1、第一讲 碳、硅及无机非金属材料第四章 非金属及其化合物考纲要求 真题统计 命题趋势 1.了解碳、硅单质及其重要化合物的主要性质及应用。2了解碳、硅单质及其重要化合物对环境质量的影响。3以新材料、新技术为背景考查碳、硅元素及其重要化合物的性质及应用。2015，卷 26T；2015，卷 7T(A)、13T(D)；2014，卷 7T(AD)、9T(B)、10T(C)高考对本部分的考查主要以碳、硅单质及其重要化合物的性质、应用为主，题型延续选择题或非选择题的形式，中等难度。预计2017年高考将以碳族元素新型材料为主线考查相关知识，也可能以实验设计为中心来命题，复习备考时注重Si、SiO2的用途。201
2、7 高考导航第四章 非金属及其化合物考点一 碳、硅单质及其重要化合物的性质一、碳、硅的单质1存在：自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有 态。碳单质主要有金刚石、石墨、C60 等同素异形体，硅单质主要有 和 两大类。化合晶体硅无定形硅2碳、硅单质的结构、物理性质与用途的比较碳 硅 结构 金刚石：_结构；石墨：层状结构 晶体硅：与金刚石类似的_结构 物理性质 金刚石熔点高、硬度大；石墨熔点高、质_，有滑腻感 晶体硅为灰黑色固体,有金属光泽、硬度大、熔点_ 用途 金刚石用作切割刀具；_用作电极、铅笔芯 晶体硅用作_材料、硅芯片和硅太阳能电池 空间网状软高石墨半导体空间网
3、状3.碳、硅单质的化学性质碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。碳 与O2反应O2足量：CO2=点燃 CO2O2不足：2CO2=点燃 2CO与氧化物反应CuO：冶炼金属SiO2：制取粗硅H2O：CH2Og=高温 COH2制取 水煤气2CuOC=2CuCO2SiO22C=高温Si2CO碳与强氧化性酸反应浓H2SO4：浓HNO3：C4HNO3浓=CO24NO22H2O C2H2SO4(浓)=CO22SO22H2O硅与非金属单质反应O2：SiO2=SiO2F2：Si2F2=SiF4Cl2：Si2Cl2=SiCl4与氢氟酸反应：Si4HF=SiF42H2与氢氧化钠溶液反应：Si2NaOHH2O=Na
4、2SiO32H2二、碳、硅的氧化物1CO 的性质(1)物理性质：无色无味的气体，难溶于水。能使人中毒的原因是与人体中 相结合，因缺氧而中毒。(2)化学性质可燃性：2COO2=点燃 2CO2。还原性：CO 还原 Fe2O3 的反应为 Fe2O33CO=高温 2Fe3CO2。血红蛋白2二氧化碳与二氧化硅的比较(1)物理性质熔沸点：CO2 的熔沸点比 SiO2 的熔沸点。溶解性：CO2 可溶于水，SiO2 不溶于水。(2)化学性质物质二氧化碳二氧化硅化学性质与水反应CO2H2OH2CO3不反应低物质二氧化碳二氧化硅化学性质与酸反应不反应氢氟酸用于刻蚀玻璃：SiO24HF=SiF42H2O与碱反应(如
5、 NaOH)CO22NaOH=Na2CO3H2O或CO2NaOH=NaHCO3SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(盛碱液的试剂瓶不能用 塞)玻璃物质二氧化碳二氧化硅化学性质与盐反应(如Na2CO3)CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3SiO2Na2CO3=高温Na2SiO3CO2与碱性氧化物反应与 Na2O 反应：CO2Na2O=Na2CO3与 CaO 反应：SiO2CaO=高温 CaSiO3 与碳反应CCO2=高温 2CO2CSiO2=高温 Si2CO(3)主要用途CO2：化工原料、灭火剂。干冰用作制冷剂，人工降雨。SiO2：制光学仪器、石英玻璃。水晶可制作饰品，常用来制造通讯材料
6、 。光导纤维三、硅酸和硅酸钠1硅酸硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红色。(1)硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3=SiO2H2O。(2)硅酸能与碱溶液反应，如与 NaOH 溶液反应的化学方程式为 H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O。(3)硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作干燥剂。不能2硅酸钠(Na2SiO3)(1)白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称 (或泡花碱)，有黏性，水溶液显碱性。(2)它能与酸性较硅酸强的酸反应，Na2SiO3 溶液与下列两种物质反应的化学方程式分别为与盐酸反应：Na2SiO32HCl=2NaClH
7、2SiO3。与 CO2(少量)反应：Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3。(3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。水玻璃1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)(2015高考安徽卷)SiO2 既能和 NaOH 溶液反应又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物。()(2)SiO2 可由两种单质直接反应生成，将其加入 Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生。()(3)硅是非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体。()(4)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。()(5)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应。()(6)加热到一定温度时，硅能与氯气、氧
