新課標同步導學化學練習：《無機非金屬材料》（人教版選修2）

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111 第3單元 課題1 (本欄目內(nèi)容，在學生用書中以活頁形式分冊裝訂！) 一、選擇題 1．下列說法中錯誤的是(　　) 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。 【答案】　D 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錯誤。制陶過程中溫度不能太高，太高會使陶器變形，故C錯誤。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錯誤。 【答案】　B 3．根據(jù)陶瓷的生產(chǎn)原理，可以得出硅酸鹽工業(yè)的一般特點是(　　) ①以含硅物質作為原料?、谥饕a(chǎn)物是硅酸鹽?、鄯磻獥l件是高溫?、芊磻硎菑碗s的物理和化學變化 A．①③ B．①②③ C．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)生的是復雜的物理(熔化)、化學變化(硅酸鹽參與的反應)，產(chǎn)品的主要成分是硅酸鹽。 【答案】　C 4．制取下列物質，無需用到二氧化硅的是(　　) A．玻璃 B．水泥 C．粗硅 D．光導纖維 【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；制造光導纖維的材料是SiO2。綜上所述，不用SiO2為原料的只有水泥。 【答案】　B 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】　D 6．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80年代科學家進行超導材料研究時，偶然發(fā)現(xiàn)其成分為紫色的硅酸銅鋇(化學式：BaCuSi2Ox，Cu為＋2價)，下列有關“漢紫”的說法中不正確的是(　　) A．用鹽的形式表示：BaSiO3CuSiO3 B．用氧化物形式表示：BaOCuO2SiO2 C．易溶于強酸、強堿 D．性質穩(wěn)定，不易褪色 【解析】　“漢紫”能穩(wěn)定存在至今，說明其性質穩(wěn)定，不易褪色，不易與酸、堿反應?！皾h紫”中Ba為＋2價，Cu為＋2價，Si為＋4價，則x＝6。 【答案】　C 7．在高新技術蓬勃發(fā)展的今天，陶瓷材料被稱為“支撐未來高新技術的尖端材料”，廣泛應用在航空、航天、信息、醫(yī)療、交通運輸?shù)仍S多領域，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組成已經(jīng)遠遠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、高純的化工原料，故C錯誤。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，延性不會很好，故D錯誤。 【答案】　B 8．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．超導材料K3C60 【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，即考查對元素的粗淺認識。A項中，砷位于ⅤA族，鎵位于ⅢA族，全為主族元素；B項中，鑭位于ⅢB族，鎳位于Ⅷ族，沒有主族元素；C項中，硒位于ⅥA族，鋅位于ⅡB族。符合題目要求；D項中，K、C均為主族元素。 【答案】　C 9．(2010年全國Ⅰ)下圖是一種染料敏化太陽能電池的示意圖。電池的一個電極由有機光敏染料(S)涂覆在TiO2納米晶體表面制成，另一電極由導電玻璃鍍鉑構成，電池中發(fā)生的反應為： TiO2/STiO2/S*(激發(fā)態(tài)) TiO2/S*→TiO2/S＋＋e－ I3－＋2e－→3I－ 2TiO2/S＋＋3I－→2TiO2/S＋I3－ 下列關于該電池敘述錯誤的是(　　) A．電池工作時，是將太陽能轉化為電能 B．電池工作時，I－離子在鍍鉑導電玻璃電極上放電 C．電池中鍍鉑導電玻璃為正極 D．電池的電解質溶液中I－和I3－的濃度不會減少 【解析】　電池工作時，I－離子應在負極(染料敏化TiO2電極)失去電子，B項錯誤；該電池通過兩極及電池中的有關反應最終實現(xiàn)了將太陽能轉化為電能，A項正確；由電池中有關反應可知，I－和I3－的濃度最終沒有變化，D項正確；由電子流向可知，鍍鉑導電玻璃為電池的正極，C項正確。 【答案】　B 10．(2009年安徽理綜)石墨烯是由碳原子構成的單層片狀結構的新材料(結構示意圖如右圖所示)，可由石墨剝離而成，具有極好的應用前景。下列說法正確的是(　　) A．石墨烯與石墨互為同位素 B．0.12 g石墨烯中含6.021023個碳原子 C．石墨烯是一種有機物 D．石墨烯中碳原子間以共價鍵結合 【解析】　A，同位素指原子，石墨烯與石墨是單質，應互為同素異形體；B,0.12 g 石墨烯的物質的量為0.01 mol，所含碳原子個數(shù)為0.01 NA；C，石墨烯為單質，有機物指化合物。 【答案】　D 二、非選擇題 11.