新教材2023年高中化學(xué)第5章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第3節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料提能作業(yè)新人教版必修第二冊(cè)

第五章第3節(jié)一、選擇題(每小題有1個(gè)或2個(gè)選項(xiàng)符合題意)1．宇航員在升空、返回或遇到緊急情況時(shí)，必須穿上10公斤重的航天服，我國(guó)宇航員的航天服是由我國(guó)科學(xué)家研制的新型“連續(xù)纖維增韌”航空材料做成的，主要由碳化硅、陶瓷和碳纖維復(fù)合而成。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(B)A．它耐高溫、抗氧化B．它比鋼鐵輕，但質(zhì)地較脆C．它沒(méi)有固定熔點(diǎn)D．它是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料解析：碳化硅、陶瓷和碳纖維具有耐高溫、抗氧化性能，A項(xiàng)正確；“連續(xù)纖維增韌”航空材料比鋼鐵輕、硬，該材料具有良好韌性，B項(xiàng)錯(cuò)誤；此材料是混合物，沒(méi)有固定熔點(diǎn)，C項(xiàng)正確；該材料由無(wú)機(jī)物復(fù)合而成，為新型無(wú)機(jī)非金屬材料，D項(xiàng)正確。2．硅酸鈉的水溶液俗稱水玻璃。下列關(guān)于水玻璃的說(shuō)法中，正確的是(BD)A．水玻璃是一種純凈物B．水玻璃可做木材防火劑C．水玻璃與鹽酸反應(yīng)所得的膠狀物是二氧化硅D．滴有酚酞的水玻璃呈紅色，說(shuō)明水玻璃呈堿性解析：水玻璃是Na2SiO3的水溶液，是一種混合物；由于Na2SiO3的熱穩(wěn)定性極好，又不能燃燒，所以常用做木材防火劑；Na2SiO3溶液中滴入鹽酸發(fā)生反應(yīng)：Na2SiO3＋2HCl=H2SiO3(膠體)＋2NaCl；Na2SiO3溶液能使無(wú)色酚酞溶液變紅色，說(shuō)明水玻璃顯堿性。3．澳大利亞科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了純碳新材料“碳納米泡沫”，每個(gè)泡沫含有約4000個(gè)碳原子，直徑約為6～9nm，在低于－183℃時(shí)，泡沫具有永久磁性。下列敘述正確的是(B)A．“碳納米泡沫”與石墨互為同位素B．把“碳納米泡沫”分散到適當(dāng)?shù)娜軇┲?，能產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)C．“碳納米泡沫”是一種新型的含碳化合物D．“碳納米泡沫”和金剛石的性質(zhì)相同解析：“碳納米泡沫”屬于碳單質(zhì)，與石墨互為同素異形體，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；“碳納米泡沫”的直徑約為6～9nm，分散到適當(dāng)?shù)娜軇┲行纬赡z體，能產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)，故B項(xiàng)正確；“碳納米泡沫”只含有碳元素，屬于碳單質(zhì)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；“碳納米泡沫”和金剛石是兩種不同的物質(zhì)，二者性質(zhì)不同，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。二、非選擇題4．某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖所示裝置對(duì)焦炭還原二氧化硅的氣體產(chǎn)物進(jìn)行探究。已知：PdCl2溶液可用于檢驗(yàn)CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO＋PdCl2＋H2O=CO2＋2HCl＋Pd↓(產(chǎn)生黑色金屬鈀，使溶液變渾濁)。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)要長(zhǎng)時(shí)間通入N2，其目的是排盡裝置內(nèi)的空氣，避免空氣中的O2、CO2、水蒸氣對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾。(2)裝置B的作用是作安全瓶，防止倒吸。(3)裝置C、D中所盛試劑分別為澄清石灰水、PdCl2溶液，若裝置C、D中溶液均變渾濁，且經(jīng)檢測(cè)兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3SiO2＋4Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2CO2↑＋2CO↑＋3Si。