2024届新高考化学大一轮专题复习课时作业
无机非金属材料
一、选择题（共15题）
1、下列物质应用错误的是( )
A.石墨用作润滑剂 B.氧化钙用作食品干燥剂
C.聚乙炔用作绝缘材料 D.乙二醇溶液用作汽车防冻液
2、Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法不正确的是（ ）
A．可发生反应：Ca3SiO5＋4NH4ClCaSiO3＋2CaCl2＋4NH3↑＋2H2O
B．具有吸水性，需要密封保存
C．能与SO2反应生成新盐
D．与足量盐酸作用，所得固体产物主要为SiO2
3、下列说法正确的是( )
A. 金刚石与石墨烯中的 夹角都为
B. 、 都是由极性键构成的非极性分子
C. 锗原子 基态核外电子排布式为
D. Ⅳ 族元素单质的晶体类型相同
4、我国古代就掌握了青铜（铜-锡合金）的冶炼、加工技术，制造出许多精美的青铜器； 、 是铅蓄电池的电极材料，不同铅化合物一般具有不同颜色，历史上曾广泛用作颜料，下列物质性质与用途具有对应关系的是( )
A. 石墨能导电，可用作润滑剂
B. 单晶硅熔点高，可用作半导体材料
C. 青铜比纯铜熔点低、硬度大，古代用青铜铸剑
D. 含铅化合物颜色丰富，可用作电极材料
5、 在高温高压下可转变为具有一定导电性、高硬度的非晶态碳玻璃。下列关于该碳玻璃的说法错误的是( )
A. 具有自范性
B. 与 互为同素异形体
C. 含有 杂化的碳原子
D. 化学性质与金刚石有差异
6、下列有关材料的结构或性质与用途不具有对应关系的是( )
A. 硅橡胶具有无毒、无味、耐高温的性质，用作压力锅的密封圈
B. 分子筛（铝硅酸盐）具有微孔结构，用作计算机芯片
C. 合金储氢量大、吸放氢速率快，用于氢燃料汽车
D. 高温结构陶瓷具有耐高温、耐氧化、耐磨蚀的特性，用于发动机
7、水泥是人类最伟大的发明之一，主要成分为硅酸三钙 。将其与适量的水反应，形成相互交联的结构，反应式如下 但是，需要避免交联过程热膨胀及产生的水蒸气在建筑结构中造成空隙。我国三峡大坝的建设者在全世界首创了以冰代水的浇灌方法，有效解决了这一问题，保证了大坝建筑质量。下列说法错误的是()
A. 水泥由黏土和石灰石等研磨、煅烧制得
B. 水泥生产过程中加入石膏，可以调节水泥的硬化速率
C. 水的作用是提供结晶水以稳定交联结构
D. 以冰代水的优点是减少了热膨胀及水蒸气的产生
8、硅酸盐材料，与我们的生活密不可分。制备普通硅酸盐玻璃时，用石英、纯碱、石灰石在高温下反应，同时释放出 气体。下列说法错误的是( )
A. 一束光线透过有色玻璃时会产生丁达尔效应，所以有色玻璃属于固溶胶
B. 可以用玻璃棒蘸取待测溶液，做焰色试验
C. 玻璃相对易碎，打碎的玻璃属于可回收垃圾
D. 传统玻璃制造业需要改进工艺，减少 的排放
9、下列离子方程式中书写正确的是( )
A. 水玻璃中通入过量的二氧化碳：
B. 澄清石灰水中通入过量二氧化碳：
C. 二氧化硅与氢氟酸反应：
D. 二氧化硅溶于烧碱溶液中：
10、由二氧化硅制高纯硅的流程如图，下列判断中错误的是（ ）
A．①②③均属于氧化还原反应
B．氢气和氯化氢均可循环利用
C．二氧化硅是一种坚硬难熔的固体
D．三氯甲硅烷（SiHCl3）摩尔质量为135.5 g
11、北京冬奥会备受世界瞩目。下列说法错误的是( )
A.冰壶主材料花岗岩属于无机非金属材料
B.火炬“飞扬”使用的碳纤维属于有机高分子材料
C.冬奥会“同心”金属奖牌属于合金材料
D.短道速滑服使用的超高分子量聚乙烯属于有机高分子材料
12、将空气中 捕获，使其转化为甲醇体现了“碳达峰、碳中和”理念。如图是科学家以金属钌作催化剂实现了这种转化，下列相关叙述错误的是()
A. 本转化常采取蒸馏法将甲醇和水进行分离
B. 由第1步至第4步转化总反应的化学方程式是
C. 的结构式：
D. 金属钌可大大提高该反应的化学反应速率和反应物的转化率
13、向某碳酸钠溶液中逐滴加1 mol·L－1的盐酸，测得溶液中Cl－、HCO的物质的量随加入盐酸体积的关系如图所示，其中n2∶n1＝3∶2，则下列说法中正确的是（ ）
