1、考点二 真题发掘知识串联 课时作业 目录CONTENTS考点一 第四章 非金属及其化合物 第12讲 碳、硅及无机非金属材料 4 3 2 1【考纲要求】1.掌握碳、硅元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解碳、硅元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。3.了解常见无机非金属材料的性质和用途。考点一|碳、硅的单质及氧化物(基础送分型自主学习)巩固教材知识1碳、硅单质的性质及用途(1)元素在自然界中的存在形态碳：既有游离态又有化合态。硅：只有。硅在地壳中的含量占第二位。化合态(2)物理性质和用途(3)化学性质2二氧化碳和二氧化硅(1)结构：CO2由分子组成；SiO2是结构，不存在单个分子。(
2、2)物理性质：熔、沸点：SiO2的熔、沸点；CO2的熔、沸点。溶解性：CO2可溶于水，SiO2不溶于水。空间网状高低(3)化学性质：性质CO2SiO2氧化性CCO2=高温 与 NaOH 反应相同点与 CaO 反应CaOCO2=CaCO32CO2CSiO2=高温 2COSiCO22NaOH=Na2CO3H2OSiO22NaOH=Na2SiO3H2OCaOSiO2=高温 CaSiO3性质CO2SiO2与水反应CO2H2OH2CO3不反应与 Na2CO3反应不同点特性SiO2与氢氟酸反应：Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3Na2CO3SiO2=高温 Na2SiO3CO2SiO24HF=SiF4
3、2H2O(4)主要用途：CO2：制饮料、碳酸盐、干冰用作制冷剂。SiO2：光导纤维、制光学仪器、电子部件、水晶可制作饰品。3正误判断，正确的打“”，错误的打“”。(1)金刚石和石墨物理性质有较大差别的原因是碳原子的排列不同。()(2)Si 和 SiO2都可用于制造光导纤维。()(3)碳燃烧可生成 CO 或 CO2，但硅与氧气反应只能生成 SiO2。()(4)非金属性：CSi，则热稳定性：CH4SiH4。()(5)晶体硅熔点高硬度大，故可用于制作半导体材料。()(6)12C、13C、14C 是碳的三种同素异形体。()(7)硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。()(8)1 mol
4、 Si 和 1 mol SiO2晶体中均有 4NA个共价键。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)练透基础小题题点一 碳、硅单质及氧化物的性质和用途1(2017陕西西安一中质检)近年来科学家制造出大量的新物质，对下列三种物质的相关说法错误的是()石墨烯：从石墨中分离出来，是最薄、最坚硬的物质石墨炔：平面网状结构的全碳分子，具有优良的化学稳定性纳米碳管：具有优良的场发射性能，制作成阴极显示管、储氢材料A.石墨烯具有良好的导电性B上述三种物质与金刚石互为同素异形体C石墨炔孔径略大于 H2分子的直径，可作 H2的提纯薄膜D上述三种物质与浓硫酸都能发生反应，但反应产物不同解析：石墨
5、烯作为电导体，它和铜有着一样出色的导电性，因此具有良好的导电性，A 正确；题述三种物质均为碳的单质，与金刚石互为同素异形体，B 正确；碳原子半径大于氢原子，则石墨炔孔径大于 H2 分子的直径，可以容纳 H2分子，则石墨炔是理想的 H2提纯薄膜，C 正确；题述三种物质都是碳的单质，在加热条件与浓硫酸都能发生反应，且反应产物相同，D 错误。答案：D2(RJ 必修 1P8110 题改编)下列关于碳、硅的叙述正确的是()A碳、硅都是A 族元素，它们在自然界中都以化合态形式存在B二氧化碳、二氧化硅的物理性质相似C二氧化碳、二氧化硅都是酸性氧化物，能与 NaOH 溶液反应生成相应的盐D高纯度的二氧化硅用于
6、制造半导体材料答案：C3下列有关 SiO2的叙述错误的是()ASiO2是酸性氧化物，它对应的水化物是硅酸(H2SiO3)B硅酸可由 SiO2跟水反应制得CSiO2可与碱性氧化物或强碱反应D光导纤维的主要原料就是 SiO2答案解析答案解析二氧化硅是酸性氧化物，可与碱性氧化物或强碱反应，但不溶于水，不能直接和水反应生成硅酸。3下列有关 SiO2的叙述错误的是()ASiO2是酸性氧化物，它对应的水化物是硅酸(H2SiO3)B硅酸可由 SiO2跟水反应制得CSiO2可与碱性氧化物或强碱反应D光导纤维的主要原料就是 SiO23下列有关 SiO2的叙述错误的是()ASiO2是酸性氧化物，它对应的水化物是硅
7、酸(H2SiO3)B硅酸可由 SiO2跟水反应制得CSiO2可与碱性氧化物或强碱反应D光导纤维的主要原料就是 SiO2解析答案B二氧化硅是酸性氧化物，可与碱性氧化物或强碱反应，但不溶于水，不能直接和水反应生成硅酸。答案解析4工业上通过反应“SiO22C=高温 Si2CO”制取单质硅，下列说法正确的是()A自然界中硅元素均以 SiO2形式存在B高纯度晶体 Si 可用于制造光导纤维C该反应条件下 C 的还原性比 Si 强D标准状况下生成 4.48 L CO 时转移电子数为 0.46.021023答案解析自然界中硅元素以 SiO2 以及硅酸盐的形式存在，A 错误；制造光导纤维的原料是 SiO2，B
