5/5課時跟蹤檢測(八)無機非金屬材料(選擇題第1~9小題,每小題3分,第12小題5分,本檢測滿分70分)1.(2023·山東卷)下列之物具有典型的齊魯文化特色,據其主要化學成分不能與其他三種歸為一類的是()A.泰山墨玉 B.龍山黑陶C.齊國刀幣 D.淄博琉璃2.《天工開物》中記載:“凡埏泥造瓦,掘地二尺余,擇取無沙粘土而為之……。凡坯既成,干燥之后,則堆積窯中燃薪舉火……。澆水轉泑〔音右〕與造磚同法。”下列說法錯誤的是()A.“粘土”的主要成分為硅酸鹽B.“燃薪舉火”僅使黏土發(fā)生復雜的物理變化C.硅酸鹽是構成地殼中巖石的主要成分D.“粘土”是制作磚瓦等的主要原料3.(2024·遼寧大連高一期中)化學與環(huán)境、材料、信息、能源關系密切,推動著人類社會的進步和發(fā)展。下列說法不正確的是()A.“天問一號”所用的太陽能電池帆板,其主要材料是硅B.中國空間站使用石墨烯存儲器,所用材料石墨烯屬于無機非金屬材料C.SO2可用來漂白紙漿,也能作食品添加劑D.5G技術中使用的通信光纜不與任何酸堿反應4.下列有關硅及其化合物的說法錯誤的是()①硅是制造光導纖維的材料②二氧化硅的熔點比二氧化碳高③SiC是一種新型硅酸鹽材料④二氧化硅是制取粗硅的原料⑤石英玻璃、瑪瑙、水泥和瓷器都是硅酸鹽制品⑥氮化硅的化學式為Si3N4,其可用于制作坩堝、切削刀具A.②③⑥B.①③⑤C.②④⑥D.①③④⑤5.高純度晶體硅是典型的無機非金屬材料,又稱“半導體”材料,它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引起計算機的一場“革命”。它可以按下列方法制備,下列說法正確的是()SiO2Si(粗)SiHCl3Si(純)A.步驟①的化學方程式為SiO2+CSi(粗)+CO2↑B.步驟①②③中每生成或消耗1molSi,轉移4mol電子C.步驟①所發(fā)生的化學反應不能說明碳的非金屬性比硅強D.二氧化硅能與氫氟酸反應,而硅不能與氫氟酸反應6.硅是帶來人類文明的重要元素之一,科學家也提出硅是“21世紀的能源”。這主要是由于硅及其化合物對社會發(fā)展所起的巨大促進作用。下列關于硅及其化合物的說法中錯誤的是()A.傳統(tǒng)無機非金屬材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸鹽材料B.高純度的二氧化硅廣泛用于制作光導纖維,光導纖維遇強堿會“斷路”C.高溫結構材料具有耐高溫、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等優(yōu)點D.傳統(tǒng)無機非金屬材料和新型無機非金屬材料的主要成分都是硅酸鹽7.科學家用金屬鈉還原CCl4和SiCl4制得一種一維SiC納米棒,相關反應的化學方程式為8Na+CCl4+SiCl4SiC+8NaCl。下列說法不正確的是()A.SiC和SiO2中Si元素的化合價相同B.上述反應中SiC既是氧化產物又是還原產物C.SiO2制備單質Si、單質Si制備SiCl4均涉及氧化還原反應D.一維SiC納米棒中的粒子比表面積大,對微小粒子有較強的吸附能力8.石墨烯目前是世界上最薄卻也是最堅硬的納米材料,它是一種透明、良好的導體;石墨烯是由碳原子構成的單層二維蜂窩狀晶格結構(如圖所示)的一種碳單質新材料,它是構建富勒烯、碳納米管的基本單元。利用石墨烯可制造晶體管、太陽能電池板等。下列有關石墨烯的說法不正確的是()A.石墨烯具有優(yōu)良的導電、導熱性能B.石墨烯是一種新型的無機非金屬材料C.石墨烯與富勒烯的結構相同D.石墨烯、富勒烯、碳納米管都是由碳元素組成的9.科學家發(fā)現(xiàn)了純碳新材料“碳納米泡沫”,每個泡沫含有約4000個碳原子,直徑約為6~9nm,在低于-183℃時,泡沫具有永久磁性。下列敘述正確的是()A.“碳納米泡沫”與石墨互為同素異形體B.把“碳納米泡沫”分散到適當?shù)娜軇┲?不能產生丁達爾效應C.“碳納米泡沫”是一種新型的含碳化合物D.“碳納米泡沫”和金剛石的性質相同10.(10分)氮化硅陶瓷因其熔點高,對于金屬及氧化物熔體具有相當?shù)母邷胤€(wěn)定性,越來越多地被應用于熱工的各個領域,如陶瓷燒成棚板、輥棒,以及高溫軸承、渦輪葉片等。(1)下列關于氮化硅陶瓷的說法正確的是(填字母)。