(4)該裝置的缺點(diǎn)是無(wú)尾氣吸收裝置。解析：(1)焦炭與二氧化硅的反應(yīng)要在高溫條件下進(jìn)行，而高溫條件下焦炭會(huì)與空氣中的氧氣、CO2、水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)要長(zhǎng)時(shí)間通入N2以將裝置中的空氣排盡。(2)根據(jù)題圖可知，裝置B可以作安全瓶，防止倒吸。(3)碳與二氧化硅反應(yīng)可能生成一氧化碳，也可能生成二氧化碳，且PdCl2溶液與CO反應(yīng)有CO2生成，所以裝置C用來(lái)檢驗(yàn)有沒(méi)有二氧化碳，裝置D用來(lái)檢驗(yàn)有沒(méi)有一氧化碳，裝置C、D中所盛試劑分別為澄清石灰水、PdCl2溶液；若裝置C、D中溶液均變渾濁，說(shuō)明氣體產(chǎn)物中既有二氧化碳又有一氧化碳，又經(jīng)檢測(cè)兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3SiO2＋4Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2CO2↑＋2CO2↑＋3Si。(4)一氧化碳有毒，不能排放到空氣中，題給裝置沒(méi)有尾氣吸收裝置。5．“高速鐵路、掃碼支付、共享單車和網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物”被20國(guó)青年評(píng)為“中國(guó)的新四大發(fā)明”。(1)建設(shè)高鐵軌道需要大量的水泥，生產(chǎn)水泥的主要材料是黏土和石灰石；還需要加入適量石膏調(diào)節(jié)水泥硬化速率。(2)高鐵上的信息傳輸系統(tǒng)使用了光導(dǎo)纖維，其主要成分是SiO2；乘務(wù)員使用的無(wú)線通話機(jī)的芯片材料是Si。(3)高鐵上安裝有許多玻璃，氫氟酸可以處理玻璃表面的微裂紋，氫氟酸與玻璃中的二氧化硅反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。(4)高鐵上的衛(wèi)生間沒(méi)有任何異味，是由于所使用的馬桶、地漏和洗手盆下水口都是納米硅膠的高科技產(chǎn)品。向硅酸鈉溶液中加入稀鹽酸可產(chǎn)生硅酸膠體，該反應(yīng)的離子方程式為SiOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2SiO3(膠體)。解析：(1)生產(chǎn)水泥的主要原料是石灰石和黏土；加入石膏可調(diào)節(jié)水泥硬化速率；(2)光導(dǎo)纖維，其主要成分是SiO2，具有良好的導(dǎo)光性，硅單質(zhì)是半導(dǎo)體材料，常用于計(jì)算機(jī)芯片和太陽(yáng)能電池，乘務(wù)員使用的無(wú)線通話機(jī)的芯片材料是硅；(3)玻璃中含有二氧化硅，二氧化硅和氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅，反應(yīng)方程式為SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O；(4)向硅酸鈉溶液中滴入稀鹽酸，反應(yīng)生成硅酸膠體，離子方程式：SiOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2SiO3(膠體)。6．硅是帶來(lái)人類文明的重要元素之一，從傳統(tǒng)材料到信息材料的發(fā)展過(guò)程中創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)奇跡。(1)新型陶瓷Si3N4的熔點(diǎn)高、硬度大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。工業(yè)上可以采用化學(xué)氣相沉積法，在H2的保護(hù)下，使SiCl4與N2反應(yīng)生成Si3N4沉積在石墨表面，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：3SiCl4＋2N2＋6H2=Si3N4＋12HCl。(2)一種工業(yè)用硅(含少量鉀、鈉、鐵、銅的氧化物)，已知硅的熔點(diǎn)是1410℃，高溫下氧氣及水蒸氣能明顯腐蝕氮化硅。一種合成氮化硅的主要工藝流程如下：①凈化N2和H2時(shí)，銅屑的作用是除去原料氣中的氧氣，硅膠的作用是除去生成的水蒸氣。②X可能是硝酸(填“鹽酸”“硝酸”“硫酸”或“氫氟酸”)。解析：(1)根據(jù)原子個(gè)數(shù)守恒可寫出化學(xué)方程式：3SiCl4＋2N2＋6H2=Si3N4＋12HCl。(2)①由于氧氣