資源簡介

課時數智作業(十八)　碳、硅及其重要化合物　無機非金屬材料
(建議用時：30分鐘　總分：40分)
(每小題只有一個選項正確，每小題3分，共24分)
1．2024年11月4日，神舟十八號載人飛船返回艙成功著陸。下列說法正確的是(　　)
A．具有耐高溫和高度密封性的返回艙舷窗玻璃屬于傳統無機非金屬材料
B．返回艙表面的燒蝕材料由玻璃纖維與合成樹脂復合而成，屬于新型無機非金屬材料
C．燒蝕材料應具有高熔點、高沸點、難分解的特性，從而保護返回艙的安全
D．返回艙次外層的“避火衣”熱容量大、熔點高，由鈦合金制成，屬于金屬材料
2．在20世紀90年代末，科學家發現碳有新的單質形態C60存在。后來人們又相繼得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。21世紀初，科學家又發現了管狀碳分子和洋蔥狀碳分子，大大豐富了碳元素單質的家族。下列有關碳元素單質的說法錯誤的是(　　)
A．金剛石和石墨的熔點肯定比C60高
B．熔點：C60C．球碳分子、管狀碳分子和洋蔥狀碳分子都不能與O2發生反應
D．金剛石以非分子形式的粒子存在，屬于共價晶體；C60、C70、管狀碳分子和洋蔥狀碳分子以分子形式的粒子存在，屬于分子晶體；這些碳單質互為同素異形體
3．下列說法正確的是(　　)
A．以“數字＋”為農業現代化添動力，網絡使用的光纖主要原料為Si
B．大力實施農村公路提質改造工程，鋪路用的水泥是新型無機非金屬材料
C．殲-20上采用的氮化鎵涂層，屬于新型金屬材料
D．富勒烯、碳納米管、石墨烯均為新型無機非金屬材料
4．純二氧化硅可用下列流程制得。下列說法不正確的是(　　)
粗SiO2XYSiO2
A．X可用作木材防火劑
B．步驟Ⅱ的反應是Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋Na2SO4
C．步驟Ⅱ中的稀硫酸可用CO2來代替
D．SiO2既能與NaOH溶液反應，又能與氫氟酸反應，所以SiO2是兩性氧化物
5．(人教版必修第二冊內容改編)氮化硅(Si3N4)是一種重要的結構陶瓷材料。用石英砂和原料氣(含N2和少量O2)制備Si3N4的操作流程如下(粗硅中含少量Fe、Cu的單質及其化合物)。下列敘述不正確的是(　　)
A．“還原”反應中氧化產物為CO2
B．“高溫氮化”反應的化學方程式為3Si＋2N2Si3N4
C．“操作X”可為將原料氣通過灼熱的銅粉
D．“稀酸Y”可選用稀硝酸
6．(2025·南寧模擬)“十四五”時期生態文明建設強調綠色發展、減少碳排放和改善生態環境質量。下列關于碳排放的說法錯誤的是(　　)
A．我國科學家利用CO2合成淀粉，能促進實現2030年“碳達峰”的目標
B．大力推進新能源汽車代替傳統燃油汽車，有利于實現“碳中和”，改善生態環境
C．通過煤的干餾、煤的氣化和煤的液化，可以從根本上杜絕碳排放
D．積極開發使用風能、太陽能、生物質能等新型能源，有利于減少碳排放
7．下列物質轉化正確的是(　　)
A．SiSiO2Na2SiO3H2SiO3
B．SiSiO2H2SiO3
C．H2SiO3SiO2SiCl4
D．石英砂粗硅SiHCl3高純硅
8．以葉蛇紋石[主要成分是Mg6(Si4O10)(OH)8，含少量Fe2O3、FeO、Al2O3等]為原料提取高純硅的流程如下：
SiO2SiHCl3
下列說法錯誤的是(　　)
A．反應2的副產物可作燃料
B．反應3和反應4的副產物可循環利用
C．反應1、2、3、4都是氧化還原反應
D．上述流程中反應3和反應4不可在同一容器中進行
9．(6分)氮化硅可用作高溫陶瓷復合材料，在航空航天、汽車發動機、機械等領域有著廣泛的應用。由石英砂合成氮化硅粉末的路線如圖所示：
石英砂粗硅SiCl4(粗)SiCl4(精)Si(NH2)4氮化硅
其中—NH2中各元素的化合價與NH3相同。請回答下列問題：
(1)石英砂不能與堿性物質共同存放，以NaOH為例，用化學方程式表示其原因：____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。(2分)
(2)圖示①～⑤的變化中，屬于氧化還原反應的是________(填序號)。(1分)
(3)在反應⑤中，3 mol Si(NH2)4在高溫下加熱可得1 mol氮化硅粉末和8 mol A氣體，則氮化硅的化學式為________。(1分)
(4)在高溫下將SiCl4在B和C兩種氣體的氣氛中，也能反應生成氮化硅，B和C兩種氣體在一定條件下化合生成A。寫出SiCl4與B和C兩種氣體反應的化學方程式：___________________________________________________________
______________________________________________________________。(2分)
10．(10分)某興趣小組欲對草酸晶體(H2C2O4·2H2O)的分解產物進行探究，查閱相關資料得到草酸晶體的具體性質如表：
熔點 沸點 熱穩定性 其他
101～102 ℃ 150～160 ℃ 升華 100.1 ℃分解 出水，175 ℃ 分解成氣體 與Ca(OH)2反 應產生白色沉淀 (CaC2O4)
(1)對于175 ℃時的分解產物提出以下三種猜想：和H2O；②CO和H2O；③CO、CO2和H2O。無需實驗驗證便可判斷猜想____________一定不成立，理由是________________________________________________________________
