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2017_2018学年高中化学课时跟踪训练七无机非金属材料新人教版选修2

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高中化学审核员

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                    课时跟踪训练(七) 无机非金属材料

    一、选择题(本题包括         10 小题,每小题      5 分,共  50 分)
    1.下列说法正确的是(  )
    A.陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品

    B.水晶、玛瑙、光纤、硅胶的主要成分都是                  SiO2

    C.SiO2 很稳定,与所有的酸都不反应

    D.将石棉(CaMg3Si4O12)化学式改写成氧化物的形式为               3(MgO·CaO)·4SiO2
    2.[双选题]下列属于新型无机非金属材料的是(  )
    A.高强度水泥                          B.钢化玻璃
    C.氧化铝陶瓷                          D.光导纤维

    3.科学家发现的       C60 是一种新的分子,它是空心的,具有类似足球的结构,被称为

“分子足球”;最近日本科学家确认世界上还存在一种“分子足球                            N60”,它与    C60 的结构

相似,而且在高温或机械撞击后,其中积蓄的巨大能量会在一瞬间释放出来。对于                                   N60,下
列说法中正确的是(  )

    A.N60 是化合物,不是单质

            14
    B.N60 与  N 都是氮的同位素

    C.N60 没有同素异形体

    D.N60 的发现开辟了能源世界的新天地,N60             将会成为较好的火箭燃料
                              > 1 900 ℃
                             = = = = =
    4.高温下发生反应        SiO2+3C    SiC+2CO↑,其中氧化剂与还原剂的质量比为(  )
    A.1∶3                            B.5∶3
    C.1∶2                            D.2∶1
    5.下列叙述正确的是(  )
    ①普通水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙
    ②制造普通玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英砂
    ③陶瓷的种类很多,主要分为土器、瓷器和炻器等
    ④高温结构陶瓷、生物陶瓷和压电陶瓷都属于新型无机非金属材料
    ⑤硅氧四面体结构的特殊性决定了硅酸盐材料大多具有稳定性、硬度高、熔点高、难
溶于水、绝缘、耐腐蚀等特点
    ⑥水泥砂浆又称混凝土
    A.①②③⑥                           B.①③④⑤
    C.①②③④⑤                          D.②③④⑥
    6.根据水泥、玻璃和陶瓷的生产过程,总结出硅酸盐工业的一般特点是(  )
    ①原料一定是含硅元素的物质 ②生成物是硅酸盐
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    ③反应条件是高温 ④发生复杂的物理、化学变化
    A.①和②                            B.①②③
    C.①③④                            D.①②③④

    7.氮化硅(Si3N4)是一种具有耐高温等优异性能的新型陶瓷,工业上可用下列方法制

取:3SiO2+6C+2N2   高温,Si3N4+6CO,下列说法正确的是(  )
    A.氮化硅性质活泼,易与其他物质反应
    B.氮化硅中氮元素的化合价为-3

    C.上述反应中,N2       是还原剂,SiO2    是氧化剂

    D.上述反应中,每生成          1 mol Si3N4,N2 得到 6 mol 电子
    8.四氯化硅还原法是当前制备较高纯度硅的一种方法,有关反应的化学方程式为

SiCl4(g)+2H2(g)高温,Si(s)+4HCl(g)。下列说法合理的是(  )
    A.光导纤维的主要成分是硅单质
    B.减小压强有利于加快化学反应速率
    C.高温下,氢气的还原性强于硅
    D.混入少量空气对上述反应无影响
    9.下列关于无机非金属材料的说法中正确的是(  )
    A.传统无机非金属材料是指:光导纤维、玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料
    B.新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点,但强度比较差
    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
    10.在高新技术蓬勃发展的今天,陶瓷材料被称为“支撑未来高新技术的尖端材料”
,广泛应用在航空、航天、信息、医疗、交通运输等许多领域。下列说法中正确的是(  )
    A.新型陶瓷材料和传统陶瓷材料都是硅酸盐材料
    B.新型陶瓷材料又叫精细陶瓷或高性能陶瓷
    C.制造新型陶瓷制品的原料以天然矿物为主
    D.现在已经制造出的新型陶瓷材料大都性能优异,具有很好的延性和超塑性
    二、非选择题(本题包括          4 小题,共    50 分)
    11.(10 分)获取知识和信息是现代人不可缺少的能力,信息产业的飞速发展离不开材
料科学的推动。
    (1)光导纤维是一种高质量传导光的玻璃纤维,利用光缆通讯,能同时传输大量信息。
制造光纤电缆的主要原材料的化学式是________,它属于________材料。
                                                                    C
    信息产业的核心材料是高纯度的硅,高纯度的单晶硅生产方法之一:SiO2――→Si(粗
硅)  HCl  SiHCl (沸点 33.0 ℃)   H2  Si气相沉积法超纯硅(多晶硅)―→单晶硅
   ――→       3             ――→       ――→

    用得较多的另一种方法(之二)是:用金属硅化物(Mg2Si)与盐酸作用得硅烷(SiH4),再
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加热分解得高纯硅。
    单晶硅可用来制作大规模集成电路、整流器等,硅纯度越高,大规模集成电路的性能
就越好。
    根据上述信息回答以下问题:
    (2)从方法一生产单晶硅的过程看,由碳还原得到的硅为何还要进一步处理?


