1、无机非金属材料(建议用时：40分钟)一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是()A玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品B制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英C硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高D沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐C解析：陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A项错误；纯碱、石灰石和石英是制玻璃的原料，而制水泥的原料是黏土和石灰石，B项错误；硅酸盐制品性质稳定、熔点较高，C项正确；沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成分是硅酸盐，D项错误。2(2020合肥模拟
2、)硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。下列说法正确的是()A陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐产品B水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂C某硅酸盐的化学式为KAlSi3O8，可用K2OAl2O36SiO2表示D高纯硅可用于制造光导纤维，高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池C解析：水晶的主要成分为SiO2，不属于硅酸盐产品，A项错误；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，属于混合物，B项错误；用于制造光导纤维的是二氧化硅，用于制造太阳能电池的是高纯硅，D项错误。3(2020长沙模拟)改革开放40多年以来，我国的“科学技术”取得了令人瞩目的成就。下列有关材料的说法不正确的是()A5G芯片“巴龙5000
3、”的主要材料是SiO2B“玉兔二号”的太阳能电池帆板的材料是高纯硅C光导纤维传导光的能力很强，是非常好的通信材料D碳化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用于制造柴油机A解析：5G芯片“巴龙5000”的主要材料是Si，A项错误；太阳能电池帆板的主要材料是高纯硅，B项正确；光导纤维的主要成分是SiO2，传导光的能力很强，是非常好的通信材料，C项正确；碳化硅陶瓷耐高温且不易传热，可作耐高温材料，用于制造柴油机等，D项正确。4常温下，下列物质之间不发生反应的一组是()硅与NaOH溶液硅与盐酸硅与氢氟酸二氧化硅与碳酸钠二氧化硅与NaOH溶液二氧化硅与浓硝酸ABCDD解析：硅在常温下只能与F2、氢氟酸、NaOH溶
4、液发生反应；二氧化硅与碳酸钠在高温下能反应，而在常温下不反应；二氧化硅是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应，但不能与浓硝酸反应，D正确。5平昌冬奥会“北京8分钟”主创团队用石墨烯制作了20 能发热4 h的智能服饰；用铝合金管材和碳纤维制作了高2.35 m、重量仅为10 kg的熊猫木偶，向世界展现了新时代的中国形象。下列说法中，不正确的是()A石墨烯是能导热的金属材料B铝合金是密度较小的金属材料C碳纤维是耐低温的无机非金属材料D新型材料种类多、用途广A解析：石墨烯是无机非金属材料，A错误；铝合金是密度较小的金属材料，B正确；石墨烯可制作20 能发热4 h的服饰，能耐低温，C正确；新型材料种类多、用
5、途广，D正确。6(2020聊城模拟)灼热的焦炭与水蒸气反应所得产物为H2、CO和少量CO2，为了检验产物中的H2和CO(设气体均被充分吸收)，设计如下实验装置，下列有关说法错误的是()A为了实验安全，应先点燃处酒精灯，后点燃处酒精灯B中依次盛装氢氧化钠溶液、浓硫酸和澄清石灰水C中黑色固体变红色，即可证明产物中一定含有H2和CO中的一种或两种D若用碱石灰替换无水硫酸铜，也可以达到检验H2和CO的目的D解析：由图可知，中C与水蒸气反应生成H2、CO和少量CO2，实验目的为检验产物中的H2和CO，则中NaOH溶液可除去CO2，中浓硫酸干燥气体，中H2和CO均还原CuO，若无水硫酸铜变蓝，则检验出含有
6、氢气，中澄清石灰水变浑浊可检验出含有CO，最后处理尾气。碱石灰可吸收CO2和水，干扰检验CO2，无法检验CO2、H2O生成，D错误。7SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是()A图中所有反应都不属于氧化还原反应B硅酸盐的化学性质稳定，常用于制作光导纤维C可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙D普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高C解析：图中SiO2与CaO、CaCO3、Na2CO3的反应不属于氧化还原反应，SiO2与C、Si与Cl2、SiCl4与H2的反应属于氧化还原反应，A错误；光导纤维的主要成分是SiO2而不是硅酸盐，B错误；玻璃没有固定的
7、熔点，D错误。二、不定项选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)8工业上利用无机矿物资源生产部分材料的流程示意图如下。下列说法正确的是()(注：铝土矿中含有Al2O3、SiO2、Fe2O3)A在铝土矿制备较高纯度Al的过程中只用到NaOH溶液、CO2气体、冰晶石B石灰石、纯碱、石英、玻璃都属于盐，都能与盐酸反应C在制粗硅时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为12D黄铜矿(CuFeS2)与O2反应产生的Cu2S、SO2均只是还原产物C解析：根据铝土矿的成分，制备较高纯度的Al可先加入盐酸，发生反应：Al2O36H=2Al33H2O和Fe2O36H=2Fe33H2O等，然后过滤，向滤液中加入过量的Na
