第三节 无机非金属材料
题组一 硅酸盐材料
1．(2023·湖南郴州高一统考学业考试)随着科学技术的发展，无机非金属材料突破了传统的硅酸盐体系。下列物质中不属于硅酸盐材料的是( )
A．水泥 B．普通玻璃
C．石墨烯 D．陶瓷
2．下列关于硅酸盐材料的说法错误的是( )
A．生活中常见的硅酸盐材料有玻璃、水泥、陶瓷
B．普通玻璃的主要成分是二氧化硅
C．陶瓷的主要原料是黏土
D．硅酸盐水泥以石灰石和黏土为主要原料
3．下列关于水玻璃的性质和用途的叙述不正确的是( )
A．水玻璃是一种矿物胶，既不燃烧也不受腐蚀
B．在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料
C．木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧
D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质
题组二 新型无机非金属材料
4．(2023·济南高一期末)我国火星探测器“天问一号”上使用了重量轻、强度高、刚性好、宽温度范围下尺寸稳定的新型SiC增强铝基复合材料。下列说法错误的是( )
A．SiC是一种新型硅酸盐材料
B．SiC俗称金刚砂，具有类似金刚石的结构
C．SiC中的碳原子和硅原子通过共价键连接
D．SiC具有优异的耐高温抗氧化性能
5．(2022·杭州高一调研)碳纳米管是由石墨烯卷曲成的单层或多层的直径为2～20 nm的中空管状结构。下列说法不正确的是( )
A．碳纳米管是一种胶体
B．石墨烯卷成管状结构发生了化学变化
C．石墨烯和碳纳米管互为同素异形体
D．根据碳纳米管的形状可推测它可以用作催化剂的载体
6．下列有关硅及其化合物的说法正确的是( )
A．硅在自然界中以游离态和化合态两种形式存在
B．硅晶体是良好的半导体，可用于制造光导纤维
C．氢氟酸要存放在塑料瓶中
D．SiO2对应的水化物是可溶性弱酸
7．(2023·安徽阜阳高一检测)下列表述正确的是( )
A．SiO2既能和NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以SiO2属于两性氧化物
B．因为Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强
C．CO2和SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂
D．CO2和SiO2都是由分子构成的化合物，所以两者物理性质相似
8．除去二氧化硅中混有的少量生石灰和石灰石，有如下操作：①加水溶解 ②加水煮沸 ③过滤 ④加稀盐酸 ⑤加稀硫酸，正确的操作顺序是( )
A．①③ B．④③ C．⑤③ D．②③
9．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．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应
C．木材浸过水玻璃后，不易着水
D．所有的硅酸盐都难溶于水
10．(2023·威海高一期中)由粗SiO2制备纯SiO2的流程如图所示，下列说法不正确的是( )
A．SiO2可用于制造光导纤维
B．步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋Na2SO4
C．步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2替代
D．若在实验室中完成步骤Ⅲ，一般在蒸发皿中进行
11．(2023·安阳高一期中)Ca3SiO5(可看作CaSiO3·2CaO)是硅酸盐水泥的主要成分之一，其相关性质的下列说法不正确的是( )
A．具有吸水性，需要密封保存
B．可发生反应：Ca3SiO5＋4NH4ClCaSiO3＋2CaCl2＋4NH3↑＋2H2O
C．能与CO2反应生成新盐
D．与足量盐酸作用，所得固体产物为SiO2
12．氮化硅(Si3N4)是一种重要的高温结构陶瓷材料，用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备Si3N4的操作流程如图(粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物)：
下列叙述不正确的是( )
A．“还原”反应的化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑
B．粗硅提纯所得的高纯硅是制造光导纤维的材料
C．“操作X”可将原料气通过灼热的铜网
D．“稀酸Y”可选用稀硝酸
13．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)下列物质不含有硅酸盐的是________(填字母)。
A．陶瓷 B．玻璃
C．水泥 D．生石灰
(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为_________________
_______________________________________________________，工艺师常用________(填物质名称)来雕刻玻璃。
(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作________。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是________(填字母)。
A．普通玻璃坩埚 B．石英玻璃坩埚
C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚
(4)工业上常利用反应2C＋SiO2Si＋2CO↑制备硅单质，该反应中所含元素化合价升高的物质是________(填化学式，下同)，氧化剂是________。
14．某实验小组设计了如图装置探究焦炭还原二氧化硅。
已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO＋PdCl2＋H2O===CO2＋2HCl＋Pd↓(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。
(1)实验时要通入足够长时间的N2，其原因是__________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)装置B的作用是_______________________________________________________________。