    (3)写出方法二中生产高纯硅的两个化学方程式:
    ________________________________________________________________________、
    ________________________________________________________________________。
    12.(10 分)工业生产中,利用不同原料或添加不同的化学物质,以及采用不同的工艺
过程等,可制得多种性能、用途的玻璃。
    (1)普通玻璃制造过程所发生的化学反应主要是________________________________,
    ________________________________________________________________________。

    (2)现有三种物质:a.含有钾、铅的原料,b.B2O3,c.某些金属氧化物或盐。
    ①制造化学仪器的玻璃需加入的物质是__________。(填编号,下同)
    ②制造光学仪器的玻璃需加入的物质是________。
    ③制造颜色不同的玻璃需加入的物质是________。
    (3)与普通玻璃相比具有相同组成的是________。
    A.钢化玻璃                           B.光学仪器玻璃
    C.石英玻璃                           D.有色玻璃
    13.(12 分)X  是一种新型无机非金属材料,具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击性。有关
生产过程如下:


    为了确定    C 的组成,某同学进行了以下的探究过程。已知                   F、G  都是难溶于水和稀硝酸
的白色沉淀,I      可做光导纤维。
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    按要求回答下列问题:
    (1)C 的化学式为______________;X     的化学式为__________________。
    (2)写出下列方程式:
    反应②的化学方程式_______________________________________________________;
    反应⑦的离子方程式_____________________________________________________。
    14.(18 分)高纯度单晶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”。这种材料可以按下列方法制备:
         高a.温C   3b0.H0 C℃l 1 00c0.过~量1 1H020 ℃
        ――→      ――→          ――→
    SiO2   Si(粗)     SiHCl3   Si(纯)

    (已知  SiHCl3 能与  H2O 强烈反应,在空气中易自燃)。
    (1)写出步骤    a 的化学方程式_________________________。此反应不能证明             C 的非金
属性比   Si 强,请你用一个化学方程式来说明               C 的非金属性比     Si 强的事实
    ________________________________________________________________________。

    (2)步骤  b 经过冷凝得到的       SiHCl3(沸点  33.0      ℃)中含有少量的       SiCl4(沸点  57.6 

℃)和   HCl(沸点—84.7 ℃),提纯      SiHCl3 的主要化学操作的名称是_____________。

    (3)用 SiHCl3 与过量   H2 反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去):


    ①装置   B 中的试剂________,装置       C 中的烧瓶需要加热,其目的是

________________________________________________________________________
    ________________________________________________________________________。
    ②反应一段时间后,装置           D 中观察到的现象是
__________________________________,装置   D 不能采用普通玻璃管的原因是
____________________________,装置   D 中发生反应的化学方程式为

_________________________________________________________________
    ________________________________________________________________________。
    ③为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装置的气密性,控制好反应温
度以及
________________________________________________________________________。
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    ④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,需再加入的试剂(填写字母代号)是________。

    a.碘水 b.氯水 c.NaOH         溶液 d.KSCN    溶液 e.Na2SO3   溶液
                                    答 案


    1.选  A 水晶、玛瑙、光纤的主要成分都是                SiO2,硅胶的主要成分为         SiO2·xH2O,

B 项错误。SiO2   可与氢氟酸反应,C        项错误。石棉改写成氧化物形式为

CaO·3MgO·4SiO2,D   项错误。
    2.选  CD 玻璃、水泥和陶瓷都属于传统硅酸盐产品,氧化铝陶瓷有很高的熔点和硬
度,属于新型陶瓷。

    3.选  D N60 是同种元素形成的纯净物,是单质不是化合物,A                    项不正确。同位素的概

念适用对象为原子,而          N60 为分子,故    B 项错误。同素异形体是指由同种元素形成的不同

单质,N   元素除了以      N60 形式存在外,更多、更普遍的存在形式是                N2,即  N60 与 N2 是同素异

形体。题干最后一句所提供的信息,说明                  N60 可以提供大量能量,D       正确。
    4.选  C 在反应中碳既作氧化剂又作还原剂,根据氧化还原反应的规律可知,氧化剂
与还原剂的质量比为         1∶2。
    5.选  C 水泥砂浆是水、水泥、沙子的混合物,在建筑上用作黏合剂;混凝土是水泥、
沙子和碎石等的混合物,大量用于建筑、道路等工程中,⑥说法错误。
    6.选  D 硅酸盐工业包括水泥、玻璃和陶瓷的制取等。这些工业的特点为需要用含硅
的物质作原料,均需在高温条件下发生复杂的物理、化学变化。

