1、第四章 非金属及其化合物第1节碳、硅及无机非金属材料考试要求 KAOSHIYAOQIU1.了解碳、硅单质及其化合物的主要性质及应用。2.了解碳、硅及其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。命题预测 MINGTIYUCE碳、硅及其化合物的性质是高考的常考点，其考查方式有：结合原子结构、元素周期律以选择题型考查碳、硅及其化合物的性质及应用；以新材料、新技术为背景结合工艺流程图以填空题型考查碳、硅及其化合物的性质及应用等。01考点1碳、硅单质及其氧化物的性质知识梳理ZHISHISHULI 游离态和化合态1碳单质的存在、性质和用途自然界中存在形态01_物理性质金刚石：熔点高，
2、硬度02_，不导电石墨：熔点高，质03_，有滑腻感，能导电活性炭：有疏松多孔的结构，能吸附色素和异味(物理变化)大软2CO与 O2反应O2 充足时：04_O2 不足时：05_化学性质与氧化物反应CuO：06_(冶炼金属)SiO2：07_(制取粗硅)H2O：08_(制取水煤气)CO2：CCO2=高温 09_CO2=点燃 CO22CO2=点燃 2CO2CuOC=高温 2CuCO2SiO22C=高温 Si2COCH2O(g)=高温 COH2化学性质与强氧化性酸反应浓 H2SO4：10_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C2H2SO4(浓)=CO22SO22H2O2硅
3、单质的存在、性质和制备(1)存在、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：有毒(3)工业制备反应原理：制粗硅11_，粗硅的提纯12_、13_。3碳和硅的氧化物(1)一氧化碳CO 是无色无味的01_气体，02_溶于水，可用作气体燃料和冶金工业的03_。SiO22C=高温 Si2COSi2Cl2=高温 SiCl4SiCl42H2=高温 Si4HCl不还原剂酸性(2)二氧化碳和二氧化硅二氧化碳二氧化硅类别均为04_氧化物主要物理性
4、质熔、沸点 05 _，常温下为气体，微溶于水硬度06_，熔、沸点07_，常温下为固体，不溶于水与水反应CO2H2OH2CO3不反应化学性质 与酸反应不反应只 与 氢 氟 酸 反 应：08_低大高SiO24HF=SiF42H2OH2O二氧化碳二氧化硅化学性质与 碱反应CO2 少量：09_CO2 过量：10_如与 NaOH 反应：11 _(盛碱性溶液的试剂瓶用12_塞)CO22OH=CO23 H2OCO2OH=HCO3SiO22NaOH=Na2SiO3橡胶二氧化碳二氧化硅化学性质与 盐反应如与 Na2SiO3 反应：13 _与 Na2CO3 反应：14 _如与 Na2CO3 反应：15_CO2Na
5、2SiO3H2O=H2SiO3Na2CO3CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3SiO2Na2CO3=高温Na2SiO3CO2二氧化碳二氧化硅化学性质与 碱 性氧 化 物反应如与 Na2O 反应：16_如与 CaO 反应：17_用途制饮料、制碳酸盐制光导纤维、光学仪器、电子部件CO2Na2O=Na2CO3SiO2CaO=高温 CaSiO3(1)硅与碱溶液反应时，硅为还原剂，H2O 为氧化剂。Si2NaOH4H4e2O=Na2SiO32H23H2O。(2)不能依据反应 SiO2Na2CO3=高温 Na2SiO3CO2来说明 SiO2 水化物的酸性比 H2CO3 强。(3)用于半导体材料的是高纯
6、的晶体硅，用作光导纤维材料的是 SiO2。(4)SiO2 是酸性氧化物，但能与 HF 反应，因此盛放氢氟酸不能用玻璃瓶，要用特制的塑料瓶。盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，因为 SiO2与碱溶液反应生成具有黏性的 Na2SiO3。(5)SiO2 是空间立体网状结构，不存在单个分子。1判断正误，正确的画“”，错误的画“”，错误的指明错因。(1)硅单质广泛存在于自然界中，天然存在的单质硅叫硅石。()错因：硅在自然界中只以化合态存在，且硅石是二氧化硅。(2)SiO2 既可以和氢氟酸反应，又可以和 NaOH 溶液反应，是两性氧化物。()错因：SiO2 仅与氢氟酸反应，没有盐生成，与其他酸均不反应，故
7、SiO2不属于两性氧化物。(3)碳和硅的氧化物都能与 NaOH 溶液反应。()错因：一氧化碳与 NaOH 溶液不反应。(4)光导纤维具有很强的导电能力，所以大量用于制造通信光缆。()错因：光导纤维具有很强的导光能力，所以大量用于制造通信光缆。(5)单质硅是半导体材料，常用于制造光导纤维。()错因：单质硅常用于制造芯片和太阳能电池，SiO2 用于制造光导纤维。2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玻璃坩埚B石英坩埚C陶瓷坩埚D铁坩埚答案题组一 碳、硅及其氧化物的性质和应用1碳及其化合物与科学、技术、