8、错误；该反应是生成气体的反应，反应进行时，使平衡向右进行，CO 挥发，使反应完全，实际上，C 的还原性比 Si弱；D 正确。4工业上通过反应“SiO22C=高温 Si2CO”制取单质硅，下列说法正确的是()A自然界中硅元素均以 SiO2形式存在B高纯度晶体 Si 可用于制造光导纤维C该反应条件下 C 的还原性比 Si 强D标准状况下生成 4.48 L CO 时转移电子数为 0.46.0210234工业上通过反应“SiO22C=高温 Si2CO”制取单质硅，下列说法正确的是()A自然界中硅元素均以 SiO2形式存在B高纯度晶体 Si 可用于制造光导纤维C该反应条件下 C 的还原性比 Si 强D标
9、准状况下生成 4.48 L CO 时转移电子数为 0.46.021023解析答案自然界中硅元素以 SiO2 以及硅酸盐的形式存在，A 错误；制造光导纤维的原料是 SiO2，B 错误；该反应是生成气体的反应，反应进行时，使平衡向右进行，CO 挥发，使反应完全，实际上，C 的还原性比 Si弱；D 正确。D题点二 硅的制取原理5单晶硅是制作电子集成电路的基础材料，对硅的纯度要求很高。用化学方法可制得高纯度硅，其化学方程式为SiO22C=高温 Si2COSi2Cl2=SiCl4 SiCl42H2=高温 Si4HCl。下列对上述三个反应的叙述不正确的是()A为置换反应B为化合反应C均为氧化还原反应D三个
10、反应的反应物中硅元素均被还原答案：D6在工业中利用镁制取硅 2MgSiO2=2MgOSi，同时有副反应发生：2MgSi=Mg2Si，Mg2Si 遇盐酸迅速反应生成 SiH4(硅烷)，SiH4在常温下是一种不稳定、易分解、可自燃的气体。如图是进行 Mg与 SiO2反应的实验装置：(1)由于氧气的存在对该实验有较大影响，实验中应通入气体 X 作为保护气，试管中的固体药品可选用_(填字母)。a石灰石 b锌粒 c纯碱(2)实验开始时，必须先通入 X 气体一段时间，再加热反应物，其理由是_。当反应开始后，移走酒精灯，反应能继续进行，其原因是_。(3)反应结束后，待冷却至常温时，往反应后的混合物中加入稀盐
11、酸，可观察到闪亮的火星。产生此现象的原因用化学方程式表示为_，_。答案：(1)b(2)防止在加热条件下 H2和 O2混合发生爆炸 SiO2和 Mg的反应是放热反应(3)Mg2Si4HCl=2MgCl2SiH4SiH42O2=SiO22H2O备考提醒1硅单质的特性(1)Si 的还原性强于 C，但 C 却在高温下还原出 Si：SiO22C=高温 Si2CO。(2)非金属单质与碱液作用一般无 H2 放出，但 Si 与碱液作用却放出 H2：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。(3)非金属单质一般不能与非氧化性酸作用，但 Si 能与 HF 作用：Si4HF=SiF42H2。(4)非金属单质大多为
12、绝缘体，但 Si 为半导体。2SiO2的特性一般规律SiO2的特性酸性氧化物一般与水反应生成相应酸SiO2不溶于水，不与水反应酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应SiO24HF=SiF42H2O考点二|硅酸、硅酸盐、无机非金属材料(基础送分型自主学习)巩固教材知识1硅酸(1)物理性质：溶于水。(2)化学性质酸性比碳酸，硅酸(填“能”或“不能”)使紫色石蕊溶液变红色。难弱不能不稳定：H2SiO3=SiO2H2O与碱溶液反应：如与 NaOH 溶液反应的离子方程式为。(3)用途硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作酸性干燥剂。H2SiO32OH=SiO23 2H2O2硅酸钠(Na2SiO
13、3)(1)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。(2)它能与酸性比硅酸强的酸反应，分别写出以下化学方程式：与盐酸反应：，与少量 CO2水溶液反应：。(3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。水玻璃Na2SiO32HCl=H2SiO32NaClNa2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO33无机非金属材料(1)硅酸盐：由组成化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。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，钾长石(KAlSi3O8)可表示为。硅、氧和金属元素Na2OSiO2K2OAl2O36SiO2
14、(2)无机非金属材料传统无机非金属材料：水泥普通玻璃陶瓷生产原料黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3SiO2=高温 ；CaCO3SiO2=高温 。新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷、C60等。石灰石、黏土 石灰石、纯碱、石英砂Na2SiO3CO2CaSiO3CO24正误判断，正确的打“”，错误的打“”。(1)NaAlSi3O8写成氧化物的形式是Na2OAl2O36SiO2。()(2)氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料。()(3)合成纤维与光导纤维都是新型无机非金属材料。()(4)Mg2、H、SiO23、SO24 在水溶液中能大量共存
