學而優(yōu)·教有方PAGEPAGE8無機非金屬材料一、選擇題（每小題只有一個正確選項，共10*6分）1．被譽為“光纖之父”的華人科學家高錕榮獲2009年諾貝爾化學獎。下列敘述中不正確的是A．SiO2是生產(chǎn)光導纖維和粗硅的主要原料B．SiO2與CO2都屬于酸性氧化物，都能與堿反應C．SiO2與CO2都能與水反應生成相應的酸D．水晶的主要成分是SiO2【答案】C【解析】A．光導纖維的主要成分是二氧化硅，工業(yè)上用二氧化硅和焦炭制取粗硅，故A正確；B．SiO2與CO2都能和強堿反應生成鹽和水，都屬于酸性氧化物，故B正確；C．二氧化硅和水不反應，用二氧化硅和氫氧化鈉溶液制取硅酸鈉溶液，硅酸鈉溶液再和稀鹽酸反應制取硅酸，故C錯誤；D．二氧化硅在自然界的存在有多種形態(tài)，其中水晶、瑪瑙的主要成分都是二氧化硅，是晶體形態(tài)的二氧化硅，故D正確；故選C。2．制備硅單質時，主要化學反應如下：①SiO2(石英砂)＋2C(焦炭)Si(粗硅)＋2CO↑②Si(粗硅)＋2Cl2SiCl4③SiCl4＋2H2Si(純硅)＋4HCl下列對上述三個反應的敘述中，不正確的是A．①③為置換反應B．①②③均為氧化還原反應C．②為化合反應D．三個反應的反應物中硅元素均被還原【答案】D【解析】A.置換反應是一種單質與一種化合物作用，生成另一種單質與另一種化合物的反應，根據(jù)方程式可判斷①③均為置換反應，A正確；B.①②③中反應前后均有元素的化合價發(fā)生變化，因此均為氧化還原反應，B正確；C.化合反應指的是由兩種或兩種以上的物質反應生成一種新物質的反應，根據(jù)方程式可判斷②為化合反應，C正確；D.①③中Si元素化合價降低，被還原；②中Si元素化合價升高，被氧化，D錯誤；答案選D。3．下列有關硅及其化合物的說法不正確的是（）A．晶體硅具有金屬光澤，可以導電，屬于金屬材料B．常溫下，硅化學性質穩(wěn)定，自然界中的硅主要以氧化物及硅酸鹽的形式存在C．是一種酸性氧化物，能夠與強堿反應生成相應的鹽D．除去中混有的可加入適量的稀鹽酸，然后再過濾【答案】A【解析】A.晶體硅是帶有金屬光澤的灰黑色固體，但硅屬于非金屬元素，導電能力介于導體和絕緣體之間，是重要的半導體材料，故A錯誤；B.常溫下，硅的化學性質穩(wěn)定，但硅是親氧元素，所以主要以化合態(tài)的形式存在，自然界中的硅主要以二氧化硅及硅酸鹽的形式存在，故B正確；C.二氧化硅是酸性氧化物，能與強堿反應生成相對應的鹽和水，故C正確；D.二氧化硅難溶于水，與強酸不反應，只能與氫氟酸反應，所以欲除去二氧化硅中的碳酸鈣時，可加鹽酸，鹽酸與碳酸鈣反應生成易溶于水的氯化鈣、二氧化碳和水，然后再過濾得二氧化硅固體，故D正確；故選A。4．下列說法不正確的是A．水泥是建筑工業(yè)的基礎材料，可用黏土、石灰石等原料來制得B．二氧化硅常溫下可與NaOH溶液反應C．硅酸鈉溶液中通入足量的CO2氣體后，溶液中不會出現(xiàn)沉淀D．利用晶體硅制作的太陽能電池可將太陽能直接轉化為電能【答案】C【解析】A.生產(chǎn)水泥用到的原料是石灰石、粘土等，故A正確，不符合題意；B.二氧化硅是酸性氧化物，能與氫氧化鈉溶液反應生成硅酸鈉和水，故B正確，不符合題意；C.強酸制弱酸，鹽酸的酸性強于硅酸，所以向硅酸鈉溶液中滴加稀鹽酸，生成溶于水的硅酸，所以溶液中會出現(xiàn)沉淀，故C錯誤，符合題意；D.硅是半導體，能把太陽能轉化成電能，故D正確，不符合題意；故選：C。5．關于硅的下列敘述中，錯誤的是（）A．在自然界中，硅既能以游離態(tài)形式存在，又能以化合態(tài)形式存在B．單質硅是良好的半導體材料C．常溫下，硅可以與氟氣、強堿溶液起反應D．晶體硅和金剛石具有類似的空間結構【答案】A【解析】A.在自然界中，硅只化合態(tài)形式存在，故A錯誤；B.單質硅的導電性介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料，故B正確；C.常溫下，硅的化學性質不活潑，但硅可以與氟氣、強堿溶液起反應，故C正確；D.硅和碳是同一主族元素，均以sp3方式雜化，形成四面體結構，晶體硅和金剛石具有類似的空間結構，故D正確；故選A。6．常溫下，下列不發(fā)生反應的一組物質是①Si與NaOH溶液②Si與鹽酸③Si與HF酸④SiO2與Na2SiO3⑤SiO2與NaOH溶液⑥SiO2與濃HNO3A．①②④B．③④⑤C．②⑤⑥D．②④⑥【答案】D【解析】①Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑，所以能反應，故錯誤；②硅與鹽酸不反應，故正確；③Si+4HF=SiF4+2H2，所以能反應，故錯誤；④SiO2與Na2SiO3二者不反應，故正確；⑤SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，常溫下二者能反應，故錯誤；⑥二氧化硅與濃硝酸不反應，故正確；故選：D。