化学人教版必修第二册课后作业：- 无机非金属材料

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。

每小题只有一个选项符合题意。

1．下列有关物质组成、性质和用途的说法中，正确的是(C)A．硅酸可由二氧化硅溶于水得到B．氮化硅、光导纤维、氧化铝陶瓷、玻璃等都属于新型无机非金属材料C．木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧D．光导纤维的主要成分是硅，可广泛用于通信和医疗领域解析：二氧化硅不能与水反应，A项错误；氮化硅、光导纤维、氧化铝陶瓷都属于新型无机非金属材料，玻璃属于传统无机非金属材料，B项错误；水玻璃是硅酸钠的水溶液，不燃烧也不易被腐蚀，具有防腐性，木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧，C项正确；光导纤维的主要成分是二氧化硅，可广泛用于通信和医疗领域，D项错误。

2．下列有关说法错误的是(A)A．普通玻璃和钢化玻璃的成分不一样，钢化玻璃中加了玻璃钢B．水泥的主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙C．水泥具有水硬性，因此在保存和运输过程中要注意防水防潮D．陶瓷的釉料在烧制时，若空气过量，一般显示的是高价态的金属的颜色解析：钢化玻璃是将普通玻璃加热软化后，迅速冷却后得到的，成分与普通玻璃一样，故A错误；水泥的主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙，故B正确；水泥具有水硬性，因此在保存和运输过程中要注意防水防潮，故C正确；陶瓷的釉料在烧制时，若空气过量，金属被氧化生成高价态物质，显示的是高价态的金属的颜色，故D正确。

3．下列说法正确的是(C)A．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品C．二氧化硅可用于制造石英表中的压电材料D．化学家采用玛瑙研磨固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐解析：水晶的主要成分是二氧化硅，含有硅元素，但不是硅酸盐，餐桌上的瓷盘是硅酸盐制品，故A 项错误；工艺师利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品，故B 项错误；石英表中压电材料的主要成分是二氧化硅，故C 项正确；玛瑙的主要成分是二氧化硅，故D 项错误。

4．二氧化硅是一种酸性氧化物。

下列化学反应中体现二氧化硅的酸性氧化物的共性的是( D )A ．CaCO 3＋SiO 2=====高温CaSiO 3＋CO 2↑B ．Na 2CO 3＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑C ．SiO 2＋4HF=====高温SiF 4↑＋2H 2OD ．2NaOH ＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋H 2O5．在高温下，碳与硅可形成SiC 。

对于化学反应SiO 2＋3C=====高温SiC ＋2CO ↑，有关叙述正确的是( C )A ．反应中SiO 2是氧化剂，C 是还原剂B ．硅元素被还原了，碳元素被氧化了C ．在反应中C 既是氧化剂又是还原剂D ．在反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1解析：在Si ＋4O 2－2＋3C 0=====高温Si ＋4C －4＋2C ＋2O －2↑反应中只有碳元素化合价既升高又降低，所以C 既是氧化剂又是还原剂。

6．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是( C )①水玻璃是一种矿物胶，既不易燃烧也不受腐蚀②水泥、玻璃、沙子都是硅酸盐制品③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料A ．①②B ．②③C ．①④D ．③④解析：水玻璃是Na 2SiO 3的水溶液，可用作防火剂和防腐剂，①正确；光导纤维的主要成分是SiO 2，③不正确。

7．下列所列各物质的用途不正确的是( D )A ．分子筛：吸附剂、催化剂载体B ．硅胶：干燥剂、吸附剂、催化剂载体C ．碳化硅：砂纸、砂轮D ．硅酸：黏合剂、耐火材料解析：硅胶和分子筛均为疏松多孔物质，表面积大，可作为吸附剂以及催化剂的载体等，A 、B 项正确；碳化硅硬度大，可制作砂纸、砂轮等，C 项正确；硅酸不能作耐火材料，D 项错误。

8．过量的泥沙、纯碱、生石灰熔化后生成下列几种物质，其中正确的是( B )①水泥 ②玻璃 ③瓷器 ④混凝土 ⑤一种硅酸盐产品A ．①和④B ．②和⑤C ．③D ．②解析：本题主要考查玻璃的生产原理及学生思维的严密性。

泥沙的主要成分是SiO 2，与Na 2CO 3、CaO 在高温熔化过程中发生如下反应：SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑，SiO 2＋CaO=====高温CaSiO 3，生成的Na 2SiO 3、CaSiO 3与SiO 2熔合在一起形成一种玻璃态物质，即我们通常说的普通玻璃，玻璃是一种硅酸盐产品。

二、不定项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。

每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得6分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9．氮化硅陶瓷的机械强度高，硬度接近于刚玉(Al 2O 3)，热稳定性好，化学性质稳定。

以下关于氮化硅陶瓷的用途不正确的是( B )A ．可以在冶金工业上制成坩埚、铝电解槽衬里等设备B ．在电子工业上制成耐高温的电的良导体C ．研发氮化硅的全陶发动机替代同类型金属发动机D ．氮化硅陶瓷的原料来源丰富，很有发展前途解析：根据“性质决定用途”可知A 、C 两项都是利用了氮化硅陶瓷的机械强度高、硬度大、热稳定性好的性质，A 、C 两项正确；氮化硅耐高温，但不是电的良导体，B 项错误。

10．半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”，即SiO 2制取Si 。

制取过程中不涉及的化学反应是( B )A ．2C ＋SiO 2=====高温Si ＋2CO ↑B ．SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2OC ．Si ＋2Cl 2=====△SiCl 4D ．SiCl 4＋2H 2=====高温Si ＋4HCl解析：沙(SiO 2)――→C 粗硅――→Cl 2SiCl 4――→H 2Si(纯)。