在制造玻璃的原料中，再加入下列物質后，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(Na2B4O710H2O) (1)制造化學儀器的玻璃需加入的物質是________； (2)制造光學儀器的玻璃需加入的物質是________； (3)制造藍色玻璃需加入的物質是________； (4)制造紅色玻璃需加入的物質是________。 【解析】　Cu2O紅色，Co2O3藍色，鉛玻璃中光線折射率大，常制光學儀器，硼砂玻璃耐驟熱驟冷，常作化學儀器。 【答案】　(1)D　(2)C　(3)B　(4)A 12．下列各反應中，SiO2表現(xiàn)的是什么性質或作用？在①～④項中選出正確答案，將其標號填在“________”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 Ⅰ.SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O______________________________________， Ⅱ.SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑______________________________________， Ⅲ.2C＋SiO22CO↑＋Si______________________________________， Ⅳ.2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O______________________________________。 【答案】?、?④?、?③?、?②?、?① 13．氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它的硬度大、熔點高、化學性質穩(wěn)定，工業(yè)上曾普遍采用高純硅與純氮氣在1 300 ℃反應獲得。 (1)根據(jù)性質，推測氮化硅陶瓷的用途是________。(填序號) A.制汽輪機葉片 B．制有色玻璃 C．制永久性模具 D．制造柴油機 (2)寫出N的原子結構示意圖：________，根據(jù)元素周期律知識，請寫出氮化硅的化學式：________。 (3)氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強，除氫氟酸外，它不與其他無機酸反應。試推測該陶瓷被氫氟酸腐蝕的化學方程式：________________________。 (4)現(xiàn)用四氯化硅和氮氣在氫氣氣氛保護下，加強熱發(fā)生反應，可得較高純度的氮化硅，反應的化學方程式為________________________________。 【解析】　(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葉片、永久性模具以及柴油機等。 (2)氮化硅中，氮的非金屬性強，應顯－3價，硅的還原性強，且＋4價穩(wěn)定，故應顯＋4價。由此可得氮化硅的化學式：Si3N4。 【答案】　(1)A、C、D　(2) 　Si3N4 (3)Si3N4＋12HF===3SiF4↑＋4NH3↑ (4)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl 14．用高嶺土(主要成分是Al2O32SiO22H2O，并含有少量的CaO、Fe2O3)研制新型凈水劑(鋁的化合物)，其實驗步驟如下：將土樣和純堿混勻，加熱熔融。冷卻后，用水浸取熔塊，過濾，棄去殘渣。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)寫出熔融時的主要成分與純堿反應的化學方程式(Al2O3與純堿的反應和SiO2與純堿的反應相似)：__________________________，______________________。 (2)最后沉淀物是________，生成該沉淀的離子方程式是________________。 (3)實驗中常用的坩堝有瓷坩堝、氧化鋁坩堝和鐵坩堝，本實驗在熔融土樣時，應選用________坩堝。 【解析】　(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： Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑， Na2CO3＋Al2O32NaAlO2＋CO2↑。 (2)高溫下，少量的CaO、Fe2O3也能與SiO2發(fā)生反應——酸性氧化物與堿性氧化物的反應： CaO＋SiO2CaSiO3 Fe2O3＋3SiO2Fe2(SiO3)3 用水浸取熔塊，Na2SiO3、NaAlO2溶解進入濾液，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：AlO2－＋4H＋===Al3＋＋2H2O，H2O＋SiO32－＋2H＋===H4SiO4↓或SiO32－＋2H＋===H2SiO3↓。 過濾可分離出H4SiO4沉淀。 (3)由于高溫下，SiO2(瓷坩堝的主要成分)、Al2O3都能與Na2CO3反應，所以只能選用鐵坩堝。 【答案】　(1)Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ Na2CO3＋Al2O32NaAlO2＋CO2↑　 (2)H4SiO4(或H2SiO3)　H2O＋SiO32－＋2H＋===H4SiO4↓(或SiO32－＋2H＋===H2SiO3↓)　 (3)鐵 111