江蘇專版2024-2025學年新教材高中化學分層作業(yè)7無機非金屬材料新人教版必修第二冊

第五章分層作業(yè)7無機非金屬材料必備學問基礎練1.(2024·華中師大附中高一期末)玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品,下列有關說法正確的是()A.玻璃是人類最早運用的硅酸鹽制品B.制水泥的原料為純堿、石灰石和石英C.硅酸鹽制品的性質穩(wěn)定、熔點較高D.沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽2.(2024·廣東深圳高一期中)《厲害了,我的國》展示了中國探究太空,建設世界第一流的高鐵、橋梁、碼頭5G技術聯(lián)通世界等取得的舉世矚目的成就。這些成就都與化學有著親密的聯(lián)系。下列說法正確的是()A.為打造生態(tài)文明建設,可大力推廣太陽能電池,該電池的主要材料是SiO2B.“神舟十六號”宇宙飛船返回艙外表面運用的高溫結構陶瓷(碳化硅)是金屬材料C.用來生產計算機芯片的硅在自然界中以游離態(tài)和化合態(tài)兩種形式存在D.碳納米材料是一類新型無機非金屬材料,主要包括富勒烯、碳納米管和石墨烯等3.碳、硅及其化合物常用作性能優(yōu)異的無機非金屬材料。比如氮化硅(Si3N4),其熔點高、硬度大,電絕緣性好,化學性質穩(wěn)定。下列有關說法錯誤的是()A.硅是組成一些巖石和礦物的基本元素B.石墨烯是一種新型的納米化合物C.氮化硅可用于制作坩堝和切削刀具D.水玻璃可用于生產黏合劑和防火劑4.(2024·安徽六安高一期末)碳納米管可看作是多層石墨烯無縫卷曲而成的直徑為10~20nm的中空管狀結構,下列說法錯誤的是()A.石墨烯和碳納米管互為同素異形體B.石墨烯中只存在非極性鍵C.碳納米管是一種膠體D.石墨烯可用于制造超級電容、電池等5.(2024·河北邢臺高一期中)化學學科在資源、材料、健康等領域發(fā)揮越來越重要的作用,下列應用中錯誤的是()A.利用氫氟酸刻蝕石英制作藝術品B.高純硅廣泛應用于太陽能電池和計算機芯片C.石英坩堝耐高溫,可用來加熱熔化燒堿、純堿等固體D.高溫結構陶瓷具有耐高溫、抗氧化等優(yōu)良性能,可用于火箭發(fā)動機6.高溫結構陶瓷氮化硅(Si3N4)可由石英與焦炭在高溫的氮氣流中通過以下反應制備:3SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO,下列說法中錯誤的是()A.氮化硅中氮元素的化合價為-3價B.焦炭為還原劑,發(fā)生氧化反應C.若該反應條件下,生成11.2L一氧化碳,則生成氮化硅的質量約為11.67gD.氮化硅陶瓷是制造火箭發(fā)動機的志向材料7.(2024·廣東省試驗中學高一期末)下列有關新型無機非金屬材料的敘述不正確的是()A.氮化硅陶瓷、氧化鋁陶瓷、光導纖維等屬于新型無機非金屬材料B.碳化硅的硬度大、熔點高,可用作砂紙和砂輪的磨料及耐高溫材料C.碳納米管具有納米尺度的直徑,可用于生產復合材料、電池和傳感器等D.石墨烯具有熔點高、硬度大等特性,可用于電力、交通、醫(yī)療等領域8.(2024·北京石景山區(qū)高一期末)晶體硅是良好的半導體材料。由石英砂(SiO2)制純硅過程如下:SiO2Si(粗)SiCl4SiCl4(純)Si(純)。下列敘述錯誤的是()A.生成粗硅的化學方程式為SiO2+CSi+CO2↑B.上述流程中的化學反應均為氧化還原反應C.氣態(tài)SiCl4中混有雜質元素的氯化物,提純的方法是冷凝成液態(tài)后蒸餾D.H2還原SiCl4時,生成的兩種產物分別為固態(tài)和氣態(tài),簡單分別9.(2024·安徽淮北高一期末)制造芯片要用到高純硅,用SiHCl3與過量H2在1100~1200℃反應制備高純硅的裝置如圖所示(熱源及夾持裝置略去)。已知:SiHCl3遇水猛烈反應,在空氣中易自燃。下列說法錯誤的是()A.裝置B中的試劑是濃硫酸B.試驗時先打開裝置A中分液漏斗的旋塞C.裝置C中的燒瓶須要加熱,其目的是使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化D.裝置D不能采納一般玻璃管的緣由是SiO2與HCl會發(fā)生反應關鍵實力提升練10.SiO2是一種化工原料,可以制備一系列物質。下列說法正確的是()A.圖中全部反應都不屬于氧化還原反應B.硅酸鹽的化學性質穩(wěn)定,常用于制造光導纖維C.可用鹽酸除去石英砂(主要成分為SiO2)中少量的碳酸鈣D.一般玻璃是由純堿、黏土和石英制成,沒有固定的熔點11.材料的開發(fā)與探討助力我國航空航天事業(yè)飛速發(fā)展。下列說法中正確的是()A.“神舟十六號”宇宙飛船返回艙外表面運用的新型高溫結構陶瓷的主要成分是硅酸鹽B.長征二號F遙十六運載火箭芯一級尾段運用的碳纖維材料屬于新型無機非金屬材料C.“天問一號”運用的新型SiC增加鋁基材料屬于新型硅酸鹽材料D.中國空間站核心艙“天和號”推動器運用的氮化硼陶瓷材料屬于傳統(tǒng)的無機非金屬材料12.Ⅰ.晶體硅是一種重要的非金屬材料,制備純硅的主要步驟如下:①高溫下用碳單質還原二氧化硅制得粗硅;②粗硅與干燥的HCl氣體在300℃反應制得SiHCl3和H2;③SiHCl3與過量H2在1100℃反應制得純硅。(1)第②步制備SiHCl3的反應的化學方程式為。