A.硅粉合成氮化硅的反應屬于氧化還原反應B.氮化硅陶瓷屬于硅酸鹽C.氮化硅陶瓷可用于制造磨刀材料D.太陽能光伏產業(yè)的主體材料為氮化硅(2)在燒結氮化硅陶瓷的過程中,二氧化硅、碳、氮氣以物質的量之比3∶6∶2反應生成兩種化合物。①該反應的化學方程式為。②該反應中氧化劑與還原劑的質量比為。

11.(12分)硅是帶來人類文明的重要元素之一,在傳統(tǒng)材料到信息材料的發(fā)展過程中創(chuàng)造了一個又一個奇跡。(1)工業(yè)上生產粗硅的反應:SiO2+2CSi(粗)+2CO↑;SiO2+3CSiC+2CO↑。若產品中單質硅與碳化硅的物質的量之比為1∶1,則參加反應的C和SiO2的物質的量之比為。

(2)工業(yè)上可以通過如圖所示的流程制取純硅:①若反應Ⅰ為Si(粗)+3HClSiHCl3+H2,則反應Ⅱ的化學方程式為。

②整個制備過程中必須嚴格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應生成H2SiO3、HCl和另一種物質,寫出該反應的化學方程式:。

③假設每一輪次制備1mol純硅,且生產過程中硅元素沒有損失。反應Ⅰ中HCl的利用率為90%。反應Ⅱ中H2的利用率為93.75%,則在第二輪次的生產中,補充投入HCl和H2的物質的量之比約為。

高階思維訓練(選做題)12.氮化硅(Si3N4)是一種具有耐高溫、耐磨蝕等優(yōu)異性能的新型陶瓷。工業(yè)上可用如下反應來制取氮化硅:3SiO2+6X+2N2Si3N4+6CO。下列說法錯誤的是()A.氮化硅陶瓷可用于火箭的涂層B.物質X為CC.上述反應中X為還原劑D.上述反應中,每生成1molSi3N4,N2得到6mol電子13.(16分)“中國芯”的發(fā)展離不開單晶硅,四氯化硅是制備高純硅的原料。某化學小組擬在實驗室中用圖Ⅰ所示裝置探究四氯化硅的制備和應用(夾持裝置已省略)。已知:①Si+3HClSiHCl3+H2,Si+2Cl2SiCl4。②SiCl4遇水劇烈反應,其熔、沸點分別為-70.0℃、57.6℃。請回答下列問題:(1)裝置A中盛有濃鹽酸的儀器的名稱是。

