2019高中化學(xué) 第三單元 化學(xué)與材料的發(fā)展 3.1 無機(jī)非金屬材料課時演練 新人教版選修2.docx

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3.1 無機(jī)非金屬材料 課時演練促提升 A組 1.下列有關(guān)玻璃的說法中錯誤的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.制造水泥的主要原料為石灰石、黏土、石膏 B.氫氟酸能腐蝕玻璃是因為它是最強(qiáng)的無氧酸 C.鋼化玻璃的機(jī)械強(qiáng)度比普通玻璃大4~6倍 D.石英玻璃的膨脹系數(shù)比普通玻璃的小 解析:氫氟酸腐蝕玻璃是因為SiO2+4HFSiF4↑+2H2O。 答案:B 2.下列關(guān)于無機(jī)非金屬材料的敘述不正確的是(　　) A.二氧化硅是生產(chǎn)光纖制品的基本原料 B.可以用Si3N4、Al2O3制作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷制品 C.水泥砂漿又稱混凝土 D.金剛石是自然界最硬的物質(zhì) 解析: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、水利、道路和國防等工程中,并大都采用鋼筋骨架的混凝土結(jié)構(gòu)。 答案:C 3.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)定性強(qiáng)、硬度高、熔點(diǎn)高、難溶于水、絕緣、耐腐蝕等特點(diǎn) A.①②③ B.②③④ C.①③④⑤ D.①②③④⑤ 解析:由常用無機(jī)非金屬材料的性能和用途可知,以上敘述均正確。 答案:D 4.(雙選)世界著名的科技史學(xué)家、英國劍橋大學(xué)的李約瑟博士考證說:“中國至少在距今3 000年以前,就已經(jīng)使用玻璃了”。下列關(guān)于玻璃的敘述中,正確的是(　　) A.玻璃是人類最早使用的硅酸鹽材料 B.玻璃在加熱熔化時有固定的熔點(diǎn) C.制普通玻璃的原料主要是純堿、石灰石和石英 D.普通玻璃的成分主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅 解析:陶瓷是人類最早使用的硅酸鹽材料;玻璃是混合物,無固定的熔點(diǎn)。 答案:CD 5.碳納米管是由一種納米尺度的、具有完整分子結(jié)構(gòu)的新型碳納米材料制成,它是由一層碳原子卷曲而成的無縫、中空的管體;具有質(zhì)輕、可彎曲、強(qiáng)度好、彈性強(qiáng)的特點(diǎn)。下列關(guān)于碳納米管的可能用途敘述中不正確的是(　　) A.用它可做成攀登月球的“太空天梯” B.能解決室溫下,低氣壓、高容量儲存氫氣的難題 C.作為優(yōu)秀的絕緣材料 D.制造電腦芯片可大大提高計算機(jī)系統(tǒng)的計算能力 解析:由于碳納米管具有質(zhì)輕、可彎曲、強(qiáng)度好、彈性強(qiáng)的特點(diǎn),所以它可以制成強(qiáng)度很大、質(zhì)量較小的繩索,做成攀登月球的“太空天梯”;又由于碳納米管是由一層碳原子卷曲而成的無縫、中空的管體,所以在管體內(nèi)可以安全地儲存氫氣;它是由一層碳原子卷曲而成的管體,因而可以聯(lián)想到碳納米管相當(dāng)于是由石墨的一層碳原子卷曲而成的管體,所以它應(yīng)像石墨一樣能夠?qū)щ?可以用于制造電器部件。 答案:C 6.開發(fā)新材料是現(xiàn)代科技發(fā)展的方向之一。下列有關(guān)材料的說法正確的是(　　) A.氮化硅陶瓷是新型無機(jī)非金屬材料 B.C60屬于原子晶體,用于制造納米材料 C.纖維素乙酸酯屬于天然高分子材料 D.