1、第4章 非金属及其化合物第1节 碳、硅及无机非金属材料明考纲1了解碳、硅的原子结构、认识硅在自然界的存在形式。2了解碳、硅及其重要化合物的主要性质。3了解硅酸盐产品及其在生产生活中的用途。析考情高考对本节内容的考查点有三个：一是以新材料、新技术为背景考查 C、Si 及其重要化合物的性质及应用；二是以推断题考查 C、Si 及其化合物之间的转化关系；三是以硅、硅酸的制备为载体，考查实验探究能力。特别注意，Si、SiO2 在现代科技中的用途经常以选择题形式出现，已成为高考考查热点。板块一 知识层面主干层级突破考点 碳、硅单质的性质及用途1碳单质的存在、性质和用途种类主要有金刚石、石墨、_等结构金刚石
2、：_结构石墨：平面正六边形层状结构物理性质金刚石：熔点高，硬度_，不导电石墨：熔点高，质_，有滑腻感，能导电C60 或富勒烯正四面体空间网状大软与 O2 反应O2 充足时：CO2=点燃CO2O2 不足时：2CO2=点燃2CO与氧化物反应CuO：_(冶炼金属)SiO2：_(制取粗硅)H2O：_(制取水煤气)化学性质与强氧化性酸反应浓_浓 HNO3：_用途金刚石：用作切削刀具、装饰品等石墨：作电极、高温润滑剂、铅笔芯等2CuOC=2CuCO2SiO22C=高温Si2COCH2O(g)=高温COH2H2SO4：C2H2SO4(浓)=CO22SO22H2OC4HNO3(浓)=CO24NO22H2O2硅
3、单质的存在、性质和制备(1)结构及物理性质(2)化学性质硅的化学性质不活泼，常温下不能被浓硫酸、浓硝酸等强氧化剂氧化，只能与 F2、氢氟酸、强碱溶液反应；在加热条件下，能与 O2、Cl2 等少数非金属单质化合。写出下列相关反应的化学方程式：(3)工业制备反应原理：制粗硅_ 粗硅的提纯_SiO22C=高温Si2COSi2Cl2=高温SiCl4、SiCl42H2=高温Si4HCl易错警示 (1)用石英砂和焦炭制备粗硅的反应必须要隔绝空气在电炉中进行，得到的氧化产物是CO 而不是 CO2。(2)硅与碱溶液反应时，硅为还原剂，H2O 为氧化剂。判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)碳和硅两种元素
4、共有两种单质。()(2)12C、13C、14C 是碳的三种同素异形体。()(3)硅单质广泛存在于自然界中，天然存在的单质硅叫硅石。()(4)常温下，硅很稳定，不能跟酸、碱溶液反应。()(5)硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。()(6)C60 属于原子晶体，熔点高，硬度大。()题组一碳、硅的性质及用途1.2015福建厦门质检关于金刚石、石墨和 C60 的判断，正确的是()A均含共价键B互为同分异构体C互为同位素D性质相同解析 金刚石、石墨和 C60 是由碳元素形成的不同单质，三者互为同素异形体，均含共价键，本题答案为 A。22015济南模拟有些科学家提出硅是“21 世纪的能源”
5、，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列有关硅的说法中，不正确的是()A高纯度的硅广泛用于制作计算机B硅可由二氧化硅还原制得C低温时，硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应D自然界中硅的储量丰富，自然界中存在大量的单质硅解析 硅是重要的半导体材料，可用于生产制造计算机中的芯片，A 正确；2CSiO2=高温Si2CO，B 正确；常温下，Si 的性质稳定，但可以与 F2、HF、强碱溶液反应，C 正确；自然界中不存在单质硅，D错误。题组二硅的制备3.半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”，即由 SiO2 制取 Si。制取过程中不涉及的化学反应是()A2CSiO2=
6、高温Si2COBSiO22NaOH=Na2SiO3H2OCSi2Cl2=SiCl4DSiCl42H2=高温Si4HCl解析 工业制取纯硅的工艺流程为 SiO2C粗硅Cl2 SiCl4H2纯硅，该工艺流程中不涉及 SiO2与 NaOH 溶液的反应。4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：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；粗硅与干燥的 HCl 气体反应制得 SiHCl3(Si3HCl=250300 铜粉SiHCl3H2)；SiHCl3 与过量的 H2 在 11001200 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：
