2018高中化學(xué) 第三單元 化學(xué)與材料的發(fā)展 3.1 無機(jī)非金屬材料課時過關(guān)能力提升 新人教版選修2.doc

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課題1　無機(jī)非金屬材料 課時過關(guān)能力提升 1下列關(guān)于無機(jī)非金屬材料的敘述不正確的是(　　) A.二氧化硅是生產(chǎn)光纖制品的基本原料 B.可以用Si3N4、Al2O3制作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷制品 C.水泥砂漿又稱混凝土 D.金剛石是自然界硬度最大的物質(zhì) 解析：水泥砂漿是水、水泥、沙子的混合物,在建筑上用作黏合劑;混凝土是水泥、沙子和碎石等的混合物,大量用于建筑、水利、道路和國防等工程中,并多數(shù)采用鋼筋骨架的混凝土結(jié)構(gòu)。 答案：C 2傳統(tǒng)硅酸鹽材料與新型無機(jī)非金屬材料的共同特性是 (　　) A.耐高溫 B.具有電學(xué)特性 C.具有光學(xué)特性 D.具有生物功能 解析：由兩者的性能可知,傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料和新型無機(jī)非金屬材料均具有耐高溫的性能。 答案：A 3陶瓷已廣泛應(yīng)用于生活和生產(chǎn)中,下列不屬于陶瓷制品的是(　　) A.電器中的絕緣瓷管 B.實(shí)驗室中的坩堝 C.實(shí)驗室中的試管 D.建筑上燒制的磚瓦 解析：實(shí)驗室中的試管是由玻璃制成的,不屬于陶瓷。 答案：C 4碳納米管是由一種納米尺度的、具有完整分子結(jié)構(gòu)的新型碳納米材料制成的,它是由一層碳原子卷曲而成的無縫、中空的管體,具有質(zhì)輕、可彎曲、強(qiáng)度好、彈性強(qiáng)的特點(diǎn)。下列關(guān)于碳納米管的可能用途敘述錯誤的是(　　) A.用它可做成攀登月球的“太空天梯” B.能解決室溫下低氣壓、高容量儲存氫氣的難題 C.作為優(yōu)良的絕緣材料 D.制造電腦芯片可大大提高計算機(jī)系統(tǒng)的計算能力 解析：由于碳納米管具有質(zhì)輕、可彎曲、強(qiáng)度好、彈性強(qiáng)的特點(diǎn),所以它可以制成強(qiáng)度很大、質(zhì)量較小的繩索,做成攀登月球的“太空天梯”;又由于碳納米管是由一層碳原子卷曲而成的無縫、中空的管體,所以在管體內(nèi)可以安全地儲存氫氣;它是由一層碳原子卷曲而成的管體,因而可以聯(lián)想到碳納米管相當(dāng)于是由石墨的一層碳原子卷曲而成的管體,所以它應(yīng)像石墨一樣能夠?qū)щ?它可以用于制造電器部件。 答案：C 5我國及美國、日本等國家都已研制出一種陶瓷柴油機(jī),這種柴油機(jī)的發(fā)動機(jī)部件的受熱面用一種耐高溫且不易傳熱的材料來制造,這種材料是(　　) A.氧化鋁陶瓷 B.氮化硅陶瓷 C.光導(dǎo)纖維 D.玻璃鋼 答案：B 6下列說法中,正確的是(　　) A.傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料具有抗腐蝕、耐高溫等許多優(yōu)點(diǎn),但也有質(zhì)脆、經(jīng)不起熱沖擊的缺點(diǎn) B.新型無機(jī)非金屬材料繼承了傳統(tǒng)非金屬材料的優(yōu)點(diǎn),但不能耐高溫 C.有些新型無機(jī)非金屬材料可以作絕緣體,但都不能作半導(dǎo)體 D.新型無機(jī)非金屬材料都能透過可見光 解析：新型無機(jī)非金屬材料有的可以耐高溫;用晶體硅可以制作半導(dǎo)體材料;并不是所有的無機(jī)非金屬材料都可透光。 答案：A 7我國科學(xué)家前不久成功合成3 nm長的管狀碳納米管,長度居世界之首。這種碳纖維具有強(qiáng)度高、剛度(抵抗變形的能力)高、密度小(只有鋼 A.它是制造飛機(jī)的理想材料 B.它的主要組成元素是碳元素 C.它的結(jié)構(gòu)與石墨相似 D.碳纖維復(fù)合材料能導(dǎo)電 解析：石墨的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是層狀的,碳納米管是管狀的。 答案：C 8下列有關(guān)物質(zhì)組成、性質(zhì)和用途的說法中,正確的是 (　　) A.合金的熔點(diǎn)一般比組成合金的各成分金屬的高 B.氮化硅、光導(dǎo)纖維、氧化鋁陶瓷等屬于新型無機(jī)非金屬材料 C.水泥、玻璃和水晶都是硅酸鹽產(chǎn)品 D.光導(dǎo)纖維的主要成分是硅,可廣泛用于通信和醫(yī)療領(lǐng)域 答案：B 9有關(guān)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和光導(dǎo)纖維的說法正確的是(　　) A.高溫結(jié)構(gòu)陶瓷彌補(bǔ)了金屬材料的弱點(diǎn),但是硬度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于金屬材料 B.氮化硅陶瓷是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷,具有超硬性,它不與任何無機(jī)酸反應(yīng) C.制造光導(dǎo)纖維的主要原料是玻璃 D.光導(dǎo)纖維的抗干擾性能好,不發(fā)生電輻射,通信質(zhì)量高,能防竊聽 解析：A項高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的硬度大于金屬材料,B項氮化硅能與氫氟酸反應(yīng),C項光導(dǎo)纖維主要原料為SiO2。 答案：D 10(1)某型號的水泥主要成分有:Ca2SiOx、Ca3SiOy、Ca3Al2Oz,則x=　　　,y=　　　,z=　　。 (2)水泥具有水硬性,跟水摻和攪拌后很容易　　,水泥要　　　　　保存。普通水泥以　　　　　和　　　　　為主要原料,煅燒后再加入適量　　　　　,用以調(diào)節(jié)硬化速度。 