人教版 (新课标)选修2 化学与技术课题1 无机非金属材料同步测试题

无机非金属材料

课时演练·促提升

A组

1.下列有关玻璃的说法中错误的是(　　)

A.制造水泥的主要原料为石灰石、黏土、石膏

B.氢氟酸能腐蚀玻璃是因为它是最强的无氧酸

C.钢化玻璃的机械强度比普通玻璃大4~6倍

D.石英玻璃的膨胀系数比普通玻璃的小

解析:氢氟酸腐蚀玻璃是因为SiO2+4HFSiF4↑+2H2O。

答案:B

2.下列关于无机非金属材料的叙述不正确的是(　　)

A.二氧化硅是生产光纤制品的基本原料

B.可以用Si3N4、Al2O3制作高温结构陶瓷制品

C.水泥砂浆又称混凝土

D.金刚石是自然界最硬的物质

解析:水泥砂浆是水、水泥、沙子的混合物,在建筑上用作黏合剂;混凝土是水泥、沙子和碎石等的混合物,大量用于建筑、水利、道路和国防等工程中,并大都采用钢筋骨架的混凝土结构。

答案:C

3.下列叙述正确的是(　　)

①普通水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙

②制造普通玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英砂

③陶瓷的种类很多,主要分为土器、瓷器和炻器等

④高温结构陶瓷、生物陶瓷和压电陶瓷都属于新型无机非金属材料

⑤硅氧四面体结构的特殊性决定了硅酸盐材料大多具有稳定性强、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等特点

A.①②③ B.②③④

C.①③④⑤ D.①②③④⑤

解析:由常用无机非金属材料的性能和用途可知,以上叙述均正确。

答案:D

4.(双选)世界著名的科技史学家、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”。下列关于玻璃的叙述中,正确的是(　　)

A.玻璃是人类最早使用的硅酸盐材料

B.玻璃在加热熔化时有固定的熔点

C.制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英

D.普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅

解析:陶瓷是人类最早使用的硅酸盐材料;玻璃是混合物,无固定的熔点。

答案:CD

5.碳纳米管是由一种纳米尺度的、具有完整分子结构的新型碳纳米材料制成,它是由一层碳原子卷曲而成的无缝、中空的管体;具有质轻、可弯曲、强度好、弹性强的特点。下列关于碳纳米管的可能用途叙述中不正确的是(　　)

A.用它可做成攀登月球的“太空天梯”

B.能解决室温下,低气压、高容量储存氢气的难题

C.作为优秀的绝缘材料

D.制造电脑芯片可大大提高计算机系统的计算能力

解析:由于碳纳米管具有质轻、可弯曲、强度好、弹性强的特点,所以它可以制成强度很大、质量较小的绳索,做成攀登月球的“太空天梯”;又由于碳纳米管是由一层碳原子卷曲而成的无缝、中空的管体,所以在管体内可以安全地储存氢气;它是由一层碳原子卷曲而成的管体,因而可以联想到碳纳米管相当于是由石墨的一层碳原子卷曲而成的管体,所以它应像石墨一样能够导电,可以用于制造电器部件。

答案:C

6.开发新材料是现代科技发展的方向之一。下列有关材料的说法正确的是(　　)

A.氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料

B.C60属于原子晶体,用于制造纳米材料

C.纤维素乙酸酯属于天然高分子材料

D.单晶硅常用于制造光导纤维

解析:C60是分子晶体,不是原子晶体,B项错误;纤维素乙酸酯是人工合成的,不是天然高分子材料,C项错误;制造光导纤维的材料是SiO2而不是Si,D项错误。

答案:A

7.下列有关物质组成、性质和用途的说法中,正确的是 (　　)

A.合金的熔点一般比组成合金的各成分金属的高

B.氮化硅、光导纤维、氧化铝陶瓷等属于新型无机非金属材料

C.水泥、玻璃和水晶都是硅酸盐产品

D.光导纤维的主要成分是硅,可广泛用于通信和医疗领域

答案:B

8.据《科学时报》报道,一项名为“陶瓷耐高温大红色釉的研究”的课题通过了国家12位陶瓷色釉专家参加的技术鉴定,至此国际陶瓷工艺界无法高温(1 200~1 300 ℃)烧制大红色釉的历史正式宣告结束。