A．Oa段反应的离子方程式与ab段反应的离子方程式相同
B．该碳酸钠溶液中含有1 mol Na2CO3
C．b＝0.6
D．当V（盐酸）＝b L时生成CO2的物质的量为0.3 mol
14、 的分子结构与 类似，对其作出如下推断，其中正确的是( )
① 晶体是分子晶体；②常温常压下 不是气体；③ 的分子是由极性共价键形成的；④ 的熔点高于
A. 全部 B. 只有①②
C. 只有②③ D. 只有①
15、下列关于 和金刚石的叙述正确的是( )
A. 的晶体结构中，每个 原子与2个 原子直接相连
B.通常状况下， 晶体中含有的分子数为 （ 表示阿伏加德罗常数的值）
C.金刚石的网状结构中，由共价键形成的最小环上有6个碳原子
D. 金刚石中含有 个 键（ 表示阿伏加德罗常数的值）
二、非选择题
16、光纤通讯是光导纤维传送信号的一种通讯手段，合成光导纤维及氮化硅（一种无机涂层）的工艺流程如下：
回答下列问题。
（1）反应Ⅰ的化学方程式为 ，氧化剂为 （填化学式）。
（2）经反应Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物质如下：
组分名称 SiCl4 SiHCl3 SiH2Cl2 HCl BCl3 PCl3
质量分数 0.545 0.405 0.046 2 0.000 3 0.001 93 0.001 57
沸点/℃ 57.6 31.8 8.2 －85 12.5 75.5
图中“操作X”的名称为 ；PCl3的电子式为 。
（3）反应Ⅲ和Ⅳ中尾气的用途为 ；反应Ⅳ的化学方程式为
_________________。
17、金属铝质轻且有良好的防腐蚀性,在国防工业中有非常重要的作用,利用铝热反应完成钢轨的焊接非常方便迅速。
(1)在特制漏斗中将铝热剂混合均匀后,引发铝热反应的操作是 。
(2)硅与铝同周期,地壳里硅、铝的含量硅 (填“>”“<”或“=”)铝。工业上制备金属铝的化学方程式是 。
(3)SiO2是硅酸盐玻璃(Na2CaSi6O14)的主要成分,Na2CaSi6O14也可写成Na2O·CaO·6SiO2,钠长石(NaAlSi3O8)的氧化物形式为 ,长石是铝硅酸盐,不同类长石其氧原子的物质的量分数相同,由此可推知钙长石的化学式为 。
(4)某铝合金由Al、Si、Cu、Mg组成。①称取100 g该铝合金样品,分成等质量的A、B两份。向A中加入足量NaOH溶液,向B中加入足量的稀盐酸。②待两份反应物都充分反应之后,称得滤渣质量相差1.60 g,收集得到的两份气体的体积相差2 240 mL(标准状况下)。则100 g该铝合金样品中Si和Mg的物质的量分别是n(Si)= 和n(Mg)= 。
18、草酸（乙二酸）存在于自然界的植物中，其K1＝5.4×10－2，K2＝5.4×10－5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体（H2C2O4·2H2O）无色，熔点为101 ℃，易溶于水，受热脱水、升华，170 ℃以上分解。
回答下列问题：
（1）甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是______________，由此可知草酸晶体分解的产物中有 。装置B的主要作用是_________。
（2）乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和如图所示的部分装置（可以重复选用）进行实验。
①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、 。装置H反应管中盛有的物质是_____________。
②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是_____________。
（3）设计实验证明：
①草酸的酸性比碳酸的强_____________________________。