8、气等非金属反应。()(7)碳的几种同素异形体性质不同的原因主要是由于其结构不同。()(8)工业上制取粗硅的反应是 SiO2C=高温 SiCO2。()2用短线连接碳、硅单质的物理性质和用途答案：(1)(2)(3)(4)(5)3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横线上。(1)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O_。(2)SiO2Na2CO3=高温 Na2SiO3CO2_。(3)SiO22C=高温 Si2CO_。(4)SiO23C=高温 SiC2CO_。(5)SiO24HF=SiF42H2O_。CDBEAA作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀B具有氧化
9、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氧化还原反应中既不作氧化剂，也不作还原剂名师点拨(1)Si 的还原性强于 C，但 C 在高温下能还原 SiO2 生成 Si，且氧化产物为 CO：2CSiO2=高温 Si2CO，其原因是产物 CO 为气体，离开反应体系，促使反应向正反应方向进行。2非金属单质跟碱溶液作用一般无 H2 产生，但 Si 能跟碱液作用放出 H2，如 Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。3CO2 是温室气体，但 CO2 不是污染性气体。4酸性氧化物一般和水反应生成相应的酸，SiO2 虽然是H2SiO3 的酸酐，但它不与水反应，不能直接与水作用制备H2SiO3。
10、(2016最新改编题)将一定量的 CO2 气体缓慢通入 400 mL 0.5 molL1KOH 溶液中，充分反应后，在减压低温下蒸发溶液得到 16.9 g 白色固体，请通过计算确定此白色固体的组成，其质量分别为多少？通入 CO2 气体的体积在标准状况下是多少升？解析 根据题意：400 mL 0.5 molL1KOH 溶液含 KOH 的物质的量为 0.20 mol，若生成的固体全部为 K2CO3，则其质量为 0.10 mol138 gmol113.8 g，若生成的固体全部为KHCO3，则其质量为 0.2 mol100 gmol120 g。现固体质量为 16.9 g。所以，此固体为 K2CO3 和
11、 KHCO3 的混合物，设 K2CO3 和 KHCO3 的物质的量分别为 a mol、b mol，则有：2ab0.20138a100b16.9解得：a0.05，b0.10，所以，白色固体中 m(K2CO3)0.05 mol138 gmol16.9 g；m(KHCO3)0.1 mol100 gmol110 g，反应中消耗 n(CO2)a molb mol0.15 mol。故V(CO2)0.15 mol22.4 L mol13.36 L。答案 白色固体为 K2CO3 和 KHCO3 的混合物。质量分别为 K2CO3 6.9 g 和 KHCO3 10 g。通入 CO2 气体的体积在标准状况下为 3.
12、36 L。(计算过程见解析)标准状况下，将 3.36 L CO2 气体通入 200 mL 1.00 molL1NaOH 溶液中，充分反应后溶液中 c(CO23)与 c(HCO3)的比值为(不考虑 CO23、HCO3 的水解)()A11 B12C21 D13B 解析：n(CO2)3.36 L22.4 Lmol10.15 mol，n(NaOH)0.2 L1.00 molL10.2 mol，由于 1nNaOHnCO2 2，故二者完全反应生成含 Na2CO3 和NaHCO3 的混合溶液。设 n(Na2CO3)x，n(NaHCO3)y则有xy0.15 mol根据碳元素守恒2xy0.2 mol根据钠元素守
13、恒解得 x0.05 mol，y0.1 mol。CO2 与碱反应产物的定量判断CO2 通入 NaOH、Ca(OH)2 等强碱溶液的反应产物与 CO2 气体的通入量有关，当通入少量 CO2 时生成碳酸盐，当通入过量 CO2 时生成碳酸氢盐；当 CO2 的通入量介于两者之间时，既有正盐又有酸式盐生成，因此推断时一定要注意 CO2 与碱之间量的关系。以 CO2 与 NaOH 溶液反应为例，将 CO2 通入 NaOH 溶液中，可能发生的反应为CO22NaOH=Na2CO3H2O；CO2NaOH=NaHCO3。当 n(OH)n(CO2)的值不同时产物如下：题组一 碳、硅单质及其重要化合物的性质1(2016
14、 湖北八市联考)下列与化学有关的表述正确的是()A硅燃烧放出的热量多，污染小，便于运输、贮存，可作为一种新型能源B光导纤维可用作通信材料是因为其具有导电性C高纯度的单晶硅用于制造登月车的光电池和光导纤维D水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品A 解析：硅为固体燃料，燃烧生成二氧化硅固体，其污染容易得到有效控制，硅的化学性质不活泼，运输、贮存比较容易，A 正确；光导纤维的主要成分是二氧化硅，是光通信的传输材料，在玻璃纤维中传导的不是电信号，而是光信号，故称其为光导纤维，B 错误；高纯度的单晶硅用于制造登月车的光电池，但是制造光导纤维的材料是二氧化硅，C 错误；水晶项链是二氧化硅制品，餐桌上的瓷盘是
