2017-2018學(xué)年高中化學(xué) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練（七）無(wú)機(jī)非金屬材料 新人教版選修2.doc

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課時(shí)跟蹤訓(xùn)練(七)　無(wú)機(jī)非金屬材料 一、選擇題(本題包括10小題，每小題5分，共50分) 1．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸鹽產(chǎn)品 B．水晶、瑪瑙、光纖、硅膠的主要成分都是SiO2 C．SiO2很穩(wěn)定，與所有的酸都不反應(yīng) D．將石棉(CaMg3Si4O12)化學(xué)式改寫(xiě)成氧化物的形式為3(MgOCaO)4SiO2 2．[雙選題]下列屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料的是(　　) A．高強(qiáng)度水泥　　　　　　 B．鋼化玻璃 C．氧化鋁陶瓷 D．光導(dǎo)纖維 3．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的C60是一種新的分子，它是空心的，具有類似足球的結(jié)構(gòu)，被稱為“分子足球”；最近日本科學(xué)家確認(rèn)世界上還存在一種“分子足球N60”，它與C60的結(jié)構(gòu)相似，而且在高溫或機(jī)械撞擊后，其中積蓄的巨大能量會(huì)在一瞬間釋放出來(lái)。對(duì)于N60，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．N60是化合物，不是單質(zhì) B．N60與14N都是氮的同位素 C．N60沒(méi)有同素異形體 D．N60的發(fā)現(xiàn)開(kāi)辟了能源世界的新天地，N60將會(huì)成為較好的火箭燃料 4．高溫下發(fā)生反應(yīng)SiO2＋3CSiC＋2CO↑，其中氧化劑與還原劑的質(zhì)量比為(　　) A．1∶3 B．5∶3 C．1∶2 D．2∶1 5．下列敘述正確的是(　　) ①普通水泥的主要成分是硅酸三鈣、硅酸二鈣和鋁酸三鈣 ②制造普通玻璃的原料是純堿、石灰石和石英砂 ③陶瓷的種類很多，主要分為土器、瓷器和炻器等 ④高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、生物陶瓷和壓電陶瓷都屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料 ⑤硅氧四面體結(jié)構(gòu)的特殊性決定了硅酸鹽材料大多具有穩(wěn)定性、硬度高、熔點(diǎn)高、難溶于水、絕緣、耐腐蝕等特點(diǎn) ⑥水泥砂漿又稱混凝土 A．①②③⑥ B．①③④⑤ C．①②③④⑤ D．②③④⑥ 6．根據(jù)水泥、玻璃和陶瓷的生產(chǎn)過(guò)程，總結(jié)出硅酸鹽工業(yè)的一般特點(diǎn)是(　　) ①原料一定是含硅元素的物質(zhì)　②生成物是硅酸鹽 ③反應(yīng)條件是高溫?、馨l(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)變化 A．①和② B．①②③ C．①③④ D．①②③④ 7．氮化硅(Si3N4)是一種具有耐高溫等優(yōu)異性能的新型陶瓷，工業(yè)上可用下列方法制?。?SiO2＋6C＋2N2高溫,Si3N4＋6CO，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．氮化硅性質(zhì)活潑，易與其他物質(zhì)反應(yīng) B．氮化硅中氮元素的化合價(jià)為－3 C．上述反應(yīng)中，N2是還原劑，SiO2是氧化劑 D．上述反應(yīng)中，每生成1 mol Si3N4，N2得到6 mol電子 8．四氯化硅還原法是當(dāng)前制備較高純度硅的一種方法，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiCl4(g)＋2H2(g)高溫,Si(s)＋4HCl(g)。下列說(shuō)法合理的是(　　) A．光導(dǎo)纖維的主要成分是硅單質(zhì) B．減小壓強(qiáng)有利于加快化學(xué)反應(yīng)速率 C．高溫下，氫氣的還原性強(qiáng)于硅 D．混入少量空氣對(duì)上述反應(yīng)無(wú)影響 9．下列關(guān)于無(wú)機(jī)非金屬材料的說(shuō)法中正確的是(　　) A．傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料是指：光導(dǎo)纖維、玻璃、水泥、陶瓷等硅酸鹽材料 B．新型無(wú)機(jī)非金屬材料雖然克服了傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料的缺點(diǎn)，但強(qiáng)度比較差 C．高溫結(jié)構(gòu)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(diǎn) D．傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料和新型無(wú)機(jī)非金屬材料的主要成分都是硅酸鹽 10．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(lái)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(shuō)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 二、非選擇題(本題包括4小題，共50分) 11．(10分)獲取知識(shí)和信息是現(xiàn)代人不可缺少的能力，信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展離不開(kāi)材料科學(xué)的推動(dòng)。 (1)光導(dǎo)纖維是一種高質(zhì)量傳導(dǎo)光的玻璃纖維，利用光纜通訊，能同時(shí)傳輸大量信息。制造光纖電纜的主要原材料的化學(xué)式是________，它屬于________材料。 信息產(chǎn)業(yè)的核心材料是高純度的硅，高純度的單晶硅生產(chǎn)方法之一：SiO2Si(粗硅)SiHCl3(沸點(diǎn)33.0 ℃)Si超純硅(多晶硅)―→單晶硅 用得較多的另一種方法(之二)是：用金屬硅化物(Mg2Si)與鹽酸作用得硅烷(SiH4)，再加熱分解得高純硅。 單晶硅可用來(lái)制作大規(guī)模集成電路、整流器等，硅純度越高，大規(guī)模集成電路的性能就越好。 根據(jù)上述信息回答以下問(wèn)題： (2)從方法一生產(chǎn)單晶硅的過(guò)程看，由碳還原得到的硅為何還要進(jìn)一步處理？ (3)寫(xiě)出方法二中生產(chǎn)高純硅的兩個(gè)化學(xué)方程式： ________________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________。 12．(10分)工業(yè)生產(chǎn)中，利用不同原料或添加不同的化學(xué)物質(zhì)，以及采用不同的工藝過(guò)程等，可制得多種性能、用途的玻璃。 (1)普通玻璃制造過(guò)程所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)主要是________________________________， ________________________________________________________________________。 (2)現(xiàn)有三種物質(zhì)：a.含有鉀、鉛的原料，b.B2O3，c.某些金屬氧化物或鹽。 ①制造化學(xué)儀器的玻璃需加入的物質(zhì)是__________。(填編號(hào)，下同) ②制造光學(xué)儀器的玻璃需加入的物質(zhì)是________。 ③制造顏色不同的玻璃需加入的物質(zhì)是________。 (3)與普通玻璃相比具有相同組成的是________。 A．鋼化玻璃 B．光學(xué)儀器玻璃 C．石英玻璃 D．有色玻璃 13．(12分)X是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料，具有耐磨、耐腐蝕、抗冷熱沖擊性。有關(guān)生產(chǎn)過(guò)程如下： 為了確定C的組成，某同學(xué)進(jìn)行了以下的探究過(guò)程。已知F、G都是難溶于水和稀硝酸的白色沉淀，I可做光導(dǎo)纖維。 按要求回答下列問(wèn)題： (1)C的化學(xué)式為_(kāi)_____________；X的化學(xué)式為_(kāi)_________________。 (2)寫(xiě)出下列方程式： 反應(yīng)②的化學(xué)方程式_______________________________________________________； 反應(yīng)⑦的離子方程式_____________________________________________________。 14．(18分)高純度單晶硅是典型的無(wú)機(jī)非金屬材料，又稱“半導(dǎo)體”材料，它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引起計(jì)算機(jī)的一場(chǎng)“革命”。這種材料可以按下列方法制備： SiO2Si(粗)SiHCl3Si(純) (已知SiHCl3能與H2O強(qiáng)烈反應(yīng)，在空氣中易自燃)。 (1)寫(xiě)出步驟a的化學(xué)方程式_________________________。此反應(yīng)不能證明C的非金屬性比Si強(qiáng)，請(qǐng)你用一個(gè)化學(xué)方程式來(lái)說(shuō)明C的非金屬性比Si強(qiáng)的事實(shí) ________________________________________________________________________。 (2)步驟b經(jīng)過(guò)冷凝得到的SiHCl3(沸點(diǎn)33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸點(diǎn)57.6 ℃)和HCl(沸點(diǎn)—84.7 ℃)，提純SiHCl3的主要化學(xué)操作的名稱是_____________。 (3)用SiHCl3與過(guò)量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如下(熱源及夾持裝置略去)： ①裝置B中的試劑________，裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②反應(yīng)一段時(shí)間后，裝置D中觀察到的現(xiàn)象是__________________________________，裝置D不能采用普通玻璃管的原因是____________________________，裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③為保證制備純硅實(shí)驗(yàn)的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性，控制好反應(yīng)溫度以及________________________________________________________________________。 ④為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì)，需再加入的試劑(填寫(xiě)字母代號(hào))是________。 a．碘水　b．氯水　c．NaOH溶液　d．KSCN溶液　e．Na2SO3溶液 答　案 1．選A　水晶、瑪瑙、光纖的主要成分都是SiO2，硅膠的主要成分為SiO2xH2O，B項(xiàng)錯(cuò)誤。