7、(1)第一步制取粗硅的化学方程式为_。(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_。SiO22C=高温Si2CO分馏(或蒸馏)(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)：装置 B 中的试剂是_，装置 C 中的烧杯需要加热，目的是_。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_。浓硫酸使滴入烧瓶中的 SiHCl
8、3 汽化有固体物质生成在题给反应温度下(11001200 )，普通的玻璃会软化 SiHCl3H2=11001200 Si3HCl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(3)因 SiHCl3 与水强烈反应，故 A 中产生的 H2 必须干燥，因此 B 中的试剂为浓 H2SO4，起干燥作用，且 C 烧瓶需加热，其目的是使 SiHCl3 汽化，加快其与 H2 的反应速率。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 11001200，此温度下普通的玻璃容易软化。因高温下 H2 与 O2 反应容易爆炸，故还应排尽装置中的空
9、气。排尽装置中的空气总结提升碳、硅单质的特殊性(1)一般情况下，非金属元素单质熔、沸点低，硬度小，但晶体硅、金刚石熔、沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质。(2)一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。(3)Si 的还原性大于 C，但 C 在高温下能还原出 Si：SiO22C=高温Si2CO。(4)非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能跟 HF 作用：Si4HF=SiF42H2。(5)常见与强碱反应生成 H2 的固体单质有 Al 和 Si，能够置换出 H2O 中氢的非金属单质为碳，这些特征反应常作为推断题的突破口。(6)金刚石为原子晶体，1 mol 金刚
10、石含有 2 mol 碳碳单键；晶体硅为原子晶体，1 mol 晶体硅含有 2 mol SiSi 键；二氧化硅晶体为原子晶体，1 mol SiO2 中含有 4 mol SiO 键；石墨为混合晶体，1 mol 石墨中含 1.5 mol CC 键，每个六元环中平均含 2 个碳原子；C60 是分子晶体。考点 碳和硅的氧化物1一氧化碳CO 是无色无味的有毒气体，_溶于水，可用作气体燃料和冶金工业的_。(1)燃烧的化学方程式为_。(2)还原 CuO 的化学方程式为_。不点击观看考点视频还原剂2COO2=高温2CO2COCuO=CuCO22二氧化碳和二氧化硅二氧化碳二氧化硅类别均为_氧化物结构特点由_构成，属
11、于_晶体由氧原子与硅原子构成_结构，属于_晶体主要物理性质熔、沸点_，常温下为气体，微溶于水硬度_，熔、沸点_，常温下为固体，不溶于水酸性二氧化碳分子分子立体网状原子低大高二氧化碳二氧化硅与水反应CO2H2OH2CO3不反应与酸反应不反应只与氢氟酸反应：_与碱反应CO2 少量：_CO2 过量：_(盛碱性液的试剂瓶用_塞)与盐反应如与 Na2SiO3 反应：_或 Na2SiO32H2O2CO2(足量)=H2SiO32NaHCO3如与 Na2CO3 反应：_化学性质与碱性氧化物反应如与 Na2O 反应：_如与 CaO 反应：_用途制饮料、制碳酸盐光导纤维、光学仪器、电子部件CO22OH=CO23
12、H2OCO2OH=HCO3SiO24HF=SiF42H2OSiO22NaOH=Na2SiO3H2O橡胶CO2Na2SiO3H2O=H2SiO3Na2CO3SiO2Na2CO3=高温Na2SiO3CO2CO2Na2O=Na2CO3SiO2CaO=高温CaSiO3易错警示 (1)不能依据反应 2CSiO2=高温Si2CO来说明 C 的还原性比 Si 强，也不能依据反应 SiO2Na2CO3=高温Na2SiO3CO2来说明 SiO2 水化物的酸性比 H2CO3 强。(2)氢氟酸能腐蚀玻璃并用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，因为 SiO2 与碱溶液反应生成
