（14）无机非金属材料 寒假练习（含解析） 2024-2025高一化学人教版（2019）

（14）无机非金属材料
1.从科技前沿到人类的日常生活，化学无处不在。下列说法不正确的是( )
A.国产大型飞机C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料
B.光化学烟雾、臭氧层空洞、温室效应的形成都与氮氧化合物有关
C.漂粉精既可作棉麻织物漂白剂，又可用作环境的消毒剂
D.粒子直径为1~100 nm的铁粉材料，不属于胶体
2.2022年北京冬季奥运会的吉祥物冰墩墩，寓意创造非凡、探索未来，成为世界“网红”，陶瓷类的冰墩墩成为“顶流”。下列有关陶瓷的说法错误的是( )
A.陶瓷的主要化学成分是硅酸盐
B.陶瓷硬度高易清洗耐刻刮耐氧化
C.陶瓷的主要生产原料为石灰石和黏土
D.陶瓷可用于生产绝缘材料和卫生洁具
3.化学与生产、生活、科技息息相关，下列叙述错误的是( )
A.手机芯片的主要成分是
B.国产飞机C919用到的氨化硅陶瓷属于新型无机非金属材料
C.富勒烯、碳纳米管均属于新型无机非金属材料
D.碳化硅陶瓷可用作砂纸和砂轮的磨料
4.下列有关物质的工业制备反应错误的是( )
A.制粗硅
B.冶炼
C.制
D.制漂白粉：
5.由粗（含少量杂质）制备纯的流程如图所示，下列说法错误的是( )
A.是酸性氧化物，因此不和任何酸反应
B.步骤Ⅱ中的主要反应是
C.X可用作木材防火剂
D.若在实验室中完成步骤Ⅲ，一般在坩埚中进行
6.三氯甲硅烷是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为，熔点为，易水解。实验室根据反应，利用如图装置制备粗品（加热及夹持装置略）。下列说法正确的是( )
A.制备的第一步操作是通入HCl气体
B.将球形冷凝管改为直形冷凝管冷凝效果更佳
C.C和D之间需要加一个干燥装置
D.用NaOH溶液吸收的化学方程式为
7.下表各物质中，A、B、C、D、E均含有同一种短周期元素，其中A是单质，B常温下是气态氢化物，C、D是氧化物，E是D和水反应的产物。则各物质之间通过一步反应就能实现表中所示转化的是( )
物质编号 物质转化关系 A D E
① Si
② S
③ Na
④
A.②④ B.②③ C.①③④ D.①②③④
8.清华大学等重点高校为解决中国“芯”——半导体芯片，成立了“芯片学院”。某小组拟在实验室制造硅，其流程如图：
制造原理：，除去杂质的原理：，下列说法中不正确的是( )
A.操作1所需玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒
B.固体X为，可用于电解制
C.操作2为洗涤、烘干
D.溶液直接加热蒸发的固体产物可能为
9.高纯单晶硅是重要的半导体材料，在各种集成电路、芯片和CPU的制作中有不可替代的作用。实验室中模拟制备高纯硅的装置如图所示（夹持装置略去），下列说法错误的是( )
已知电负性：Cl>H>Si，的沸点为31.8 ℃，
熔点为-126.5 ℃，在空气中易自燃，遇水会剧烈反应。
A.实验过程中，加热石英管前应先对进行验纯
B.实验开始时，排尽装置中的空气是为了防止自燃和水解
C.尾气通入NaOH溶液中，发生反应的化学方程式为
D.为提高装置IV中的利用率，装置Ⅲ应使用冷水浴
10.制备芯片的主要原料是单晶硅，制取纯硅的过程如图。下列说法正确的是( )
A.因为碳的非金属性比硅强，所以步骤①中能发生
B.二氧化硅是酸性氧化物，能与水反应生成硅酸
C.（沸点31.8 ℃）中含有少量的（沸点57.6 ℃），通过蒸馏（或分馏）可提纯
D.14 g纯硅中含有的共价键数目为2
11.氮化硅（）是一种高温结构陶瓷材料，它硬度大、熔点高、化学性质稳定。合成氮化硅的一种工艺流程如图所示，下列说法正确的是( )
已知：在潮湿的空气中易水解，产生白雾，中各元素的化合价与相同。
A.该流程中可循环使用的物质是
B.第①步反应中产生的气体能使澄清石灰水变浑浊
