【期中复习】人教版2019必修第二册2023-2024学年高一下册化学 专题04 无机非金属材料（考点梳理+练习）.zip

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01硅和二氧化硅
1.单质硅
①晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，其结构类似于金刚石，熔沸点很高、硬度大，导电能力介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。
②高纯硅的制备：
2.二氧化硅的性质
①晶体类型：共价晶体。
②酸性氧化物：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。
③高温下，Na2CO3、CaCO3与SiO2反应制玻璃的化学方程式为：
Na2CO3＋SiO2eq \(=====,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2eq \(=====,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑。
④与氢氟酸反应的化学方程式为：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
【归纳总结】
(1)一般情况下，非金属单质为绝缘体，但石墨为导体、硅为半导体。
(2)非金属单质一般不与酸反应，但Si既能与NaOH溶液反应又能与HF反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
(3)SiO2既能与酸(HF)反应，又能与碱(NaOH)反应，但SiO2不是两性氧化物，SiO2属于酸性氧化物。
(4)SiO2能与氢氟酸反应，故不能用玻璃容器盛放氢氟酸，可以用氢氟酸刻蚀玻璃。
(5)SiO2是H2SiO3的酸酐，但SiO2不与水反应，不能用SiO2直接与水作用制备H2SiO3。
02硅酸和硅酸盐
1.硅酸
2.硅酸盐——硅酸钠
①性质
硅酸钠是白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。
写出下列反应的离子方程式：
与盐酸反应：SiOeq \\al(2－,3)＋2H＋===H2SiO3↓。
与CO2水溶液反应：SiOeq \\al(2－,3)＋H2O＋CO2(少量)===H2SiO3↓＋COeq \\al(2－,3)。
②用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
03硅酸盐材料
1.陶瓷
陶瓷以黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)为主要原料，经高温烧结而成的。
2.玻璃
普通玻璃的主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，它是以纯碱、石灰石和石英砂为主要原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理变化和化学变化而制得的，玻璃可用于生产建筑材料、光学仪器和各种器皿，还可制造玻璃纤维，用于高强度复合材料等。
3.水泥
普通硅酸盐水泥的主要原料是黏土和石灰石，二者与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理变化和化学变化，加入适量石膏调节水泥硬化速率，再研成细粉得到普通水泥。
混凝土是水泥、沙子和碎石等与水混合得到的。
04新型无机非金属材料
1.新型陶瓷
新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。
2.新型陶瓷的种类与用途
3.碳纳米材料
碳纳米材料是一类新型的无机非金属材料。
①类型：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。
②用途：在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景。
1．（22-23高一下·辽宁朝阳·期末）下列物质中，不属于新型无机非金属材料的是
A．普通玻璃B．碳化硅陶瓷C．二氧化硅D．碳纳米管
【答案】A
【解析】A．普通玻璃属于传统无机非金属材料，A符合题意；