單晶硅常用于制造光導(dǎo)纖維 解析:C60是分子晶體,不是原子晶體,B項錯誤;纖維素乙酸酯是人工合成的,不是天然高分子材料,C項錯誤;制造光導(dǎo)纖維的材料是SiO2而不是Si,D項錯誤。 答案:A 7.下列有關(guān)物質(zhì)組成、性質(zhì)和用途的說法中,正確的是 (　　) A.合金的熔點(diǎn)一般比組成合金的各成分金屬的高 B.氮化硅、光導(dǎo)纖維、氧化鋁陶瓷等屬于新型無機(jī)非金屬材料 C.水泥、玻璃和水晶都是硅酸鹽產(chǎn)品 D.光導(dǎo)纖維的主要成分是硅,可廣泛用于通信和醫(yī)療領(lǐng)域 答案:B 8.據(jù)《科學(xué)時報》報道,一項名為“陶瓷耐高溫大紅色釉的研究”的課題通過了國家12位陶瓷色釉專家參加的技術(shù)鑒定,至此國際陶瓷工藝界無法高溫(1 200~1 300 ℃)燒制大紅色釉的歷史正式宣告結(jié)束。 (1)下列名稱與陶瓷有關(guān)的是　　　　(選填字母代號)。 ①宜興?、诰暗骆?zhèn)?、矍乇R俑?、躢hina　⑤黏土 (2)陶瓷分為陶器和瓷器,二者盡管都用黏土作為原料,但在原料的純度上要求不同,其中需要純凈高嶺土的是　　　　;二者都需要在高溫下進(jìn)行燒制,但具體的溫度不同,　　　　燒制的溫度要求更高;二者的制作工藝相差不大,一般需要經(jīng)過制泥→　　　　→干燥→　　　　→冷卻。 (3)唐三彩屬于彩陶,彩陶是在陶瓷坯體上涂有摻雜重金屬離子的釉料,而且燒制時通入不同的空氣量,即便是摻雜的同一種金屬離子,顏色也不同。用鐵元素在高溫時的變化說明燒制成紅色陶瓷的原理:　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)高嶺土又叫瓷土,主要由高嶺石的微小晶體組成,因盛產(chǎn)于我國江西景德鎮(zhèn)的高嶺而得名,是制造瓷器的優(yōu)良原料,其組成可表示為Al2Si2Ox(OH)y,其中y>10時,x=　　　　。 解析:(1)該題中的5個選項都與陶瓷有關(guān),其中宜興和景德鎮(zhèn)分別是我國的陶器盛產(chǎn)地和瓷器盛產(chǎn)地;而秦兵馬俑則屬于陶;china的詞意就是瓷器;黏土是陶瓷的主要原料。 (2)陶瓷是陶和瓷的簡稱,二者的制作工藝有相同的地方,也有不同的地方。 (3)紅色陶瓷多含高價鐵(Fe2O3),這種氧化物是在氧化氣氛的火焰中燒制的,所以需要足量的氧氣。 (4)根據(jù)化合物中元素化合價代數(shù)和為零可以列出關(guān)于x、y的方程式:2x+y=23+24=14,討論可知當(dāng)y>10,即y=12時,x=1。 答案:(1)①②③④⑤ (2)瓷器　瓷器　成型　燒結(jié) (3)在空氣過量和高溫的條件下,鐵元素生成的多為+3價的氧化鐵 (4)1 B組 1.下列表述正確的一項是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 ①人造剛玉熔點(diǎn)很高,可用作高級耐火材料,主要成分是二氧化硅?、诨瘜W(xué)家采用瑪瑙研缽摩擦固體反應(yīng)物進(jìn)行無溶劑合成,瑪瑙的主要成分是硅酸鹽?、厶崆敖ǔ傻娜龒{大壩使用了大量水泥,水泥是硅酸鹽材料　④夏天到了,游客佩戴由添加氧化亞銅的二氧化硅玻璃制作的變色眼鏡來保護(hù)眼睛?、萏柲茈姵乜刹捎霉璨牧现谱?其應(yīng)用有利于環(huán)保、節(jié)能 A.①②③ B.②④ C.③④⑤ D.③⑤ 解析:人造剛玉的主要成分是氧化鋁;瑪瑙是含有有色雜質(zhì)的石英晶體,主要成分是二氧化硅;有色玻璃是在制造玻璃的過程中加入某些金屬氧化物(加入Co2O3后呈藍(lán)色,加入Cu2O后呈紅色),但不是變色玻璃,變色玻璃是含有AgBr的玻璃(AgBr具有感光性);水泥、玻璃、陶瓷都是硅酸鹽材料。 答案:D 2.下列關(guān)于硅單質(zhì)及其化合物的說法中正確的是(　　) ①硅是構(gòu)成一些巖石和礦物的基本元素 ②水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品 ③高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導(dǎo)纖維 ④陶瓷是人類應(yīng)用很早的硅酸鹽材料 A.