8、社会、环境密切相关。下列有关说法中正确的是()A12C、13C、14C、C60、石墨烯、金刚石都是碳的同素异形体，用途广泛B用二氧化碳合成可降解的聚碳酸酯塑料，可以实现“碳”的循环利用C石墨烯和碳纤维都是新型有机高分子材料D碳纳米管是一种有机合成纤维，其比表面积大，可用作新型储氢材料答案题组训练TIZUXUNLIAN 解析 12C、13C、14C 是碳元素的三种核素，不是同素异形体，A 错误；用 CO2 合成可降解的聚碳酸酯塑料，可以实现“碳”的循环利用，B 正确；石墨烯、碳纤维、碳纳米管都是碳的单质，是无机非金属材料，不是有机材料，C、D 错误。解析2有些科学家提出硅是“21 世纪的能源”，
9、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中的芯片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答案题组二 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=高温 Si2COBSiO22NaOH=Na2SiO3H2OCSi2Cl2=SiCl4DSiCl42H2=高温 Si4HCl答案4高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引
10、起计算机的一场“革命”。它可以按下列方法制备：SiO2C高温 Si(粗)HCl300 SiHCl3过量H210001100 Si(纯)下列说法正确的是()A步骤的化学方程式为 SiO2C=高温 SiCO2B步骤中每生成或反应 1 mol Si，转移 4 mol 电子C二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应DSiHCl3(沸点为 33.0)中含有少量的 SiCl4(沸点为 67.6)，通过蒸馏(或分馏)可提纯 SiHCl3答案解析 A 项，步骤的化学方程式为 SiO22C=高温 Si2CO；B 项，步骤中每生成或反应 1 mol Si，转移 2 mol 电子；C 项，硅能与氢氟酸反应生成
11、SiF4 和氢气；D 项，SiHCl3 和 SiCl4 的沸点相差较大，可通过蒸馏(或分馏)提纯 SiHCl3。解析02考点2硅酸、硅酸盐和无机非金属材料知识梳理ZHISHISHULI 弱1硅酸(1)弱酸性：H2SiO3 酸性比碳酸01_，02_于水，不能使指示 剂 变 色，能 与 强 碱(如 NaOH)反 应，反 应 的 化 学 方 程 式 为 03_。(2)不稳定性：H2SiO3 不稳定，受热易分解，反应的化学方程式为 04_。难溶2NaOHH2SiO3=Na2SiO32H2O H2SiO3=SiO2H2ONa2SiO32HCl=2NaClH2SiO3(3)硅酸的制备及硅胶制备原理：可溶性
12、硅酸盐(如 Na2SiO3)与其他酸(如盐酸)反应的化学方程式为05_。硅胶(化学式：mSiO2nH2O)：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06_和作为07_的载体。干燥剂催化剂K2OAl2O36SiO22硅酸盐(1)概念：由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。(2)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01_。书写规律：化合价不变，原子个数比不变。水玻璃(3)硅酸钠(Na2SiO3)俗称泡花碱，是白色、可溶于水的粉末状固体
13、，其水溶液俗称 02_，有黏性，水溶液显碱性。它能与酸反应，如与盐酸反应：03_；与 CO2 水 溶 液 反 应：04_。用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3石灰石3无机非金属材料(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、01_02_、石英砂、03_黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑石灰石纯碱水泥玻璃陶瓷变化复杂的物理、化学变化过程主要反应：Na2CO3SiO2=高温 04_、CaCO3 SiO2=高温 05_复 杂 的 物理、化学变化过程组成硅酸三钙(