②草酸为二元酸____________________________。
19、二氯二氢硅(SiH2Cl2)常用于外延法工艺中重要的硅源。SiH2Cl2易燃、有毒,与水接触易水解,沸点为8.2 ℃。在铜的催化作用下,HCl与硅在250~260 ℃反应可以制得SiH2Cl2。
(1)利用浓硫酸、浓盐酸为原料,选用A装置制取HCl,利用了浓硫酸的 性。
(2)D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为 。
(3)按照气体从左到右的方向,制取SiH2Cl2的装置(h处用弹簧夹夹好)连接次序为a→( )→( )→( )→( )→( )→( )→( )(填仪器接口的字母,其中装置C用到两次)。
(4)按从左到右的顺序,前面装置C中装的药品为 ,后面装置C的作用为 。
(5)反应除生成二氯二氢硅之外,还会生成H2和 、
等。
(6)新的制取SiH2Cl2的方法是:往硅粉中先通入Cl2,在300~350 ℃反应生成SiCl4,然后再与HCl在250~260 ℃反应,可以大大提高产率。如果通入气体次序相反,结果会 (用化学方程式表示)。
答案与解析
1、C
解析：石墨层与层之间的作用力很小，容易在层间发生相对滑动，是一种很好的固体润滑剂，A项正确；氧化钙可以和水发生反应生成氢氧化钙，可以用作食品干燥剂，B项正确；聚乙炔的结构中有单键和双键交替，具有电子容易流动的性质，是导电聚合物，C项错误；乙二醇容易与水分子形成氢键，可以与水以任意比例互溶，混合后由于改变了冷却水的蒸汽压，冰点显著降低，故乙二醇可以用作汽车防冻液，D项正确。
2、D
解析：加热时氯化铵分解生成HCl和氨气，HCl与Ca3SiO5反应得到硅酸钙、氯化钙和水，A项正确；水泥吸水会变硬，需密封保存，B项正确；Ca3SiO5能与二氧化硫反应得到亚硫酸钙，C项正确；由分析可知，Ca3SiO5与足量盐酸反应得到H2SiO3沉淀， D项错误。
3、B
解析：A.金刚石中的碳原子为正四面体结构， 夹角为 ，故A错误； 的化学键为 ，为极性键，为正四面体，正负电荷中心重合，为非极性分子； 的化学键为 ，为极性键，为正四面体，正负电荷中心重合，为非极性分子，故B正确；C.锗原子 基态核外电子排布式为 ,故C错误； .Ⅳ 族元素中的碳元素形成的石墨为混合晶体，而硅形成的晶体硅为原子晶体，故D错误。
4、C
解析：A.石墨层与层之间的作用力很小，容易在层间发生相对滑动，质软，可用作润滑剂，故A错误。B.单晶硅可用作半导体材料与可传递电子有关，与熔点高无关，故B错误；C.青铜是铜合金，比纯铜熔点低、硬度大，易于锻造，古代用青铜铸剑，故C正确；D.含铅化合物可在正极得到电子发生还原反应，所以可用作电极材料，与含铅化合物颜色丰富无关，故D错误。
5、A
解析：A.自范性是晶体的性质，碳玻璃为非晶态，所以没有自范性，A错误；B.碳玻璃和 均是由碳元素形成的不同的单质，所以是同素异形体，B正确；C.碳玻璃具有高硬度，与物理性质金刚石类似，因而结构具有一定的相似性，所以含有 杂化的碳原子形成化学键，C正确；D.金刚石与碳玻璃属于同素异形体，性质差异主要表现在物理性质上，化学性质上也有着活性的差异，D正确。
6、B
解析： 项，硅橡胶无毒、耐高温，可作压力锅的密封圈，故A正确；B项，分子筛（铝硅酸盐）具有微孔结构，主要用作吸附剂和催化剂等，硅是计算机芯片的原料，故B错误；C项， 合金作为储氢材料，用于氢燃料汽车，故C正确；D项，高温结构陶瓷具有耐高温、耐氧化、耐磨蚀的特性，可用于发动机，性质和用途对应，故D正确。
7、C
解析：硅酸三钙与水反应，形成相互交联的结构，故 错误。
8、B
解析：玻璃中含有钠离子，用玻璃棒蘸取溶液作焰色实验时，钠离子的焰色对实验有干扰。
9、D
解析： 是强电解质，应拆成 、 ， 过量，产物应为 ，A项正确写法是 ；B项正确写法是 ；C项氢氟酸是弱酸，在离子方程式中不能拆分。
10、D