B．碳化硅陶瓷是新型无机非金属材料，B不符合题意；
C．二氧化硅是新型无机非金属材料，C不符合题意；
D．碳纳米管是新型无机非金属材料，D不符合题意；
故选A。
2．（22-23高一上·浙江温州·期末）现代社会的发展与进步离不开材料，下列有关说法不正确的是
A．碳化硅是一种新型陶瓷材料，具有耐高温耐磨的特点
B．晶体硅是一种半导体材料，常用于制造光导纤维
C．硬铝是一种铝合金，是制造飞机和飞船的理想材料
D．石墨烯是一种新型无机非金属材料，具有高电导率的特点
【答案】B
【解析】A．碳化硅陶瓷具有抗氧化性强，耐磨性好，硬度高，热稳定性好，高温强度大，属于新型无机非金属材料，故A正确；
B．晶体硅是良好的半导体材料，常用于制造芯片，常用于制造光导纤维的是二氧化硅，而不是硅，故B错误；
C．硬铝是铝和其他金属或非金属形成的一种铝合金，具有密度小，强度大，是制造飞机和飞船的理想材料，故C正确；
D．石墨烯是一种新型无机非金属材料，石墨是良好的导体，石墨烯有独特的结构，具有优良的导电、导热性能，故D正确；
故选B。
3．（22-23高一下·辽宁沈阳·月考）《厉害了，我的国》“中国名片”中航天、军事、天文等领域的发展受到世界瞩目。它们与化学有着密切联系。下列说法正确的是
A．“中国天眼”的“眼眶”是钢铁结成的圈梁，属于传统无机非金属材料
B．“长征五号”运载火箭使用的碳纤维复合材料属于碳的同素异形体
C．“神舟十一号”返回舱外表面的高温结构陶瓷是新型无机非金属材料
D．硅太阳能电池、石英、光导纤维和计算机芯片所用的材料都是
【答案】C
【解析】A．钢铁是合金，属于金属材料，故A错误；
B．碳纤维复合材料是混合物，不是单质，不属于碳的同素异形体，故B错误；
C．结构陶瓷是新型无机非金属材料，故C正确；
D．石英、光导纤维所用的材料是SiO2，故D错误；
故选C。
4．（22-23高一下·江苏宿迁·月考）随着工业生产和社会发展对材料性能要求的提高，无机非金属材料成为高新技术领域的重要材料。下列说法不正确的是
A．很多硅酸盐产品中每个Si原子与4个O原子结合
B．水晶项链和石英钟均使用了二氧化硅
C．工业上利用硅的高熔点通过物理方法制得高纯硅
D．碳纳米管比表面积大、强度高，可用于生产传感器
【答案】C
【解析】A．很多硅酸盐中每个Si原子与4个O原子结合，构成硅氧四面体，A正确；
B．水晶和石英的主要成分均为二氧化硅，B正确；
C．工业上由反应 可以制得粗硅，若要制得高纯硅，需继续利用化学方法进行提纯，C错误；
D．碳纳米管比表面积大、强度高，可用于生产传感器，D正确。
故选C。
5．（22-23高一下·吉林长春·期末）下列有关无机非金属材料的说法不正确的是
A．高纯度的硅是制半导体的重要材料
B．古代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器，其主要原料为黏土
C．现代信息社会用于传递信号的光纤的主要成分为硅
D．北京奥运会礼仪服内胆添加了第二代石墨烯发热材料，石墨烯属于新型无机非金属材料
【答案】C
【解析】A．高纯度的硅是制半导体的重要材料，故A正确；
B．烧制瓷器的主要原料为黏土，故B正确；
C．光纤的主要成分为二氧化硅，故C错误；
D．石墨烯是碳元素的单质，具有优良的导电性，属于新型无机非金属材料，故D正确；
选C。
6．（22-23高一下·广东东莞·期中）材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列有关物质的说法正确的是
A．太阳能电池板广泛应用在航天器上，其材料是晶体硅
B．石英玻璃、碳化硅陶瓷、水泥、石墨烯都是硅酸盐材料
C．半导体行业中有一句话：“从沙滩到用户”，计算机芯片的材料是二氧化硅
D．中国航天飞船外壳用到的是特种镁合金，属于新型无机非金属材料
【答案】A
【解析】A．晶体硅是良好的半导体材料，常用于制作太阳能电池板，故A正确；
B．石墨烯是碳元素形成的单质，属于新型无机非金属材料，不是硅酸盐材料，故B错误；
C．计算机芯片的材料是硅，不是二氧化硅，故C错误；
D．特种镁合金是性能优良的金属材料，不属于新型无机非金属材料，故D错误；
故选A。
7．（23-24高一上·广东梅州·月考）美国科学家用某有机分子和球形笼状分子制成了“纳米车”(如图所示)，每辆“纳米车”是由一个有机分子和4个分子构成，直径约6到9纳米。“纳米车”可以用来运输单个的有机分子。下列说法正确的是
A．人们用肉眼可以清晰看到“纳米车”的运动
