2019-2020学年新教材人教版必修第二册 第五章第三节 无机非金属材料 作业

第三节无机非金属材料

[学业达标]

1．下列关于无机非金属材料的说法不正确的是()

A．传统无机非金属材料是指：玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料

B．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，具有极大强度

C．高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点

D．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐

解析：新型无机非金属材料不但克服了传统无机非金属材料易碎、强度不够等缺点，并且具有特殊结构、特殊功能；新型无机非金属材料的主要成分并不一定是硅酸盐，如氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等。

答案：D

2．下列关于玻璃的叙述正确的是()

A．玻璃是硅酸盐产品，有固定的熔点

B．玻璃是由几种成分熔化在一起而形成的晶体

C．玻璃的成分及各成分的比例固定不变

D．玻璃生产中所涉及的两个主要反应均有CO2生成

解析：玻璃不是晶体，没有固定的熔点，A、B项错误；玻

璃的种类较多，不同玻璃的成分及各成分的比例不同，C 项错误；

玻璃生产中所涉及的两个主要反应为CaCO 3＋SiO 2=====高温CaSiO 3

＋CO 2↑、Na 2CO 3＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑，均有CO 2

生成，D 项正确。

答案：D

3．下列说法正确的是 ( )

A ．石英玻璃、玛瑙、水泥和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品

B ．红宝石、珍珠、水晶、钻石等装饰品的主要成分都是硅酸盐

C ．氢氟酸能够雕刻玻璃

D ．硅酸具有酸的通性，能使石蕊溶液变红

解析：石英玻璃、玛瑙的成分是SiO 2，不属于盐，A 不正确；红宝石的主要成分为三氧化二铝、珍珠的主要成分为CaCO 3、水晶的主要成分为SiO 2、钻石为碳单质，均不属于硅酸盐，B 不正确；氢氟酸能与玻璃的成分之一SiO 2发生反应：4HF ＋SiO 2===SiF 4↑＋2H 2O ，C 正确；硅酸具有酸的通性，例如能与碱反应，但其难溶于水，不能使石蕊溶液变色，D 错。

答案：C

4．硅及其化合物在材料领域中应用广泛。下列叙述中，正确的是( )

A．右图是常见于汽车中的小摆件“苹果花”，它的动力是以Si为原料制作的太阳能电池

B．晶体硅主要用途是制造光导纤维

C．硅是地壳中含量最多的元素

D．硅的化学性质很稳定，因此硅在自然界中以游离态形式存在

解析：晶体硅是良好的半导体材料，主要用途是制作太阳能电池、集成电路，A正确、B错误；氧是地壳中含量最多的元素，C错误；硅是亲氧元素，在自然界中以化合态形式存在，D错误。

答案：A

5．有关硅元素的下列叙述中正确的是()

A．硅、碳与氢氟酸都不反应

B．硅是构成矿物岩石的主要原料，其化合态硅几乎全部是硅石和硅酸盐

C．硅与碳性质都很稳定，都能以游离态存在于自然界

D．晶体硅、石墨都可作半导体材料

答案：B

6．我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白。下列对晶体硅的有关叙述正确的是()

A．晶体硅和金刚石的物理性质相似

B．晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应

C．晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它的提炼工艺复杂，价格昂贵

D．晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，可以导电

解析：晶体硅的结构与金刚石相似，是具有正四面体形的空间立体网状结构，所以物理性质与金刚石相似，熔、沸点高，硬度大；硅的化学性质不活泼，但常温下可与F2、HF和强碱反应；晶体硅是一种良好的半导体材料，被广泛使用；晶体硅是一种非金属单质，虽然它具有金属光泽。

答案：A

7．下列物质中，导电性介于导体和绝缘体之间的是()

①晶体硅②金属铝③石墨④晶体锗⑤金刚石

A．只有①B．只有⑤

C．②和③D．①和④

解析：Si、Ge均能导电，可作半导体材料；Al是电的良导体；石墨也能导电，但不能作半导体材料；金刚石不导电。

答案：D

8．下列溶液中①碳酸钠溶液②氢氟酸③氢氧化钠溶液④氯化钠溶液，可以盛放在玻璃试剂瓶中但不能用磨口玻璃塞的

是( )

A ．①③

B ．②④

C ．②③

D ．①④

解析：①、③项中溶液呈碱性，不能与光滑的玻璃反应，但能与磨口玻璃裸露的SiO 2反应，生成的硅酸钠溶液是一种矿物胶，具有良好的黏结性，易使瓶塞与瓶壁粘在一起而难以开启。氢氟酸能腐蚀玻璃，不能用玻璃试剂瓶盛放。

答案：A

9．熔融氢氧化钠反应选用的器皿是( )