15、硅酸盐制品，D 错误。2(2016厦门十中月考)某同学为了验证碳和硅两种元素非金属性的相对强弱，用下图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验)。实验操作步骤：.打开弹簧夹 1，关闭弹簧夹 2，并打开活塞 a，滴加盐酸。.A 中看到白色沉淀时，关闭活塞 a。请回答：(1)B 中反应的离子方程式是_。(2)通过步骤、得知盐酸具有的性质是_(填字母)。A挥发性B还原性C氧化性D酸性CaCO32H=Ca2CO2H2OAD(3)C 装置的作用是_，X 是_(写化学式)。(4)为了验证碳的非金属性强于硅，步骤中未写的操作和现象是_，D 中反应的化学方程式是_。(5)碳、硅的非金属性逐渐减弱的原因是
16、_(从原子结构角度加以解释)。除 HCl 气体NaHCO3打开弹簧夹 2，关闭弹簧夹 1，当 D 中出现白色胶状沉淀后Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3(答案合理即可)碳和硅位于同一主族，从上到下，原子半径逐渐增大，得电子的能力减弱，非金属性减弱解析：B 中 CaCO3 与盐酸反应的离子方程式为 CaCO32H=Ca2CO2H2O，此反应表明盐酸具有酸性，A 中看到的白色沉淀是 AgCl 沉淀，此现象表明盐酸具有挥发性。C装置是用饱和 NaHCO3 溶液除去 CO2 中混有的 HCl 气体，以保证与 Na2SiO3 溶液反应生成白色胶状沉淀的是 CO2，此反应的化学方程式为
17、CO2Na2SiO3H2O=H2SiO3Na2CO3(也可生成 NaHCO3)，从而说明碳酸的酸性强于硅酸，进而证明碳的非金属性强于硅。题组二 SiO2 和 CO2 的性质3下列说法正确的是()二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟碱反应，但不能与任何酸反应 根据反应 SiO2CaCO3=高温 CaSiO3CO2可推知硅酸酸性比碳酸强 二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸 二氧化硅常被用来制造光导纤维A BCD解析：SiO2 能与氢氟酸反应，高温条件下反应并不能说明硅酸的酸性比碳酸的酸性强。C4将足量 CO2 通入 KOH 和 Ca(OH)2 的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量(n)和通入 CO2 体
18、积(V)的关系正确的是()D 解 析：CO2 2OH=CO 23 H2O，Ca2 CO 23=CaCO3，故开始有沉淀生成。当 Ca2全部变成 CaCO3沉淀后，CO2 与 OH反应生成 CO23，CO2 再与 CO23 反应生成HCO3，沉 淀 无 变 化，最 后CaCO3 CO2 H2O=Ca(HCO3)2，沉淀溶解。(1)SiO2 既能与酸(氢氟酸)反应又能与 NaOH 溶液反应，但SiO2 不是两性氧化物。它属于酸性氧化物。(2)验证碳和硅非金属性强弱应是比较其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱。(3)非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但 Si 却能与 HF 反应。(4)当有多种组分与一
19、种物质反应时，判断反应顺序的方法：先假设与其中的一种组分反应，若产物还能与另一种组分反应，则假设错误。例如：将 CO2 通入 KOH、Ba(OH)2 混合溶液中，假设 CO2先与 KOH 反应，则生成的 K2CO3 会与 Ba(OH)2 继续反应生成 BaCO3，故假设错误，所以应该是 CO2先与 Ba(OH)2反应。考点二 硅酸盐及无机非金属材料1硅酸盐(1)由 组成化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。(2)硅酸钠：Na2SiO3CO2H2O=。硅、氧和金属元素Na2CO3H2SiO3(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
20、表示为 ，钾长石(KAlSi3O8)可表示为 。2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。常见硅酸盐材料比较水泥玻璃陶瓷生产原料石灰石、黏土 纯碱、石灰石、石英黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑Na2OSiO2K2OAl2O36SiO2玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3SiO2=高温 ；CaCO3SiO2=高温 。(2)新型无机非金属材料如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。Na2SiO3CO2CaSiO3CO21判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)玻璃是一种晶体，有较高的熔点。()(2)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱。()(3)向一