解析：①②③反应前后元素化合价发生改变，故①②③发生的反应均是氧化还原反应，A正确；由二氧化硅制高纯硅的流程图中反应过程中生成氢气和氯化氢，同时氯化氢和氢气也作为反应物参与化学反应，故氢气和氯化氢均可循环利用，B正确；二氧化硅熔点比较高，硬度比较大，C正确；三氯甲硅烷(SiHCl3)摩尔质量为135.5 g·mol－1，D错误。
11、B
解析：A.花岗岩的主要成分是石英、云母、长石等矿物，属于无机非金属材料，A正确；B.碳纤维指的是含碳量在 以上的高强度高模量纤维，属于无机非金属材料，B错误；C.金属奖牌属于合金材料，C正确；D.聚乙烯属于有机高分子材料，D正确。
12、D
解析： 项，甲醇与水互溶，二者的沸点相差较大，可用蒸馏法分离二者，故A正确；B项，由第1步至第4步， 与 合成 ，转化总反应的化学方程式是 ，故B正确；C项， 分子中的 原子和 原子共用2对电子对，结构式： ，故C正确；D项，催化剂不影响化学平衡，金属钌不能改变反应物的转化率，故D错误。
13、C
解析：结合图像知Oa段反应为CO＋H＋===HCO，a之后：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑，A项错误；由加入a L盐酸时生成HCO为0.5 mol，可知n(HCl)＝0.5 mol，n(Na2CO3)＝0.5 mol，B项错误；由n2∶n1＝3∶2，可推知n2＝0.6 mol，n1＝0.4 mol，C项正确；当盐酸为b L时产生n(CO2)＝0.1 mol，D项错误。
14、A
解析： 属于分子晶体，常温常压下为液体，含有共价键。① 与 结构相似，则 是分子晶体，正确；② 与 结构相似，且 的相对分子质量较大、 是液体，则常温常压下 不可能是气体，正确；③ 中 与 形成共价键，则 是由极性共价键形成的分子，正确；④分子晶体的相对分子质量越大，熔点越高，则 的熔点高于 ，正确。
15、C
解析：A.二氧化硅的晶体结构为，每个 原子形成4个共价键，所以每个 原子与4个 原子直接相连，A错误；B.二氧化硅是由 原子和 原子构成的共价晶体，所以二氧化硅晶体中不含分子，B错误；C.金刚石的结构为，则由共价键形成的最小环上有6个碳原子，C正确；D.金刚石中每个 原子形成4个 键，而每个 键连有2个 原子，所以 金刚石中含有 个 键，D错误。
16、解析：(1)反应Ⅰ是焦炭还原SiO2，化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑；氧化剂是所含元素化合价降低的物质，根据反应方程式可知，二氧化硅中硅的化合价由＋4价→0价，即SiO2是氧化剂。
(2)根据表格数据，除HCl、BCl3和SiH2Cl2常温下是气体外，其余为液体，因此采用精馏(或蒸馏)的方法得到SiCl4，PCl3是共价化合物，最外层都满足8电子稳定结构，其电子式为。
(3)反应Ⅲ中得到的物质为SiO2和HCl，尾气是HCl，反应Ⅳ中发生的反应是3SiCl4＋4NH3Si3N4＋12HCl，尾气是HCl，因此尾气的用途是制备盐酸。
答案：(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑ SiO2
(2)精馏(或蒸馏)
(3)制备盐酸(或其他合理答案)3SiCl4＋4NH3Si3N4＋12HCl
17、 答案:(1)铺上一层KClO3粉末,点燃插入的镁条
(2)> 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
(3)Na2O·Al2O3·6SiO2 CaAl2Si2O8
(4)0.4 mol 0.6 mol
解析:(1)氧化铁与铝在高温条件下发生铝热反应生成氧化铝和铁,反应的化学方程式为Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3,为使反应顺利进行,可加入氯酸钾,为助燃剂,同时插上镁条作为引燃剂,点燃镁条时反应放出大量的热引发反应进行,所以引发铝热反应的实验操作是加少量KClO3,插上镁条并将其点燃。
(2)地壳中含量排在前五位的元素分别是O、Si、Al、Fe、Ca,地壳里硅的含量大于铝;工业上通过电解氧化铝冶炼金属铝。
