2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第三單元化學(xué)與材料的發(fā)展課題1無(wú)機(jī)非金屬材料課時(shí)演練含解析新人教版選修2

PAGE5-課題1無(wú)機(jī)非金屬材料1．世界聞名的科技史專家、英國(guó)劍橋高校的李約瑟博士考證說(shuō)：“中國(guó)至少在距今3000年以前，就已經(jīng)運(yùn)用玻璃了?！毕铝杏嘘P(guān)玻璃的說(shuō)法不正確的是()A．制一般玻璃的原料主要是純堿、石灰石和石英B．玻璃在加熱熔化時(shí)有固定的熔點(diǎn)C．一般玻璃的成分主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅D．盛放燒堿溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，是為了防止燒堿跟二氧化硅生成硅酸鈉而使瓶塞與瓶口粘在一起解析：本題考查玻璃的制法與性質(zhì)；制一般玻璃的原料主要是純堿、石灰石和石英，A項(xiàng)正確；玻璃不是晶體，稱作玻璃態(tài)物質(zhì)，它沒(méi)有固定熔點(diǎn)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；一般玻璃是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2熔化在一起的物質(zhì)，C項(xiàng)正確；玻璃中含有SiO2，它能夠被堿溶液腐蝕：SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O，故盛放燒堿溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，D項(xiàng)正確。答案：B2．下列說(shuō)法中，正確的是()A．制陶的主要原料是石英砂B．制作陶器一般分為制泥、成型、干燥、燒成等步驟C．制陶過(guò)程中溫度越高越好，這樣制得的陶器堅(jiān)固D．在氧化氣氛中燒制得灰陶，在還原氣氛中得紅陶解析：制陶的原料是黏土，故A錯(cuò)誤。制陶過(guò)程中溫度不能太高，太高會(huì)使陶器變形，故C錯(cuò)誤。在氧化氣氛中，鐵元素以Fe2O3的形式存在，得紅陶，在還原氣氛中，鐵元素以FeO的形式存在，得灰陶，故D錯(cuò)誤。答案：B3．材料與化學(xué)親密相關(guān)，表中對(duì)應(yīng)關(guān)系錯(cuò)誤的是()材料主要化學(xué)成分A.剛玉、金剛石三氧化二鋁B.大理石、石灰石碳酸鈣C.一般水泥、一般玻璃硅酸鹽D.沙子、石英二氧化硅解析：金剛石是一種碳單質(zhì)，所以A項(xiàng)錯(cuò)。答案：A4．有關(guān)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和光導(dǎo)纖維的說(shuō)法正確的是()A．高溫結(jié)構(gòu)陶瓷彌補(bǔ)了金屬材料的弱點(diǎn)，但是硬度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于金屬材料B．氮化硅陶瓷是一種重要的結(jié)構(gòu)材料，具有超硬性，它不與任何無(wú)機(jī)酸反應(yīng)C．光導(dǎo)纖維是一種能高質(zhì)量傳導(dǎo)光的玻璃纖維D．光導(dǎo)纖維的抗干擾性能好，不發(fā)生電輻射，通訊質(zhì)量高，能防竊聽(tīng)解析：高溫結(jié)構(gòu)陶瓷克服了金屬材料的弱點(diǎn)，本身還具有很多優(yōu)點(diǎn)，如耐高溫、高硬度、不怕氧化等，所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤。氮化硅陶瓷是重要的結(jié)構(gòu)材料，有很多優(yōu)點(diǎn)，如耐腐蝕性較強(qiáng)，但都可以跟氫氟酸反應(yīng)，所以B選項(xiàng)錯(cuò)誤。光導(dǎo)纖維是一種能高質(zhì)量傳導(dǎo)光的玻璃纖維，且抗干擾實(shí)力好，不發(fā)生電輻射，能防竊聽(tīng)等，所以C、D選項(xiàng)正確，故選C、D。答案：CD5．碳納米管是由一種納米尺度的、具有完整分子結(jié)構(gòu)的新型碳納米材料制成，它是由一層碳原子卷曲而成的無(wú)縫、中空的管體，具有質(zhì)輕、可彎曲、強(qiáng)度好、彈性強(qiáng)的特點(diǎn)。下列關(guān)于碳納米管的可能用途不正確的是()A．用它可做成攀登月球的“太空天梯”B．能解決室溫下，低氣壓、高容量?jī)?chǔ)存氫氣的難題C．作為優(yōu)良的絕緣材料D．