C.图示①～④的变化中，属于氧化还原反应的是①②③
D.第③步反应可用氨水代替
12.高纯单晶硅是重要的半导体材料，在各种集成电路、芯片和CPU的制作中有不可替代的作用。实验室中模拟制备高纯硅的装置如图所示（夹持装置略去），下列说法错误的是( )（已知：电负性，的沸点为31.8℃，熔点为-126.5℃，在空气中易自燃，遇水会剧烈反应）
A.实验过程中，加热石英管前应先对进行验纯
B.实验开始时，排尽装置中的空气是为了防止自燃和水解
C.尾气通入NaOH溶液中，发生反应的化学方程式为
D.为提高装置Ⅳ中的利用率，装置Ⅲ应使用冷水浴
13.硅是带来人类文明的重要元素之一，工业上可用石英砂制备硅单质。
(1)硅和锗(Ge)属于同主族元素。下列推测不合理的是___________(填字母)。
a.与的最外层电子数均为4 b.常温下是气体
c.酸性： d.和都可做半导体材料
(2)下图是用海边的石英砂(含氯化钠、氧化铝等杂质)制备二氧化硅粗产品的工艺流程。
①洗涤石英砂的目的是___________。
②在以上流程中，能否将盐酸改为溶液，请说明理由：___________。
(3)氮化硅()是一种重要的结构陶瓷材料，可由石英与焦炭在高温的氮气中制得。反应的化学方程式为。
①该反应中的氧化剂为___________(填化学式)。
②若生成标准状况下，则生成氮化硅的质量是___________(保留1位小数)。
(4)我国成功发射了嫦娥一号探测卫星，对月球土壤中14种元素的分布及含量进行探测。月球上的主要矿物有辉石(主要成分为)、斜长石(主要成分为)和橄榄石(主要成分为)等，橄榄石的主要成分中铁元素为___________价，橄榄石的主要成分的氧化物形式可表示为___________。辉石、斜长石及橄榄石的主要成分均属于___________(填“氧化物”“混合物”或“硅酸盐”)。
14.利用硅酸锂制备碳酸锂和高纯硅的工艺流程如图所示。
回答下列问题：
（1）“沉硅”过程发生反应的离子方程式为______。
（2）“过滤”所需的玻璃仪器有______。
（3）“浓缩”的目的为______。
（4）根据流程分析物质的溶解度：______（填“>”或“＜”）。
（5）“制备”过程发生反应的化学方程式为______。
（6）“还原”过程中两种反应物的物质的量之比为______。
（7）写出两种高纯硅的用途：______。
15.硅单质及其化合物应用广泛。请回答下列问题：
（1）硅元素在元素周期表的位置是___________。
（2）沙子可用作建筑材料和制玻璃的原料，下列说法正确的是___________(填字母)。
A.可用于制造光导纤维而不能直接作芯片
B.既能溶于氢氟酸、也能溶于氢氧化钠，是两性氧化物
C.普通玻璃是由、石灰石和纯碱制成的，其熔点很高
（3）硅单质可作为硅半导体材料。三氯甲硅烷()还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程如图：
①该生产过程中可以循环使用的物质是___________。
②整个制备过程必须严格控制无水无氧。遇水剧烈反应生成、HCl和一种气体单质，写出发生反应的化学方程式___________。
（4）新型陶瓷材料氮化硅可应用于原子反应堆，一种制备氮化硅的反应如下：
。若生成标准状况下33.6 L CO时，反应过程中转移的电子为___________mol。
（5）某同学设计的如图实验装置证明非金属性：N>C>Si。
所用到的试剂：①稀；②碳酸钙；③溶液。
你认为该同学实验能否说明N、C、Si非金属性强弱，
若能或者不能，请用必要的文字及化学方程式说明___________。
答案以及解析
1.答案：B
解析：氮化硅属于新型无机非金属材料，A正确；光化学烟雾、臭氧层空洞，酸雨的形成都与氮氧化合物有关，温室效应的形成主要与二氧化碳有关，B错误；漂粉精常用于漂白、消毒、杀菌，因此漂粉精既可作棉、麻、纸张的漂白剂，又可用作环境的消毒剂，C正确：铁粉是单质，不属于胶体，D正确。