15、。()(5)水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂。()(6)硅橡胶和陶瓷都是新型无机非金属材料。()(7)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。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)5填写下列材料主要化学成分的化学式。(1)刚玉：；(2)大理石、石灰石：；(3)普通玻璃：；(4)石英、水晶：。Al2O3CaCO3Na2SiO3、CaSiO3、SiO2SiO2练透基础小题题点一 无机非金属材料1(RJ 必修 1P815 题改编)坩埚是实验室用于灼烧或熔融固体物质的常用仪器，材质种类很多，实验时应根据物质的性质加以选择。熔融烧碱时，应选用下列哪种材质的坩埚()A玻璃坩
16、埚 B石英坩埚C陶瓷坩埚D铁坩埚答案：D答案解析2天工开物记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙粘(通“黏”)土而为之”“凡坯既成，干燥之后，则堆积窑中燃薪举火”“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是()A沙子和黏土主要成分为硅酸盐B“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理化学变化C烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦D黏土是制作砖瓦和陶瓷等的主要原料答案解析沙子的主要成分为 SiO2，不属于硅酸盐，A 错误；“燃薪举火”是使成型的黏土器皿发生复杂的物理化学变化而制成陶器，B 正确；烧制过程中铁的化合物被氧化为氧化铁，得到红瓦，若浇水则发生还原反应得到氧化亚铁而成为青瓦，C 正确；
17、砖瓦、陶瓷的主要原料是黏土，D 正确。2天工开物记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙粘(通“黏”)土而为之”“凡坯既成，干燥之后，则堆积窑中燃薪举火”“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是()A沙子和黏土主要成分为硅酸盐B“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理化学变化C烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦D黏土是制作砖瓦和陶瓷等的主要原料2天工开物记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙粘(通“黏”)土而为之”“凡坯既成，干燥之后，则堆积窑中燃薪举火”“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是()A沙子和黏土主要成分为硅酸盐B“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理化学变
18、化C烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦D黏土是制作砖瓦和陶瓷等的主要原料解析答案沙子的主要成分为 SiO2，不属于硅酸盐，A 错误；“燃薪举火”是使成型的黏土器皿发生复杂的物理化学变化而制成陶器，B 正确；烧制过程中铁的化合物被氧化为氧化铁，得到红瓦，若浇水则发生还原反应得到氧化亚铁而成为青瓦，C 正确；砖瓦、陶瓷的主要原料是黏土，D 正确。A3(2017湖北八校联考)钢化玻璃俗称普通玻璃的化身，是普通玻璃经一定物理方法处理后得到的。钢化玻璃一般不会发生自爆现象，但当钢化玻璃中含有硫化镍结核时就有可能发生自爆现象。下列有关说法中错误的是()A制取钢化玻璃的原料为石灰石、纯碱和石英B钢化玻璃是
19、一种新型无机非金属材料C制取钢化玻璃的主要反应都是非氧化还原反应D在碳素钢中加入镍等合金元素可以制得不锈钢及各种特种钢解析：根据题给信息知，制取钢化玻璃的原料为石灰石、纯碱和石英，A 正确；钢化玻璃是一种传统无机非金属材料，B 错误；制取钢化玻璃的 主 要 反 应：SiO2 Na2CO3=高温 Na2SiO3 CO2，SiO2 CaCO3=高温 CaSiO3CO2，都是非氧化还原反应，C 正确；在碳素钢中加入镍等合金元素可以制得不锈钢及各种特种钢，D 正确。答案：B4青石棉是一种致癌物质，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
