新人教版化学必修2第五章第三节 无机非金属材料(解析版)

周练提升卷三 无机非金属材料

时间60分钟 分值100分

一、选择题（共56分，每小题4分，只有一个正确选项。）

1．化学与生活密切相关。下列有关玻璃的叙述正确的是（ ） A．含溴化银的变色玻璃，变色原因与太阳光的强度和生成银的多少有关 B．玻璃化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点 C．钢化玻璃、石英玻璃及有机玻璃都属于无机非金属材料

D．普通玻璃的主要成分可表示为Na2O·CaO·6SiO2，说明玻璃为纯净物 【答案】A

【解析】A．在光照条件下，AgBr发生分解生成Ag和Br2，光的强度越大，分解的程度越大，生成Ag越多，玻璃的颜色越暗，当太阳光弱时，在CuO的催化作用下，Ag和Br2发生反应生成AgBr，玻璃颜色变亮，A正确；

B．玻璃虽然化学性质稳定，但可被氢氟酸、NaOH侵蚀，B错误； C．有机玻璃属于有机高分子材料，C错误；

D．Na2O·CaO·6SiO2只是普通玻璃的一种表示形式，它仍是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2的混合物，D错误； 故选A。

2．下列有关工业生产的说法不正确的是

A．高炉炼铁、生产普通硅酸盐水泥和普通玻璃都要用到的一种原料是石灰石 B．工业上常以电解饱和食盐水为基础制取氯气 C．纯碱在玻璃、肥皂、食品等工业中有着广泛的应用

D．工业上利用焦炭与二氧化硅在高温下反应可直接制得高纯度的硅 【答案】D

【解析】A．高炉炼铁的原料：铁矿石、焦炭、石灰石；制硅酸盐水泥的原料：石灰石和黏土；制普通玻璃的原料：石英砂、石灰石、纯碱，所以高炉炼铁、生产普通硅酸盐水泥和普通玻璃都要用到的原料是石灰石，故A正确；

B．电解饱和食盐水阳极氯离子失电子发生氧化反应生成氯气，阴极氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，反应的化学方程式为2NaCl+2H2O故B正确；

C．制普通玻璃的原料：石英砂、石灰石、纯碱，油脂在纯碱中可以发生水解生成高级脂肪酸盐，最终可以

2NaOH+Cl2↑+H2↑，工业上常以电解饱和食盐水为基础制取氯气，

制得肥皂、食品工业上常用纯碱制作糕点等，纯碱在玻璃、肥皂、食品等工业中都有着广泛的应用，故C正确；

D．焦炭高温还原二氧化硅生成一氧化碳和硅，化学方程式：SiO2+2C得高纯度硅，还需要进行提纯，其化学方程式为：SiO2+2CSiCl4+2H2

Si+4HCl，故D错误；故选D。

Si+2CO↑，可制备粗硅，要制

SiCl4、

Si+2CO↑、Si+2Cl2

3．2019年9月25日，北京大兴国际机场，正式投运。下列相关说法不正确的是( ) A．机杨航站楼所用钢铁属于合金材料 B．航站楼使用的玻璃是无机非金属材料

C．航站楼采用的隔震支座由橡胶和钢板相互叠加粘结而成，属于新型无机材料

D．机场高速应用自融冰雪路面技术，减少了常规融雪剂使用对环境和桥梁结构造成的破坏 【答案】C

【解析】A．机杨航站楼所用钢铁是合金，属于金属材料，故A正确； B．玻璃是硅酸盐材料，属于无机非金属材料，故B正确；

C．橡胶隔震支座，成分为有机高分子材料，钢板是金属材料，故C错误；

D．常用的融雪剂为工业食盐，而盐溶液会加速铁的生锈，应尽量减小使用，故D正确；故答案为C。 4．硅及其化合物应用广泛，下列叙述正确的是（ ） A．硅酸钠可用于制备木材防火剂 B．水晶项链是硅酸盐制品 C．光导纤维的主要成分是晶体硅 D．硅在地壳中主要以游离态形式存在 【答案】A

【解析】A.硅酸钠可用于制备木材防火剂，故A正确； B.水晶项链主要化学成分是SiO2，故B错误； C.光导纤维主要成分是二氧化硅，故C错误；

D.硅元素在地壳中主要以化合态形式存在，故D错误；故选A。

5．高纯度晶体硅是良好的半导体材料，它的发现和使用引起了计算机的一场“”。它可以按下列方法制备： SiO2

Si(粗)

SiHCl3

Si(纯)