7．下列關于硅的說法不正確的是()A．硅是非金屬元素，它的單質是灰黑色有金屬光澤的固體B．硅的導電性能介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料C．硅的化學性質不活潑，常溫下不與任何物質發(fā)生反應D．加熱到一定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應【答案】C【解析】A.晶體硅的結構與金剛石類似，它是灰黑色有金屬光澤的非金屬固體，故A正確；B.硅的導電性能介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料，故B正確；C.硅常溫下能和HF溶液、氫氧化鈉溶液反應，但和其他的酸不反應，故C錯誤；D.在加熱時，硅能在氧氣和氯氣中燃燒生成二氧化硅和四氯化硅，故D正確。故選C。8．中國是瓷器的故鄉(xiāng)，下列關于陶瓷的說法正確的是（）A．高品質的白瓷晶瑩剔透，屬于純凈物B．瓷器中含有大量的金屬元素，因此陶瓷屬于金屬材料C．氮化硅陶瓷屬于傳統(tǒng)無機非金屬材料D．“窯變”是高溫下釉料中的金屬化合物發(fā)生氧化還原反應導致顏色的變化【答案】D【解析】A.瓷器是主要原料黏土燒結而成，瓷器中含有多種硅酸鹽，是混合物，A錯誤；B.盡管瓷器中含有大量的金屬元素，但是陶瓷不屬于金屬材料，因為其中的金屬元素是以化合態(tài)存在的。陶瓷屬于無機非金屬材料，B錯誤；C.氮化硅陶瓷屬于新型無機非金屬材料，是高溫結構材料，可用于制造陶瓷發(fā)動機的受熱面，C錯誤；D.不同的金屬氧化物顏色可能不同，在高溫下，釉料中的金屬化合物發(fā)生氧化還原反應導致顏色發(fā)生變化，D正確；故合理選項是D。9．二氧化硅晶體是立體的網(wǎng)狀結構，其結構如圖所示。下列關于二氧化硅晶體網(wǎng)狀結構的敘述正確的是A．存在四面體結構單元，O處于中心，Si處于4個頂角B．在最小的環(huán)上，有3個Si原子和3個O原子C．在最小的環(huán)上，Si和O的原子個數(shù)之比為1∶2D．在最小的環(huán)上，有6個Si原子和6個O原子【答案】D【解析】A．二氧化硅晶體中存在四面體結構單元，每個硅原子能構成四個共價鍵，每個氧原子能形成2個共價鍵，Si處于中心，O處于4個頂角，故A錯誤。B．最小的環(huán)上，有6個Si原子和6個O原子，故B錯誤；C．最小的環(huán)上，有6個Si原子和6個O原子，所以最小的環(huán)上硅氧原子數(shù)之比為1：1，故C錯誤；D．最小的環(huán)上，有6個Si原子和6個O原子，故D正確；故答案選D。10．下列表述正確的是（）①人造剛玉熔點很高，可用作高級耐火材料，主要成分是二氧化硅②化學家采用瑪瑙研缽摩擦固體反應物進行無溶劑合成，瑪瑙的主要成分是硅酸鹽③提前建成的三峽大壩使用了大量水泥，水泥是硅酸鹽材料④夏天到了，游客佩戴由涂加氧化亞銅的二氧化硅玻璃制作的變色眼鏡來保護眼睛⑤太陽能電池可采用硅材料制作，其應用有利于環(huán)保、節(jié)能A．①②④ B．②④ C．③④⑤ D．③⑤【答案】D【解析】①人造剛玉熔點很高，可用作高級耐火材料，主要成分是三氧化二鋁，故①錯誤；②瑪瑙的主要成分是二氧化硅，故②錯誤；③水泥的成分是硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣，是硅酸鹽，故③正確；④變色眼鏡由添加溴化銀的普通玻璃璃制作，故④錯誤；⑤晶體硅可以制太陽能電池，利于環(huán)保、節(jié)能，故⑤正確；故答案選：D。二、主觀題（共3小題，共40分）11．（10分）除去下列粉末中的雜質(括號內(nèi)為雜質)，將選用的試劑填在橫線上。(1)__________________；(2)__________________；(3)NaCl()__________________；(4)CuO(SiO2)__________________；(5)(NaCl)__________________【答案】（每空2分）(1)鹽酸(2)氧氣(3)鹽酸(4)NaOH溶液(5)水【解析】(1)SiO2是酸性氧化物，不溶于鹽酸，CaCO3能溶于鹽酸，與鹽酸反應產(chǎn)生可溶性的CaCl2、H2O、CO2，因此可用鹽酸除去SiO2中的CaCO3；(2)C與O2反應轉化為CO2氣體而與固體SiO2分離，從而可將SiO2中的雜質C除去；(3)Na2SiO3與鹽酸反應：，然后過濾，除去H2SiO3，就得到NaCl溶液，故可用鹽酸除去NaCl中的Na2SiO3；(4)CuO為堿性氧化物，SiO2為酸性氧化物能夠與NaOH發(fā)生反應，產(chǎn)生可溶性的物質，然后過濾洗滌，就得到純凈的CuO，故可用NaOH溶液除去CuO中的SiO2；(5)NaCl能夠溶于水，而SiO2不能溶于水，因此向混合物中加入水，SiO2不溶解，NaCl溶解，可除去SiO2中的NaCl。