20、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材料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被还原答案：B备考提醒 无机非金属材料分类无机非金属材料传统无机非金属材料玻璃水泥陶瓷有抗腐蚀性、耐高温的优点，但质脆，经不起热冲击新型无机非金属材料高温陶瓷光导纤维压电陶瓷生物陶瓷能承受高温，强度高，有电学特性、光学特性和生物特性答案解析题点二 硅及其化合物间的转化5下列物质间的转化不能通过一步反应完成的是()ASiO2Si BH2SiO3SiO2CSiO2H2SiO3DS
21、iNa2SiO3答案解析A 项，SiO2 2C=高温 Si 2CO；B 项，H2SiO3=SiO2H2O；C 项，SiO2不能与水反应生成 H2SiO3，也无法与其他物质通过一步反应生成 H2SiO3；D项，Si 2NaOH H2O=Na2SiO32H2。5下列物质间的转化不能通过一步反应完成的是()ASiO2Si BH2SiO3SiO2CSiO2H2SiO3DSiNa2SiO35下列物质间的转化不能通过一步反应完成的是()ASiO2Si BH2SiO3SiO2CSiO2H2SiO3DSiNa2SiO3解析答案A 项，SiO22C=高温 Si2CO；B 项，H2SiO3=SiO2H2O；C 项
22、，SiO2不能与水反应生成 H2SiO3，也无法与其他物质通过一步反应生成 H2SiO3；D 项，Si2NaOH H2O=Na2SiO32H2。C6如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是()ASiO2属于两性氧化物B非金属性：SiCC硅胶吸水后可重复再生D图中所示转化反应都是氧化还原反应解析：SiO2是酸性氧化物，它能与氢氟酸反应是其特殊性质，A 错；在图示转化关系中只有第一行的变化是氧化还原反应，其余均为非氧化还原反应，D 错。答案：C7二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研等方面有着重要的用途。ae 是对反应中 SiO2 所表现的化学性质或作用进行判断，ae
23、 的叙述中有几个正确的选项()SiO22NaOH=Na2SiO3H2OSiO22C=高温 Si2COSiO24HF=SiF42H2ONa2CO3SiO2=高温 Na2SiO3CO2SiO23C=高温 SiC2COa反应中 SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃b反应中 SiO2表现出氧化性c反应中 SiO2表现了酸性氧化物的通性d反应符合用较强酸制取较弱酸的道理e反应中 SiO2未参加氧化还原反应A2 个B3 个C4 个D5 个解析：反应：通常情况下，SiO2与氢氧化钠溶液的反应很微弱，不能用于刻蚀玻璃，错误；反应：SiO2中硅元素的化合价由4 价降低为0 价，得电子，表现出氧化性，正确；
24、反应：SiO2与氢氟酸反应是二氧化硅的特性，错误；反应：高温下用难挥发性酸酐制挥发性酸酐，不符合用较强酸制取较弱酸的道理，错误；反应：Si 的化合价没有发生变化，即 SiO2未参加氧化还原反应，正确。答案：A以高纯硅的制备为载体 串联硅元素单质及其化合物知识 高考载体(天津高考卷节选)晶体硅(熔点 1 410)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅的过程如下：Si(粗)Cl2460 SiCl4 蒸馏 SiCl4(纯)H21 100 Si(纯)知识串联高考还可以这样考(1)工业上用焦炭与石英砂在高温下反应制取粗硅，其反应的化学方程式为_。上述反应中的氧化剂是_，还原剂是_。考查粗硅的制备原理(2)用焦
25、炭和石英砂制取粗硅为什么要隔绝空气进行？_。考查碳的化学性质(3)粗硅与 Cl2 加热到 460 时发生反应，写出该反应的化学方程式：_。考查Si的化学性质(4)在 1 100 时，SiCl4被 H2还原的化学方程式为_。考查氧化还原方程式的书写(5)如何通过实验除去 SiO2中混有少量的 CaCO3杂质？_。考查SiO2的性质(6)石英既能与 NaOH 溶液反应，又能与氢氟酸反应，它是两性氧化物吗？_。试分别写出它与 NaOH 溶液、氢氟酸发生反应的化学方程式。_。考查SiO2的性质(7)中学化学中能与 NaOH 溶液反应生成 H2的单质有哪些？_。试分别写出反应的化学方程式。_。考查铝、硅的化学性质(8)陶瓷、水泥、玻璃是常用的硅酸盐材料，其中，生产普通玻璃的主要原料是什么？_。考查硅酸盐产品制备答案：(1)SiO22C=高温 Si(粗)2CO SiO2 C(2)焦炭能与空气中的氧气发生反应(3)Si(粗)2Cl2=460 SiCl4(4)2H2SiCl4=1 100 Si(纯)4HCl(5)加入盐酸后过滤(6)不是 SiO22NaOH=Na2SiO3H2O、SiO24HF=SiF42H2O(7)Al 和 Si 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2、Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2(8)石英砂、纯碱和石灰石课时 跟踪检测 本课内容结束