13、具有黏性的 Na2SiO3。(3)SiO2 虽然能与 NaOH 溶液、HF 溶液反应，但不属于两性氧化物，属于酸性氧化物，但与水不能直接反应。判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)CO2 溶于水生成碳酸，SiO2 也能溶于水并生成硅酸。()(2)SiO2 是酸性氧化物，不与任何酸反应。()(3)SiO2 既能与碱反应，又能与酸(氢氟酸)反应，属于两性氧化物。()(4)CO 和 CO2 是碳的两种氧化物，二者均是温室气体。()(5)CO2 不支持燃烧是相对的。()题组一二氧化硅的结构与性质1.下面关于 SiO2 晶体网状结构的叙述正确的是()A存在四面体结构单元，O 处于中心，Si 处于
14、4 个顶角B最小的环上，有 3 个 Si 原子和 3 个 O 原子C最小的环上，Si 和 O 原子数之比为 12D最小的环上，有 6 个 Si 原子和 6 个 O 原子解析 本题考查 SiO2 晶体结构。二氧化硅是原子晶体，结构为空间网状，存在硅氧四面体结构，硅处于中心，氧处于 4 个顶角，所以 A 错误；在 SiO2 晶体中，每 6 个 Si 和 6 个 O 形成一个 12 元环(最小环)，所以 D 正确，B、C 错误。2指出下列反应中 SiO2 所表现的化学性质或作用，在 AE 选项中选择正确答案填入括号内。SiO22NaOH=Na2SiO3H2O()SiO2Na2CO3=高温Na2SiO
15、3CO2()SiO22C=高温Si2CO()SiO23C=高温SiC2CO()SiO24HF=SiF42H2O()A作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀B氧化性C酸性氧化物的通性D将挥发性的酸酐从其盐中置换出来E未参加氧化还原反应解析 在中体现 SiO2 的酸性氧化物的性质；中是与盐反应生成酸酐；在中 SiO2 中元素化合价降低，显示氧化性；在中 SiO2 元素化合价不变；在中玻璃中 SiO2 被 HF 腐蚀。CCBEA总结提升含硅化合物的特殊性(1)SiO2 是 H2SiO3 的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备 H2SiO3。(2)酸性氧化物一般不与酸作用，但 SiO2 能跟 HF 作
16、用：SiO24HF=SiF42H2O。(3)不要混淆二氧化硅和硅的用途用于制作光导纤维的是 SiO2，用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅。(4)水晶、石英、玛瑙的主要成分是 SiO2；珍珠的主要成分是 CaCO3；钻石是金刚石；红、蓝宝石的主要成分是 Al2O3。题组二二氧化碳的性质3.用四种溶液进行实验，表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是()选项操作及现象溶液A通入 CO2，溶液不变浑浊BaCl2 溶液B通入 CO2，溶液变浑浊，继续通 CO2 至过量，浑浊消失Na2SiO3 溶液C通入 CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去Ca(ClO)2 溶液D通入 CO2，溶液变
17、浑浊，继续通 CO2 至过量，浑浊消失，再加入足量的 NaOH 溶液，又变浑浊Ca(OH)2 溶液 解析 A 项，CO2 与 BaCl2 溶液不反应；B 项，CO2Na2SiO3H2O=Na2CO3H2SiO3，H2SiO3与 CO2 不反应，浑浊不会消失；C 项，CO2Ca(ClO)2H2O=CaCO32HClO，溶液变浑浊后加入品红溶液，品红溶液被 HClO 氧化褪色；D 项，通入 CO2 少量时发生反应：CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O，继 续 通 CO2，生 成 可 溶 于 水 的 Ca(HCO3)2，再 加 入 足 量 的 NaOH 溶 液，则：2NaOH Ca(HCO3)2=
