2023届新高考化学一轮分层练案(十七)无机非金属材料.docx

一轮分层练案（十七） 无机非金属材料（基础课）一、选择题(本题包括10小题，每小题只有1个选项符合题意)1中华优秀传统文化涉及很多的化学知识。下列有关说法不正确的是()A“自古书契多编以竹简，其用缣帛者(丝质品)谓之为纸”，这里的纸主要成分为纤维素B中国蓝是古代人工合成的蓝色化合物，其化学式为BaCuSi4O10，可改写成BaO·CuO·4SiO2C东汉魏伯阳在周易参同契中对汞的描述：“得火则飞，不见埃尘，将欲制之，黄芽为根。”这里的黄芽是指硫D天工开物记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙黏土而为之”。这里的瓦属于传统无机非金属材料，主要成分为硅酸盐【答案】A“自古书契多编以竹简，其用缣帛者谓之为纸”，缣帛是丝织品，蚕丝的主要成分是蛋白质，故A错误；硅酸盐改写成氧化物形式时：活泼的金属氧化物写在前面，再写SiO2，含氢元素的H2O写在最后，所以BaCuSi4O10用氧化物形式表示：BaO·CuO·4SiO2，故B正确；液态的金属汞，受热易变成汞蒸气，汞属于重金属，能使蛋白质变性，属于有毒物质，但常温下，能和硫反应生成硫化汞，从而防止其变成汞蒸气，黄芽指呈淡黄色的硫黄，故C正确；择取无沙黏土而为之得到“瓦”，是传统无机非金属材料，主要成分为硅酸盐，故D正确。2下列关于SiO2和CO2的叙述不正确的是()A都是共价化合物B都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应C都能溶于水且与水反应生成相应的酸DSiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨【答案】CSiO2和CO2都是共价化合物，A正确；都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应产生盐和水，B正确；SiO2不能溶于水且不能与水反应生成相应的酸，C错误；光在SiO2中可以全反射，因此SiO2可用于制光导纤维，固态CO2容易升华，升华时吸收大量的热，因此干冰可用于人工降雨，D正确。3大多数物质的俗名是根据其特殊的物理性质或用途得来的。下列物质的俗名与化学式或用途不相符的一组是()选项俗名主要成分(化学式)用途A石英SiO2集成电路板B纯碱Na2CO3制备玻璃C水玻璃Na2SiO3制备硅胶D铁红Fe2O3用作油漆和涂料【答案】A石英主要用于生产玻璃，也可用于制造光导纤维，晶体硅才用于制作集成电路板。4有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，下列说法正确的是()A晶体硅具有半导体性质，可用于生产光导纤维B玻璃中含有的SiO2可与NaOH溶液反应，故常用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰C陶瓷、水泥、石英玻璃都属于硅酸盐材料D硅酸盐Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示为Na2O·2FeO·3SiO2【答案】D A项，晶体硅具有半导体性质，可用于生产电脑芯片，二氧化硅可用于制造光导纤维，不正确；B项，玻璃中含有的SiO2可与NaOH溶液反应，但不能用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰，因为玻璃表面是光滑的，不正确；C项，陶瓷、水泥属于硅酸盐材料，石英玻璃的主要成分是二氧化硅，不正确；D项，硅酸盐Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示为Na2O · 2FeO · 3SiO2，正确。5下列说法不正确的是()ASiO2能与氢氟酸反应，因此可用氢氟酸刻蚀玻璃B向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶C氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si3N4D石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能【答案】D A项，SiO2能与氢氟酸反应，因此可用氢氟酸刻蚀玻璃，正确；B项，向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶，正确；C项，氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si3N4，正确；D项，硅是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能，不是石英，错误。