理由是冷凝收集四氯化硅。(4)根据表中数据可知BCl3的熔点低，精馏时首先变成蒸气，而AlCl3、FeCl3、PCl5的沸点(或升华温度)高于SiCl4，在精馏装置中残留，因此精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是Al、Cl、P。(5)过量的氯气可以用石灰乳来处理，该反应的化学方程式为2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O。学科素养升级练1答案：A解析：石墨烯是碳的一种单质，属于无机非金属材料，A错误；铝合金的密度较小，属于金属材料，B正确；碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，属于无机非金属材料，C正确；人们依据生产生活的需要研制出很多种用途不同的新型材料，如功能新型材料、新的合金材料等，D正确。2答案：A解析：沙子主要成分为二氧化硅，二氧化硅是氧化物，不属于硅酸盐，A错误；黏土烧制成瓦的过程为复杂的物理化学变化过程，粘土发生复杂的物理化学变化，B正确；青瓦和红瓦是在冷却时区分的：自然冷却的是红瓦，水冷却的是青瓦，C正确；由“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无砂粘土而为之”可知粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料，D正确。3答案：D解析：由辉石、斜长石及橄榄石的化学式知，它们均属于硅酸盐，A正确；斜长石的氧化物形式可表示为：K2O·Al2O3·6SiO2，B正确；在(MgFe)2SiO6中，各元素的化合价的代数和为零，O：2价、Si：4价、Mg：2价，所以Fe的化合价为2价，C正确；无论是月球上的铁还是地球上的铁，其活动性完全相同，D错误。4答案：(1)AC(2)ACD(3)Si3N412HF=3SiF44NH3(4)3SiO22N26CSi3N46CO79解析：(1)Si与N2反应前后，N、Si元素的化合价发生变化，故属于氧化还原反应，A正确；氮化硅属于新型高温结构陶瓷，不属于硅酸盐，B错误；根据氮化硅的性能，可用于制造磨刀材料，C正确；太阳能光伏产业的主体材料为硅，D错误。(4)硅原子最外层有4个电子，氮原子最外层有5个电子，在氮化硅中硅显4价，氮显3价，根据化合物中化合价代数和等于零的原则，可得氮化硅的化学式为Si3N4。烧结Si3N4的反应物为SiO2、N2、C，生成物为Si3N4和另一种化合物，则有3SiO22N26CSi3N4另一种化合物，根据原子守恒可得另一种化合物为CO，故反应的化学方程式为3SiO22N26CSi3N46CO。根据反应3SiO22N26CSi3N46CO，氮元素价态降低，N2为氧化剂，碳元素价态升高，C单质为还原剂，其质量比为(2 mol×28 g·mol1)(6 mol×12 g·mol1)79。- 14 -