    7.选  B 由   Si3N4 耐高温可知其性质稳定,A         不正确。N    元素的非金属性强于         Si,故

在  Si3N4 中 N 元素的化合价为-3      价,B  项正确。由题给方程式可知,N2             是氧化剂,C     是还

原剂,SiO2   既不是氧化剂又不是还原剂,C             不正确。在上述反应中,每生成             1  mol Si3N4,

N2 得到 12 mol 电子,D   不正确。

    8.选  C 光导纤维的主要成分是           SiO2,A 不正确。减小压强会使化学反应速率减小,

B 不正确。在高温下硅能与空气中的              O2 发生反应,影响生成物的纯度,D             不正确。
    9.选  C A  项中光导纤维是新型无机非金属材料;B                项中强度比较差是错误的;D            项中
新型无机非金属材料中的光导纤维、单晶硅等其主要成分都不是硅酸盐。
    10.选  B 新型陶瓷材料的化学组成已经远远超出硅酸盐的范围,不再是传统的硅酸
盐材料,A    不正确。制造新型陶瓷制品所用的原料已从天然矿物发展为人工合成的超细、
高纯的化工原料,C        不正确。目前,人们制造的许多新型陶瓷材料,虽然性能优异,但仍
然属于脆性材料,延性不好,D             不正确。

    11.解析:本题考查了硅、二氧化硅的性质、用途。光导纤维的主要成分是                               SiO2,属
于(新型)无机非金属材料。由题信息,硅是越纯越好,由碳还原得到的是粗硅,需要提纯。
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    答案:(1)SiO2 (新型)无机非金属

    (2)由碳还原    SiO2 得到的单质硅中,杂质含量过高,将它用                 HCl 处理得到低沸点的

SiHCl3,便于蒸发提纯,然后再还原得到高纯硅。

    (3)Mg2Si+4HCl===2MgCl2+SiH4↑
    SiH     △    Si+2H
       4 = = = = =     2

    12.解析:(2)加入含钾、铅的原料可用来制造光学玻璃;加入                        B2O3 制成的玻璃耐化
学腐蚀、耐温度急剧变化,可用于制造化学仪器;加入一些金属氧化物或盐可以得到不同
颜色的玻璃。
    (3)钢化玻璃是将普通玻璃加热软化后急速冷却得到的。
                           高温
                        = = = = =
    答案:(1)Na2CO3+SiO2      Na2SiO3+CO2
                 高温
               = = = = =
    CaCO3+SiO2    CaSiO3+CO2
    (2)①b ②a ③c (3)A

    13.解析:由     I 可做光导纤维,可知         I 为 SiO2,递推可知    F 为 H2SiO3,H 为 Na2SiO3;
由  F、G 都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀结合框图可知                    G 为 AgCl,进而可以确定       C 为

SiCl4,结合   X 的性质最终确定       X 为 Si3N4。

    答案:(1)SiCl4 Si3N4

    (2)SiCl4+4NH3===Si(NH2)4+4HCl
        -
    SiO23 +2CO2+2H2O===H2SiO3+2HCO-3
    14.解析:(1)利用碳酸的酸性比硅酸的酸性强可证明                    C 的非金属性比      Si 强。

    (2)利用两种液体的沸点不同,因此提纯                SiHCl3 的操作的名称为蒸馏(或分馏);根据

题干   SiHCl3 能与 H2O 强烈反应,在空气中自燃可知道             H2 的作用之一就是排尽装置内空气,

防止   SiHCl3 自燃,B  的作用就是干燥       H2,所以选用浓      H2SO4。由于通入    D 中应是稳定的

SiHCl3 与过量  H2 的气流,所以     C 装置要水浴加热。由         D 装置应加热到     1  000~1  100 ℃,
所以必须用耐高温的石英管。鉴定是否含铁单质,可用氯水溶解后再用                              KSCN 溶液检验。

    答案:(1)SiO2+2C    高温,Si+2CO↑

    Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H2SiO3
    (2)蒸馏(或分馏)

    (3)①浓硫酸 使滴入烧瓶中的            SiHCl3 气化
    ②有固体物质生成 在反应温度下,普通玻璃会软化

    SiHCl3+H2300 ℃,Si+3HCl
    ③排尽装置中的空气 ④bd
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