2.答案：C
解析：A.陶瓷为传统无机非金属材料，主要化学成分是硅酸盐，A正确；
B.陶瓷具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点，表面光滑易清洗，B正确；
C.陶瓷的主要原料是黏土，没有石灰石，C错误；
D.陶瓷属于硅酸盐材料，不导电，可用于生产绝缘材料，硬度高易清洗耐刻刮耐氧化，可用于生产卫生洁具，D正确；
故选C。
3.答案：A
解析：Si是良好的半导体材料，手机芯片的主要成分是Si，不是，A错误；氮化硅陶瓷具有耐高温、耐磨损、超硬等性质，属于新型无机非金属材料，B正确；富勒烯、碳纳米管、石墨烯等是一类新型无机非金属材料，C正确；碳化硅中的碳原子和硅原子通过共价键连接，具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料，D正确。
4.答案：A
解析：制粗硅时，反应的化学方程式为，A错误。
5.答案：A
解析：A.是酸性氧化物，但二氧化硅能与HF反应生成四氟化硅和水，
B.步骤Ⅱ是硅酸钠与稀硫酸反应生成硅酸沉淀，反应的化学方程式为：，B正确；
C.硅酸钠水溶液具有阻燃性，可用作木材防火剂，C正确；
D.步骤Ⅲ为灼烧固体分解，灼烧固体应在坩埚中进行，D正确；
6.答案：C
解析：制备的第一步操作应该是搭建实验装置并检查装置的气密性，A错误；球形冷凝管中冷凝水的接触面积更大，冷凝效果更好，B错误；容易水解，C和D之间应添加一个干燥装置，以防止D装置中挥发出的水蒸气进入C装置，C正确；用NaOH溶液吸收时的化学方程式为，D错误。
7.答案：答案：A
解析：Si的氧化物只有，且不能与反应生成，①错误；在氧气中燃烧生成（C），S与反应生成，与反应生成，与经催化氧化生成，能与水反应生成，②正确；Na没有气态氢化物，③错误；与在放电条件下反应生成NO（C），与反应生成，经催化氧化生成，与反应生成，能与水反应生成，④正确；A符合题意。
8.答案：B
解析：A.操作1将溶液和固体分开，采用过滤操作，所需玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒，A正确；
B.晶体在中分解得到固体X为，可用于电解制，MgO熔点过高，不用于电解制取Mg，B错误；
C.操作2为洗涤、烘干得到Si，C正确；
D.镁离子在水溶液中水解，溶液直接加热蒸发的固体产物可能为，故D正确；
故选B。
9.答案：D
解析：实验过程中，应先对进行验纯再加热石英管，防止氢气不纯造成危险，A正确；在空气中易自燃，遇水会剧烈反应，实验开始时，排尽装置中的空气是为了防止自燃和水解，B正确；电负性：Cl>H>Si，中H为-1价，具有还原性，可与氢氧化钠溶液发生归中反应，化学方程式为，C正确；装置Ⅲ的作用是使汽化，汽化后的与氢气在石英管中反应，不可使用冷水浴，D错误。
10.答案：C
解析：步骤①中反应产物应为CO，并且该反应中碳表现还原性，硅是还原产物，只能说明还原性：碳>硅，无法说明碳的非金属性比硅强，A错误；二氧化硅是酸性氧化物，但不溶于水，也不能与水反应生成硅酸，B错误；（沸点31.8 ℃）中含有少量的（沸点57.6 ℃），二者互溶且沸点差距较大，可以通过蒸馏（或分馏）分离提纯，C正确；14 g（即0.5 mol）纯硅中含有的共价键数目为，D错误。
11.答案：A
解析：根据反应，流程中可循环使用的物质是，故A正确；，故B错误；属于氧化还原反应的是①②，C错误；已知在潮湿的空气中剧烈水解，产生白雾，不能用氨水代替，故D错误。
12.答案：D
解析：A.实验过程中，应先对进行验纯再加热石英管，防止氢气不纯导致实验失败，故A正确；
B.在空气中易自燃，遇水会剧烈反应，实验开始时，排尽装置中的空气是为了防止自燃和水解，故B正确；
C.电负性中H为-1价，具有还原性，可与氢氧化钠溶液发生归中反应化学方程式为：，故C正确；
D.Ⅳ中是为了使气化，使得气化后的与氢气在石英管中反应，不可使用冷水浴，故D错误；
故选D。