解析：利用化合物中各元素的化合價之和為0可以求算出x、y、z的數(shù)值。 答案：(1)4　5　6 (2)凝固變性　密封　黏土　石灰石　石膏 11工業(yè)生產(chǎn)中,利用不同原料或添加不同的化學(xué)物質(zhì),以及采用不同的工藝過程等,可制得多種性能、用途的玻璃。 (1)普通玻璃制造過程中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)主要是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)現(xiàn)有三種物質(zhì): A.含有鉀、鉛的原料 B.B2O3 C.某些金屬氧化物或鹽 ①制造化學(xué)儀器的玻璃需加入的物質(zhì)是　　　　(填編號,下同)。 ②制造光學(xué)儀器的玻璃需加入的物質(zhì)是　　　。 ③制造顏色不同的玻璃需加入的物質(zhì)是　　　。 解析：加入含有鉀、鉛的原料可用來制造光學(xué)玻璃;加入B2O3制成的玻璃耐化學(xué)腐蝕、耐溫度急劇變化,可用于制造化學(xué)實(shí)驗室中的玻璃儀器;加入一些金屬的氧化物或鹽可以得到顏色不同的玻璃。 答案：(1)Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑, CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑ (2)①B?、贏　③C ★12氮化硅是一種高溫陶瓷材料,它的硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。 (1)根據(jù)性質(zhì),推測氮化硅陶瓷的用途是　　　　(填序號)。 A.制汽輪機(jī)葉片 B.制有色玻璃 C.制永久性模具 D.制造柴油機(jī) (2)寫出N的原子結(jié)構(gòu)示意圖:　　　　,根據(jù)元素周期律知識,請寫出氮化硅的化學(xué)式:　　　　。 (3)工業(yè)上多通過高純硅與純氮?dú)庠? 300 ℃條件下反應(yīng)獲得氮化硅,化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)工業(yè)上也可用化學(xué)氣相沉積法(CVD)制得氮化硅,化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　。工業(yè)上常用化學(xué)氣相沉積法由CH4制造金剛石薄膜,反應(yīng)原理為　　　　　　　　　　　。 解析：(1)氮化硅陶瓷硬度大、耐磨損、抗腐蝕、抗冷熱沖擊,所以可用來制造汽輪機(jī)葉片、永久性模具以及柴油機(jī)等。 (2)氮化硅中,氮的非金屬性強(qiáng),應(yīng)顯-3價,硅的還原性強(qiáng),且+4價穩(wěn)定,故應(yīng)顯+4價。由此可得氮化硅的化學(xué)式:Si3N4。 答案：(1)ACD (2) (3)3Si+2N2Si3N4 (4)3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl CH4C(金剛石)+2H2 ★13晶體硅是一種重要的非金屬材料,制備純硅的主要步驟如下: ①高溫(1 600~1 800 ℃)下用碳還原二氧化硅制得粗硅。 ②粗硅與干燥HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3:Si+3HClSiHCl3+H2。 ③SiHCl3與過量H2在1 100~1 200 ℃反應(yīng)制得純硅。 已知SiHCl3能與H2O強(qiáng)烈反應(yīng),在空氣中易自燃。 請回答下列問題: (1)第①步制備粗硅的化學(xué)反應(yīng)方程式為　　　　　　　　　　　　　　　,若溫度超過1 900 ℃,則會生成金剛砂,化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　。 (2)用SiHCl3與過量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如下(熱源及夾持裝置略去): ①裝置B中的試劑是　　　,裝置C中的燒瓶需要加熱,其目的是　　　　　　　　　　　　。 ②反應(yīng)一段時間后,裝置D中觀察到的現(xiàn)象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　,裝置D不能采用普通玻璃管的原因是　　　　　　　　　　　　,裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　。 ③為保證制備純硅實(shí)驗的成功,操作的關(guān)鍵是檢查實(shí)驗裝置的氣密性,控制好反應(yīng)溫度以及　。 ④為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì),將試樣用稀鹽酸溶解,取上層清液后需再加入的試劑(填寫字母代號)是　　　。 A.碘水 B.氯水 C.Na2SO3溶液 D.KSCN溶液 解析：根據(jù)題給信息,SiHCl3能與H2O強(qiáng)烈反應(yīng),在空氣中自燃,可知H2的作用之一就是排盡裝置內(nèi)的空氣,防止SiHCl3自燃,因此H2必須是干燥的,可知B的作用就是干燥H2,所以選用濃硫酸。由于通入D中的應(yīng)是穩(wěn)定的SiHCl3與過量H2的氣流,所以C裝置要加熱,并且是水浴加熱。由于D裝置應(yīng)加熱到1 100~1 200 ℃,所以必須用石英管。鑒定是否含鐵單質(zhì),用稀鹽酸溶解后生成Fe2+,再轉(zhuǎn)化為Fe3+后再檢驗,故選B、D兩種試劑。 答案：(1)SiO2+2CSi+2CO↑　SiO2+3CSiC+2CO↑ (2)①濃硫酸　使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化 ②有固體物質(zhì)生成　在該反應(yīng)溫度下,普通玻璃會軟化　SiHCl3+H2Si+3HCl ③排盡裝置中的空氣 ④BD