(1)下列名称与陶瓷有关的是　　　　(选填字母代号)。 

①宜兴　②景德镇　③秦兵马俑　④china　⑤黏土

(2)陶瓷分为陶器和瓷器,二者尽管都用黏土作为原料,但在原料的纯度上要求不同,其中需要纯净高岭土的是　　　　;二者都需要在高温下进行烧制,但具体的温度不同,　　　　烧制的温度要求更高;二者的制作工艺相差不大,一般需要经过制泥→　　　　→干燥→　　　　→冷却。 

(3)唐三彩属于彩陶,彩陶是在陶瓷坯体上涂有掺杂重金属离子的釉料,而且烧制时通入不同的空气量,即便是掺杂的同一种金属离子,颜色也不同。用铁元素在高温时的变化说明烧制成红色陶瓷的原理:　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)高岭土又叫瓷土,主要由高岭石的微小晶体组成,因盛产于我国江西景德镇的高岭而得名,是制造瓷器的优良原料,其组成可表示为Al2Si2Ox(OH)y,其中y>10时,x=　　　　。 

解析:(1)该题中的5个选项都与陶瓷有关,其中宜兴和景德镇分别是我国的陶器盛产地和瓷器盛产地;而秦兵马俑则属于陶;china的词意就是瓷器;黏土是陶瓷的主要原料。

(2)陶瓷是陶和瓷的简称,二者的制作工艺有相同的地方,也有不同的地方。

(3)红色陶瓷多含高价铁(Fe2O3),这种氧化物是在氧化气氛的火焰中烧制的,所以需要足量的氧气。

(4)根据化合物中元素化合价代数和为零可以列出关于x、y的方程式:2x+y=2×3+2×4=14,讨论可知当y>10,即y=12时,x=1。

答案:(1)①②③④⑤

(2)瓷器　瓷器　成型　烧结

(3)在空气过量和高温的条件下,铁元素生成的多为+3价的氧化铁

(4)1

B组

1.下列表述正确的一项是(　　)

①人造刚玉熔点很高,可用作高级耐火材料,主要成分是二氧化硅　②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成,玛瑙的主要成分是硅酸盐　③提前建成的三峡大坝使用了大量水泥,水泥是硅酸盐材料　④夏天到了,游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛　⑤太阳能电池可采用硅材料制作,其应用有利于环保、节能

A.①②③ B.②④

C.③④⑤ D.③⑤

解析:人造刚玉的主要成分是氧化铝;玛瑙是含有有色杂质的石英晶体,主要成分是二氧化硅;有色玻璃是在制造玻璃的过程中加入某些金属氧化物(加入Co2O3后呈蓝色,加入Cu2O后呈红色),但不是变色玻璃,变色玻璃是含有AgBr的玻璃(AgBr具有感光性);水泥、玻璃、陶瓷都是硅酸盐材料。

答案:D

2.下列关于硅单质及其化合物的说法中正确的是(　　)

①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素

②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品

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.①② B.②③ C.①④ D.③④

解析:硅是地壳中元素含量居第二位的元素;水晶的主要成分是SiO2,不是硅酸盐制品;用于制作光导纤维的是SiO2;陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料。

答案:C

3.下列说法中,正确的是(　　)

A.传统的无机非金属材料具有抗腐蚀性、耐高温等许多优点,但也有质脆、经不起热冲击的缺点

B.新型无机非金属材料继承了传统非金属材料的优点,但不能耐高温

C.有些新型无机非金属材料可以作绝缘体,但都不能做半导体

D.新型无机非金属材料都能透过可见光

解析:新型无机非金属材料有的可以耐高温;用金刚石可以制作半导体材料;并不是所有的无机非金属材料都可透光。

答案:A

4.有关高温结构陶瓷和光导纤维的说法正确的是(　　)

A.高温结构陶瓷弥补了金属材料的弱点,但是硬度却远远低于金属材料

B.氮化硅陶瓷是一种重要的结构陶瓷,具有超硬性,它不与任何无机酸反应

C.制造光导纤维主要原料是玻璃

D.光导纤维的抗干扰性能好,不发生电辐射,通信质量高,能防窃听

解析:A项其硬度大于金属材料,B项能与氢氟酸反应,C项主要原料为SiO2。

答案:D

5.获取知识和信息是现代人不可缺少的素质,信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动。信息产业的核心材料是高纯度的硅,单晶硅可用来制作大规模集成电路、整流器等。硅纯度越高,大规模集成电路的性能就越好。高纯度的单晶硅生产方法有以下几种。

