新型无机非金属材料
1.下列有关材料的说法不正确的是( )
A.传统无机非金属材料虽有不少优点,但质脆,经不起热冲击
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.高温结构材料具有能受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点
D.新型无机非金属材料的特性之一是具有电学特性
解析:质地较脆、经不起热冲击是传统无机非金属材料的缺点;新型无机非金属材料不但克服了传统无机非金属材料的缺点,而且同时还具有如能承受高温、强度较高、具有电学特性等若干优点;高温结构材料具有能受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点。
答案:B
2.下列属于新型无机非金属材料的特性是( )
①能承受高温、强度高 ②具有电学特性 ③具有光学特性 ④具有生物功能 ⑤可塑性好
A.① B.①② C.①②③⑤ D.①②③④
解析:本题考查新型无机非金属材料的特性。
答案:D
3.下列哪些材料是新型无机材料( )
①氧化铝陶瓷 ②氮化硅陶瓷 ③碳化硅陶瓷 ④氮化铝陶瓷 ⑤氮化钛陶瓷 ⑥硅化硼陶瓷 ⑦二硅化钼陶瓷
A.①②③ B.①③④⑤
C.①⑤⑥ D.①②③④⑤⑥⑦
解析:新型无机材料有氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化铝陶瓷、氮化钛陶瓷、硅化硼陶瓷、二硅化钼陶瓷等。
答案:D
4.第一架航天飞机“哥伦比亚号”能抵挡住高速穿行稠密大气时摩擦产生的高温,全靠它那三万一千块硅瓦拼砌成的外壳。下列关于硅的性质叙述中正确的是( )
A.Si在常温下可以与Cl2反应生成SiCl4
B.碳在氧气中不完全燃烧生成的是CO,则Si也可以和氧气反应生成SiO
C.高纯度的单晶硅是重要的半导体材料
D.硅不能溶于酸
解析:硅在常温下只能与F2、NaOH溶液、氢氟酸三种物质反应,与Cl2的反应需要加热,A错误;+2价的硅不稳定,硅和氧气反应只能生成SiO2,B错误;C选项正确,制作半导体是硅的重要用途;Si可以溶于氢氟酸,D选项错误。
答案:C
5.磷酸钙陶瓷是一种新型无机非金属材料,它可用于制造人造骨骼,这是利用了磷酸钙陶瓷的( )
A.耐高温特性 B.电学特性
4
C.光学特性 D.生物功能
解析:该题四个选项是新型无机非金属材料的四个特点,但应该注意:不是每种材料都同时具备这四个特点。该题可利用排除法求得答案,作为人造骨骼的材料没有必要耐高温,更没必要具备电学、光学特性,而且人造骨骼也是生物体的一部分,所以用于制造人造骨骼的磷酸钙陶瓷应该具备生物功能。
答案:D
6.下列具有特殊性能的材料中,由主族元素和副族元素形成的化合物是( )
A.半导体材料砷化镓
B.吸氢材料镧镍合金
C.透明陶瓷材料硒化锌
D.超导材料K3C60
解析:本题借用新材料来考查元素是主族元素还是副族元素,即考查对元素的粗浅认识。A项中,砷位于第ⅤA族,镓位于第ⅢA族,全为主族元素;B项中,镧位于第ⅢB族,镍位于第Ⅷ族,没有主族元素;C项中,硒位于第ⅥA族,锌位于第ⅡB族,符合题目要求;D项中,K、C均为主族元素。
答案:C
7.精细陶瓷(又称为特种陶瓷)在现代科技中的应用前景很广。以SiO2加少量PdCl2研磨成极细的颗粒,经高温烧结制成多孔烧结体,具有半导体的性质,它具有相当大的表面积,将它和电子元件及仪表组成“电子鼻”,被称为“人工神鼻”,冰箱泄漏的氟利昂浓度只有十万分之一时也能被“嗅”出。关于“电子鼻”的下列叙述中不正确的是( )
A.“电子鼻”大大突破了人的嗅觉
B.“电子鼻”吸附气体的能力极强
C.“电子鼻”可广泛应用于易燃、易爆、有毒气体的自动检测和报警
D.“电子鼻”易溶于水
解析:“电子鼻”能够“嗅”到人嗅不到的物质,所以它大大突破了人的嗅觉极限;它的原理是其表面积极大,容易吸附气体,这样才能检测气体;由于它能够吸附气体,所以它应能够检测到易燃、易爆、有毒气体。从“电子鼻”所用的原料来看,烧结后的陶瓷应属于硅酸盐材料,所以应难溶于水。
答案:D
8.A、B、C、D、E代表单质或化合物,它们之间的相互转换关系如下图所示。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质。
请填空:
(1)单质A的原子的结构示意图为 ,它的最高化合价为 。
(2)B的化学式(分子式)为 。B和碳反应生成A和E的化学方程式是 。
(3)C的化学式(分子式)为 ,D的化学式(分子式)为 。
答案:(1)○+14 +4
4
(2)SiO2 SiO2+2CSi+2CO↑
(3)CaSiO3 Na2SiO3
9.氮化硅是一种高温陶瓷材料,它的硬度大、熔点高、化学性质稳定,工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮气在1 300 ℃反应获得。
(1)根据性质,推测氮化硅陶瓷的用途是 。(填序号)
A.制汽轮机叶片 B.制有色玻璃
C.制永久性模具 D.制造柴油机
(2)写出N的原子结构示意图: ,根据元素周期律知识,请写出氮化硅的化学式: 。
(3)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强,除氢氟酸外,它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式: 。
(4)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下,加强热发生反应,可得较高纯度的氮化硅,反应的化学方程式为
。
解析:(1)氮化硅陶瓷硬度大、耐磨损、抗腐蚀、抗冷热冲击,所以可用来制造汽轮机叶片、永久性模具以及柴油机等。
(2)氮化硅中,氮的非金属性强,应显-3价,硅的还原性强,且+4价稳定,故应显+4价。由此可得氮化硅的化学式:Si3N4。
答案:(1)ACD
(2) ○+7 Si3N4
(3)Si3N4+12HF3SiF4↑+4NH3↑
(4)3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl
10.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高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅;
②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3:Si+3HClSiHCl3+H2;
③SiHCl3与过量H2在1 100~1 200 ℃反应制得纯硅。
已知SiHCl3能与H2O强烈反应,在空气中易自燃。
请回答下列问题:
(1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为 。
(2)粗硅与HCl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)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去):
4
①装置B中的试剂是 ,装置C中的烧瓶需要加热,其目的是 。
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为 。
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
。
④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后需再加入的试剂(填写字母代号)是 。
a.碘水 b.氯水 c.NaOH溶液 d.KSCN溶液 e.Na2SO3溶液
解析:分离沸点不同的液体的方法是分馏;根据题干,SiHCl3能与H2O强烈反应,在空气中自燃,可知H2的作用之一就是排尽装置内的空气,防止SiHCl3自燃,而此H2必须是干燥的,可知B的作用就是干燥H2,所以选用浓硫酸。由于通入D中的应是稳定的SiHCl3与过量H2的气流,所以C装置要加热,并且是水浴加热。由于D装置应加热到1 100~1 200 ℃,所以必须用石英管。鉴定是否含铁单质,用稀盐酸溶解后生成Fe2+,如果选用NaOH会将生成的Si也溶解,所以考虑转化为Fe3+后再检验,故选b、d。
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 在反应温度下,普通玻璃会软化 SiHCl3+H2Si+3HCl ③排尽装置中的空气 ④bd
4
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