SiO2可與氫氟酸反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。石棉改寫(xiě)成氧化物形式為CaO3MgO4SiO2，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 2．選CD　玻璃、水泥和陶瓷都屬于傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品，氧化鋁陶瓷有很高的熔點(diǎn)和硬度，屬于新型陶瓷。 3．選D　N60是同種元素形成的純凈物，是單質(zhì)不是化合物，A項(xiàng)不正確。同位素的概念適用對(duì)象為原子，而N60為分子，故B項(xiàng)錯(cuò)誤。同素異形體是指由同種元素形成的不同單質(zhì)，N元素除了以N60形式存在外，更多、更普遍的存在形式是N2，即N60與N2是同素異形體。題干最后一句所提供的信息，說(shuō)明N60可以提供大量能量，D正確。 4．選C　在反應(yīng)中碳既作氧化劑又作還原劑，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律可知，氧化劑與還原劑的質(zhì)量比為1∶2。 5．選C　水泥砂漿是水、水泥、沙子的混合物，在建筑上用作黏合劑；混凝土是水泥、沙子和碎石等的混合物，大量用于建筑、道路等工程中，⑥說(shuō)法錯(cuò)誤。 6．選D　硅酸鹽工業(yè)包括水泥、玻璃和陶瓷的制取等。這些工業(yè)的特點(diǎn)為需要用含硅的物質(zhì)作原料，均需在高溫條件下發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)變化。 7．選B　由Si3N4耐高溫可知其性質(zhì)穩(wěn)定，A不正確。N元素的非金屬性強(qiáng)于Si，故在Si3N4中N元素的化合價(jià)為－3價(jià)，B項(xiàng)正確。由題給方程式可知，N2是氧化劑，C是還原劑，SiO2既不是氧化劑又不是還原劑，C不正確。在上述反應(yīng)中，每生成1 mol Si3N4，N2得到12 mol電子，D不正確。 8．選C　光導(dǎo)纖維的主要成分是SiO2，A不正確。減小壓強(qiáng)會(huì)使化學(xué)反應(yīng)速率減小，B不正確。在高溫下硅能與空氣中的O2發(fā)生反應(yīng)，影響生成物的純度，D不正確。 9．選C　A項(xiàng)中光導(dǎo)纖維是新型無(wú)機(jī)非金屬材料；B項(xiàng)中強(qiáng)度比較差是錯(cuò)誤的；D項(xiàng)中新型無(wú)機(jī)非金屬材料中的光導(dǎo)纖維、單晶硅等其主要成分都不是硅酸鹽。 10．選B　新型陶瓷材料的化學(xué)組成已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出硅酸鹽的范圍，不再是傳統(tǒng)的硅酸鹽材料，A不正確。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，C不正確。目前，人們制造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，延性不好，D不正確。 11．解析：本題考查了硅、二氧化硅的性質(zhì)、用途。光導(dǎo)纖維的主要成分是SiO2，屬于(新型)無(wú)機(jī)非金屬材料。由題信息，硅是越純?cè)胶?，由碳還原得到的是粗硅，需要提純。 答案：(1)SiO2　(新型)無(wú)機(jī)非金屬 (2)由碳還原SiO2得到的單質(zhì)硅中，雜質(zhì)含量過(guò)高，將它用HCl處理得到低沸點(diǎn)的SiHCl3，便于蒸發(fā)提純，然后再還原得到高純硅。 (3)Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑ SiH4Si＋2H2 12．解析：(2)加入含鉀、鉛的原料可用來(lái)制造光學(xué)玻璃；加入B2O3制成的玻璃耐化學(xué)腐蝕、耐溫度急劇變化，可用于制造化學(xué)儀器；加入一些金屬氧化物或鹽可以得到不同顏色的玻璃。 (3)鋼化玻璃是將普通玻璃加熱軟化后急速冷卻得到的。 答案：(1)Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2 CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2 (2)①b?、赼?、踓　(3)A 13．解析：由I可做光導(dǎo)纖維，可知I為SiO2，遞推可知F為H2SiO3，H為Na2SiO3；由F、G都是難溶于水和稀硝酸的白色沉淀結(jié)合框圖可知G為AgCl，進(jìn)而可以確定C為SiCl4，結(jié)合X的性質(zhì)最終確定X為Si3N4。 答案：(1)SiCl4　Si3N4 (2)SiCl4＋4NH3===Si(NH2)4＋4HCl SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3＋2HCO 14．解析：(1)利用碳酸的酸性比硅酸的酸性強(qiáng)可證明C的非金屬性比Si強(qiáng)。 (2)利用兩種液體的沸點(diǎn)不同，因此提純SiHCl3的操作的名稱為蒸餾(或分餾)；根據(jù)題干SiHCl3能與H2O強(qiáng)烈反應(yīng)，在空氣中自燃可知道H2的作用之一就是排盡裝置內(nèi)空氣，防止SiHCl3自燃，B的作用就是干燥H2，所以選用濃H2SO4。由于通入D中應(yīng)是穩(wěn)定的SiHCl3與過(guò)量H2的氣流，所以C裝置要水浴加熱。由D裝置應(yīng)加熱到1 000～1 100 ℃，所以必須用耐高溫的石英管。鑒定是否含鐵單質(zhì)，可用氯水溶解后再用KSCN溶液檢驗(yàn)。 答案：(1)SiO2＋2C高溫,Si＋2CO↑ Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3 (2)蒸餾(或分餾) (3)①濃硫酸　使滴入燒瓶中的SiHCl3氣化 ②有固體物質(zhì)生成　在反應(yīng)溫度下，普通玻璃會(huì)軟化 SiHCl3＋H2300 ℃,Si＋3HCl ③排盡裝置中的空氣　④bd