B．是一种新型的化合物
C．与石墨不是同素异形体
D．该物质分散在蒸馏水中形成的分散系，分散质可以透过滤纸
【答案】D
【解析】A．纳米车微粒直径为纳米级别，肉眼无法看到，A错误；
B．C60为碳的单质，不是化合物，B错误；
C．C60与石墨都是碳的单质，属于同素异形体，C错误；
D．纳米车直径约6-9纳米，分散在蒸馏水中形成胶体，胶体的分散质可透过滤纸，D正确；
故选D。
8．（23-24高一下·河北·调研）科学家最近用金属钠还原CCl4和SiCl4制得SiC纳米棒，该反应的化学方程式为。下列说法错误的是
A．SiC和SiO2中Si元素的化合价相同
B．生成1 ml SiC，转移的电子数为
C．SiO2制备单质Si、单质Si制备SiCl4均涉及氧化还原反应
D．上述反应中SiC既是氧化产物又是还原产物
【答案】D
【解析】A．SiC和SiO2中Si元素的化合价都是+4，A正确；
B．C元素由+4价降低到-4价，因此生成1 ml SiC，转移的电子数为，B正确；
C．SiO2制备单质Si、单质Si制备SiCl4中Si元素的化合价发生了变化，均涉及氧化还原反应，C正确；
D．该反应中SiC是还原产物，NaCl是氧化产物，D错误；
故选D。
9．（22-23高一下·四川南充·月考）下列说法不正确的是
A．高强度新型钛合金构件属于金属材料
B．晶体硅具有半导体性质，可用于生产光导纤维
C．“天问一号”火星车的热控保温材料—纳米气凝胶，可产生丁达尔效应
D．高压输电线路用的陶瓷绝缘材料、用作砂轮磨料的碳化硅都属于无机非金属材料
【答案】B
【解析】A．合金属于金属材料，故A正确；
B．晶体硅具有半导体性质，可用于生产计算机芯片、太阳能电池板，故B错误；
C．胶体都能产生丁达尔效应，故C正确；
D．陶瓷绝缘材料、碳化硅都属于无机非金属材料，故D正确；
故选B。
10．（22-23高一下·河北张家口·期末）自然界中硅元素主要以硅酸盐和二氧化硅的形式存在于地壳中。下列有关硅及其化合物的说法正确的是
A．华为“麒麟”芯片的主要材料是单晶硅B．制造太阳能电池板的主要材料是二氧化硅
C．硅酸可由酸性氧化物与水化合而制得D．是酸性氧化物，不与任何酸发生反应
【答案】A
【解析】A．硅单质是良好的半导体材料，常用于制芯片，故A正确；
B．制造太阳能电池板的主要材料是硅单质，故B错误；
C．不溶于水，不与水反应，故C错误；
D．能与HF反应，故D错误；
故选A。
11．（23-24高一上·黑龙江哈尔滨·月考）工业上以石英砂(SiO2)为原料制取单质硅，其工艺流程图如下：
流程一：
流程二：
已知SiH4中H为-1价。下列有关反应分类说法不正确的是
A．①～④均属于氧化还原反应B．只有①②③属于置换反应
C．⑥既属于氧化还原反应又属于分解反应D．⑤中的两个化学反应均属于复分解反应
【答案】D
【解析】A．①～③中，均发生置换反应，④中发生反应4Mg+SiO22MgO+Mg2Si，都发生元素化合价的变化，都属于氧化还原反应，A正确；
B．只有①②③属于置换反应，⑤为复分解反应，⑥为分解反应，④不属于基本类型的反应，B正确；
C．⑥中反应物只有SiH4，且生成两种单质，既属于氧化还原反应又属于分解反应，C正确；
D．⑤中，其中有一个反应为Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4↑，Si由-4价升高为+4价，则属于氧化还原反应，D不正确；
故选D。
12．（22-23高一下·江苏杭州·月考）下列有关硅及其化合物的说法中正确的是
A．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中
B．反应①，反应②Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑，两反应是相互矛盾的，不可能都发生
C．粗硅制备单晶硅涉及反应之一：
D．虽然能与、反应，但不是两性氧化物
【答案】D
【解析】A．硅酸钠属于粘性的物质，能将玻璃塞和试剂瓶粘结在一起而打不开，故A错误；
B．反应①强酸制弱酸，在溶液中反应，反应②Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑，是在高温条件下才能发生，为气体，逸出可促使反应正向进行，故B错误；
C．粗硅制备单晶硅涉及反应之一：，故C错误；
D．与HF反应生成的不是盐，则不是两性氧化物，故D正确；
故选D。
