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第五章 化工生产中的重要非金属元素
第三节 无机非金属材料 课时作业
基础达标
1．下列物质不属于硅酸盐的是( )
A．黏土 B．石英
C．Al Si O(OH) D．MgSiO
2 2 5 4 2 4
【答案】B
【解析】硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，黏土、Al Si O(OH) 、
2 2 5 4
MgSiO 均是硅酸盐，石英是二氧化硅，属于酸性氧化物。
2 4
2．下列物品或设施使用了硅酸盐材料的是（ ）
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
A．⑧⑩ B．⑤⑥⑦⑨
C．①②③④ D．②④⑥
【答案】C
【解析】①陶瓷餐具②砖瓦③混凝土桥墩④门窗玻璃等所用的材料是陶瓷，水泥，玻
璃为传统的硅酸盐材料；⑤水晶镜片⑥石英钟⑦水晶项链⑨光导纤维等所用材料的成分是
二氧化硅；⑧硅太阳能电池⑩计算机芯片所用的材料为单晶硅；故符合题意得是
①②③④；本题答案C。
3．石灰石是一种重要的工业原料，以下生产所用原料中，不需要石灰石的是
A．生产玻璃 B．生产水泥
C．生产生石灰 D．生产陶瓷
【答案】D
【解析】A项，工业生产玻璃的原料是：石灰石、纯碱和石英，不符合题意；B项，
水泥生产中需要使用石灰石，不符合题意；C项，碳酸钙高温分解生成氧化钙，故生石灰
的制取需要石灰石，不符合题意；D项，生产陶瓷的原料主要是黏土，不需要石灰石，符
合题意。
4．下列说法不正确的是（ ）
A．陶瓷是以黏土为主要原料，经高温烧结而成的B．高纯单质硅可以制成光电池，将光能直接转换为电能
C．光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的
D．向饱和NaSiO 溶液中通入足量CO，然后蒸发结晶，最后灼烧，得到NaCO、
2 3 2 2 3
SiO
2
【答案】D
【解析】A．陶瓷是以黏土为主要原料，然后在陶瓷窑中高温烧制而成，故A正确；
B．单质硅是良好的光电材料，能将光能直接转化成电能，因此常用其制作光电池，故B
正确；C．二氧化硅具有优良的传输光信号的能力，常用于制作光导纤维，故C正确；D．
高温灼烧过程中碳酸钠与二氧化硅能反应生成硅酸钠和二氧化碳，故D错误；故选：D。
5．下列说法正确的是（ ）
A．SiO 是酸性氧化物，不与任何酸反应 B．氯气与过量铁粉反应生成FeCl
2 2
C．铝与NaOH溶液反应生成NaAlO D．常温下，氢气与氧气反应生成HO
2 2
【答案】C
【解析】A．SiO 可以与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，A错误；B．铁在氯气中燃
2
烧，铁过量或不过量都生成FeCl ，B错误；C．铝与NaOH溶液反应生成氢气和NaAlO ，
3 2
C正确；D．常温下，氢气和氧气不发生反应，在点燃条件下化合生成水，D错误；答案选
C。
7．下列说法正确的是（ ）
A．陶瓷、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料
B．祖母绿主要成分为 Be Al Si O ，用氧化物形式表示3BeO·Al O·6SiO
3 2 6 18 2 3 2
C．NaCO 可用于治疗胃酸过多、制玻璃、肥皂，造纸，纺织等工业
2 3
D．SiO 既能和氢氧化钠溶液反应也能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物
2
【答案】B
【解析】A．石英玻璃主要成分是二氧化硅，是氧化物，不是硅酸盐，故A错误；B．
祖母绿主要成分为 Be Al Si O ，用氧化物形式表示3BeO·Al O·6SiO,故B正确；C．
3 2 6 18 2 3 2
NaCO 碱性较强，不可用于治疗胃酸过多，可用碱性稍弱的碳酸氢钠，故C错误；D．
2 3
SiO 和氢氟酸反应生成的是四氟化硅气体和水，不是盐和水，故它是酸性氧化物，故D错
2
误；故答案为：B
8．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
【答案】D
【解析】A．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；B．晶体硅的化学
性质不活泼，但常温下能与氢氟酸反应，B错误；C．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；D．晶体硅和金刚石的硬度都很大，D正确；故选D。
9．硅是组成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是（
）
A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，氮化硅的化学式为Si N