8、OH溶液，发生反应：Al34OH=AlO2H2O和 Fe33OH=Fe(OH)3等，过滤，向滤液中通入足量的CO2，发生反应：AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO，氢氧化铝受热分解成氧化铝，然后加入冰晶石，电解熔融状态的氧化铝得到金属铝，因此需要用到的物质有NaOH溶液、盐酸、CO2气体、冰晶石，A项错误；石英的主要成分是SiO2，属于氧化物，不与盐酸反应，B项错误；制取粗硅的反应为2CSiO22COSi，C作还原剂，SiO2作氧化剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 12，C项正确；CuFeS2与O2反应时，S的化合价为2价，转化成SO2，S的化合价升高，O的化合价降低，即SO2既是氧化
9、产物又是还原产物，D项错误。9科学家用金属钠还原CCl4和SiCl4制得一种一维SiC纳米棒，相关反应的化学方程式为8NaCCl4SiCl4=SiC8NaCl。下列说法不正确的是()ASiC和SiO2中Si元素的化合价不相同B上述反应中SiC既是氧化产物又是还原产物CSiO2制备单质Si、单质Si制备SiCl4均涉及氧化还原反应D一维SiC纳米棒比表面积大，对微小粒子有较强的吸附能力AB解析：SiC和SiO2中Si元素的化合价均为4，A项错误；SiC是还原产物，NaCl是氧化产物，B项错误；SiO2制备单质Si需加入还原剂，单质Si制备SiCl4需加入氧化剂，C项正确；一维粒子上下表面均能与其
10、他物质接触，比表面积大，对微小粒子有较强的吸附能力，D项正确。10青石棉是一种致癌物质，是鹿特丹公约中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO。下列说法不正确的是()A青石棉是一种硅酸盐材料B青石棉中含有一定量的石英晶体C青石棉的化学组成可表示为Na2O3FeOFe2O38SiO2H2OD1 mol青石棉能使0.5 mol HNO3被还原BD解析：硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总称，故青石棉是一种硅酸盐产品；青石棉是一种纯净物，不可能含有一定量的石英晶体；由氧化物组成
11、可知，1 mol青棉中有3 mol2价的铁升为3价，1 mol Na2O3FeOFe2O38SiO2H2O跟硝酸反应时，失去3 mol电子，故能使 1 mol HNO3被还原。三、非选择题11(1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法，在H2的保护下，使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程式：_ _。(2)一种工业用硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物)，已知硅的熔点是1 420 ，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的主要工艺流程如下：净化N2和H2时，铜屑的作用是_，硅胶的作用是_。在氮化炉中发生反应3S
12、iO2(s)2N2(g)=Si3N4(s)3O2(g)H727.5 kJ/mol，开始时，严格控制氮气的流速以控制温度的原因是_ _；体系中要通入适量的氢气是为了_。X可能是_(填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”)。解析：(1)根据原子个数守恒可写出化学方程式3SiCl42N26H2=Si3N412HCl。(2)由于氧气和水蒸气都能腐蚀氮化硅，而氮气和氢气中含有水蒸气和氧气，所以铜屑的作用是除去氧气，硅胶的作用是除去水蒸气。因为该反应是放热反应，如果温度过高，局部过热，会导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触；通入氢气能将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去。由于工业用硅中含有铜的氧化物，在反应
13、中氧化铜能被还原生成铜，因此要除去铜应该选择硝酸，盐酸和硫酸不能溶解铜，氢氟酸能腐蚀氮化硅。答案：(1)3SiCl42N26H2=Si3N412HCl(2)除去氧气除去水蒸气该反应是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去(或将整个体系中空气排尽)硝酸12硅是最理想的太阳能电池材料，高性能晶硅电池是建立在高质量晶硅材料基础上的。工业上可以用如图所示的流程制取高纯硅。(1)硅在周期表中的位置是_，反应1中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。(2)粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3 (沸点31.8 )中含有少量SiCl4 (沸点57
14、.6 )和SiH2Cl2 (沸点8.2 )、SiH3Cl(沸点30.4)提纯SiHCl3采用的方法为_；整个过程中可以循环利用的物质X是_(填化学式)。(3)提纯粗硅的过程中必须严格控制无水无氧，原因之一是硅的卤化物极易与水反应，写出SiCl4遇水剧烈反应的化学方程式_。(4)硅在有HNO3存在的条件下，可以与HF生成H2SiF6，同时有不溶于水的气体生成，该气体遇空气变为红棕色，硅单质发生的化学方程式为_。(5)某工厂用100 t纯度为75%的石英砂为原料经第一步反应制得的粗硅中含硅28 t，则该过程中硅的产率是_(精确到小数点后两位)。解析：(1)硅是14号元素，在周期表中位于第三周期第A
15、族，反应1为二氧化硅和碳的反应：SiO22CSi2CO，反应中氧化剂是SiO2、还原剂是C，氧化剂和还原剂的物质的量之比为12。(2)SiHCl3(沸点31.8 )中含有少量SiCl4(沸点57.6 )和SiH2Cl2 (沸点8.2 )、SiH3Cl(沸点30.4 )，由于沸点差别较大，可以通过分馏除去杂质；氯化氢与粗硅反应生成SiHCl3，SiHCl3与氢气又反应生成硅和氯化氢，氯化氢可以循环利用。(3)SiCl4遇水剧烈反应的化学方程式为SiCl43H2O=H2SiO34HCl。(4)该气体遇空气变为红棕色，说明生成了一氧化氮，反应的化学方程式为3Si4HNO318HF=3H2SiF64NO8H2O。(5)100 t纯度为75%的石英砂中含有二氧化硅的质量为75 t，其中含有硅元素75 t35 t，经第一步反应制得的粗硅中含硅28 t，该过程中硅的产率100%80.00%。答案：(1) 第三周期第A族12(2)蒸馏(或分馏)HCl(3)SiCl43H2O=H2SiO34HCl(或SiCl44H2O=H4SiO44HCl)(4)3Si4HNO318HF=3H2SiF64NO8H2O(5)80.00%