①② B.②③ C.①④ D.③④ 解析:硅是地殼中元素含量居第二位的元素;水晶的主要成分是SiO2,不是硅酸鹽制品;用于制作光導(dǎo)纖維的是SiO2;陶瓷是人類應(yīng)用很早的硅酸鹽材料。 答案:C 3.下列說法中,正確的是(　　) A.傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料具有抗腐蝕性、耐高溫等許多優(yōu)點(diǎn),但也有質(zhì)脆、經(jīng)不起熱沖擊的缺點(diǎn) B.新型無機(jī)非金屬材料繼承了傳統(tǒng)非金屬材料的優(yōu)點(diǎn),但不能耐高溫 C.有些新型無機(jī)非金屬材料可以作絕緣體,但都不能做半導(dǎo)體 D.新型無機(jī)非金屬材料都能透過可見光 解析:新型無機(jī)非金屬材料有的可以耐高溫;用金剛石可以制作半導(dǎo)體材料;并不是所有的無機(jī)非金屬材料都可透光。 答案:A 4.有關(guān)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和光導(dǎo)纖維的說法正確的是(　　) A.高溫結(jié)構(gòu)陶瓷彌補(bǔ)了金屬材料的弱點(diǎn),但是硬度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于金屬材料 B.氮化硅陶瓷是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷,具有超硬性,它不與任何無機(jī)酸反應(yīng) C.制造光導(dǎo)纖維主要原料是玻璃 D.光導(dǎo)纖維的抗干擾性能好,不發(fā)生電輻射,通信質(zhì)量高,能防竊聽 解析:A項其硬度大于金屬材料,B項能與氫氟酸反應(yīng),C項主要原料為SiO2。 答案:D 5.獲取知識和信息是現(xiàn)代人不可缺少的素質(zhì),信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展離不開材料科學(xué)的推動。信息產(chǎn)業(yè)的核心材料是高純度的硅,單晶硅可用來制作大規(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。高純度的單晶硅生產(chǎn)方法有以下幾種。 方法一:三氯甲硅烷(SiHCl3)還原法是當(dāng)前制備高純硅的主要方法,生產(chǎn)過程示意圖如下。 石英砂粗硅SiHCl3(粗)SiHCl3(純)高純硅 方法二:用金屬硅化物(Mg2Si)與鹽酸作用制得硅烷,再熱分解硅烷可得高純硅。 根據(jù)上述信息回答以下問題: (1)從方法一生產(chǎn)單晶硅的過程看,由焦炭還原得到的硅為何還要進(jìn)一步處理? (2)寫出方法二中生產(chǎn)高純硅的兩個化學(xué)方程式: ①　; ②　。 (3)寫出由純SiHCl3制備高純硅的化學(xué)方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)在方法一中,整個制備過程必須嚴(yán)格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì),寫出配平的化學(xué)方程式:　　　　　　　　　　　　　;H2還原SiHCl3過程中若混入O2,可能引起的后果是　　　　　　　　。 (5)比較方法一和方法二,分析一下各自的優(yōu)缺點(diǎn)　　　　　　　　　　　　　　。 (6)下列有關(guān)硅材料的說法正確的是　　　(填字母)。 A.碳化硅化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,可用于生產(chǎn)耐高溫水泥 B.