3 4
B．碳化硅（SiC）的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承
C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为Si
D．氮化硅、氧化铝、碳化硅和二氧化锆都可作为制高温结构陶瓷的材料
【答案】C
【解析】A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，氮化硅的化学式为Si N，A正
3 4
确；B．碳化硅（SiC）的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承，B正确；
C．光导纤维的主要成分是二氧化硅，属于新型无机非金属材料，C错误；D．氮化硅、氧
化铝、碳化硅和二氧化锆都可作为制高温结构陶瓷的材料，D正确；故选C。
10．纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是（ ）
A．X可用作木材防火剂
B．步骤Ⅱ的反应是NaSiO＋HSO ＝HSiO↓＋NaSO
2 3 2 4 2 3 2 4
C．步骤Ⅱ中的Y生成可用SiO 与水反应代替
2
D．步骤Ⅲ若在实验室完成，一般在坩埚中进行
【答案】C
【解析】A项，硅酸钠水溶液具有阻燃性，可用作木材防火剂，正确；B项，硅酸钠
与稀硫酸反应生成硅酸，所以步骤II的反应是NaSiO ＋HSO ＝HSiO↓＋NaSO ，正
2 3 2 4 2 3 2 4确；C项，SiO 与水不反应不能够生成硅酸，错误；D项，灼烧固体一般在坩埚中进行，
2
正确。
能力提升
11．现代社会的发展与进步离不开材料，下列有关说法不正确的是
A．碳化硅是一种新型陶瓷材料，具有耐高温耐磨的特点
B．晶体硅是一种半导体材料，常用于制造光导纤维
C．硬铝是一种铝合金，是制造飞机和飞船的理想材料
D．石墨烯是一种新型无机非金属材料，具有高电导率的特点
【答案】B
【解析】A．碳化硅陶瓷具有抗氧化性强，耐磨性好，硬度高，热稳定性好，高温强
度大，属于新型无机非金属材料，故A正确；B．晶体硅是良好的半导体材料，常用于制
造芯片，常用于制造光导纤维的是二氧化硅，而不是硅，故 B错误；C．硬铝是铝和其他
金属或非金属形成的一种铝合金，具有密度小，强度大，是制造飞机和飞船的理想材料，
故C正确；D．石墨烯是一种新型无机非金属材料，石墨是良好的导体，石墨烯有独特的
结构，具有优良的导电、导热性能，故D正确；故选：B。
12．由下列实验事实得出的结论正确的是（ ）
A．由SiO 不能与水反应生成硅酸可知，SiO 不是酸性氧化物
2 2
B．CO 通入NaSiO 溶液产生白色沉淀，可知酸性HCO＞HSiO
2 2 3 2 3 2 3
C．由SiO＋2C Si＋2CO↑，可知碳的非金属性大于硅
2
D．SiO 可与NaOH溶液反应，也可与氢氟酸反应，可知SiO 为两性氧化物
2 2
【答案】B
【解析】A．酸性氧化物是能跟碱生成盐和水的氧化物，SiO 能与碱反应生成硅酸盐
2
和水，所以SiO 是酸性氧化物，酸性氧化物不是用是否跟水反应确定的，故A错误；B．
2
CO 通入NaSiO 溶液产生白色沉淀，白色沉淀为硅酸，根据强酸可以制弱酸，可知酸性
2 2 3
HCO＞HSiO，故B正确；C．碳和硅是同主族元素，碳的原子半径小于硅，碳得电子能
2 3 2 3
力强于硅，所以碳的非金属性强于硅，反应SiO＋2C=====Si＋2CO↑能发生的原因主要是
2
生成了CO气体，CO可以离开反应体系，可以促使反应不断向右进行，故C错误；D．
SiO 可与NaOH等碱溶液反应生成盐和水，SiO 虽然可与氢氟酸反应，但不能和其他酸反
2 2应，SiO 和酸的反应不具有普遍性，所以SiO 不是两性氧化物，SiO 是酸性氧化物，故D
2 2 2
错误；故选B。
13．高温结构陶瓷氮化硅(Si N)可由石英与焦炭在高温的氮气流中通过以下反应制
3 4
备：3SiO＋6C＋2N=====Si N＋6CO，下列说法中错误的是（ ）
2 2 3 4
A．氮化硅中氮元素的化合价为-3价
B．焦炭为还原剂，发生还原反应
C．若该反应生成11.2L一氧化碳，则生成氮化硅的质量约为11.67g
D．氮化硅陶瓷是制造火箭发动机的理想材料
【答案】BC
【解析】A． 氮的非金属性强于硅，由化合价代数和为0得：氮化硅Si N 中硅显+4
3 4
价，氮元素的化合价为-3价，故A正确；B． C由0价升高为+2价，焦炭为还原剂，发生
氧化反应，故B错误；C． 若该反应生成11.2L一氧化碳，但末标明是标准状况，无法计
算CO的物质的量，故C错误；D． 氮化硅陶瓷是耐热材料，是制造火箭发动机的理想材
料，故D正确；故选BC。
14．氮化硅可用作高温结构陶瓷复合材料，在航空航天、汽车发动机、机械等领域有
着广泛的应用。由石英砂合成氮化硅粉末的路线如图所示：
其中—NH 中各元素的化合价与NH 相同。
2 3
请回答下列问题：
