高中化學(xué)選修2化學(xué)與技術(shù)無機(jī)非金屬材料教學(xué)設(shè)計(jì)一、選擇題1．下列說法中錯(cuò)誤的是()A．生產(chǎn)普通玻璃和普通水泥的原料中都含有石灰石B．生產(chǎn)陶瓷和普通玻璃的原料中都含有石英C．某些合成橡膠可用做生產(chǎn)黏合劑的主要原料D．生產(chǎn)水玻璃和玻璃的原料中都含有燒堿【解析】黏合劑的基本成分是黏料，常見的黏料有熱固性樹脂、熱塑性樹脂、合成橡膠以及混合型黏料。水玻璃是能溶于水的硅酸鹽，一般用石英和強(qiáng)堿做原料，例如用石英和氫氧化鈉制取硅酸鈉水玻璃。生產(chǎn)玻璃的主要原料是石英砂、石灰石和純堿，生成水泥的主要原料是石灰石和黏土?！敬鸢浮緿2．下列說法中，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．制陶過程中溫度越高越好，這樣制得的陶器牢固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?！敬鸢浮緽3．根據(jù)陶瓷的生產(chǎn)原理，可以得出硅酸鹽工業(yè)的一般特點(diǎn)是()①以含硅物質(zhì)作為原料②主要產(chǎn)物是硅酸鹽③反應(yīng)條件是高溫④反應(yīng)原理是復(fù)雜的物理和化學(xué)變化A．①③ B．①②③C．①②③④ D．①③④【解析】陶瓷在生產(chǎn)過程中使用含硅酸鹽的原料，在高溫條件下發(fā)生的是復(fù)雜的物理(熔化)、化學(xué)變化(硅酸鹽參與的反應(yīng))，產(chǎn)品的主要成分是硅酸鹽?！敬鸢浮緾4．制取下列物質(zhì)，無需用到二氧化硅的是()A．玻璃 B．水泥C．粗硅 D．光導(dǎo)纖維【解析】制造普通玻璃的原料是純堿(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)和石英砂(SiO2)；制造水泥的原料為石灰石和黏土；制造粗硅的原料是SiO2；制造光導(dǎo)纖維的材料是SiO2。綜上所述，不用SiO2為原料的只有水泥?！敬鸢浮緽5．在下列粒子中，其形狀不是正四面體的是()A．P4 B．[SiO4]4－C．CH4 D．CH3Cl【解析】P4、[SiO4]4－和CH4的形狀都是正四面體，CH3Cl的形狀不是正四面體。【答案】D6．漢代器物上的顏料“漢紫”至今尚沒有發(fā)現(xiàn)其自然存在的記載。20世紀(jì)80年代科學(xué)家進(jìn)行超導(dǎo)材料研究時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)其成分為紫色的硅酸銅鋇(化學(xué)式：BaCuSi2Ox，Cu為＋2價(jià))，下列有關(guān)“漢紫”的說法中不正確的是()A．用鹽的形式表示：BaSiO3·CuSiO3 B．用氧化物形式表示：BaO·CuO·2SiO2C．易溶于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿 D．性質(zhì)穩(wěn)定，不易褪色【解析】“漢紫”能穩(wěn)定存在至今，說明其性質(zhì)穩(wěn)定，不易褪色，不易與酸、堿反應(yīng)?！皾h紫”中Ba為＋2價(jià)，Cu為＋2價(jià)，Si為＋4價(jià)，則x＝6。【答案】C7．在高新技術(shù)蓬勃發(fā)展的今天，陶瓷材料被稱為“支撐未來高新技術(shù)的尖端材料”，廣泛應(yīng)用在航空、航天、信息、醫(yī)療、交通運(yùn)輸?shù)仍S多領(lǐng)域，下列說法中正確的是()A．新型陶瓷材料和傳統(tǒng)陶瓷材料都是硅酸鹽材料B．新型陶瓷材料又叫精細(xì)陶瓷或高性能陶瓷C．制造新型陶瓷制品的原料以天然礦物為主D．現(xiàn)在已經(jīng)制造出的新型陶瓷材料大都性能優(yōu)異，具有很好的延性和超塑性【解析】新型陶瓷材料的化學(xué)組成已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了硅酸鹽的范圍，不再是傳統(tǒng)的硅酸鹽材料，故A是錯(cuò)誤的。制造新型陶瓷制品所用的原料已從天然礦物發(fā)展為人工合成的超細(xì)、高純的化工原料，故C錯(cuò)誤。目前，人們成功制造出的許多新型陶瓷材料，雖然性能優(yōu)異，但仍然屬于脆性材料，延性不會(huì)很好，故D錯(cuò)誤。【答案】B8．