试卷第2页，总11页

下列说法不正确的是（ ） A．步骤③中氢气作还原剂

B．硅和二氧化硅都能用作计算机“芯片” C．步骤①的化学方程式为：SiO2+2C

Si+2CO↑

D．步骤①②③中发生的反应都属于氧化还原反应 【答案】B

【解析】A. 步骤③，氢气中氢元素化合价升高，氢气作还原剂，故A正确； B. 硅用作计算机“芯片”，二氧化硅不能作计算机“芯片”，故B错误；

C. 步骤①是二氧化硅和碳在高温条件下反应生成硅和一氧化碳，反应的化学方程式为：SiO2+2C=Si+2CO↑，故C正确；

D. 步骤①②③中，都有元素化合价改变，发生的反应都属于氧化还原反应，故D正确；选B。 6．给下列溶液中通入CO2气体，不可能产生沉淀的是 A．氯化钙和钡的混合液 B．水玻璃

C．澄清石灰水溶液 D．碳酸钠饱和溶液 【答案】A

【解析】A．碳酸酸性比盐酸、弱，二氧化碳与氯化钙和钡不反应，没有沉淀生成，故A正确； B．水玻璃是硅酸钠溶液，硅酸钠可以和碳酸反应生成碳酸钠和硅酸，硅酸是白色不溶于水的沉淀，故B错误；

C．CO2通入澄清石灰水溶液，生成碳酸钙沉淀，故C错误；

D．碳酸钠与二氧化碳和水反应，既消耗了水，且反应生成溶解度较小的NaHCO3，所以一定有沉淀析出，故D错误；故选A。

7．二氧化硅晶体是立体的网状结构，其结构如图所示。

高温

下列关于二氧化硅晶体的说法不正确的是( )

A．晶体中每个硅原子与4个氧原子相连 B．晶体中硅、氧原子个数比为1∶2 C．晶体中最小环上的原子数为8

D．晶体用一个硅原子的最小的环的原子数目为12 【答案】C

【解析】由二氧化硅晶体结构图可知，每个硅原子周围连有四个氧原子，每个氧原子周围连有2个硅原子， 硅原子、氧原子个数比为1∶2；晶体中最小环上含有6个硅原子和6个氧原子，最小环上的原子总数为12。A. 晶体中每个硅原子与4个氧原子相连，A正确； B. 晶体中硅、氧原子个数比为1∶2，B正确； C. 晶体中最小环上的原子数为12，C错误；

D. 晶体用一个硅原子的最小的环的原子数目为12，D正确；故答案选C。 8．化学与人类生产、生活、社会可持续发展等密切相关。下列说法正确的是（ ） A．中国天眼FAST用到的碳化硅是一种新型的有机高分子材料 B．SiO2具有导电性，可用于制作光导纤维和光电池

C．国产大客机C919大规模使用先进的材料铝锂合金，该合金密度小，强度高

D．《格物粗谈》记载“红柿摘下未熟，每篮用木瓜三枚放入，得气即发，并无涩味。”文中的“气”是指CO2 【答案】C

【解析】A．中国天眼FAST用到的碳化硅是一种新型的无机非金属材料，故A错误；

B．二氧化硅对光具有良好的全反射作用，则用于制作光导纤维，而Si为半导体材料可作光电池材料，故B错误；

C．铝锂的密度较小，强度高，可以用于制造飞机的材料，故C正确；

D．《格物粗谈》记载“红柿摘下未熟，每篮用木瓜三枚放入，得气即发，并无涩味。”文中的“气”是指乙烯，乙烯可以促进果实成熟，故D错误；故选C。 9．下列关于硅及其化合物的用途正确的是（ ） A．高纯单质硅用于制光导纤维 B．二氧化硅用于制太阳能电池 C．硅酸钠溶液是制木材防火剂的原料 D．硅胶常用作瓶装药品的抗氧剂 【答案】C

【解析】A．纯净的硅单质是制造硅芯片的基本原料，光导纤维的基本原料是二氧化硅，故A错误；

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B．硅是重要的半导体材料，硅用于制造太阳能电池，二氧化硅用于制光导纤维，故B错误； C．硅酸钠不燃烧，可用于制木材防火剂的原料，故C正确；

D．硅胶具有微观多孔的结构，吸水性强，常用作瓶装药品的干燥剂，故D错误；故答案为C。 10．从下列实验事实得出的结论中，不正确的是（ ） 选项 A B C 实验事实 SiO2既可与NaOH溶液反应又可与HF溶液反应 将CO2通入Na2SiO3溶液中产生胶状沉淀H2SiO3 一小块钠投入水中，迅速熔成银白色小球 某溶液中加入浓NaOH溶液加热，产生使湿润红色石D 蕊试纸变蓝的气体 【答案】A