18、CaCO3Na2CO32H2O，溶液又变浑浊。4二氧化碳又名碳酸气，具有较高的民用和工业价值，在多种领域有着广泛的应用。目前，二氧化碳在棚菜气肥、蔬菜(肉类)保鲜、生产可降解塑料等方面也展现出良好的发展前景。二氧化碳是一种无色无味的气体，无毒、不导电并且没有可燃性。但是金属镁在点燃的条件下可以在二氧化碳气体中燃烧，其中还原产物是碳。.氧化产物是_；请写出化学反应方程式，并用单线桥法表示该反应的电子转移总数_。.CO2 气体与碱溶液反应时，用量不同其生成的产物不同。少量 CO2 通入过量的 KOH 溶液中，请写出离子反应方程式_；MgOCO22OH=CO23 H2O取两份等物质的量浓度等体积的
19、Ca(OH)2 溶液，一份通入过量 CO2，生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2 体积(V)的关系如图 1 所示。写出沉淀变化由 a 到 b 的离子方程式_。CaCO3CO2H2O=Ca22HCO3.另一份先加入少量的 KOH 固体溶解，再将过量 CO2 通入 KOH 和 Ca(OH)2 的混合溶液中，请绘图2 表示出生成沉淀的物质的量(n)和通入 CO2 体积(V)的关系；并写出该图与中不同曲线处对应的离子反应方程式_。CO23 CO2H2O=2HCO3答案解析 本题考查元素及其化合物知识。.Mg 在二氧化碳中点燃生成氧化镁和碳，其反应方程式为2MgC4eO2=点燃2MgOC，其中 MgO
20、为氧化产物。.少量 CO2 与 KOH 溶液反应生成 K2CO3 和水，其离子方程式为 CO22OH=CO23 H2O；过量 CO2 与 Ca(OH)2 溶液先生成沉淀，然后又转化为 Ca(HCO3)2，沉淀溶解，故 a 到 b 的离子方程式为 CaCO3CO2H2O=Ca22HCO3。.把过量的CO2 通入 KOH 和 Ca(OH)2 的混合溶液中，CO2 先与 OH反应生成 CO23，遇到 Ca2生成 CaCO3 沉淀，再通入 CO2 时，CO2 继续和 OH反应，直到 CO2 过量时，CO23 和 CaCO3 全部转化为 HCO3，最后沉淀溶解。总结提升碳酸的“强酸性”碳酸虽然是一种弱酸
21、，但其酸性比硅酸、次氯酸、偏铝酸等物质的酸性强，将 CO2 气体通入 Na2SiO3、NaClO、NaAlO2 盐溶液中，均能发生反应而生成相应的弱酸和碳酸(氢)盐，这是“强酸制弱酸”原理的应用。如：CO2(少量)Na2SiO3H2O=Na2CO3H2SiO3；CO2(少量)Ca(ClO)2H2O=CaCO32HClO；CO2(少量)2NaAlO23H2O=2Al(OH)3Na2CO3；CO2(过量)NaAlO22H2O=Al(OH)3NaHCO3；题组三CO2 与碱、盐溶液反应产物的定量判断5往 100 mL NaOH 溶液中通入 CO2，充分反应后，在减压和较低温度下，小心将溶液蒸干，得白
22、色固体 M。通入 CO2 的体积 V(CO2)/mL(标准状况，下同)与 M 的质量 W/g 的关系如图。(1)A 点时，白色固体 M 的化学式为_，通入 CO2 的体积为_mL。(2)C 点时，白色固体 M 的化学式为_，通入 CO2 的体积为_mL。(3)推算 B 点时 M 的组成_(用化学式表示)及通入 CO2 气体的体积为_mL。Na2CO31120NaHCO32240 Na2CO3 和 NaHCO31792解析 首先 NaOH 转化为 Na2CO3，继续通 CO2 又转化为 NaHCO3，结合图形得出：A 点 M 为 Na2CO3，V(CO2)1120 mL；C 点 M 为 NaHC
23、O3，V(CO2)2240 mL；B 点为 Na2CO3 和 NaHCO3 的混合物，由守恒法求出 V(CO2)1792 mL。总结提升CO2 与碱、盐溶液的反应总结1与碱溶液的反应(1)反应原理NaOH 少量CO2Na2CO3CO2 NaHCO3(2)反应后溶质成分的判断xnNaOHnCO2溶质成分x11NaHCO311x21NaOH、Na2CO3 也可用数轴来表示：2与盐溶液的反应(1)CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3(2)CO2(少量)Ca(ClO)2H2O=CaCO32HClO(3)CO2(少量)Na2SiO3H2O=H2SiO3Na2CO33往某溶液中不断通入 CO2 至过量
24、时，现象是“先产生白色沉淀，后沉淀逐渐溶解”的反应(1)往澄清石灰水中不断通入 CO2 气体Ca(OH)2CO2=CaCO3 H2OCaCO3 CO2H2O=Ca(HCO3)2(2)往氢氧化钡溶液中不断通入 CO2 气体Ba(OH)2CO2=BaCO3 H2OBaCO3 CO2H2O=Ba(HCO3)2(3)往漂白粉溶液中不断通入 CO2 气体Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO3 2HClOCaCO3 CO2H2O=Ca(HCO3)24往某溶液中不断通入 CO2 气体至过量时，现象为“产生白色沉淀或浑浊，沉淀或浑浊不消失”的反应(1)在 NaAlO2 溶液中不断通入 CO2 气体至过量2A