14、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Na2SiO3CO2CaSiO3CO2(2)新型无机非金属材料，指的是一类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，硬度大，可用作磨料。含硅 4%的硅钢具有导磁性，用作变压器铁芯。硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。(1)Na2SiO3 俗称泡花碱，但它属于盐类(存放的试剂瓶不能用玻璃塞)，其水溶液俗称水玻璃，与玻璃的成分不相同。(2)硅酸盐改写成氧化物形式的方法氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物较
15、活泼金属氧化物二氧化硅水。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。当计量数配置出现分数时应化为整数。如长石：KAlSi3O8 不能写成12K2O12Al2O33SiO2，应写成 K2OAl2O36SiO2。1判断正误，正确的画“”，错误的画“”，错误的指明错因。(1)玻璃是一种晶体，有较高的熔点。()错因：玻璃是非晶体，没有固定的熔点。(2)SiSiO2H2SiO3 均能一步转化。()错因：SiO2 与 H2O 不反应，不能一步生成 H2SiO3。(3)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱。()错因：硅酸钠俗称泡花碱，属于盐
16、类，其水溶液俗称水玻璃。(4)玛瑙手镯、水晶镜片、玻璃所用材料均为硅酸盐。()错因：玛瑙、水晶主要成分是二氧化硅。(5)2MgOSiO2 中的酸根阴离子为 SiO23。()错因：2MgOSiO2 写成盐的形式为 Mg2SiO4，故酸根阴离子为 SiO44。解析 硅在自然界中只有化合态，水晶的主要成分是二氧化硅，属于原子晶体。2下列有关硅及其化合物的说法错误的是()A斜长石(KAlSi3O8)的氧化物形式可表示为 K2OAl2O36SiO2B高纯度的二氧化硅广泛用于制作光导纤维，光导纤维遇强碱会“断路”C硅元素在自然界中以游离态和化合态存在，水晶和干冰均为分子构成的晶体D氢氟酸能和玻璃发生化学反
17、应，所以氢氟酸要存放在塑料瓶中答案解析题组一 无机非金属材料1下列我国古代优秀艺术作品中，所用材料不属于无机非金属材料的是()A商代后母戊鼎B新石器时代人面鱼纹彩陶盆C明永乐青花竹石芭蕉纹梅瓶D三国青瓷羊形烛台答案题组训练TIZUXUNLIAN 2硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述正确的是()ASiO2 熔点高，硬度大，不与任何无机酸反应B碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承C光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为 SiO2，是一种高质量传导光的纤维，耐酸碱腐蚀D二氧化硅分子中硅原子与氧原子个数之比为 12答案题组二 硅酸盐的结构和
18、性质3和田玉是一种具有链状结构的含水钙镁硅酸盐，某种和田玉的化学成分是 Ca2Mg3Fe2(Si4O11)2(OH)2，下列有关叙述正确的是()A其化学式改写为氧化物的形式为 2CaO3MgOFe2O38SiO2H2OB它能够抵抗任何酸碱的腐蚀C其中铁元素的化合价为3D其中铁元素的化合价为2答案4将足量 CO2 气体通入水玻璃(Na2SiO3 溶液)中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物质是()ANa2SiO3BNa2CO3、Na2SiO3CNa2CO3、SiO2DSiO2解析 将足量 CO2 气体通入水玻璃中，发生反应：2CO2Na2SiO32H2O=H2SiO3 2NaHC
19、O3；加 热 蒸 干 高 温 灼 烧 时 发 生 反 应：H2SiO3=H2OSiO2；2NaHCO3=Na2CO3CO2H2O；SiO2Na2CO3=高温 Na2SiO3CO2，最后所得固体物质是 Na2SiO3，故选 A。答案解析高考真题实战 1(高考集萃)判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)(2019全国卷)陶瓷是应用较早的人造材料，主要成分是硅酸盐，化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点。()(2)(2018天津高考)商代后期铸造出工艺精湛的后(司)母戊鼎，该鼎属于铜合金制品。()(3)(2017天津高考)硅太阳能电池工作时，光能转化为电能。()(4)(2017江苏高考)S