【解析】A．SiO2与HF溶液反应没有生成对应的盐，SiO2不是碱性氧化物更不是两性氧化物，A不正确；B．将CO2通入Na2SiO3溶液中，发生复分解反应，产生胶状沉淀H2SiO3，则表明碳酸酸性比H2SiO3强，B正确；

C．钠投入水中，钠熔化，则表明反应放热且钠的熔点不高，C正确；

D．气体能使湿润红色石蕊试纸变蓝，表明气体呈碱性，则必为NH3，原溶液中含有NH4+，D正确； 故选A。

11．近期《美国化学会志》报道，中国科学家以二氧化碳为碳源，金属钠为还原剂，在470℃、80MPa下合成出金刚石，具有深远意义。下列说法不正确的是（ ） A．由二氧化碳合成金刚石是化学变化 C．钠被氧化最终生成碳酸钠 【答案】B

【解析】A、由二氧化碳合成金刚石有新物质金刚石生成，所以是化学变化，故A正确； B、同位素必须是核素，金刚石是碳元素的单质，故B错误；

C、钠性质活泼，钠和氧气反应生成氧化钠，氧化钠和水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠潮解后和二氧化碳反应生成十水碳酸钠晶体，再风化得到碳酸钠，所以最终生成碳酸钠，故C正确；

D、同种元素之间形成的共价键为非极性键，金刚石中只含有碳碳键，是非极性键，故D正确；故选B。

B．金刚石是碳的一种同位素 D．金刚石中只含有非极性共价键

原溶液中含NH4+ 结论 SiO2为两性氧化物 碳酸酸性比H2SiO3强 反应放热且钠熔点低

12．下表所列各组物质中，物质之间通过一步反应能实现如图所示转化的是( ) A B C D X Cu Si NaHCO3 FeCl2 Y CuO SiO2 Na2CO3 FeO Z Cu(OH)2 H2SiO3 NaOH FeCl3 物质转化关系 【答案】C

A.Cu与O2反应生成CuO，CuO与C或H2等反应生成Cu，Cu(OH)2无法一步转化为Cu，【解析】且CuO无法一步转化为Cu(OH)2，错误；

B.Si与O2反应生成SiO2，SiO2与H2或C等反应生成Si，SiO2无法一步转化为H2SiO3，H2SiO3无法一步转化为Si，错误；

C.NaHCO3在加热条件下能生成Na2CO3，Na2CO3与CO2、H2O反应生成NaHCO3，Na2CO3与Ca(OH)2反应生成NaOH，NaOH与过量CO2反应能直接生成NaHCO3，正确；

D.FeCl2不能一步转化为FeO，FeO与HCl反应能生成FeCl2，FeO无法一步转化为FeCl3，FeCl3与Fe反应生成FeCl2，错误。

13．石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它是一种透明、良好的导体；石墨烯是由碳原子构成的单层二维蜂窝状晶格结构（如图所示）的一种碳单质新材料，它是构建富勒烯、碳纳米管的基本单元。利用石墨烯可制造晶体管、太阳能电池板等。下列有关石墨烯的说法不正确的是（ ）

A．石墨烯具有优良的导电、导热性能 B．石墨烯是一种新型的无机非金属材料 C．石墨烯与富勒烯的结构相同

D．石墨烯、富勒烯、碳纳米管都是由碳元素组成的 【答案】C

【解析】A．石墨烯具有良好的导热、导电性能，故A不符合题意；

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B．石墨烯是新型的无机非金属材料，故B不符合题意；

C．石墨烯为单层结构，而富勒烯为球环状结构，故C符合题意；

D．石墨烯、富勒烯、碳纳米管都是碳元素的单质，互为同素异形体，故D不符合题意；故选C。 14．二氧化硅是一种化工原料，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，常用于制造光导纤维 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、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高 【答案】C

【解析】A. 化学反应前后有元素化合价变化的一定是氧化还原反应，二氧化硅与碳反应生成硅单质的反应是氧化还原反应，故A错误；

B. 光导纤维的成分是二氧化硅，不是硅酸盐，故B错误；

C. 碳酸钙溶于盐酸生成氯化钙和水以及二氧化碳，二氧化硅和盐酸不反应，可以用盐酸除去石英(主要成分为SiO2)中混有的少量碳酸钙，故C正确；

D. 玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，玻璃属于混合物，没有固定的熔点，故D错误；故选：C。

二、非选择题（共44分）

15．（8分）现代化城市建设离不开各种材料。

(1)水泥具有________性和强吸水性；水泥砂浆是________、________和水的混合物，是建筑用黏合剂；混凝土是________、________和________的混合物，用钢筋做结构的混凝土强度很大。 (2)玻璃生产的主要原料是________、________和________。