制造電腦芯片可大大提升計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的計(jì)算實(shí)力解析：由于碳納米管具有質(zhì)輕、可彎曲、強(qiáng)度好、彈性強(qiáng)的特點(diǎn)，所以它可以制成強(qiáng)度很大、質(zhì)量較小的航天材料，又由于碳納米管是由一層碳原子卷曲而成的無(wú)縫、中空的管體，所以在管體內(nèi)可能平安地儲(chǔ)存氫氣；它是一層碳原子卷曲而成的管體，因而可以聯(lián)想到碳納米管相當(dāng)于是由石墨的一層碳原子卷曲而成的管體，所以它應(yīng)像石墨一樣能夠?qū)щ?，可以用于制造電器部件。答案：C6．下列表述正確的一項(xiàng)是()①人造剛玉熔點(diǎn)很高，可用作高級(jí)耐火材料，主要成分是二氧化硅②化學(xué)家采納瑪瑙研缽摩擦固體反應(yīng)物進(jìn)行無(wú)溶劑合成，瑪瑙的主要成分是硅酸鹽③提前建成的三峽大壩運(yùn)用了大量水泥，水泥是硅酸鹽材料④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亞銅的二氧化硅玻璃制作的變色眼鏡來(lái)愛(ài)護(hù)眼睛⑤太陽(yáng)能電池可采納硅材料制作，其應(yīng)用有利于環(huán)保、節(jié)能A．①②③ B．②④C．③④⑤ D．③⑤解析：人造剛玉的主要成分是氧化鋁；瑪瑙是含有有色雜質(zhì)的石英晶體，主要成分是二氧化硅；有色玻璃是在制造玻璃的過(guò)程中加入某些金屬氧化物(加入Co2O3后呈藍(lán)色，加入Cu2O后呈紅色)，但不是變色玻璃，變色玻璃是含有AgBr的玻璃(AgBr具有感光性)；水泥、玻璃、陶瓷都是硅酸鹽材料。答案：D7．氮化鋁(AlN)具有耐高溫、抗沖擊、導(dǎo)熱性好等優(yōu)良性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、陶瓷工業(yè)等領(lǐng)域。在肯定條件下，氮化鋁可通過(guò)如下反應(yīng)合成：Al2O3＋N2＋3Ceq\o(=,\s\up10(高溫))2AlN＋3CO下列敘述正確的是()A．在氮化鋁的合成反應(yīng)中，N2是還原劑，Al2O3是氧化劑B．上述反應(yīng)中每生成2molAlN，N2得到3mol電子C．氮化鋁中氮元素的化合價(jià)為－3D．氮化鋁晶體屬于分子晶體解析：N2中氮元素的化合價(jià)為0，AlN中氮元素的化合價(jià)為－3。在化學(xué)反應(yīng)中，每1molN原子得3mol電子。分子晶體的組成粒子之間以分子間作用力相結(jié)合，分子間作用力很微弱，故分子晶體不耐高溫，抗沖擊力很弱，不導(dǎo)電。AlN具有耐高溫、抗沖擊、導(dǎo)熱性好等優(yōu)良性質(zhì)，所以AlN晶體不是分子晶體。答案：C8．材料科學(xué)是近年來(lái)與化學(xué)有關(guān)的科學(xué)探討的重點(diǎn)，某新型無(wú)機(jī)非金屬材料K由兩種非金屬元素組成，它是一種超硬物質(zhì)，具有耐磨、耐腐蝕、抗冷熱沖擊、抗氧化等特性，它是以中學(xué)化學(xué)中的常見(jiàn)物質(zhì)為原料來(lái)生產(chǎn)的。下圖所示為其生產(chǎn)過(guò)程，其中虛線框內(nèi)的轉(zhuǎn)化是為探究C的組成而設(shè)。已知A、B均為非金屬單質(zhì)，G、F、H均犯難溶于水的白色沉淀，圖中除D、K(均含A元素)外均為中學(xué)化學(xué)常見(jiàn)物質(zhì)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)指出K所屬的晶體類(lèi)型________，K晶體中A原子四周化學(xué)鍵的鍵角均相等，則其鍵角值為_(kāi)_______。(2)寫(xiě)出化學(xué)式：?jiǎn)钨|(zhì)B________，化合物F________。(3)寫(xiě)出反應(yīng)③的化學(xué)方程式______________________________。解析：正確解答該題的關(guān)鍵是探究化合物C的化學(xué)式，化合物C與水反應(yīng)產(chǎn)生E和沉淀F；通過(guò)探究可知，E中還有氯元素，即C中還有氯元素；通過(guò)沉淀F一系列的改變可以得出F是原硅酸，因此化合物C是SiCl4。答案：(1)原子晶體109°28′(2)Cl2H2SiO3(或H4SiO4)(3)3Si(NH2)4eq\o(=,\s\up10(隔絕空氣，高溫))Si3N4＋4N2↑＋12H2↑9．氣相二氧化硅(俗稱氣相白炭黑)是出現(xiàn)最早、也是最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的納米粉體之一，它是一種白色、松散、無(wú)定形、無(wú)毒、無(wú)污染的無(wú)機(jī)非金屬氧化物，廣泛地應(yīng)用于橡膠、塑料、涂料、膠粘劑、密封膠等高分子工業(yè)領(lǐng)域。