13.答案：(1)bc
(2)除去石英砂表面的杂质；不能，二氧化硅能与溶液反应
(3)；17.5g
(4)+2；；硅酸盐
解析:（1）a.和是同主族元素，最外层电子数均为4，故a正确；
b.同主族元素具有相似的性质，常温下是固体，故也是固体，故b错误；
c.同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，因此酸性：，故c错误；
d.和在金属与非金属的交界处，既有金属性，也由非金属性，导电性介于导体和绝缘体之间，故都可做半导体材料，故d正确。
故选bc；
（2）①石英石不溶于水，氯化钠易溶于水，氧化铝难溶于水，因此洗涤石英砂的目的是除去石英砂表面的杂质；②在以上流程中，用盐酸讲氧化铝溶解，而二氧化硅与盐酸不反应，因此溶解后过滤得到二氧化硅，由于二氧化硅能和氢氧化钠反应，故不能将盐酸改为氢氧化钠；
（3）①在反应中，C的化合价由0升高到+2，被氧化，N的化合价由0价降低到-3价，被还原，故氧化剂为；②若生成标准状况下，即物质的量为，根据化学方程式即可得到氮化硅的质量为；
（4）橄榄石中的化合价为+2价，Si是+4价，O为-2价；根据化合价代数和为0可判断铁为+2价；根据原子守恒可知橄榄石(主要成分为)的氧化物形式可表示为；根据辉石、斜长石及橄榄石的化学式，可判断均为硅酸盐。
14.答案：（1）；
（2）烧杯、漏斗、玻璃棒；
（3）增大溶液中的浓度；
（4）；
（5）；
（6）；
（7）制作芯片和太阳能电池；
解析：（1）“沉硅”过程发生反应的离子方程式为。
（2）“过滤”所需的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒。
（3）“浓缩”的目的为增大溶液中的浓度。
（4）根据流程分析可知的溶解度大于。
（5）“制备”过程发生反应的化学方程式为。
（6）“还原”过程发生反应的化学方程式为。故“还原”过程中两种反应物的物质的量之比为。
（7）高纯硅可用于制作芯片和太阳能电池等。
15.答案：（1）第三周期第ⅣA族
（2）A
（3） ①.、HCl ②.
（4）3
（5）硝酸具有挥发性，所以生成的硅酸可能是硝酸和硅酸钠反应得到的，
解析：（1）Si是14号元素，原子核外电子排布是2、8、4，根据原子核外电子排布与元素位置的关系可知：硅元素在元素周期表的位置是第三周期第ⅣA族；
（2）A. 能够使光线全反射，因此可用于制造光导纤维，制芯片的原料是晶体硅，而不是二氧化硅，A正确；
B. 能溶于氢氧化钠，反应产生和，虽然也能溶于氢氟酸，但反应产生不是盐，因此不能说是两性氧化物，它属于酸性氧化物，B错误；
C.普通玻璃是由、石灰石和纯碱制成的，是混合物，属于玻璃态物质，而不是化合物，因此没有固定的熔沸点，只能在一定温度范围内逐渐软化，C错误；
故合理选项是A；
（3）①石英砂与焦炭在高温下反应产生粗硅Si、CO，粗硅与HCl在573 K条件下反应产生粗、，粗经精馏得到纯净，然后与在1357 K高温下发生还原反应产生高纯硅Si、HCl，可见该生产过程中可以循环使用的物质是、HCl；
②整个制备过程必须严格控制无水无氧。这是由于遇水剧烈反应生成、HCl和一种气体单质，根据元素守恒、电子守恒，可知还产生了可燃性气体，；
（4）在反应中，每反应产生6 mol CO气体，反应过程中转移12 mol电子。若生成标准状况下33.6 L CO，其物质的量n(CO)==1.5 mol，则反应过程中转移的电子的物质的量为n(e-)=×12 mol=3 mol；
（5）元素的非金属性越强，其最高价氧化物的水化物的酸性就越强。HNO3能够与发生复分解反应：。可证明酸性：，反应产生的进入盛有饱和溶液的装置中，会发生反应：，若在装置C中仅发生该反应，可以证明酸性：，但由于硝酸具有挥发性，挥发的硝酸蒸气也会进入装置C中，与其中的溶液发生反应：，可见：生成的硅酸可能是硝酸和硅酸钠反应得到的，也可能是气体与硅酸钠溶液反应得到的，因此不能根据上述实验判断元素的非金属性：N>C>Si。