【答案】水硬 水泥 沙子 水泥 沙子 碎石 碳酸钠 碳酸钙 二氧化硅 【解析】水泥是硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙的混合物，它遇水容易硬化。为增大其强度，常掺入沙子、碎石、钢筋等，构成各种混凝土，以满足生产、生活的需要。 玻璃是硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅的混合物，能够抗酸碱的腐蚀。

(1)水泥遇水会发生硬化，所以具有水硬性和强吸水性；往水泥中掺入沙子和水，便成为水泥砂浆，水泥砂

浆是水泥、沙子和水的混合物，是建筑用黏合剂；水泥砂浆中再掺入石子，就成为混凝土，混凝土是水泥、 沙子和碎石的混合物，用钢筋做结构的混凝土强度很大。答案为：水硬；水泥；沙子；水泥；沙子；碎石；(2)生产普通硅酸盐玻璃时，发生两个反应：SiO2+Na2CO3SiO2+CaCO3

Na2SiO3+CO2↑、

CaSiO3+CO2↑，所以玻璃生产的主要原料是碳酸钠、碳酸钙和二氧化硅。答案为：碳酸钠；

碳酸钙；二氧化硅。

16．（12分）硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。

（1）计算机芯片和太阳能电池的主要成分是________，光导纤维的主要成分是________。（填化学式） （2）工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，发生反应的化学方程式为_________。

（3）玉石的主要成分基本都属于硅酸盐，翡翠的主要成分为NaAlSi2O6，用氧化物形式表示为________。（4）高纯度单晶硅可以按下列方法制备： SiO2

Si（粗）

SiHCl3

Si（纯）

写出步骤①的化学方程式： _______。

步骤②的产物经过冷凝后得到的SiHCl3（沸点33.0 ℃）中含有少量的SiCl4（沸点57.6 ℃），提纯SiHCl3主要操作的名称是________。

步骤③需要在无水无氧环境下进行，若在有氧环境下，除了有不安全因素外，还可能使产品中混有杂质________。

Al2O3·4SiO2 2C＋SiO2【答案】Si SiO2 4HF＋SiO2=SiF4↑＋2H2O Na2O·2CO↑ 蒸馏 SiO2

【解析】(1)Si是半导体，可用于制造计算机芯片和太阳能电池，光导纤维的主要成分是SiO2； (2)工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，是因为氢氟酸能和SiO2反应，反应的化学方程式为4HF＋SiO2=SiF4↑＋2H2O；

(3)翡翠的主要成分为NaAlSi2O6，将其表示为氧化物形式为Na2O·Al2O3·4SiO2； (4)步骤①的化学方程式为2C＋SiO2

高温Si（粗）＋

高温Si(粗)＋2CO↑；

步骤②的产物经过冷凝后得到的SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点57.6 ℃)，根据两者沸点不同，可采用蒸馏的方法分离；

步骤③需要在无水无氧环境下进行，若在有氧环境下，除了有不安全因素外，产品中的Si会和O2在高温的条件下反应生成SiO2。

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17．晶体硅是信息科学和能源科学中的一种重要材料，可用于制芯片和太阳能电池等。以下是工业上制取纯硅的一种方法。

请回答下列问题(各元素用相应的元素符号表示)：

(1)在上述生产过程中，属于置换反应的有____(填反应代号)。 (2)写出反应③的化学方程式_______。

(3)化合物W的用途很广，通常可用作建筑工业和造纸工业的黏合剂，可作肥皂的填充剂，是天然水的软化剂。将石英砂和纯碱按一定比例混合加热至1 373～1 623 K反应，生成化合物W，其化学方程式是___。 (4)A、B、C三种气体在“节能减排”中作为减排目标的一种气体是___(填化学式)；分别通入W溶液中能得到白色沉淀的气体是______(填化学式)。

(5)工业上合成氨的原料H2的制法是先把焦炭与水蒸气反应生成水煤气，再提纯水煤气得到纯净的H2，提纯水煤气得到纯净的H2的化学方程式为_______。 【答案】①②③ SiHCl3＋H2CO2 CO2和HCl CO＋H2O

Si＋3HCl SiO2＋Na2CO3

Na2SiO3＋CO2↑

CO2＋H2、CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O

【解析】（1）置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，根据题干中制取硅的流程图知①②③属于置换反应，故答案为：①②③；

