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第三节 无机非金属材料——高一化学人教版（2019）必修第二册洞悉课后习题
【教材课后习题】
1.下列叙述错误的是( )
A.硅在自然界中主要以单质形式存在 B.硅是应用最广泛的半导体材料
C.高纯度的硅可用于制造计算机芯片 D.二氧化硅可用于生产玻璃
2.下列物品或设施：
①陶瓷餐具②砖瓦③混凝土桥墩④门窗玻璃⑤水晶镜片⑥石英钟⑦水晶项链⑧硅太阳能电池⑨光导纤维⑩计算机芯片
（1）使用了硅单质的是______________（填序号，下同）。
（2）使用了二氧化硅的是______________。
（3）使用了硅酸盐材料的是______________
3.氢氟酸是HF的水溶液，可与发生反应生成和。请写出该反应的化学方程式。想一想为什么可以用氢氟酸溶蚀玻璃生产磨砂玻璃。
4.是一种酸性氧化物，能与强碱溶液反应。例如，与NaOH反应可生成。的水溶液俗称水玻璃，具有黏结力强、耐高温等特性，可以用作黏合剂和防火剂。实验室盛放碱溶液的试剂瓶应使用橡胶塞，而不用玻璃塞。请解释原因，并写出相关反应的化学方程式。
5.氮化硅是一种性能优异的无机非金属材料，它的熔点高，硬度入，电绝缘性好，化学性质稳定，但生产成本较高。
（1）根据以上描述，推测氮化硅可能有哪些用途：_____________（填字母）。
a.制作坩埚 b.用作建筑陶瓷 c.制作耐高温轴承 d.制作切削刀具
（2）请写出氮和硅的原子结构示意图，并根据元素周期律的知识，写
出氮化硅的化学式。
（3）氮化硅在19世纪已经被化学家合成出来，但直到100多年后才逐渐应用于工业领域。材料的基础研究和实际应用之间存在着一定距离，你认为二者之间的关系是怎样的？请查阅相关资料，与同学交流你的观点。
【定点变式训练】
6.“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。”诗句中的“沙”的主要成分是，下列说法错误的是( )
A.“从沙滩到用户”这句话涉及工业上制备粗硅的工艺
B.“水玻璃”可以由与NaOH溶液反应制得
C.是制取传统硅酸盐产品玻璃的原料之一
D.属于酸性氧化物，不与任何酸反应
7.下列有关硅及其化合物的说法中正确的是( )
A.在粗硅的制取中发生反应，硅元素被还原，所以碳的还原性比硅的还原性弱
B.硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠溶液可以保存在带磨口玻璃塞的试剂瓶中
C.用制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后通入
D.由可知，硅酸的酸性强于碳酸的酸性
8.下列有关硅及其化合物的说法正确的是( )
A.大多数硅酸盐易溶于水
B.能与HF反应，所以是碱性氧化物
C.Si既不易失电子又不易得电子，所以Si既不能作氧化剂，又不能作还原剂
D.均能一步转化
9.碳纳米管又名巴基管，是一种具有特殊结构的一维量子材料（如图所示），具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入，其广阔的应用前景也不断地展现出来。下列关于碳纳米管的说法中不正确的是( )
A.碳纳米管的孔径较大，可以掺杂各种金属原子，体现其特殊的催化活性
B.碳纳米管在氧气中完全燃烧生成二氧化碳
C.碳纳米管是用一种叫“纳米”的物质制成的材料
D.碳纳米管可以由石墨烯在特定条件下卷曲而成
10.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。下列对硅及其化合物的有关叙述中正确的是( )
A.二氧化硅既能与烧碱溶液反应又能与氢氟酸反应，所以二氧化硅是两性氧化物
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，价格极高
D.晶体硅和金刚石的硬度都很大
11.完成下列各题。
（1）硅元素在自然界以_______（选填“游离态”或“化合态”）形式存在，硅的氧化物属于_______（选填“酸性”“两性”或“碱性”）氧化物。
（2）是玻璃的主要成分之一，保存氢氧化钠溶液的玻璃瓶应用橡胶塞的原因是_______（用化学方程式表示）。
（3）用水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明可用作_______。可通过与纯碱混合后高温熔融反应制得，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）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅，三氯硅烷（）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图所示：
①写出由纯制备高纯硅反应的化学方程式：______。
②整个制备过程必须严格控制无水无氧，因为遇水剧烈反应生成和另一种物质，写出该反应的化学方程式：______。