6能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是()ACO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水BCO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀C高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2D氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，其气体通入可溶性硅酸盐溶液中生成 沉淀【答案】B酸性强弱与水溶性没有关系，则无法据此比较酸性强弱，故A错误；CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀，反应方程式是Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3，反应原理是强酸制弱酸，说明碳酸比硅酸酸性强，故B正确；比较强酸制取弱酸是在溶液中进行的反应，则在高温下固体之间的反应不能比较酸性强弱，故C错误；HCl通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，其气体通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀，根据强酸制弱酸，只能说明盐酸的酸性比碳酸强，可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀，可能为盐酸与硅酸盐的反应，无法确定碳酸与硅酸酸性的强弱，故D错误。7由二氧化硅制高纯硅的流程如图，下列判断中错误的是()A均属于氧化还原反应B氢气和氯化氢均可循环利用C二氧化硅是一种坚硬难熔的固体D三氯甲硅烷(SiHCl3)摩尔质量为135.5 g【答案】D反应前后元素化合价发生改变，故发生的反应均是氧化还原反应，A正确；由二氧化硅制高纯硅的流程图中反应过程中生成氢气和氯化氢，同时氯化氢和氢气也作为反应物参与化学反应，故氢气和氯化氢均可循环利用，B正确；二氧化硅熔点比较高，硬度比较大，C正确；三氯甲硅烷(SiHCl3)摩尔质量为135.5 g·mol1，D错误。8青花瓷中所描述的“瓶身描述的牡丹一如你初妆”“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为2价)，下列有关硅酸铜钡的说法不正确的是()A可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2B易溶解于强酸和强碱C性质稳定，不易脱色Dx6【答案】B硅酸盐用氧化物形式表示时，书写顺序为：活泼金属氧化物、不活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以硅酸铜钡用氧化物形式表示BaO·CuO·2SiO2，故A正确；硅酸铜钡能稳定存在，说明不易溶解于强酸和强碱，故B错误；青花瓷能长期不褪色，说明硅酸铜钡性质稳定不易脱色，故C正确；硅酸铜钡中Ba为2价、Cu为2价、Si为4价、O为2价，根据化合价代数和等于0，可知x6，故D正确。9工业上利用无机矿物资源生产部分材料的流程示意图如下。下列说法正确的是()(注：铝土矿中含有Al2O3、SiO2、Fe2O3)A在铝土矿制备较高纯度Al的过程中只用到NaOH溶液、CO2气体B石灰石、纯碱、石英、玻璃都属于盐，都能与盐酸反应C在制粗硅时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为21D黄铜矿(CuFeS2)与O2反应产生的SO2既是还原产物又是氧化产物【答案】D由铝土矿制备较高纯度Al，可用氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠溶液，过滤后通入CO2气体生成氢氧化铝，氢氧化铝分解生成氧化铝，电解氧化铝可生成铝，电解时为降低熔点，可加入冰晶石，A错误；石英主要成分为二氧化硅，不是盐，与盐酸不反应，且玻璃也与盐酸不反应，B错误；粗硅的反应：SiO22CSi2CO，反应中SiO2为氧化剂，C为还原剂，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为12，C错误；黄铜矿(CuFeS2)与O2反应产生的Cu2S、SO2、FeO中CuO元素化合价降低，则Cu2S、FeO均是还原产物，SO2既是还原产物又是氧化产物，D正确。10灼热的焦炭与水蒸气反应所得产物为H2、CO和少量CO2，为了检验产物中的H2和CO(设气体均被充分吸收)，设计如下实验装置，下列有关说法错误的是()A为了实验安全，应先点燃处酒精灯，后点燃处酒精灯B中依次盛装氢氧化钠溶液、浓硫酸和澄清石灰水C中黑色固体变红色，即可证明产物中一定含有H2和CO中的一种或两种D若用碱石灰替换无水硫酸铜，也可以达到检验H2和CO的目的【答案】D由图可知，中C与水蒸气反应生成H2、CO和少量CO2，实验目的为检验产物中的H2和CO，则中NaOH溶液可除去CO2，中浓硫酸干燥气体，中H2和CO均还原CuO，若无水硫酸铜变蓝，则检验出含有氢气，中澄清石灰水变浑浊可检验出含有CO，最后处理尾气。A项，H2、CO不纯时加热易发生爆炸，则为了实验安全性，应先点燃处酒精灯，排出装置中空气后点燃处酒精灯，正确；B项，由上述分析可知，、中依次盛装氢氧化钠溶液、浓硫酸和澄清石灰水，正确；C项，H2和CO均还原CuO，当黑色氧化铜变红色，只能说明产物中一定含有H2和CO中的一种或两种，无法确定具体是哪种气体，正确；D项，若用碱石灰替换无水硫酸铜，碱石灰可吸收水、二氧化碳，不能检验氢气，故D错误。二、非选择题11硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。(1)下列物质不属于硅酸盐的是_(填字母)。A陶瓷B玻璃C水泥D生石灰(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为_，工艺师常用_(填物质名称)来雕刻玻璃。(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作_。