25、lO2 CO2(少量)3H2O=2Al(OH)3CO23AlO2 CO2(过量)2H2O=Al(OH)3HCO3(2)往 Na2SiO3 溶液中不断通入 CO2 气体至过量SiO23 CO2H2O=H2SiO3CO23，SiO23 2CO22H2O=H2SiO32HCO3(3)往饱和 Na2CO3 溶液中通入 CO2 气体2NaCO23 CO2H2O=2NaHCO3(4)Na2CO3 溶液中通入 CO2 气体CO2CO23 H2O=2HCO3考点 硅酸、硅酸盐和无机非金属材料1硅酸(1)弱酸性：H2SiO3_于水，其酸性比碳酸_，不能使指示剂变色，能与强碱(如 NaOH)反应，反应的化学方程式
26、为 2NaOHH2SiO3=Na2SiO32H2O。(2)不稳定性：H2SiO3 不稳定，受热易分解，反应的化学方程式为_(3)硅酸的制备及硅胶 制 备 原 理：可 溶 性 硅 酸 盐(如Na2SiO3)与 其 他 酸(如 盐 酸)反 应 的 化 学 方 程 式 为_。硅胶：硅酸在水中易聚合形成硅酸凝胶，经干燥脱水后即得硅胶，常用作_的载体。难溶弱H2SiO3=SiO2H2O。Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3干燥剂和催化剂2硅酸盐(1)概念：_的总称，是构成地壳岩石的主要成分。(2)硅酸钠(Na2SiO3)白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称_，有黏性，水溶液显碱性。它能与较
27、强的酸反应，如与盐酸反应：_；与 CO2 水溶液反应：_。用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。(3)硅酸盐组成的表示：通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为 Na2OSiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为_。由硅、氧和金属元素组成的化合物水玻璃Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3K2OAl2O36SiO23无机非金属材料(1)传统无机非金属材料指的是我们常说的硅酸盐材料，包括玻璃、水泥、陶瓷等，陶瓷、玻璃、水泥是主要建材，也广泛应用于生活中。(2)新型无机非金属材料，指的是一类
28、新型的具有特殊结构和特殊功能的非硅酸盐材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。(3)特殊功能的含硅物质碳化硅具有金刚石结构，可用作磨料。含硅元素 4%的硅钢具有导磁性。硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。易错警示 (1)Na2SiO3 的水溶液俗称水玻璃，与玻璃的成分不相同；水玻璃又称为泡花碱，但它却是盐溶液(存放的试剂瓶不能用玻璃塞)，而不是碱溶液。(2)氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)硅酸易溶于水，酸性比碳酸弱，化学性质比较稳定，受热不分解。()(2)水玻璃俗称泡花碱，是一种纯净物。(
29、)(3)向一定浓度的 Na2SiO3 溶液中通入适量 CO2 出现白色沉淀，通入过量 CO2，白色沉淀消失。()(4)玻璃是一种晶体，有较高的熔点。()(5)生产水泥和玻璃的共同原料是石英。()(6)新型无机非金属材料具有光学特性、生物功能、电学特性、耐高温、强度高。()(7)玛瑙手镯、水晶镜片、玻璃所用材料均为硅酸盐。()(8)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。()题组一硅酸盐的结构和性质1.2015济南模拟随着我国“嫦娥三号”的成功着陆及“玉兔号”月球车开始工作，可以获取大量月球物质并进行成分分析，月球上的主要矿物有辉石CaMgSi2O6、正长石KAlSi3O8和