（2）反应③是SiHCl3被氢气还原得到硅和氯化氢，反应的化学方程式为SiHCl3+H2为：SiHCl3+H2

1357K1357K Si+3HCl，故答案

Si+3HCl；

（3）二氧化硅与碳酸钠高温反应生成硅酸钠，反应方程式为SiO2+Na2CO3

1373:1623KNa2SiO3+CO2↑，

故答案为：SiO2+Na2CO3

1373:1623KNa2SiO3+CO2↑；

（4）A、B、C分别为CO、CO2、HCl，作为减排目标的一种气体是CO2，化合物W为硅酸钠，能与W反应生成沉淀的是CO2和HCl，故答案为：CO2；CO2和HCl； （5）碳和水反应生成一氧化碳和氢气：C+H2O（g）

高温CO+H2，一氧化碳和水反应生成二氧化碳和氢

CO+H2O气：（g）

1073K催化剂CO2+H2，CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O，二氧化碳能和氢氧化钙反应生成碳酸钙：

故答案为：CO+H2O(g)

1073K催化剂CO2+H2、CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O。

18．（12分）硅及其化合物在自然界广泛存在并被人类应用。

(1)氮化硅膜与二氧化硅膜相比较具有表面化学性能稳定等优点，故氮化硅膜可用于半导体工业。可以用NH3和SiH4(硅烷)在一定条件下反应制得3SiH4＋4NH3以硅化镁为原料制备硅烷的反应和工业流程如下：

Si3N4＋12H2

反应原理：4NH4Cl＋Mg2Si4NH3↑＋SiH4↑＋2MgCl2(ΔH<0)

①NH4Cl中的化学键类型有________，SiH4的电子式为______________。 ②上述生产硅烷的过程中液氨的作用是____________________________。 ③氨气是重要的工业原料，写出氨气发生催化氧化反应生成NO的化学方程式：

___________________________________________________， 实验室可利用如图所示装置完成该反应。

在实验过程中，除观察到锥形瓶中产生红棕色气体外，还可观察到有白烟生成，白烟的主要成分是________。

(2)三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)难溶于水，在医药上可作抗酸剂。它除了可以中和胃液中多余酸之外，生成的H2SiO3还可覆盖在有溃疡的胃表面，保护其不再受刺激。三硅酸镁与盐酸反应的化学方程式为

________________________________。将0.184 g三硅酸镁加入到50 mL 0.1 mol/L盐酸中，充分反应nH2O中后，滤去沉淀，用0.1 mol/L NaOH溶液滴定剩余的盐酸，消耗NaOH溶液30 mL，则Mg2Si3O8·

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的n值为________。(注：Mg2Si3O8的摩尔质量为260 g/mol) 【答案】极性键(或共价键)、离子键

吸收热量，保证反应在常温下进行(答“制冷”或“降温”

均可) 4NH3＋5O24NO＋6H2O NH4NO3(或铵) Mg2Si3O8·nH2O＋4HCl=3H2SiO3＋

2MgCl2＋(n－1)H2O 6 【解析】

（1）①氯化铵中铵根离子和氯离子之间是离子键，铵根离子内部存在共价键，极性键（或共价键）、离子

键，硅甲烷中硅原子和氢原子之间以共价键结合，电子式为：；

②液氨的性质：易液化，上述生产硅烷的过程中液氨的作用是：吸收热量，保证反应在常温下进行，故答案为：吸收热量，保证反应在常温下进行（答“制冷”或“降温”均可）； ③氨气的催化氧化产物是一氧化氮和水，即4NH3＋5O2

4NO＋6H2O，在实验过程中，除观察到锥形

瓶中产生红棕色气体外，还可观察到有白烟生成，因为一氧化氮遇到空气迅速变为二氧化氮，二氧化到可以和水反应得到，可以和氨气反应生成NH4NO3(或铵)；

nH2O＋4HCl=3H2SiO3＋2MgCl2＋(n－1)H2O，（2）三硅酸镁中和胃酸（HCl）的化学方程式为：Mg2Si3O8·nH2O的物质的量是x，得： 根据化学方程式，设0.184g Mg2Si3O8·

MgSi3O8gnH2O1x4HCl40.050L0.1mol/L0.030L0.1mol/L2MgCl23SiO2n2H2O

14=，解得x=0.0005mol，所以MgSi3O8•nH2O的摩尔质量是x0.050L0.1mol/L0.030L0.1mol/L(260+18n) g/mol =368g/mol，Mg2Si3O8的摩尔质量为260g/mol，所以18n=108，即n=6。