(3)装置C、D中所盛试剂分别为______________、____________，若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为____________________
_______________________________________________________________________________。
(4)该装置的缺点是_______________________________________________________________。
(5)设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强：_____________________________________________
_______________________________________________________________________________。
15．硅藻土由无定形的SiO2组成，含有少量Fe2O3、Al2O3及有机物等杂质。工业上按如图流程用硅藻土制备纳米二氧化硅。
(1)煅烧硅藻土的目的是________________。
(2)在加热条件下加入烧碱时主要反应的化学方程式为_________________________________。
(3)加入过量硫酸后生成胶体的化学方程式为_________________。
(4)工艺师常用________(填物质名称)来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为_________________
_______________________________________________________________________________。
(5)许多人喜欢佩戴玉石饰品，玉石的主要成分基本都属于硅酸盐，例如和田玉(Ca2Mg5H2Si8O24)可表示为复杂氧化物形式2CaO·5MgO·8SiO2·H2O，则南阳玉(CaAl2Si2O8)表示为复杂氧化物形式是__________________。
第三节 无机非金属材料
1．C 2.B 3.D 4.A 5. A 6.C 7.C
8．B [稀盐酸与CaO、CaCO3反应生成CaCl2溶液，然后过滤得到SiO2固体。注意不能选用稀硫酸，因CaSO4微溶，不易分离出SiO2。]
9．C [陶瓷、玻璃、水泥的主要成分都是硅酸盐，其含有的SiO2能与氢氟酸反应，A项错误。]
10．D [步骤Ⅱ中硅酸钠和稀硫酸反应生成硅酸沉淀，化学方程式是Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋Na2SO4，B项正确；碳酸的酸性强于硅酸，因此步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2替代，C项正确；若在实验室中完成步骤Ⅲ，一般在坩埚中进行，蒸发皿不能用于灼烧固体，D项错误。]
11．D
12．B [“还原”反应是用焦炭把二氧化硅还原为粗硅，反应的化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，故A正确；粗硅提纯所得的高纯硅是制造芯片的材料，故B错误；“操作X”是除去氮气中的少量氧气，可将原料气通过灼热的铜网，故C正确；粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物，硝酸能溶解Fe、Cu，所以“稀酸Y”可选用稀硝酸，故D正确。]
13．(1)D (2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O 氢氟酸 (3)防火剂 D (4)C SiO2
解析 (1)生石灰是CaO，为碱性氧化物且不含Si，不含有硅酸盐。(2)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。由于SiO2能溶于氢氟酸，因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)Na2SiO3水溶液又称“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火剂。SiO2和Na2CO3在高温下反应生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融纯碱。(4)该反应中C被氧化，SiO2中＋4价的硅元素被还原，因此SiO2作氧化剂。
14．(1)排尽装置中的O2、CO2、水蒸气，避免其对实验产生干扰 (2)作安全瓶，防止倒吸
(3)澄清石灰水 PdCl2溶液 3SiO2＋4C2CO2↑＋2CO↑＋3Si (4)无尾气吸收装置
(5)向Na2SiO3溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊
解析 (3)根据元素守恒，碳与二氧化硅反应可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C装置用来检验有没有二氧化碳，D装置用来检验一氧化碳，所以装置C、D中所盛试剂分别为澄清石灰水、PdCl2溶液。(4)一氧化碳有毒，不能排放到空气中。(5)验证碳酸、硅酸的酸性强弱，先将产生的CO2气体通过饱和碳酸氢钠溶液除去混有的杂质气体，然后再通入硅酸钠溶液发生反应CO2＋H2O＋Na2SiO3===Na2CO3＋H2SiO3↓，说明酸性：H2CO3>H2SiO3。
15．(1)除去有机杂质
(2)SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O
(3)Na2SiO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2SiO3(胶体)
(4)氢氟酸 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
(5)CaO·Al2O3·2SiO2
解析 (1)硅藻土中含有少量Fe2O3、Al2O3及有机物等杂质，除去有机杂质可以采用煅烧的方法。(3)化学反应遵循强酸制弱酸的规律，所以H2SO4能和Na2SiO3反应，化学方程式为Na2SiO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2SiO3(胶体)。