氣相二氧化硅是由鹵硅烷(如四氯化硅等)在氫、氧火焰中高溫水解，生成二氧化硅粒子，然后驟冷，顆粒經(jīng)過(guò)聚集、分別、脫酸等后處理工藝而獲得產(chǎn)品。(1)已知四氯化硅在氫氣和氧氣的條件下，高溫反應(yīng)，生成SiO2、H2O、HCl，寫(xiě)出反應(yīng)方程式：__________________________________________________。(2))國(guó)內(nèi)大部分生產(chǎn)企業(yè)采納沉淀法制備白炭黑。沉淀法又叫硅酸鈉酸化法，采納水玻璃溶液與鹽酸反應(yīng)，經(jīng)沉淀、過(guò)濾、洗滌、干燥和煅燒而得到白炭黑，寫(xiě)出相關(guān)的反應(yīng)方程式：________________________________________________。(3)去必勝客吃比薩餅，喝咖啡時(shí)要加糖，發(fā)覺(jué)健康糖的配料中有乳糖、阿斯巴甜(含苯丙氨酸)、二氧化硅，為什么要在糖里放二氧化硅呢？__________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：題中信息量很大，留意學(xué)會(huì)提取有效信息，對(duì)于(1)和(2)的解決，只須要依據(jù)題干來(lái)書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式。答案：(1)SiCl4＋4H2＋2O2eq\o(=,\s\up10(高溫))SiO2＋2H2O＋4HCl(2)Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓H2SiO3eq\o(=,\s\up10(△))SiO2＋H2O(3)主要用于防止粉狀食品聚集結(jié)塊10．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高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅②粗硅與干燥HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3：Si＋3HCl=SiHCl3＋H2③SiHCl3與過(guò)量H2在1000～1100℃反應(yīng)制得純硅已知SiHCl3能與H2O強(qiáng)列反應(yīng)，在空氣中易自燃。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)第①步制備粗硅的化學(xué)反應(yīng)方程式為：________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)粗硅與HCl反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到的SiHCl3(沸點(diǎn)33.0℃)中含有少量SiCl4(沸點(diǎn)57.6℃)和HCl(沸點(diǎn)－84.7℃(3)用SiHCl3與過(guò)量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如下(熱源及夾持裝置略去)：①裝置B中的試劑是________，裝置C中的燒瓶須要加熱，其目的是______________________________________________________________。②反應(yīng)一段時(shí)間后，裝置D中視察到的現(xiàn)象是________________________，裝置D不能采納一般玻璃管的緣由是____________________，裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________________________。③為保證制備純硅試驗(yàn)的勝利，操作的關(guān)鍵是檢查試驗(yàn)裝置的氣密性，限制好反應(yīng)溫度以及__________。④為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì)，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需再加入的試劑(填寫(xiě)字母代號(hào))是__________。a．碘水 b．氯水c．NaOH溶液 d．KSCN溶液e．Na2SO3溶液解析：分別沸點(diǎn)不同的液體的方法是分餾；依據(jù)題干，SiHCl3能與H2O劇烈反應(yīng)，在空氣中自燃，可知H2的作用之一就是排盡裝置內(nèi)的空氣，防止SiHCl3自燃，因此H2必需是干燥的，可知B的作用就是干燥H2，所以選用濃H2SO4。由于通入D中的應(yīng)是穩(wěn)定的SiHCl3與過(guò)量H2的氣流，所以C裝置要加熱，并且是水浴加熱。由于D裝置應(yīng)加熱到1000～1100℃，所以必需用石