方法一:三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法,生产过程示意图如下。

石英砂粗硅SiHCl3(粗)SiHCl3(纯)高纯硅

方法二:用金属硅化物(Mg2Si)与盐酸作用制得硅烷,再热分解硅烷可得高纯硅。

根据上述信息回答以下问题:

(1)从方法一生产单晶硅的过程看,由焦炭还原得到的硅为何还要进一步处理?

(2)写出方法二中生产高纯硅的两个化学方程式:

①　; 

②　。 

(3)写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)在方法一中,整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质,写出配平的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　;H2还原SiHCl3过程中若混入O2,可能引起的后果是　　　　　　　　。 

(5)比较方法一和方法二,分析一下各自的优缺点　　　　　　　　　　　　　　。 

(6)下列有关硅材料的说法正确的是　　　(填字母)。 

A.碳化硅化学性质稳定,可用于生产耐高温水泥

B.氮化硅硬度大、熔点高,可用于制作高温陶瓷和轴承

C.高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通信材料——光导纤维

D.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的

E.常温下盐酸可以与硅反应,故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅

解析:(1)C还原SiO2得到的单质硅是粗硅,杂质的含量高,需要进一步的提纯处理;(2)Mg2Si与盐酸作用生成硅烷,同时生成MgCl2;(3)注意副产物为HCl;(4)SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质,写出配平的化学方程式:SiHCl3+3H2OH2SiO3+H2+3HCl。H2还原SiHCl3过程中若混入O2,可能引起的后果是:高温下,H2遇O2发生爆炸;(6)SiC和Si3N4均为熔点高、性质稳定的晶体,A、B正确。光导纤维的材料为SiO2,C正确。普通玻璃的主要成分为Na2SiO3和CaSiO3,它是以石英砂(SiO2)、石灰石(CaCO3)和纯碱(Na2CO3)为主要原料反应制成的:Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑,D正确。常温下,Si只能与HF反应,不与HCl反应,E错误。

答案:(1)由C还原SiO2得到的单质硅中,杂质含量过高,将它用HCl处理得到低沸点SiHCl3,便于蒸发提纯,然后再还原得高纯硅。

(2)①Mg2Si+4HCl2MgCl2+SiH4↑

②SiH4Si+2H2

(3)SiHCl3+H2Si+3HCl

(4)SiHCl3+3H2OH2SiO3+3HCl+H2　Si被氧化成SiO2而得不到Si单质,H2和O2混合发生爆炸

(5)方法一的优点是原料来源丰富,但与方法二相比,步骤较复杂;方法二的优点是流程简单,缺点是原料需要制备

(6)ABCD

6.氮化硅是一种高温陶瓷材料,它的硬度大、熔点高、化学性质稳定。

(1)根据性质,推测氮化硅陶瓷的用途是　　　　。(填序号) 

A.制汽轮机叶片 

B.制有色玻璃

C.制永久性模具 

D.制造柴油机

(2)写出N的原子结构示意图:　　　　,根据元素周期律知识,请写出氮化硅的化学式:　　　　。 

(3)工业上多通过高纯硅与纯氮气在1 300 ℃条件下反应获得氮化硅,化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)工业上也可用化学气相沉积法(CVD)由SiCl4制得氮化硅,化学方程式为　　　　　　　　　　　。工业上也可用化学气相沉积法由CH4制造金刚石薄膜,反应原理为　　　　　　　　　　　。 

解析:(1)氮化硅陶瓷硬度大、耐磨损、抗腐蚀、抗冷热冲击,所以可用来制造汽轮机叶片、永久性模具以及柴油机等。

(2)氮化硅中,氮的非金属性强,应显-3价;硅的还原性强,且+4价稳定,故应显+4价。由此可得氮化硅的化学式:Si3N4。

答案:(1)ACD　(2) +7　Si3N4

(3)3Si+2N2Si3N4

(4)3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl

CH4C(金刚石)+2H2