(3)结合钠长石的化学式及化合物中各元素的化合价代数和等于0可得钙长石的氧化物形式为CaO·Al2O3·2SiO2,则钙长石的化学式为CaAl2Si2O8。
(4)A中Al、Si与氢氧化钠溶液反应,B中Al、Mg与盐酸反应,A和B中Al反应放出的气体相等,因此两份气体差和质量差均来源于Mg、Si,Si、Mg与生成氢气的物质的量关系为Si~2H2、Mg~H2,标准状况下2240mL气体的物质的量为=0.1mol,通过讨论分析可知合金中Mg的质量大于Si,Si反应放出的气体体积大于Mg反应放出的气体。设A中含有的Si的物质的量为x,B中含有Mg的物质的量为y,
由质量差可得:24g·mol-1y-28g·mol-1x=1.60g①
由气体相差0.1mol可得:2x-y=0.1mol②
联立①②求得:x=0.2mol,y=0.3mol,则100g该铝合金样品中Si和Mg的物质的量分别为0.4mol、0.6mol。
18、解析：(1)结合草酸晶体(H2C2O4·2H2O)的组成可知，澄清石灰水应是用来检验其分解产物CO2的存在。因草酸晶体易升华，且草酸钙难溶于水，若草酸进入C装置，会干扰CO2的检验，故装置B中冰水的主要作用是冷凝挥发出来的草酸。(2)①要验证草酸晶体分解产物中还有CO，只能通过检验CO与CuO反应的产物CO2的存在来达到这一目的。因为草酸晶体的分解产物本身含有CO2，会对CO的检验造成干扰，所以在检验CO前应将分解产物中的CO2除尽，可选用F装置来除去CO2，D装置用来检验CO2是否除尽。将除去CO2的气体通过盛有无水氯化钙的装置G干燥，然后通过盛有CuO的装置H，CuO将CO氧化为CO2，再将气体通过盛有澄清石灰水的D装置，用来检验CO2的存在。因CO有毒，最后可将尾气通过排水法收集。②若前一个装置D中澄清石灰水不变浑浊，说明草酸晶体分解的产物CO2已除尽；H中黑色CuO变红，同时其后的装置D中澄清石灰水变浑浊，说明草酸晶体分解产物中含有CO。(3)①根据强酸制弱酸的反应原理，可选择NaHCO3中加入草酸溶液的实验方法来证明草酸的酸性比碳酸的强。②根据酸碱中和反应原理，可采用中和滴定的方法用NaOH标准溶液来滴定一定物质的量浓度的草酸溶液，根据反应的草酸与NaOH的物质的量的比值为1∶2，证明草酸是二元酸。
答案：(1)有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊 CO2 冷凝(水蒸气、草酸等)，防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2的检验
(2)①F、D、G、H、D、I CuO ②前一个D中澄清石灰水不变浑浊，H中黑色粉末变为红色，其后的D中澄清石灰水变浑浊
(3)①向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液，有气泡产生 ②用NaOH标准溶液滴定草酸溶液，消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍
19、答案:(1)吸水
(2)Si+2HClSiH2Cl2
(3)d e
f g b c d
(4)P2O5或CaCl2 尾气处理和防止空气中的水进入B中
(5)SiCl4 SiHCl3
(6)SiH2Cl2+2Cl2SiCl4+2HCl(或SiH2Cl2+Cl2SiHCl3+HCl)
解析:(1)浓硫酸有吸水性,使浓盐酸更易挥发出HCl。(2)利用元素质量守恒法配平。(3)A装置制取HCl,连接C装置干燥,从f进入D中反应,SiH2Cl2从g处挥发出来,在B装置中收集,SiH2Cl2的密度比空气的大,导气管应“长进短出”,为防止空气中的水进入B中,则应在B后接干燥管。(4)前面的装置C是用来干燥氯化氢气体的,应选用P2O5或CaCl2,后面装置C的作用为尾气处理和防止空气中的水进入B中,应选碱石灰。(6)如果通入气体次序相反,SiH2Cl2会与Cl2继续反应,生成SiCl4、SiHCl3