答案以及解析
1.答案：A
解析：A、硅是一种亲氧元素,在自然界中主要以化合态形式存在,故A错误;B、硅处于导体与绝缘体之间,是应用最广泛的半导体材料,故B正确;C、硅是应用最广泛的半导体材料,高纯度的硅可用于制造计算机芯片,故C正确;D、生产玻璃的原料为纯碱、石灰石和二氧化硅,
则二氧化硅可用于生产玻璃,故D正确。
故选: A。
2.答案：（1）⑧⑩（2）④⑤⑥⑦⑨（3）①②③④
解析：普通玻璃的主要成分为和。
3.答案：
玻璃含有大量的，易和HF溶液发生上述化学反应。
解析：和HF溶液发生化学反应的性质、化学方程式以及HF溶液可用于刻蚀玻璃的用途，都没有在教材中出现，而是在本题中出现了，这些知识同样需要同学们了解。
4.答案：玻璃中含有大量，配置玻璃塞的玻璃试剂瓶的口和塞都做了磨砂处理，这样的易和碱溶液发生化学反应。
配置橡胶塞的玻璃试剂瓶的口未做磨砂处理，这样的和橡胶都不和碱溶液发生化学反应。
以NaOH溶液为例，磨砂玻璃中的发生反应的化学方程式为。
解析：和NaOH等强碱溶液发生化学反应的性质、化学方程式以及溶液的俗名、性质、用途，都没有在教材中出现，而是在本题中出现了，这些知识同样需要同学们了解。
5.答案：（1）cd
（2）；在元素周期表中，氮在第二周期第ⅤA族，硅在第三周期第ⅣA族， 非金属性氮比硅强，氮的化合价有-3,硅的化合价有+4,则氮化硅的化学式为。
（3）材料的基础研究属于理论范畴，实际应用属于技术范畴，基础研究在先，实际应用在后，从基础研究成果到实际应用必须运用相关技术来完成转换，这种“技术”的诞生和熟练应用又需要一定的时间。总之，材料的基础研究和实际应用之间存在着一定距离。
6.答案：D
解析：A.“从沙滩到用户”这句话涉及工业上制备粗硅的工艺，再制备电子产品的工艺，A正确；
B.与NaOH溶液反应制得硅酸钠溶液，即水玻璃，B正确；
C.、纯碱等是制取传统硅酸盐产品玻璃的原料之一，C正确；
D.属于酸性氧化物，但是可以和HF酸反应，D错误；
故选D。
7.答案：C
解析：在反应中Si元素的化合价由+4价降到0价，为氧化剂，被还原，Si为还原产物，C元素的化合价由0价升到+2价，C为还原剂，还原剂的还原性大于还原产物的还原性，所以碳的还原性比硅的还原性强，A项错误；因为溶液是一种黏合剂，所以不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放溶液，B项错误；不能直接与水反应，所以制取硅酸可用可溶性硅酸盐与或盐酸反应：或，C项正确；反应能在高温下进行，主要是因为产物中有气体生成，气体从反应体系中逸出，有利于反应的进行，与酸性无关，D项错误。
8.答案：D
解析：硅氧四面体结构的特殊性，决定了大多数硅酸盐难溶于水，A项错误；为酸性氧化物，B项错误；硅元素原子最外层电子数为4，因此Si既不易失电子又不易得电子，但反应中，硅作还原剂，C项错误；Si与在加热条件下生成，为酸性氧化物，高温下可与碱性氧化物CaO反应生成，D项正确。
9.答案：C
解析：碳纳米管的孔径较大，有很强的吸附作用，可以参杂各种金属原子，体现其特殊的催化活性，故A正确；碳纳米管是一种由碳元素组成的单质，在氧气中完全燃烧生成二氧化碳，故B正确；纳米是一种长度单位，不是一种具体的物质，故C不正确；碳纳米管可以看成是由石墨烯片层卷成的管状物，故D正确。
10.答案：D
解析：二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，没有盐生成，与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，有盐生成，因此二氧化硅是酸性氧化物，A错误；晶体硅的化学性质不活泼，但在常温下能与氢氟酸反应，B错误；晶体硅是一种良好的半导体材料，是由二氧化硅和碳在高温条件下反应得到粗硅，粗硅和HCl在加热条件下反应得到三氯硅烷，三氯硅烷与氢气在高温条件下反应得到硅单质，它的提炼工艺不算复杂，价格不高，C错误；晶体硅和金刚石的硬度都很大，D正确。
11.答案：（1）化合态；酸性
（2）
（3）防火剂；D
（4）①；②
解析：（1）硅元素在自然界全部以化合态形式存在；硅的氧化物是二氧化硅，可以与碱反应生成盐和水，化学方程式为，虽然可以发生，但产物是气体和水，所以属于酸性氧化物。
（2）是玻璃的主要成分之一，可与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠：，硅酸钠是无机矿物胶，容易使瓶塞与瓶口粘在一起，故保存氢氧化钠溶液的玻璃瓶应用橡胶塞。
（3）用水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明可用作防火剂；含二氧化硅的材料如普通玻璃坩埚、石英玻璃坩埚以及氧化铝都能在高温下与碳酸钠反应，故高温熔融纯碱时只能选用铁坩埚。
（4）①由纯制备高纯硅的反应的化学方程式为；②遇水剧烈反应生成和另一种物质，反应的化学方程式为。

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