20、iO2 硬度大，故可用于制造光导纤维。()(5)(2017江苏高考)利用：CaCO3高温 CaOSiO2高温 CaSiO3 可实现物质间的转化。()(6)(2016四川高考)硅胶作袋装食品的干燥剂，没有发生化学变化。()(7)(2016江苏高考)向 Na2SiO3 溶液中滴加稀盐酸离子方程式：Na2SiO32H=H2SiO32Na。()(8)(2016全国卷)HF 与 SiO2 反应，所以可用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记。()(9)(2016江苏高考)下述变化可以实现：SiO2HCl(aq),SiCl4H2高温 Si。()解析(4)SiO2 用于制造光导纤维是因为其导光性能好。(6)硅胶吸收 H
21、2O(g)是物理吸附，所以正确。(7)离子方程式中 Na2SiO3 可拆为 Na和 SiO23。(9)SiO2 不与 HCl(aq)反应。解析2(2019北京高考)下列我国科研成果所涉及材料中，主要成分为同主族元素形成的无机非金属材料的是()A4.03 米大口径碳化硅反射镜B2022 年冬奥会聚氨酯速滑服C能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线 D“玉兔二号”钛合金筛网轮答案解析 碳化硅材料属于无机非金属材料，且碳、硅元素属于同主族元素，A 正确；聚氨酯属于有机合成高分子材料，B 错误；碳包覆银纳米线不属于无机非金属材料且 Ag 不是主族元素，C 错误；钛合金属于金属材料，D 错误。解析3(2018江苏
22、高考)CO2 是自然界碳循环中的重要物质。下列过程会引起大气中 CO2 含量上升的是()A光合作用B自然降雨C化石燃料的燃烧D碳酸盐的沉积答案4(2017全国卷节选)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为 CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：回答下列问题：(1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是_，还可使用_代替硝酸。(2)沉淀 A 的主要成分是_，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为_。将样品中可能存在的 Fe2氧化为 Fe3H2O2SiO2(或 H2SiO
23、3)SiO24HF=SiF42H2O(或 H2SiO34HF=SiF43H2O)解析(1)由题意知，水泥样品中含有铁、铝和镁等金属的氧化物，后面操作有加入氨水调节 pH45，目的是除去 Al 元素和 Fe 元素，而在此pH 范围内，Fe 元素只有转化为 Fe3才能完全生成沉淀，因此加入硝酸的目的是将样品中可能存在的 Fe2氧化为 Fe3。解析5(2015海南高考)单质 Z 是一种常见的半导体材料，可由 X 通过如下图所示的路线制备。其中 X 为 Z 的氧化物；Y 为氢化物，分子结构与甲烷相似。回答下列问题。(1)能与 X 发生化学反应的酸是_；由 X 制备 Mg2Z 的化学方程式为_。(2)由
24、Mg2Z生成Y的化学方程式为_，Y 分子的电子式为_。氢氟酸SiO24Mg=Mg2Si2MgOMg2Si4HCl=SiH42MgCl2课时作业 时间：45 分钟 满分：100 分一、选择题(每题 6 分，共 66 分)1下列叙述中不正确的是()A单质硅是重要的半导体材料B二氧化硅是制造光导纤维的材料C硅酸钠可以作木材防火剂D自然界里存在大量的单质硅和二氧化硅解析 硅在自然界中以化合态形式存在，多以硅酸盐和二氧化硅的形式存在于岩石、矿物中，D 错误。答案解析2(2019合肥质检)硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。下列说法正确的是()A陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐产品B水玻璃是纯净物，可
25、用于生产黏合剂和防火剂C某硅酸盐的化学式为 KAlSi3O8，可用 K2OAl2O36SiO2 表示D高纯硅可用于制造光导纤维，高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池解析 水晶的主要成分是 SiO2，不属于硅酸盐，故 A 错误；水玻璃是硅酸钠的水溶液，是混合物，故 B 错误；高纯度的 SiO2 用于制光纤，高纯度的 Si 用于制太阳能电池，故 D 错误。答案解析3下列说法中不正确的是()A因 SiO2 不溶于水，故 H2SiO3 不是 SiO2 对应的酸BCO2 通入水玻璃可以得到硅酸沉淀CSiO2 熔点高、硬度大D氢氟酸能够雕刻玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸解析 H2SiO3 对应的酸性氧化物是