下列具有特殊性能的材料中，由主族元素和副族元素形成的化合物是()A．半導(dǎo)體材料砷化鎵 B．吸氫材料鑭鎳合金C．透明陶瓷材料硒化鋅 D．超導(dǎo)材料K3C【解析】本題借用新材料來考查元素是主族元素還是副族元素，即考查對(duì)元素的粗淺認(rèn)識(shí)。A項(xiàng)中，砷位于ⅤA族，鎵位于ⅢA族，全為主族元素；B項(xiàng)中，鑭位于ⅢB族，鎳位于Ⅷ族，沒有主族元素；C項(xiàng)中，硒位于ⅥA族，鋅位于ⅡB族。符合題目要求；D項(xiàng)中，K、C均為主族元素?！敬鸢浮緾9．(2022年全國Ⅰ)下圖是一種染料敏化太陽能電池的示意圖。電池的一個(gè)電極由有機(jī)光敏染料(S)涂覆在TiO2納米晶體表面制成，另一電極由導(dǎo)電玻璃鍍鉑構(gòu)成，電池中發(fā)生的反應(yīng)為：TiO2/Seq\o(→,\s\up9(hν))TiO2/S*(激發(fā)態(tài))TiO2/S*→TiO2/S＋＋e－I3－＋2e－→3I－2TiO2/S＋＋3I－→2TiO2/S＋I(xiàn)3－下列關(guān)于該電池?cái)⑹鲥e(cuò)誤的是()A．電池工作時(shí)，是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能B．電池工作時(shí)，I－離子在鍍鉑導(dǎo)電玻璃電極上放電C．電池中鍍鉑導(dǎo)電玻璃為正極D．電池的電解質(zhì)溶液中I－和I3－的濃度不會(huì)減少【解析】電池工作時(shí)，I－離子應(yīng)在負(fù)極(染料敏化TiO2電極)失去電子，B項(xiàng)錯(cuò)誤；該電池通過兩極及電池中的有關(guān)反應(yīng)最終實(shí)現(xiàn)了將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，A項(xiàng)正確；由電池中有關(guān)反應(yīng)可知，I－和I3－的濃度最終沒有變化，D項(xiàng)正確；由電子流向可知，鍍鉑導(dǎo)電玻璃為電池的正極，C項(xiàng)正確?！敬鸢浮緽10．(2022年安徽理綜)石墨烯是由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料(結(jié)構(gòu)示意圖如右圖所示)，可由石墨剝離而成，具有極好的應(yīng)用前景。下列說法正確的是()A．石墨烯與石墨互為同位素 B．0.12g石墨烯中含×1023個(gè)碳原子C．石墨烯是一種有機(jī)物 D．石墨烯中碳原子間以共價(jià)鍵結(jié)合【解析】A，同位素指原子，石墨烯與石墨是單質(zhì)，應(yīng)互為同素異形體；B,0.12g石墨烯的物質(zhì)的量為mol，所含碳原子個(gè)數(shù)為NA；C，石墨烯為單質(zhì)，有機(jī)物指化合物?！敬鸢浮緿二、非選擇題11.在制造玻璃的原料中，再加入下列物質(zhì)后，可制得各種不同用途的玻璃：A．氧化亞銅(Cu2O) B．氧化鈷(Co2O3)C．氧化鉛(PbO) D．硼砂(Na2B4O7·10H2O)(1)制造化學(xué)儀器的玻璃需加入的物質(zhì)是________；(2)制造光學(xué)儀器的玻璃需加入的物質(zhì)是________；(3)制造藍(lán)色玻璃需加入的物質(zhì)是________；(4)制造紅色玻璃需加入的物質(zhì)是________。【解析】Cu2O紅色，Co2O3藍(lán)色，鉛玻璃中光線折射率大，常制光學(xué)儀器，硼砂玻璃耐驟熱驟冷，常作化學(xué)儀器?！敬鸢浮?1)D(2)C(3)B(4)A12．下列各反應(yīng)中，SiO2表現(xiàn)的是什么性質(zhì)或作用？在①～④項(xiàng)中選出正確答案，將其標(biāo)號(hào)填在“________”上：①酸性氧化物的通性②弱氧化性③跟揮發(fā)性酸酐的鹽反應(yīng)得到硅酸鹽及揮發(fā)性酸酐④作為玻璃的成分跟氫氟酸反應(yīng)Ⅰ.SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O______________________________________，Ⅱ.SiO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up9(高溫))CaSiO3＋CO2↑______________________________________，Ⅲ.2C＋SiO2eq\o(=,\s\up9(高溫))2CO↑＋Si______________________________________，Ⅳ.2NaOH＋SiO2=Na2SiO3＋H2O______________________________________。