氮化硅硬度大、熔點(diǎn)高,可用于制作高溫陶瓷和軸承 C.高純度的二氧化硅可用于制造高性能通信材料——光導(dǎo)纖維 D.普通玻璃是由純堿、石灰石和石英砂制成的 E.常溫下鹽酸可以與硅反應(yīng),故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅 解析:(1)C還原SiO2得到的單質(zhì)硅是粗硅,雜質(zhì)的含量高,需要進(jìn)一步的提純處理;(2)Mg2Si與鹽酸作用生成硅烷,同時生成MgCl2;(3)注意副產(chǎn)物為HCl;(4)SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì),寫出配平的化學(xué)方程式:SiHCl3+3H2OH2SiO3+H2+3HCl。H2還原SiHCl3過程中若混入O2,可能引起的后果是:高溫下,H2遇O2發(fā)生爆炸;(6)SiC和Si3N4均為熔點(diǎn)高、性質(zhì)穩(wěn)定的晶體,A、B正確。光導(dǎo)纖維的材料為SiO2,C正確。普通玻璃的主要成分為Na2SiO3和CaSiO3,它是以石英砂(SiO2)、石灰石(CaCO3)和純堿(Na2CO3)為主要原料反應(yīng)制成的:Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑,D正確。常溫下,Si只能與HF反應(yīng),不與HCl反應(yīng),E錯誤。 答案:(1)由C還原SiO2得到的單質(zhì)硅中,雜質(zhì)含量過高,將它用HCl處理得到低沸點(diǎn)SiHCl3,便于蒸發(fā)提純,然后再還原得高純硅。 (2)①M(fèi)g2Si+4HCl2MgCl2+SiH4↑ ②SiH4Si+2H2 (3)SiHCl3+H2Si+3HCl (4)SiHCl3+3H2OH2SiO3+3HCl+H2　Si被氧化成SiO2而得不到Si單質(zhì),H2和O2混合發(fā)生爆炸 (5)方法一的優(yōu)點(diǎn)是原料來源豐富,但與方法二相比,步驟較復(fù)雜;方法二的優(yōu)點(diǎn)是流程簡單,缺點(diǎn)是原料需要制備 (6)ABCD 6.氮化硅是一種高溫陶瓷材料,它的硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。 (1)根據(jù)性質(zhì),推測氮化硅陶瓷的用途是　　　　。(填序號) A.制汽輪機(jī)葉片 B.制有色玻璃 C.制永久性模具 D.制造柴油機(jī) (2)寫出N的原子結(jié)構(gòu)示意圖:　　　　,根據(jù)元素周期律知識,請寫出氮化硅的化學(xué)式:　　　　。 (3)工業(yè)上多通過高純硅與純氮?dú)庠? 300 ℃條件下反應(yīng)獲得氮化硅,化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)工業(yè)上也可用化學(xué)氣相沉積法(CVD)由SiCl4制得氮化硅,化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　。工業(yè)上也可用化學(xué)氣相沉積法由CH4制造金剛石薄膜,反應(yīng)原理為　　　　　　　　　　　。 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(jī)葉片、永久性模具以及柴油機(jī)等。 (2)氮化硅中,氮的非金屬性強(qiáng),應(yīng)顯-3價;硅的還原性強(qiáng),且+4價穩(wěn)定,故應(yīng)顯+4價。由此可得氮化硅的化學(xué)式:Si3N4。 答案:(1)ACD　(2) ○+7?2??5?　Si3N4 (3)3Si+2N2Si3N4 (4)3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl CH4C(金剛石)+2H2