(2)寫出裝置A中發(fā)生反應的離子方程式:。

(3)若拆去裝置B,可能產生的后果是。

(4)有同學最初將E、F、G裝置設計成圖Ⅱ所示裝置,圖Ⅱ所示裝置的主要缺點有。

(5)利用SiCl4和NH3在高溫下反應可制備新型無機非金屬材料Si3N4。寫出該反應的化學方程式:。

利用尾氣制備鹽酸,宜選擇下列裝置中的(填標號)。

課時跟蹤檢測(八)1.選C墨玉、黑陶、琉璃的主要成分屬于無機非金屬材料,齊國刀幣的主要成分為青銅,屬于金屬材料。2.選B“燃薪舉火”使黏土發(fā)生復雜的物理、化學變化,B項錯誤。3.選DSO2雖然有毒,但食品中添加適量的二氧化硫可以起到防腐、抗氧化等作用,在一定范圍內可以用作食品添加劑,C正確;光纜主要成分為二氧化硅,常溫下,二氧化硅與氫氟酸、氫氧化鈉反應,D錯誤。4.選B硅單質可用于制造半導體,SiO2具有良好的光學特性,是制造光導纖維的材料,①錯誤;SiO2常溫下是固體,其熔點高于CO2,②正確;SiC屬于新型陶瓷,不屬于硅酸鹽材料,③錯誤;SiO2與焦炭反應生成粗硅和CO,即SiO2是制取粗硅的原料,④正確;石英玻璃、瑪瑙的主要成分是SiO2,不是硅酸鹽制品,⑤錯誤;氮化硅具有硬度大、耐高溫等特性,可制作坩堝、切削刀具,⑥正確。5.選C高溫下SiO2與C反應生成CO和Si,步驟①的化學方程式為SiO2+2CSi(粗)+2CO↑,A項錯誤。步驟①中硅元素從+4價降為0價,生成1molSi轉移4mol電子;步驟②中硅元素由0價升為+2價,消耗1molSi轉移2mol電子;步驟③中硅元素由+2價降為0價,生成1molSi轉移2mol電子,B項錯誤。非金屬性是指非金屬元素的單質在化學反應中得電子的能力,故步驟①所發(fā)生的反應不能說明碳的非金屬性比硅強,C項正確。SiO2、Si均能與氫氟酸反應生成SiF4,D項錯誤。6.選D無機非金屬材料分為傳統(tǒng)無機非金屬材料和新型無機非金屬材料兩大類,傳統(tǒng)無機非金屬材料的主要成分是硅酸鹽,如玻璃、水泥、陶瓷等,新型無機非金屬材料的主要成分不是硅酸鹽,D錯誤。7.選BSiC和SiO2中Si元素的化合價均為+4價,A項正確;SiC是還原產物,NaCl是氧化產物,B項錯誤;SiO2制備單質Si需加入還原劑,單質Si制備SiCl4需加入氧化劑,C項正確;一維SiC粒子比表面積大,對微小粒子有較強的吸附能力,D項正確。8.選C石墨烯具有良好的導熱、導電性能,故A不符合題意;石墨烯是新型的無機非金屬材料,故B不符合題意;石墨烯為單層結構,而富勒烯為球環(huán)狀結構,故C符合題意;石墨烯、富勒烯、碳納米管都是碳元素的單質,互為同素異形體,故D不符合題意。9.選A“碳納米泡沫”屬于碳單質,與石墨互為同素異形體,故A項正確,C項錯誤;“碳納米泡沫”的直徑約為6~9nm,分散到適當?shù)娜軇┲行纬赡z體,能產生丁達爾效應,故B項錯誤;“碳納米泡沫”和金剛石是兩種不同的物質,二者化學性質相同,物理性質不同,故D項錯誤。10.解析:(1)Si與N2反應前后,N、Si元素的化合價發(fā)生變化,故屬于氧化還原反應,A正確;氮化硅屬于新型高溫結構陶瓷,不屬于硅酸鹽,B錯誤;根據氮化硅的性能,可用于制造磨刀材料,C正確;太陽能光伏產業(yè)的主體材料為硅,D錯誤。(2)①硅原子最外層有4個電子,氮原子最外層有5個電子,在氮化硅中硅顯+4價,氮顯-3價,根據化合物中化合價代數(shù)和等于零的原則,可得氮化硅的化學式為Si3N4。燒結Si3N4陶瓷的反應物為SiO2、N2、C,生成物為Si3N4和另一種化合物,則有3SiO2+2N2+6CSi3N4+另一種化合物,根據原子守恒可得另一種化合物為CO,故反應的化學方程式為3SiO2+2N2+6CSi3N4+6CO。②根據反應3SiO2+2N2+6CSi3N4+6CO,氮元素的價態(tài)降低,N2為氧化劑,碳元素的價態(tài)升高,C單質為還原劑,其質量比為(2mol×28g·mol-1)∶(6mol×12g·mol-1)=7∶9。答案:(1)AC(2)①3SiO2+2N2+6CSi3N4+6CO②7∶911.解析:(1)若產品中單質硅與碳化硅的物質的量之比為1∶1,將兩方程式疊加,可知參加反應的C和SiO2的物質的量之比為5∶2。(2)①由流程圖可知反應Ⅱ是SiHCl3和H2反應生成純硅和HCl,因此反應的化學方程式為SiHCl3+H2Si(純)+3HCl。②方程式中已知物質:SiHCl3+H2OH2SiO3+HCl,由原子守恒可知另一種物質為H2,因此反應的化學方程式為SiHCl3+3H2OH2SiO3+3HCl+H2↑。③由反應Ⅰ、Ⅱ的化學方程式,可知制備1mol純硅的循環(huán)反應過程需3molHCl,循環(huán)反應生成3molHCl,但每一次循環(huán)HCl的利用率是90%,因此需要增加390%?3molHCl,同理,循環(huán)生產中需要1molH2,過程中只產生1molH2,但H2的利用率為93.75%,因此需增加193.75%?1molH2,所以補充投入HCl和H2的物質的量之比為390%?3答案:(1)5∶2(2)①SiHCl3+H2Si(純)+3HCl②SiHCl3+3H2OH2SiO3+3HCl+H2↑③5∶112.選D氮化硅耐高溫、耐磨蝕,可用于火箭的涂層,A項正確;根據原子守恒可得X為C,作還原劑,B、C項正確;題述反應中,每生成1molSi3N4,N2得到電子的物質的量為2mol×2×[0-(-3)]=12mol,D項錯誤。13.解析:(3)若拆去裝置B,就不能除去氯氣中的HCl,HCl會和Si反應生成SiHCl3和H2,會使產品純度降低,且Cl2和H2混合共熱易發(fā)生爆炸。(4)若用圖Ⅱ所示裝置代替E、F、G裝置,將會有SiCl4在a中液化,a中壓強減小,燒堿溶液倒吸入a中,燒堿溶液中的水與SiCl4發(fā)生劇烈反應。(5)NH