(1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以 NaOH为例，用化学方程式表示其原因：
_____________________________________________________________________________。
(2)图示①～⑤的变化中，属于氧化还原反应的是_____________________(填序号)。
(3)在反应⑤中，3 mol Si(NH ) 在高温下加热可得1 mol 氮化硅粉末和8 mol A气体，
2 4
则氮化硅的化学式为_____________________。
(4)在高温下将SiCl 在B和C两种气体的气氛中，也能反应生成氮化硅，B和C两种
4
气体在一定条件下化合生成 A。写出 SiCl 与 B 和 C 两种气体反应的化学方程式：
4
___________
_______________________________________________________________________________。
【答案】(1)SiO＋2NaOH===Na SiO＋HO (2)①②
2 2 3 2
(3)Si N (4)3SiCl ＋2N＋6H=====Si N＋12HCl
3 4 4 2 2 3 4
【解析】(2)反应①是石英砂与焦炭发生氧化还原反应；反应②是硅单质与Cl 发生氧
2
化还原反应。(3)氮化硅的化学式可通过题目信息运用质量守恒定律求得：
3Si(NH )=====Si N ＋8NH ↑。(4)结合题给信息，SiCl 与 N 、H 反应可得到 Si N 和
2 4 3 4 3 4 2 2 3 4
HCl。
直击高考
15.2021年6月17日，我国神舟十二号载人飞船成功发射，中国空间站和国际空间站
将同时在轨运营，此举开创了国际航天事业的新篇章，制造神舟十二号载人飞船的材料中
含有的主族元素W、X、Y、Z，分布在三个短周期中，其原子序数依次增大，X、Z同主
族，X的最外层电子数是W和Y的最外层电子数之和，它们的单质中只有Y的单质为金
属，能与NaOH溶液反应。下列叙述正确的是
A．原子半径大小顺序为Z＞Y＞X＞W
B．Z的氧化物为酸性氧化物，能与水反应生成对应的酸
C．W与X形成的化合物分子都呈正四面体结构
D．Z单质可广泛应用于制造光电池、芯片等
【答案】D
【解析】单质中只有Y的单质为金属，能与NaOH溶液反应，Y为Al，X的最外层电
子数是W和Y的最外层电子数之和，W为H，X为C，X、Z同主族，Z为Si。A．同周期
元素从左到右半径依次减小，故原子半径为：Y＞Z＞X＞W，故A错误； B．Z的氧化物
为SiO，是酸性氧化物，但能与水反应生成对应的酸，故B错误；C．W与X形成的化合
2
物为烃类，甲烷呈正四面体结构，其余烃类都不是正四面体结构，故C错误；D．Z为Si
元素，Z单质可广泛应用于制造光电池、芯片等，故D正确；故答案为D。
16．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地亮质量的90%以上。
（1）下列物质不属于硅酸盐材料的是___________。
A．陶瓷 B．玻璃 C．水泥 D．生石灰
（2）SiO 是玻璃的主要成分之一，SiO 与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为
2 2
___________________________，工艺师常用___________(填物质名称)来雕刻玻璃。（3）用NaSiO 水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明NaSiO 可用作___________。
2 3 2 3
NaSiO 可通过SiO 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
2 3 2
___________。
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C＋SiO====Si＋2CO↑制备硅单质，该反应中氧化剂是
2
________。
（5）根据如图所示装置回答以下问题。
若要用此装置证明酸性：HNO＞HCO＞HSiO，从以下所给物质中选出甲同学设计
3 2 3 2 3
HNO
的实验所用到的物质：①稀 3 ②稀盐酸 ③碳酸钙 ④NaSiO 溶液 ⑤SiO。试
2 3 2
剂A与C分别为________(填序号)；试管中发生反应的离子方程式为
_______________________。有同学认为此实验不能说明酸性强弱，你认为原因是
___________________________。
【答案】（1）D （2）①SiO＋2NaOH＝NaSiO＋HO ②氢氟酸
2 2 3 2
（3）①防火剂 ②D （4）SiO
2
（5）①、④ CO ＋HO＋SiO2－＝HSiO↓＋CO2 硝酸有挥发性，也会和硅酸钠反
2 2 3 2 3 3
应生成硅酸