26、 SiO2，但 SiO2 不能直接与水反应生成 H2SiO3。答案解析4(2019陕西高三教学质量检测)化学与生产、生活密切相关，下列有关说法正确的是()A用氢氟酸蚀刻玻璃仪器上的刻度，是利用了氢氟酸的强氧化性B太阳能电池板的主要成分是二氧化硅C生物柴油和液化石油气(LPG)的主要成分都是烃类D压敏胶黏剂是一种复合材料，一般选择以橡胶为基料，并加入增黏树脂合成答案解析 HF 能够与玻璃中二氧化硅反应，腐蚀玻璃，与 HF 氧化性无关，故 A 错误；太阳能电池板的主要成分是晶体硅，故 B 错误；生物柴油主要成分是以植物油脂和动物油脂为原料合成的高级脂肪酸甲酯或乙酯，而液化石油气(LPG)的主要成分
27、是丙烷、丁烷、丙烯等的混合物，故 C 错误。解析5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盛放 Na2CO3 溶液的试剂瓶用玻璃塞C硅胶吸水后可重复再生D图中所示的转化都是氧化还原反应答案解析 SiO2 是酸性氧化物，它能与氢氟酸反应是其特殊性质，A 错误；Na2CO3 溶液显碱性，应用橡胶塞，B 错误；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 错误。解析6下列说法不正确的是()ASiO2 能与 HF 反应，因此可用 HF 刻蚀玻璃B向 Na2SiO3 溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶C氮化硅是一种重要的结构陶
28、瓷材料，化学式为 Si3N4D石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能答案7下列说法中不正确的是()A光导纤维的主要成分是二氧化硅B二氧化硅是硅酸的酸酐，但不可以用它和水直接反应来制取硅酸C硅的化学性质不活泼，但在常温下也可和某些物质反应D盛放硅酸钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞的主要原因是硅酸钠溶液水解呈碱性解析 盛放硅酸钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞的主要原因是硅酸钠溶液黏性强，容易使瓶塞和瓶口黏合在一起而不易打开，D 错误。答案解析8下列离子方程式中书写正确的是()A水玻璃中通入过量的二氧化碳：Na2SiO3CO2H2O=2NaCO23 H2SiO3B澄清石灰水中通入过量二氧化
29、碳：Ca(OH)22CO2=Ca22HCO3C二氧化硅与氢氟酸反应：SiO24H4F=SiF42H2OD二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO22OH=SiO23 H2O答案解析 Na2SiO3 是强电解质，应拆成 Na、SiO23，CO2 过量，产物应为 HCO3，A 项正确写法是 SiO23 2CO22H2O=H2SiO32HCO3；B 项正确写法是 CO2OH=HCO3；C 项氢氟酸是弱酸，在离子方程式中不能拆分。解析9金刚砂(SiC)可由 SiO2 和碳在一定条件下反应制得，反应方程式为SiO23C=高温 SiC2CO，下列有关制造金刚砂的说法正确的是()A该反应中的氧化剂是 SiO2，还原剂
30、为 CB该反应中的氧化产物和还原产物的物质的量之比为 12C该反应中每生成 1 mol SiC 转移电子 12 molD该反应中的还原产物是 SiC、氧化产物是 CO，其物质的量之比为12答案解析 反应产物 SiC 中 Si、C 的化合价分别为4、4 价，所以 SiO2既不是氧化剂，又不是还原剂；碳元素从 0 价转变成4 价(SiC)和2 价(CO)，CO 是氧化产物，SiC 是还原产物，两者的物质的量之比为 21；每生成 1 mol SiC 转移电子 4 mol。解析10下列叙述正确的是()A因为 Na2CO3SiO2=高温 Na2SiO3CO2，所以硅酸的酸性比碳酸强B碳和硅都是第A 族的