13．（22-23高一下·江苏无锡·期末）传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如陶瓷、玻璃和水泥等；随着科学技术的发展，一系列新型无机非金属材料相继问世，其中有一些是高纯度的含硅元素的材料，如单晶硅、二氧化硅等，具有特殊的光学和电学性能，是现代信息技术的基础材料；还有一些含有碳、氮等其他元素，在航天、能源和医疗等领域有着广泛的应用。下列选项所示的物质间转化不能实现的是
A．B．
C．D．Na2SiO3溶液
【答案】A
【解析】A．SiO2不溶于水，不能实现，故A正确；
B．SiO2与NaOH反应的方程式为：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，故B错误；
C．H2SiO3可以与NaOH反应，反应的方程式为：H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O，故C错误；
D．Na2SiO3与CO2反应的方程式为：Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3，故D错误；
故选A。
14．（22-23高一下·湖北恩施·月考）关于硅及其化合物的叙述中，错误的是
A．硅是良好的半导体材料
B．二氧化硅能与石灰石反应：SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑
C．可以用焦炭还原二氧化硅生产硅：SiO2+2CSi+2CO↑
D．水泥的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2
【答案】D
【解析】A．Si元素处于金属与非金属交界区，硅元素单质的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，A正确；
B．二氧化硅能与石灰石在高温下反应产生CaSiO3和CO2，反应方程式为：SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑，B正确；
C．焦炭与二氧化硅高温下反应产生Si单质和CO，反应方程式为：SiO2+2CSi+2CO↑，C正确；
D．水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙，玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2， D错误；
故选D。
15．（22-23高一下·辽宁大连·月考）工业制备高纯硅的流程如下，下列说法正确的是
A．石英砂与过量焦炭发生的主要反应的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑
B．盛装NaOH溶液的玻璃瓶要使用磨口玻璃塞
C．粗硅与HCl反应时，需要在富氧的环境中进行
D．高纯硅常用于制备光导纤维
【答案】A
【解析】A．石英砂与过量焦炭发生的主要反应制备粗硅是主要反应，其化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑，A正确；
B．玻璃塞和试剂瓶磨口处的SiO2会与NaOH溶液反应生成硅酸钠，硅酸钠溶液具有黏性，则盛装NaOH溶液的玻璃瓶要不能使用磨口玻璃塞，B错误；
C．粗硅与HCl反应时，会产生H2，若在富氧的环境中，易发生爆炸且会生成SiO2，C错误；
D．SiO2用于制作光导纤维，D错误；
故选A。
考点01 硅和二氧化硅
考点03 硅酸盐材料
考点02 硅酸和硅酸盐
考点04 新型无机非金属材料
材料类型
主要特性
示例
用途
高温结构
陶瓷
耐高温、抗氧化、耐磨蚀
碳化硅、氮化硅与某些金属氧化物等烧结而成
火箭发动机的尾管及燃烧室、汽车发动机、高温电极材料等
压电陶瓷
实现机械能与电能的相互转化
钛酸盐、锆酸盐
滤波器、扬声器、声纳探伤器、点火器等
透明陶瓷
优异的光学性能，耐高温，绝缘性好
氧化铝、氧化钇、氮化铝、氟化钙
高压钠灯、激光器、高温探测窗等
超导陶瓷
在某一临界温度下电阻为零
可用于电力、交通、医疗等领域
材料类型
性能
用途
碳纳米管
比表面积大，高强度，优良的电学性能
生产复合材料、电池和传感器等
石墨烯
电阻率低，热导率高，具有很高的强度
用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等