____________________________________________________________________
_____________________________________________________________。(3分)
(2)將分解產生的氣體依次通過以下裝置來驗證其產物(可重復使用)。
①各裝置合理的連接順序為分解產生的氣體→B→______→________→________→C→________→________。
②B裝置的作用有兩種，其一是通過__________現象證明__________________________________________________________________，
其二是______________________________________________________________
____________________________________________________________________。
③通過觀察到________________________________________________________
____________________________________________________________________
現象證明分解產物中有CO。(5分)
(3)草酸晶體受熱完全分解的化學方程式為_______________________________
____________________________________________________________。(2分)
1/1課時數智作業(十八)
1．D　[耐高溫和高度密封性的玻璃屬于新型無機非金屬材料，普通玻璃屬于傳統無機非金屬材料，A錯誤；玻璃纖維與合成樹脂復合而成的材料屬于復合材料，B錯誤；燒蝕材料應具有較低熔點、較低沸點、易分解的特性，從而保護返回艙的安全，C錯誤；鈦合金熱容量大、熔點高，屬于金屬材料，D正確。]
2．C　[金剛石屬于共價晶體，石墨屬于混合型晶體，C60屬于分子晶體，因此金剛石和石墨的熔點肯定比C60高，故A正確；分子晶體的相對分子質量越大，熔點越高，因此熔點：C603．D　[光纖的主要原料為SiO2，水泥屬于傳統無機非金屬材料，氮化鎵為新型無機非金屬材料，A、B、C錯誤。]
4．D　[SiO2屬于酸性氧化物，D錯誤。]
5．A　[C與SiO2反應的氧化產物為CO，不是CO2，A錯誤。]
6．C　[煤的干餾、氣化以及液化，只是將碳轉化為另外一種形式的含碳物質，最后仍會轉變為二氧化碳，并不能減少二氧化碳的排放，C錯誤。]
7．D　[A項，SiSi，錯誤；B項，SiO2與H2O不反應，錯誤；C項，SiO2與HCl(aq)不反應，錯誤。]
8．C　[反應2是二氧化硅和碳在高溫下反應生成硅和一氧化碳，其副產物CO可作燃料，故A正確；反應3是硅和HCl反應生成H2和SiHCl3，反應4是H2和SiHCl3反應生成Si和HCl，反應3的副產物是反應4的原料，反應4的副產物是反應3的原料，因此反應3和反應4的副產物可循環利用，故B正確；反應1是非氧化還原反應，故C錯誤；硅的熔點高，如果反應3和反應4在同一容器中進行，不能達到提純目的，應通過溫度不同，利用反應3除去難溶性雜質(如SiO2)，然后將三氯甲硅烷蒸餾出來，故D正確。]
9．解析：(1)石英砂不能與堿性物質共同存放的原因是SiO2與堿性物質可以發生反應。(2)反應①是石英砂與焦炭發生氧化還原反應；反應②是硅單質與Cl2發生氧化還原反應。(3)氮化硅的化學式可通過題目信息運用元素守恒求得：3Si(NH2)4Si3N4＋8NH3↑。(4)結合題給信息，SiCl4與N2、H2反應可得到Si3N4和HCl。
答案：(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　(2)①②　
(3)Si3N4　(4)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl
10．解析：(1)H2C2O4中碳元素的化合價為＋3，反應中H、O元素的化合價均未變化，CO2中C顯＋4價，CO中C顯＋2價，無論生成哪種物質都會發生化合價變化，根據得失電子守恒，分解產物中CO和CO2必須都有，所以①、②兩種猜想一定不成立。(2)①草酸晶體分解的產物中有H2O、CO、CO2，同時還混有草酸蒸氣，所以驗證其分解的產物，要考慮干擾因素，選擇正確的驗證方法和合理的驗證順序，結合提供的裝置及其中所盛裝的試劑，H2O是通過無水硫酸銅來檢驗的，而且應當最先檢驗，CO2是用澄清石灰水來檢驗的，但要注意草酸蒸氣同樣能使澄清石灰水變渾濁，故要先除草酸蒸氣(可以用冷凝的方法除去)，檢驗CO的方法是使干燥氣體通過灼熱的氧化銅，看到黑色的固體變紅且生成的氣體能使澄清石灰水變渾濁即可確定CO存在，則各裝置合理的連接順序為分解產生的氣體→B→E→D→A→C→E→F。
答案：(1)①②　①②兩種猜想均違背了得失電子守恒(其他合理答案均可)　
(2)①E　D　A　E　F　②白色粉末變藍　分解產物中有H2O　使升華的草酸蒸氣冷凝而除去，排除對CO2的檢驗的干擾　③C中的黑色固體變紅且后面澄清石灰水變渾濁　
(3)H2C2O4·2H2OCO2↑＋CO↑＋3H2O↑
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