(2)整個制備過程必需嚴格限制無水無氧。SiHCl3遇水猛烈反應生成H2SiO3、HCl和另一種物質,寫出該反應的化學方程式:

。

Ⅱ.粗硅與氯氣反應也可生成四氯化硅(反應溫度為450~500℃),四氯化硅經提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是試驗室制備四氯化硅的裝置示意圖。相關信息如下:a.四氯化硅極易與水反應;b.硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣干脆反應生成相應的氯化物;c.有關物質的部分物理性質見下表:物質SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸點/℃57.712.8—315—熔點/℃-70.0-107.2———升華溫度/℃——180300162(3)寫出裝置A中發(fā)生反應的離子方程式:。

(4)裝置A中g管的作用是;裝置C中的試劑是;裝置E中的h瓶須要冷卻的理由是

。

(5)裝置E中h瓶收集到的粗產物可通過精餾(類似多次蒸餾)得到高純度四氯化硅,精餾后的殘留物中,除鐵元素外還可能含有的雜質元素是(填寫元素符號)。

分層作業(yè)7無機非金屬材料1.C解析陶瓷是人類最早運用的硅酸鹽制品,A錯誤;純堿、石灰石和石英是制玻璃的原料,而制水泥的原料是黏土和石灰石,B錯誤;硅酸鹽制品性質穩(wěn)定、熔點高,C正確;沙子的主要成分是SiO2,黏土的主要成分是硅酸鹽,D錯誤。2.D解析太陽能電池的主要材料是高純硅,A錯誤;高溫結構陶瓷(碳化硅)是新型無機非金屬材料,B錯誤;硅是親氧元素,硅在自然界中以化合態(tài)形式存在,C錯誤;碳納米材料是一類新型無機非金屬材料,主要包括富勒烯、碳納米管和石墨烯等,這些物質都是碳的單質,互為同素異形體,D正確。3.B解析硅元素是地殼中大量存在的元素,是很多種巖石和礦物的基本組成元素之一,A正確。石墨烯是碳的單質,不屬于化合物,B錯誤。氮化硅(Si3N4)硬度大、熔點高,可以用于制作坩堝;氮化硅熔點高、化學性質穩(wěn)定,可制作耐高溫軸承、切削刀具等,C正確。水玻璃具有黏性,不易燃燒,可用于生產黏合劑和防火劑,D正確。4.C解析石墨烯和碳納米管互為同素異形體,A正確;石墨烯中只存在碳碳鍵,屬于非極性鍵,B正確;碳納米管是碳單質,為純凈物,不是膠體,C錯誤;石墨烯的電阻率低,熱導率高,具有很高的強度,可用于制造超級電容、電池等,D正確。5.C解析氟化氫能和石英中的二氧化硅反應,可利用氫氟酸刻蝕石英制作藝術品,A正確;高純硅具有良好的半導體性能,廣泛應用于太陽能電池和計算機芯片,B正確;石英中的二氧化硅在高溫下能與氫氧化鈉、純堿反應,則不能用石英坩堝來加熱熔化燒堿、純堿等固體,C錯誤;高溫結構陶瓷為新型無機非金屬材料,具有耐高溫、抗氧化等優(yōu)良性能,可用于火箭發(fā)動機,D正確。