31、元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似C二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧化硅是两性氧化物D二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反应生成硅酸答案解析 A 项的反应之所以能够发生，是因为生成的产物中有气体生成，平衡正向移动，促使反应能够顺利进行，故不能通过此反应判断 H2CO3 与H2SiO3 的酸性强弱，A 错误；CO2 和 SiO2 的物理性质差异较大，B 错误；SiO2 与氢氟酸反应不生成盐，因此 SiO2 不属于两性氧化物，C 错误。解析11(2019北京师大附中高三期中)根据侯氏制碱原理制备少量 NaHCO3 的实验，经过制取氨气、制取 NaHCO3、
32、分离 NaHCO3、干燥 NaHCO3 四个步骤，下列图示装置和原理能达到实验目的的是()答案解析 氯化铵受热分解生成的氨气和氯化氢在试管口遇冷又生成氯化铵固体，不能用加热氯化铵固体的方法制备氨气，A 错误；B 中气流方向错误，应该从右侧导管通入 CO2 气体，B 错误；从溶液中分离出碳酸氢钠固体用过滤的方法，C 正确；碳酸氢钠受热易分解，不能用 D 中装置干燥碳酸氢钠，D 错误。解析二、非选择题(共 34 分)12(15 分)石墨在材料领域有重要应用。某初级石墨中含 SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和 MgO(0.5%)等杂质。设计的提纯与综合利用工艺如下
33、：(注：SiCl4 的沸点为 57.6，金属氯化物的沸点均高于 150)(1)向 反 应 器 中 通 入 Cl2 前，需 通 一 段 时 间 N2，主 要 目 的 是_。(2)高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物。气体中的碳氧化物主要为_。由气体中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为_。(3)步 骤 为：搅 拌、_。所 得 溶 液 中 的 阴 离 子 有_。(4)100 kg 初级石墨最多可获得的质量为_kg。排出装置中的空气，减少 C 的损失COSiCl46NaOH=Na2SiO34NaCl3H2O过滤AlO2、OH、Cl7.8解析(1)向反应器中通入 Cl2 前，需通一段时间 N
34、2，主要目的是排尽反应器中的空气，防止高温下初级石墨与空气中的 O2 反应，减少 C 的损失。(3)步骤为搅拌，并通过过滤操作将沉淀和溶液分离；由题意分析可知，所得溶液中的阴离子有 AlO2、Cl、OH。(4)由溶液生成沉淀，是将 AlO2 转化为 Al(OH)3，由题意可知Al2O32Al(OH)3，n(Al2O3)100000 g5.1%102 gmol150 mol，nAl(OH)3100 mol，则 mAl(OH)3100 mol78 gmol17800 g7.8 kg。解析13(19 分)光纤通讯是用光导纤维传送信号的一种通讯手段，合成光导纤维及氮化硅(一种无机涂层)的工艺流程如下：
35、回答下列问题：(1)反应的化学方程式为_，氧化剂为_(填化学式)。(2)经反应所得的四氯化硅粗品中所含的物质如下：组分名称 SiCl4 SiHCl3 SiH2Cl2HClBCl3PCl3质量分数 0.5450.4050.04620.0003 0.00193 0.00157沸点/57.631.88.28512.575.5图中“操作 X”的名称为_；PCl3的电子式为_。SiO22C=高温 Si2COSiO2精馏(或蒸馏)(3)反应和中尾气的用途为_；反应的化学方程式为_。(4)Si(NH2)4 热分解法制取氮化硅：先用四氯化硅与氨气反应生成Si(NH2)4 和一种气体：_(填化学式)；然后使 S
36、i(NH2)4 受热分解，分解后的另一种产物的化学式为_。制取盐酸(或其他合理答案)3SiCl44NH3=1400 Si3N412HClHClNH3解析(1)反应为石英砂中的 SiO2与 C 在高温下反应生成 Si 和 CO 的反应，化学方程式为 SiO22C=高温 Si2CO；在该反应中 SiO2 中的 Si的化合价降低，SiO2 作氧化剂。(2)由表格数据可知 SiCl4 的沸点与其他杂质的沸点不同，可以通过精馏(或蒸馏)来提纯 SiCl4；PCl3 为共价化合物，电子式为。(3)反应和中尾气的主要成分是 HCl 气体，故将尾气通入水中来制取盐酸；反应为 1400 条件下，SiCl4 与 NH3 反应生成 Si3N4 和 HCl，化学方程式为 3SiCl44NH3=1400 Si3N412HCl。解析(4)依据化学反应中原子守恒可知四氯化硅与氨气发生反应：SiCl44NH3=Si(NH2)44HCl，Si(NH2)4 受热发生分解：3Si(NH2)4=Si3N48NH3。解析本课结束