30、橄榄石(Mg 或Fe)2SiO4等，下列说法或分析不正确的是()A辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿B正长石的氧化物形式可表示为 K2OAl2O33SiO2C橄榄石中铁为2 价D月球表层沙土中有游离态铁是因为月球的表面几乎没有氧气解析 根据辉石CaMgSi2O6、正长石KAlSi3O8和橄榄石(Mg 或 Fe)2SiO4的化学式可知三者均属于硅酸盐矿，A 正确；根据元素化合价不变的原则，将正长石的化学式改写为氧化物的形式可表示为K2OAl2O36SiO2，B 不正确；根据化合价代数和为零，橄榄石中铁为2 价，C 正确；铁单质与氧气接触易被氧化，所以月球表层沙土中有游离态铁是因为月球的表面几乎没
31、有氧气的缘故，D 正确。2青石棉(cricidolite)是一种致癌物质，是鹿特丹公约中受限制的 46 种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有 NO，下列说法不正确的是()A青石棉是一种硅酸盐产品B青石棉中含有一定量的石英晶体C青石棉的化学组成可表示为 Na2O3FeOFe2O38SiO2H2OD1 mol 青石棉能使 1 mol HNO3 被还原解析 硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总称，故青石棉是一种硅酸盐产品；青石棉是一种纯净物，不可能含有一定量的石英晶体；1 mol Na2O
32、3FeOFe2O38SiO2H2O 跟足量硝酸反应时，失去 3 mol 电子，而还原产物只有 NO，故能使 1 mol HNO3被还原。总结提升硅酸盐改写成氧化物形式的方法(1)氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。(2)氧化物前计量数的配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置计量数，且不同氧化物间以“”隔开。(3)当计量数配置出现分数时应化为整数。如正长石：KAlSi3O8 不能写成12K2O12Al2O33SiO2，应写成 K2OAl2O36SiO2。(4)实例高岭土(Al2Si2O72H2O)Al2O32SiO22H2O石棉(CaMg3Si4O1
33、2)CaO3MgO4SiO2沸石(Na2Al2Si3O102H2O)Na2OAl2O33SiO22H2O云母(KAl3Si3O17H2O)K2O3Al2O36SiO22H2O题组二无机非金属材料3.2015河南师大附中测试有关高温结构陶瓷和光导纤维的说法正确的是()A高温结构陶瓷弥补了金属材料的弱点，但是硬度却远远低于金属材料B氮化硅陶瓷是一种重要的结构材料，具有超硬性，它不与任何无机酸反应C光导纤维是一种能高质量传导光的玻璃纤维，耐酸碱腐蚀D光导纤维的抗干扰性能好，不发生电辐射，通信质量高，能防窃听解析 本题主要考查新型无机非金属材料的性质。难度较小。高温结构陶瓷的硬度很大，硬度比金属材料要
34、大，A 项错误；氮化硅能与氢氟酸反应，B 项错误；光导纤维的成分是 SiO2，可与 HF、NaOH 溶液反应，C 项错误。4材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础。下列生产能获取新型无机非金属材料的是_(填序号)。以甲烷为原料，在一定条件下生产金刚石 高温下用焦炭还原 SiO2 制备单晶硅 在水泥生产过程中加入高炉矿渣生产有特殊用途的水泥 在玻璃生产过程中加入 K、Pb 生产具有特殊用途的光学玻璃 将二氧化硅与碳在电炉中加热至 1900 以上生产碳化硅解析 金刚石、单晶硅、碳化硅属于新型无机非金属材料，而玻璃、水泥则是传统无机非金属材料。题组三碳、硅及其化合物的综合推断5.2015大庆模拟A、
35、B、C 是元素周期表中前 18 号元素中的 3 种单质，甲、乙是常见的化合物，它们之间存在如图所示关系。(1)如图反应中属于化合反应的是_(填序号)。化合反应有多种类别，试举出一例与图中化合反应类别不同的实例：_(用化学方程式表示)。(2)若甲常温下呈液态，A 常温下是固态非金属单质，则乙的化学式是_。若甲常温下呈液态，A 常温下是气态非金属单质，则乙的电子式是_。SiO2CaO=高温CaSiO3(其他答案合理即可)COHF(3)若甲常温下呈气态，A 是常见的金属单质，写出 A 和甲在一定条件下反应的化学方程式：_。(4)若 A、B 属于同一主族的高硬度单质，则 A 与甲的反应在工业上的用途是