12．（18分）含A元素的一種單質是一種重要的半導體材料，含A元素的一種化合物C可用于制造高性能的現(xiàn)代通訊材料—光導纖維，C與燒堿反應生成含A元素的化合物D。（1）在元素周期表中，A位于第____族，與A同族但相對原子質量比A小的元素B的原子結構示意圖為____________，A與B在原子的電子層結構上的相同點是______。（2）易與C發(fā)生化學反應的酸是__________，反應的化學方程式是_____________。（3）將過量的C與純堿、石灰石混合高溫熔融時發(fā)生化學反應生成玻璃，同時還生成B的最高價氧化物E；，玻璃的成分是；并寫出C與石灰石高溫熔融時發(fā)生化學反應方程式：_______________________________。(4)要將純堿高溫熔化，下列坩堝中不可選用的是_______________________________。A．普通玻璃坩堝B．石英玻璃坩堝C．鐵坩堝（5）100gC與石灰石的混合物充分反應后，生成的氣體在標準狀況下的體積為11.2L,100g混合物中石灰石的質量分數(shù)是________?！敬鸢浮?每空2分)（1）ⅣA最外層均有4個電子（2）氫氟酸SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O（3）Na2SiO3、CaSiO3、SiO2CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑（4）AB（5）50%【解析】含A元素的一種單質是一種重要的半導體材料，則A為Si，含A元素的一種化合物C可用于制造高性能的現(xiàn)代通訊材料--光導纖維，則C為，C與燒堿反應生成含A元素的化合物D為，（1）A的最外層電子數(shù)為4，位于第ⅣA族，與A同族但相對原子質量比A小的元素B為C，其原子結構示意圖為，二者最外層均有4個電子，故答案為：ⅣA；；最外層均有4個電子；（2）二氧化硅與氫氟酸反應生成四氟化硅與水，反應方程式為：，故答案為：氫氟酸；；（3）將SiO2與純堿混合高溫熔融時反應生成Na2SiO3、CaSiO3，與過量SiO2熔融成玻璃，同時還生成B的最高價氧化物E，則E為，B為C，故玻璃的成分為Na2SiO3、CaSiO3、SiO2，SiO2與石灰石高溫熔融時發(fā)生化學反應方程式反應方程式為CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。(4)純堿為碳酸鈉，高溫下碳酸鈉與二氧化硅發(fā)生反應，所以不能使用含有二氧化硅的坩堝，如石英坩堝、普通玻璃坩堝，應選擇鐵坩堝，則AB正確，故答案為：AB；（5）二氧化硅和碳酸鈣高溫反應生成硅酸鈣和二氧化碳，化學方程式是SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑，生成二氧化碳的物質的量是＝0.5mol，所以碳酸鈣的質量是0.5mol×100g·mol－1＝50g，則混合物中碳酸鈣的質量分數(shù)是×100%＝50%，故答案為：50%。13．(12分)高純二氧化硅可用來制造光纖。某蛇紋石的成分見下表：組分SiO2MgONa2OK2OFe2O3質量分數(shù)/%59.2038.800.250.500.8通過下圖流程可由蛇紋石制備較純凈的二氧化硅。（1）蛇紋石中涉及的可溶性金屬氧化物有____________（寫化學式）。（2）步驟①中涉及SiO2反應的離子方程式為________________。（3）濾渣A的成分有______________________（填化學式）。（4）步驟②中洗滌沉淀的方法是_____________________。（5）步驟③反應的化學方程式為______________________；實驗室進行步驟③需要用到的儀器有坩堝、泥三角、酒精燈、玻璃棒、和________________?！敬鸢浮浚靠?分）（1）Na2O、K2O（2）SiO2+2OH-=SiO32-+H2O（3）MgO和Fe2O3（4）向漏斗中注入蒸餾水至浸沒沉淀，讓水自然流下，重復操作2至3次（5）H2SiO3SiO2+H2O坩堝鉗、