A ．陶瓷坩埚

B ．石英坩埚

C ．普通玻璃坩埚

D ．生铁坩埚

解析：陶瓷的成分中含有SiO 2，石英的成分就是SiO 2，玻璃的主要成分中也含有SiO 2，而SiO 2在高温下可以跟NaOH 发

生如下反应：SiO 2＋2NaOH=====高温Na 2SiO 3＋H 2

O 。所以A 、B 、C 的器皿都不能选用，只能用生铁坩埚。

答案：D

10．制备硅单质时，主要化学反应如下：

①SiO 2(石英砂)＋2C(焦炭)=====

高温Si(粗硅)＋2CO ↑ ②Si(粗硅)＋2Cl 2=====高温SiCl 4

， ③SiCl 4＋2H 2=====高温Si(纯硅)＋4HCl ，下列对上述三个反应的

叙述中，不正确的是()

A．①③为置换反应

B．①②③均为氧化还原反应

C．②为化合反应

D．三个反应的反应物中硅元素均被还原

解析：在反应②中Si元素化合价升高，被氧化。

答案：D

[等级突破]

11．世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“中国至少在距今3 000年以前，就已经使用玻璃了。”下列有关普通玻璃的说法不正确的是()

A．制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英

B．玻璃在加热熔化时有固定的熔点

C．普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅

D．盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起

解析：普通玻璃以纯碱、石灰石和石英为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得，A正确；玻璃是混合物，没有固定的熔点，B错误；普通玻璃的大致组成为Na2O·CaO·6SiO2，C正确；二氧化硅易与烧碱溶液反应生成Na2SiO3，Na2SiO3具有很强的黏合性，因此盛有NaOH等强碱性溶液的试剂瓶不能使用玻璃塞。

答案：B

12．下列关于硅酸及其盐的叙述不正确的是( )

A ．硅酸是一种弱酸，可由其酸性氧化物SiO 2与水化合而制得

B ．硅酸盐是构成地壳中岩石的主要成分，黏土的主要成分是硅酸盐

C ．硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，具有黏合性

D ．高岭石的化学式为Al 2Si 2O 5(OH)4，可以表示为

Al 2O 3·2SiO 2·2H 2O

解析：SiO 2与水不反应，A 项错误。

答案：A

13．下列有关硅及其化合物的说法正确的是( )

A ．陶瓷、玻璃、水泥容器都能贮存氢氟酸

B ．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在具有磨口玻璃塞的试剂瓶中

C ．用SiO 2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后再通入CO 2

D ．由Na 2CO 3＋SiO 2=====高温CO 2↑＋Na 2SiO 3

可知，硅酸的酸性强于碳酸

解析：陶瓷、玻璃、水泥的主要成分都是硅酸盐，其含有的SiO 2能与氢氟酸反应，A 项错误；硅酸钠是一种黏合剂，能将玻璃塞和瓶体粘在一起，不便于打开，B 项错误；D 项中的反应能发生是因为生成的CO 2气体不断逸出，不能说明硅酸的酸性强于

碳酸。

答案：C

14．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NaAlSi 2O 6，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：

SiO 2――→①C 高温Si(粗)――→②HCl 300 ℃SiHCl 3――→③过量H 21 000～1 100 ℃

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SiHCl 3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl 4(沸点57.6 ℃)，提纯SiHCl 3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________。

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SiO 2。(2)工艺师常用氢氟酸来雕刻

玻璃，是因为氢氟酸能和SiO 2反应，反应的化学方程式为4HF ＋SiO 2===SiF 4↑＋2H 2O 。(3)翡翠的主要成分为NaAlSi 2O 6，将其表示为氧化物形式为Na 2O·Al 2O 3·4SiO 2。(4)步骤①的化学方程

式为2C ＋SiO 2=====

高温Si(粗)＋2CO ↑；步骤②的产物经过冷凝后得到的SiHCl 3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl 4(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O 2在高温的条件下反应生成SiO 2。

答案：(1)Si SiO 2

(2)4HF ＋SiO 2===SiF 4↑＋2H 2O

(3)Na 2O·Al 2O 3·4SiO 2

(4)2C ＋SiO 2=====高温Si(粗)＋2CO ↑ 蒸馏 SiO 2

15．A 、B 、C 、D 四种易溶于水的化合物只由表中的八种离子组成，且四种化合物中阴、阳离子各不相同。

已知：A 溶液混合均产生白色沉淀，B 的焰色反应呈黄色。

回答下列问题：

(1)写出A、B、C、D的化学式：A__________，B__________，C__________，D__________。

(2)写出A溶液与B溶液反应的离子方程式：

___________________________________________________ _____________________。

(3)请选出适合存放A、C、D溶液的试剂瓶的序号：

溶液 A C D

试剂瓶序

号

解析：因都为易溶于水的化合物，故Ag＋一定与NO－3组成AgNO3，H＋不会与OH－或SiO2－3组合，故应与Cl－组成盐酸，则A为盐酸，因A与B、C混合均产生白色沉淀且B的焰色反应为黄色，则B为Na2SiO3，C为AgNO3，剩余的一种物质D为KOH。

答案：(1)HCl Na2SiO3AgNO3KOH

(2)SiO2－3＋2H＋===H2SiO3↓

(3)①③②