36、_。2MgCO2=点燃2MgOC 制取粗硅解析(1)利用化合反应的定义可推知图中属于化合反应，均属于由单质化合成化合物，与其不同的应为化合物之间的化合，如 SiO2CaO=高温CaSiO3。(2)若甲常温下为液态，应为 H2O，A 为常温下的非金属固体单质，应为碳，则乙为 CO，B 为 H2，C是 O2；若甲常温下为气态非金属单质应为 F2，乙为 HF，B 为 O2，C 是 H2，乙的电子式为 HF。(3)若甲常温下呈气态，A 是常见的金属单质，应为 Mg，甲为 CO2，乙为 MgO，B 为 C，C 为 O2，A与甲反应方程式为 2MgCO2=点燃2MgOC。(4)若 A、B 属于同一主族的高
37、硬度单质，则 A 为 C，甲为 SiO2，乙为 CO，B 为 Si，C 为 O2，C 与SiO2 反应在工业上的用途是制取粗硅。6含 A 元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含 A 元素的一种化合物 C 可用于制造高性能的现代通讯材料光导纤维，C 与烧碱反应生成含 A 元素的化合物 D。(1)在元素周期表中，A 位于_族，与 A 同族但相对原子质量比 A 小的元素 B 的原子结构示意图为_，A 与 B 在原子的电子层结构上的相同点是_。(2)易与 C 发生化学反应的酸是_，反应的化学方程式是_。A最外层均有 4 个电子，最内层均有 2 个电子氢氟酸SiO24HF=SiF42H2O(3)将 C
38、 与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成 D，同时还生成 B 的最高价氧化物 E；将全部的 E与全部的 D 在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含 A 的化合物 F。分别写出生成 D、F 的化学反应方程式：_、_。要将纯碱高温熔化，下列坩埚中可选用的是_。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)100 g C 与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为 11.2 L,100 g 混合物中石灰石的质量分数是_。SiO2Na2CO3=高温Na2SiO3CO2Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3D50%解析(1)A 元素的单质可作半导体材料，含 A 元
39、素的化合物 C 是制造光导纤维的原料，可知 A 为硅元素，C 为 SiO2，D 为 Na2SiO3。比硅相对原子质量小的同族元素 B 为碳。(2)C 为 SiO2，能与 SiO2 反应的酸只有氢氟酸。(3)SiO2与 Na2CO3高温下反应生成 Na2SiO3和 CO2，Al2O3 与 Na2CO3高温下反应生成 NaAlO2和 CO2，故不能用以上材质的坩埚熔融 Na2CO3。(4)SiO2CaCO3=高温CaSiO3CO2要生成 11.2 L 标准状况下的 CO2，需 CaCO3 50 g，SiO2 60 g，两者之和大于 100 g，若 SiO2 过量，CaCO3 不足，产生 CO2 少
40、于 11.2 L，若 CaCO3 过量，SiO2 不足，过量的 CaCO3 又会发生分解反应 CaCO3=高温CaOCO2，不影响 CO2 的量，故混合物由 50 g CaCO3 与50 g SiO2 组成。思维建模硅及其化合物的转化关系图板块二 能力层面学科素养培优特色专题的归纳整合：等电子粒子的判断与应用 分析近几年的高考试题发现涉及本考点的考题主要以硅的化合物知识为载体，考查硅、二氧化硅的性质及硅的制备等相关知识，硅酸盐材料是人类生活必不可少的物质基础。与当今的生产、生活实际密不可分，新课程改革理念及新高考命题思想均要求与社会生产、生活紧密结合，所以相关知识一定会在今后的高考中出现，其题
41、型一般以选择题、填空题为主。专题归纳1传统无机非金属材料如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。水泥玻璃陶瓷主要原料黏土、石灰石石灰石、石英砂、纯碱黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑变化复杂的物理、化学变化过程主要反应：Na2CO3SiO2=高温Na2SiO3CO2、CaCO3SiO2=高温CaSiO3CO2复杂的物理、化学变化过程水泥玻璃陶瓷组成硅酸三钙(3CaOSiO2)硅酸二钙(2CaOSiO2)铝酸三钙(3CaOAl2O3)硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅硅酸盐用途重要的建筑材料制化学实验用的玻璃仪器、窗玻璃等在工农业、科技、生活、实验室中使用广泛特别提醒(1)水泥中加入石膏是为了调节水泥的硬化速度。