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是_(填字母)。A普通玻璃坩埚 B石英玻璃坩埚C氧化铝坩埚D铁坩埚(4)工业上常用2CSiO2Si2CO制备粗硅，该反应物中所含元素化合价升高的物质是_(填化学式，下同)，氧化剂是_。解析：(1)生石灰(CaO)不含Si元素，不属于硅酸盐。(2)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO22NaOH=Na2SiO3H2O，SiO2与HF反应，所以通常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)Na2SiO3水溶液又称“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火剂。含有SiO2的坩埚可与Na2CO3反应，Al2O3也可与Na2CO3反应。【答案】(1)D(2)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O氢氟酸(3)防火剂D(4)CSiO212晶体硅是信息科学和能源科学中的一种重要材料，可用于制芯片和太阳能电池等。以下是工业上制取纯硅的一种方法：请回答下列问题(各元素用相应的元素符号表示)：(1)在上述生产过程中，属于置换反应的有_(填反应代号)。(2)写出反应的化学方程式_。(3)化合物W的用途很广，通常可用作建筑工业和造纸工业的黏合剂，可作肥皂的填充剂，是天然水的软化剂。将石英砂和纯碱按一定比例混合加热至1 3731 623 K反应，生成化合物W，其化学方程式是_。(4)A、B、C三种气体在“节能减排”中作为减排目标的一种气体是_(填化学式)；分别通入W溶液中能得到白色沉淀的气体是_(填化学式)。(5)工业上合成氨的原料H2的制法是先把焦炭与水蒸气反应生成水煤气，再提纯水煤气得到纯净的H2，提纯水煤气得到纯净的H2的化学方程式为_。解析：反应为石英砂和焦炭生成粗硅和一氧化碳的反应：SiO22C3 273 K,Si2CO，属于置换反应；反应是Si3HCl523527 K,SiHCl3H2，属于置换反应；反应是SiHCl3H21 357 K,Si3HCl，属于置换反应；反应为特定条件下的反应：COH2OH2CO2，不属于置换反应。A、B、C分别为CO、CO2、HCl，其中CO2是温室气体，是节能减排的目标气体；CO2和HCl通入W(硅酸钠)溶液中能够生成白色沉淀(硅酸)。【答案】(1)(2)SiHCl3H21 357 K,Si3HCl(3)SiO2Na2CO31 3731 623 K,Na2SiO3CO2(4)CO2CO2和HCl(5)COH2OCO2H2、CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O13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：已知：流化床反应器的主反应：Si3HClSiHCl3H2；还原炉的主反应：SiHCl3H2Si3HCl；SiHCl3极易水解：SiHCl33H2O=H2SiO3H23HCl。回答下列问题：(1)石英砂的主要成分为SiO2，SiO2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)。AAl BAl2O3CCuODNaHCO3SiO2还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_。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SiHCl3外，还可能发生副反应，生成其他含硅化合物(如SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等)，可以用分馏的方法加以分离，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_。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；碳酸氢钠与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，故D符合题意；SiO2还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，HF属于共价化合物，其电子式为H。(2)二氧化硅与碳在高温下反应生成粗硅和CO，对应的化学方程式为SiO22CSi2CO，石英砂和焦炭生成SiC的反应为SiO23CSiC2CO，C元素化合价由0价降低为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量之比为12。(3)根据上述流程以及相关信息可知SiHCl3极易水解，反应过程中会产生氢气，而空气中含有氧气和水蒸气，因此整个操作流程都需隔绝空气，原因是防止SiHCl3发生水解，防止硅被氧化，防止氢气与氧气反应而发生爆炸。(4)分馏或蒸馏主要是通过互溶液体混合物沸点不同进行物质分离的方法，因此分馏操作的理论依据是各组分沸点相差较大。(5)根据流程转化示意图分析可知上述操作流程中可以循环利用的物质是H2、HCl。【答案】(1)BDH(2)SiO22CSi2CO12(3)防止SiHCl3发生水解、防止硅被氧化、防止氢气与氧气反应而发生爆炸(4)各组分沸点相差较大(5)H2、HCl