【答案】Ⅰ.④Ⅱ.③Ⅲ.②Ⅳ.①13．氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它的硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，工業(yè)上曾普遍采用高純硅與純氮?dú)庠?300℃(1)根據(jù)性質(zhì)，推測氮化硅陶瓷的用途是________。(填序號(hào))A.制汽輪機(jī)葉片 B．制有色玻璃C．制永久性模具 D．制造柴油機(jī)(2)寫出N的原子結(jié)構(gòu)示意圖：________，根據(jù)元素周期律知識(shí)，請(qǐng)寫出氮化硅的化學(xué)式：________。(3)氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強(qiáng)，除氫氟酸外，它不與其他無機(jī)酸反應(yīng)。試推測該陶瓷被氫氟酸腐蝕的化學(xué)方程式：________________________。(4)現(xiàn)用四氯化硅和氮?dú)庠跉錃鈿夥毡Ｗo(hù)下，加強(qiáng)熱發(fā)生反應(yīng)，可得較高純度的氮化硅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________?！窘馕觥?1)氮化硅陶瓷硬度大、耐磨損、抗腐蝕、抗冷熱沖擊，所以可用來制造汽輪機(jī)葉片、永久性模具以及柴油機(jī)等。(2)氮化硅中，氮的非金屬性強(qiáng)，應(yīng)顯－3價(jià)，硅的還原性強(qiáng)，且＋4價(jià)穩(wěn)定，故應(yīng)顯＋4價(jià)。由此可得氮化硅的化學(xué)式：Si3N4?！敬鸢浮?1)A、C、D(2)Si3N4(3)Si3N4＋12HF=3SiF4↑＋4NH3↑(4)3SiCl4＋2N2＋6H2eq\o(=,\s\up9(強(qiáng)熱))Si3N4＋12HCl14．用高嶺土(主要成分是Al2O3·2SiO2·2H2O，并含有少量的CaO、Fe2O3)研制新型凈水劑(鋁的化合物)，其實(shí)驗(yàn)步驟如下：將土樣和純堿混勻，加熱熔融。冷卻后，用水浸取熔塊，過濾，棄去殘?jiān)?。濾液用鹽酸酸化，經(jīng)過濾，分別得到沉淀和溶液。溶液即為凈水劑。(1)寫出熔融時(shí)的主要成分與純堿反應(yīng)的化學(xué)方程式(Al2O3與純堿的反應(yīng)和SiO2與純堿的反應(yīng)相似)：__________________________，______________________。(2)最后沉淀物是________，生成該沉淀的離子方程式是________________。(3)實(shí)驗(yàn)中常用的坩堝有瓷坩堝、氧化鋁坩堝和鐵坩堝，本實(shí)驗(yàn)在熔融土樣時(shí)，應(yīng)選用________坩堝?！窘馕觥?1)SiO2是硅酸、原硅酸的酸酐；Al2O3是鋁酸、偏鋁酸的酸酐。由于穩(wěn)定性：H2SiO3>H4SiO4、HAlO2>H3AlO3，所以得到SiO2、Al2O3與Na2CO3發(fā)生的類似反應(yīng)：Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up9(高溫))Na2SiO3＋CO2↑，Na2CO3＋Al2O3eq\o(=,\s\up9(高溫))2NaAlO2＋CO2↑。(2)高溫下，少量的CaO、Fe2O3也能與SiO2發(fā)生反應(yīng)——酸性氧化物與堿性氧化物的反應(yīng)：CaO＋SiO2eq\o(=,\s\up9(高溫))CaSiO3Fe2O3＋3SiO2eq\o(=,\s\up9(高溫))Fe2(SiO3)3用水浸取熔塊，Na2SiO3、NaAlO2溶解進(jìn)入濾液，CaSiO3、Fe2(SiO3)3不溶解，形成濾渣。濾液用鹽酸酸化，發(fā)生如下反應(yīng)：AlO2－＋4H＋=Al3＋＋2H2O，H2O＋SiO32－＋2H＋=H4SiO4↓或SiO32－＋2H＋=H2SiO