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无机非金属材料1.宇航员在升空、返回或遇到紧急情况时,必须穿上10公斤重的航天服,我国宇航员的航天服是由我国科学家研制的新型“连续纤维增韧”航空材料做成的,主要由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。下列相关叙述错误的是()A.它耐高温、抗氧化B.它比钢铁轻,但质地较脆C.它没有固定熔点D.它是一种新型无机非金属材料【解析】选B。由题目信息中“连续纤维增韧”可知,该航天服的韧性很好,质地并不是很脆,B错误。2.下列试剂中,能用带玻璃塞的试剂瓶贮存的是()A.氢氟酸B.氢氧化钠溶液C.盐酸D.水玻璃【解析】选C。氢氟酸应该保存在塑料瓶中;保存氢氧化钠溶液用橡胶塞或软木塞;水玻璃具有黏性,能使玻璃瓶与瓶塞牢固地黏在一起,也应该用橡胶塞或软木塞。3.(2019·合肥高一检测)下列反应不能一步完成的是()A.SiO2→Na2SiO3B.SiO2→H2SiO3C.Na2SiO3→H2SiO3D.H2SiO3→SiO2【解析】选B。二氧化硅可与氢氧化钠直接反应生成硅酸钠;Na2SiO3溶液中通入CO2或加入盐酸都可以生成H2SiO3;硅酸可直接加热分解生成二氧化硅,故只有B符合题意。4.下列关于无机非金属材料的说法中正确的是()A.传统无机非金属材料是指:光导纤维、玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料B.新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点,但强度比较差C.高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点D.传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐【解析】选C。A项中,光导纤维是新型无机非金属材料;B项中,强度比较差是错误的;D项中新型无机非金属材料中的光导纤维、单晶硅等其成分都不是硅酸盐。5.硅是无机非金属材料的主角,硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。(1)下列物质不属于硅酸盐的是________。A.陶瓷B.玻璃C.水泥D.生石灰(2)SiO2是玻璃的主要成分之一,SiO2和CO2都属于酸性氧化物,性质相似,SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为_________,工艺师常用________________(填物质名称)来雕刻玻璃。(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧,说明Na2SiO3可用作________。(4)工业上常利用反应2C+SiO2Si+2CO↑制备硅单质,该反应中所含元素化合价升高的物质是_____________________________________(填化学式,下同),氧化剂是________________。【解析】(1)生石灰是CaO,为碱性氧化物且不含硅元素,不属于硅酸盐。(2)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O。由于SiO2能溶于氢氟酸,因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)Na2SiO3水溶液又称“水玻璃”,具有阻燃的功能,因此可用作防火剂。(4)题给反应中C(碳)被氧化,SiO2中+4价的硅被还原,因此SiO2作氧化剂。答案:(1)D(2)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O氢氟酸(3)防火剂(4)CSiO2【补偿训练】(2018·长春高一检测)晶体硅是一种重要的非金属材料,制备纯硅的主要步骤如下:①高温下用过量的碳还原二氧化硅制得粗硅,同时得到一种可燃性气体;②粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3(Si+3HClSiHCl3+H2);③SiHCl3与过量的H2在1100～1200℃的温度下反应制得纯硅,已知SiHCl3能与水剧烈反应,在空气中易自燃。请回答:(1)第一步制取粗硅反应的化学方程式为__________________________。(2)粗硅与HCl气体反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点-84.7℃),提纯SiHCl3采用的方法为______。(3)实验室用SiHCl3与过量的H2反应制取纯硅装置如图所示(加热和夹持装置略去):①装置B中的试剂是____________________,装置C中的烧杯需要加热,目的是___________________。②反应一段时间后,装置D中观察到的现象是______________________,装置D不能采用普通玻璃管的原因是____________________________________,装置D中发生反应的化学方程式是______________________。③为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装置的气密性,控制好反应温度以及________________________。【解析】(1)粗硅的制取是用碳还原二氧化硅,化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑。(2)SiHCl3与SiCl4、HCl沸点相差很大,可用分馏法提纯SiHCl3。(3)①因SiHCl3与水剧烈反应,故A中产生的H2必须干燥,因此B中的试剂为浓硫酸,且C中烧瓶需加热,其目的是使SiHCl3汽化,加快其与H2的反应速率。②石英管中产生的物质应为硅,故D中有固体产生,由题给信息,制纯硅的反应条件为1100～1200℃,此温度下普通的玻璃容易软化。③因高温下H2与O2反应容易爆炸,故还应排尽装置中的空气。答案:(1)SiO2+2CSi+2CO↑(2)分馏(或蒸馏)(3)①浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化②有固体物质生成在题给反应温度下(1100～1200℃),普通的玻璃会软化SiHCl3+H2Si+3HCl③排尽装置中的空气