6.C解析氮的非金屬性強于硅,由化合價代數(shù)和為0可得,Si3N4中硅顯+4價,氮元素的化合價為-3價,A正確;C元素由0價上升為+2價,焦炭為還原劑,發(fā)生氧化反應,B正確;題中未標明是標準狀況,無法計算CO的物質的量,C錯誤;氮化硅陶瓷是耐高溫材料,是制造火箭發(fā)動機的志向材料,D正確。7.D解析石墨烯是只有一個碳原子直徑厚度的單層石墨,具有電阻率低、熱導率高、強度高等特性,在光電器件、超級電容器、電池和復合材料等領域應用較廣。8.A解析SiO2和焦炭在高溫下反應生成Si和CO,化學方程式為SiO2+CSi+2CO↑,A錯誤;SiO2轉化為粗Si,硅元素的化合價從+4價降低到0價,Si(粗)轉化為SiCl4,硅元素的化合價從0價上升到+4價,SiCl4(純)轉化為Si(純),硅元素的化合價從+4價降低到0價,則流程中的化學反應均為氧化還原反應,B正確;四氯化硅沸點低,通過冰水裝置冷卻能使四氯化硅冷卻為液體,氣態(tài)SiCl4中混有雜質元素的氯化物,提純的方法是冷凝成液態(tài)后蒸餾,C正確;H2還原SiCl4時,生成的兩種產物分別為硅和氯化氫,硅為固態(tài),氯化氫為氣態(tài),簡單分別,D正確。9.D解析由于SiHCl3遇水猛烈水解,H2應干燥,則裝置B中的試劑是濃硫酸,A正確;SiHCl3在空氣中易自燃,試驗前應排盡裝置內的空氣,應先打開A中分液漏斗活塞產生H2,利用生成的H2排出裝置內的空氣,后打開裝置C中分液漏斗的旋塞,B正確;SiHCl3呈液態(tài),需轉化為蒸氣進入石英管中與H2反應,裝置C中的燒瓶須要加熱,C正確;制高純硅時溫度在1100~1200℃,在該反應溫度下,一般玻璃管會軟化,故不能采納一般玻璃管,D錯誤。10.C解析SiO2和C反應、Si和Cl2反應、SiCl4和H2反應都是氧化還原反應,A錯誤;制造光導纖維的材料是SiO2,B錯誤;CaCO3與鹽酸反應生成易溶于水的CaCl2,SiO2不與鹽酸反應,C正確;一般玻璃是以純堿、石灰石和石英為主要原料制成的,不運用黏土,其主要成分是CaSiO3、Na2SiO3和SiO2,屬于混合物,沒有固定的熔點,D錯誤。11.B解析新型高溫結構陶瓷屬于新型無機非金屬材料,不是硅酸鹽材料,A錯誤;新型SiC增加鋁基材料屬于復合材料,不是硅酸鹽材料,C錯誤;氮化硼陶瓷屬于新型無機非金屬材料,D錯誤。12.答案(1)Si+3HClSiHCl3+H2(2)SiHCl3+3H2OH2SiO3↓+H2↑+3HCl(3)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O(4)平衡壓強,使液體順當流下濃硫酸使SiCl4冷凝(5)Al、P解析(2)SiHCl3遇水猛烈反應生成H2Si