42、(2)除普通玻璃外，还有石英玻璃、光学玻璃等。有色玻璃是在普通玻璃中加入某些金属氧化物而制成的，如加氧化钴呈蓝色、加二价铁的化合物呈淡绿色等。(3)钢化玻璃是将普通玻璃加热到高温，再骤然冷却而制成的，它具有耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻和抗震等优点，主要用于制作运动器材、微波通讯器材、窗玻璃等。2新型无机非金属材料如高温结构陶瓷、光导纤维等。主要特性：能承受高温、高强度；具有电学、光学特性；具有生物功能。(1)高温结构陶瓷：主要指具有一定强度、硬度、韧性等机械性能的各种材料。如氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷等，在工业、国防上有重要的应用。(2)光导纤维：简称光纤，是一种能高质量传导光的玻璃纤维。用于通讯
43、、医疗、信息处理、遥感测控、照明等。(3)生物陶瓷：对机体无排异反应，不会引起代谢作用异常。(4)压电陶瓷：具有压电效应。典例 2015威海一模X 是一种新型无机非金属材料，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击性。有关生产过程如下：为了确定 C 的组成，某同学进行了以下的探究过程。已知 F、G 都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀，I 可作光导纤维。按要求回答下列问题：(1)C 的化学式为_；X 的化学式为_。(2)写出下列方程式：反应的化学方程式_；反应的离子方程式_。SiCl4Si3N4SiCl44NH3=Si(NH2)44HClSiO23 2H2O2CO2=H2SiO32HCO3解析 由 I 可作光导
44、纤维知，I 为 SiO2，根据题给第二个框图中的转化关系和“F、G 都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀”知 F 为硅酸，H 为硅酸钠；由 EG 是加入了硝酸银和稀硝酸，生成了难溶于水和稀硝酸的白色沉淀，则 E 中含有氯离子；则化合物 C 中含硅、氯两种元素，故 C为 SiCl4，D为 Si(NH2)4，X 为 Si3N4。考题集训 2015课标全国卷硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为 Mg2B2O5H2O 和Fe3O4，还有少量 Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3 和 SiO2 等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：回答下列问题：(1)写出 Mg2B2O5H2O
45、 与硫酸反应的化学方程式_。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有_(写出两条)。(2)“粗硼酸”中的主要杂质是_(填名称)。Mg2B2O5H2O2H2SO4=2H3BO32MgSO4提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径(七水)硫酸镁(3)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成的重要还原剂，其电子式为_。(4)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程_。2H3BO3=B2O33H2O、B2O33Mg=2B3MgO解析(1)Mg2B2O5H2O 与硫酸反应得到硼酸和硫酸镁：Mg2B2O5H2O2H2SO4=2H3BO32MgSO4。结合影响反应速率的因素，提高反应速率可以适当升高温度、减小铁硼矿粉粒径等。(2)“粗硼酸”中的杂质主要是硫酸镁。(3)NaBH4 的电子式为。(4)2H3BO3=B2O33H2O，结合铝热反应知识，可写出镁置换出 B 的化学方程式：B2O33Mg=2B3MgO。