11．硅及其化合物是重要的无机材料，下列有关说法正确的是( AB )A ．反应SiO 2＋2C=====高温2CO ↑＋Si ，每生成1 mol Si 转移4 mol e －B ．光纤的主要成分是二氧化硅，它质量轻且对光的传输能力强C ．光纤可以将光能转化为电能，是制造光电池的最佳材料D ．陶瓷、水泥、金刚砂及所有的玻璃都是硅酸盐产品解析：标出选项A 反应前后元素的化合价，分析反应前后化合价的变化，可知A 说法正确；光纤是光导纤维的简称，其主要成分是二氧化硅，B 说法正确；制造光电池的材料是晶体硅，C 说法错误；金刚砂的主要成分是碳化硅，石英玻璃的主要成分是二氧化硅，都不是硅酸盐产品，故D 说法错误。

12．石墨烯的结构示意图如图所示，下列关于石墨烯的叙述正确的是( BC )A ．石墨烯可导电，说明它是电解质B ．石墨烯、金刚石、C 60、“碳纳米泡沫”四种物质都是碳的单质C ．石墨烯与金刚石互为同素异形体D ．尽量使用含12 6C 的产品，减少使用含13 6C 的产品，此举符合“促进低碳经济”的宗旨解析：“石墨烯可由石墨剥离而成”，故石墨烯是可以导电的非金属单质，它既不是电解质，也不是非电解质，A 项错；石墨烯、金刚石、C 60、“碳纳米泡沫”都是由碳元素形成的不同的单质，它们互为同素异形体，B 、C 两项正确；12 6C 和136C 都是碳元素，故D 项错。

三、非选择题：共52分。

13．(9分)氮化硅陶瓷因其熔点高，对于金属及氧化物熔体具有相当的高温稳定性， 越来越多地被应用于热工各个领域，如陶瓷烧成棚板、辊棒，以及高温轴承、涡轮叶片等。

(1)下列关于氮化硅陶瓷的说法正确的是AC 。

A ．硅粉合成氮化硅的反应属于氧化还原反应B ．氮化硅陶瓷属于硅酸盐C ．氮化硅陶瓷可用于制造磨刀材料D ．太阳能光伏产业的主体材料为氮化硅(2)在烧结氮化硅陶瓷的过程中，二氧化硅、碳、氮气以物质的量之比3∶6∶2反应生成两种化合物。

①该反应的化学方程式为 3SiO 2＋6C ＋2N 2=====高温Si 3N 4＋6CO 。

②该反应中氧化剂与还原剂的质量比为__7∶9__。

解析：(1)Si 与N 2反应前后N 、Si 元素的化合价发生变化，故属于氧化还原反应，A 正确；氮化硅属于新型高温结构陶瓷，不属于硅酸盐，B 错误；根据氮化硅的性能，可用于制造磨刀材料，C 项正确；太阳能光伏产业的主体材料为硅，D 错误。

(2)①硅原子最外层有4个电子，氮原子最外层有5个电子，在氮化硅中硅显＋4价，氮显－3价，根据化合物中化合价代数和等于零的原则，可得氮化硅的化学式为Si 3N 4。

烧结Si 3N 4的反应物为SiO 2、N 2、C ，生成物为Si 3N 4和另一种化合物，则有3SiO 2＋6C ＋2N 2―→Si 3N 4＋另一种化合物，根据原子守恒可得另一种化合物为CO ，故反应的化学方程式为3SiO 2＋6C ＋2N 2=====高温Si 3N 4＋6CO 。

②根据反应3SiO 2＋6C ＋2N 2=====高温Si 3N 4＋6CO ，分析各元素化合价变化可知，Si 、O 元素反应前后化合价没有变化，氮元素价态降低，N 2为氧化剂，碳元素价态升高，C 单质为还原剂，其质量比为(2 mol ×28 g/mol)∶(6 mol ×12 g/mol)＝7∶9。

14．(13分) 硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。

(1)硅在元素周期表中的位置是第3周期第ⅣA 族。

(2)工业上生产粗硅的反应有：SiO 2＋2C =====3 273 K Si(粗)＋2CO ↑；SiO 2＋3C =====3 273 K SiC ＋2CO ↑。

若产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为1∶1，则参加反应的C 和SiO 2的物质的量之比为5∶2。

(3)工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅：①若反应Ⅰ为Si(粗)＋3HCl=====△SiHCl 3＋H 2，则反应Ⅱ的化学方程式为SiHCl 3＋H 2=====1 373～1 453 K Si(纯)＋3HCl 。

②整个制备过程中必须严格控制无水无氧。

SiHCl 3遇水剧烈反应生成H 2SiO 3、HCl 和另一种物质，写出该反应的化学方程式：SiHCl 3＋3H 2O===H 2SiO 3↓＋3HCl ＋H 2↑。

③假设每一轮次制备1 mol 纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应Ⅰ中HCl 的利用率为90%，反应Ⅱ中H 2的利用率为93.75%，则在第二轮次的生产中，补充投入HCl 和H 2的物质的量之比是5∶1。

解析：(1)硅在元素周期表中的位置是第3周期第ⅣA 族。

(2)根据反应SiO 2＋2C =====3 273 K Si(粗)＋2CO ↑，SiO 2＋3C =====3 273 K SiC＋2CO ↑，生成1 mol Si 需C 2 mol 、SiO 2 1 mol ，生成1 mol SiC 需C 3 mol 、SiO 2 1 mol ，产品中Si 与SiC 的物质的量之比为1∶1，则参加反应的C 和SiO 2的物质的量之比为5∶2。