21、定浓度的 Na2SiO3溶液中通入适量 CO2 出现白色沉淀，证明 H2SiO3 的酸性比 H2CO3 的酸性强。()(4)传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料。()(5)新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的许多缺点。()(6)高温结构陶瓷材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点。()(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。()2世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“中国至少在距今 3 000 年以前，就已经使用玻璃了。”下列有关玻璃的说法不正确的是()A制普通玻璃的原料主要是石灰石和黏土B玻璃在加热熔化时没有固
22、定的熔点C普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅D盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起解析：制普通玻璃的原料主要有石灰石、纯碱和石英，A 项不正确；普通玻璃是混合物，没有固定的熔点，B、C、D 项正确。A 名师点拨1不要混淆硅和二氧化硅的用途：用作半导体材料的是晶体硅而不是 SiO2，用于制作光导纤维的是 SiO2 而不是硅。2不要混淆常见含硅物质的类别计算机芯片的成分是晶体硅而不是 SiO2。水晶、石英、玛瑙等主要成分是 SiO2，而不是硅酸盐。光导纤维的主要成分是 SiO2，也不属于硅酸盐材料。传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃主
23、要成分是硅酸盐。(2016天津高三模拟)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：高温下用炭还原二氧化硅制得粗硅；粗 硅 与 干 燥HCl气 体 反 应 制 得SiHCl3：Si 3HCl300,SiHCl3H2；SiHCl3 与过量 H2 在 1 0001 100 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)第步制备粗硅的化学方程式为_。(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_。SiO22C=
24、高温 Si2CO分馏(或蒸馏)(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):装置 B 中的试剂是_。装置 C 中的烧瓶需要加热，其目的是_。浓硫酸使滴入烧瓶中的 SiHCl3 汽化反应一段时间后，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_。有固体物质生成在反应温度下，普通玻璃管会软化SiHCl3H2=高温 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_。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是_(填写字母代号)。a
25、碘水 b氯水 cNaOH 溶液 dKSCN 溶液eNa2SO3 溶液排尽装置中的空气bd解析 高纯硅的制备是以初步冶炼得到的粗硅为原料，在加热条件下与氯化氢气体反应，制成气态化合物 SiHCl3，与杂质分离，然后在高温条件下用氢气还原，重新得到硅和氯化氢气体，这样就去掉杂质，得到高纯硅。(1)工业上制粗硅时，是以 SiO2 为原料，在高温下用 C 还原 SiO2 得到粗硅：SiO22C 高温,Si2CO，这样得到的硅含有杂质，可以作为冶炼制取高纯硅的原料。(2)由题给物质沸点的不同，可以考虑用分馏的方法来进行分离。(3)由于 SiHCl3 遇水强烈反应，所以反应环境必须无水，制得的氢气必须干燥
26、，B 中放的是干燥剂(浓硫酸)，常温下，SiHCl3 呈液态，为了增大两者的接触面积，可以通过加热的方法使 SiHCl3 汽化。D 装置用石英管而不用普通玻璃管的目的是两者反应需要高温，温度太高，普通玻璃管会软化。SiHCl3 在空气中会自燃，必须排尽装置中的空气。铁元素的检验是利用 Fe3遇 KSCN 溶液变红色。所以鉴定产品硅中是否含微量铁单质，试样用稀盐酸溶解后，还需要的试剂是氯水和 KSCN 溶液。(2015高考海南卷)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
27、反应的酸是_；由 X 制备 Mg2Z 的化学方程式为_。(2)由 Mg2Z 生成 Y 的化学反应方程式为_，Y 分子的电子式为_。(3)Z、X 中共价键的类型分别是_。解析：Z 为半导体单质，则 Z 是 Si；Si 的氧化物为 SiO2(X)，可与氢氟酸反应。根据反应流程图可知，SiO2 与 Mg 在加热条件下反应生成 Mg2Si，Mg2Si 与盐酸反应生成的 Y 为氢化物，则 Y 的分子式是 SiH4，加热分解可得到 Si 单质。氢氟酸SiO24Mg=2MgOMg2SiMg2Si4HCl=2MgCl2SiH4HS iHHH非极性(共价)键、极性(共价)键实验题中隐含信息的筛选要重视实验题中的
28、信息条件，如若指明某物质“与水强烈反应”或“在潮湿空气中即水解”等特性，则意味着制取该物质或收集它的前后装置中必须隔绝水蒸气；若题中给出多个物质的沸点，则意味着要用分馏法分离它们；若给出几个离子开始水解和完全水解时的 pH，则意味着要通过调节溶液pH 来分离它们。题组一 硅酸、硅酸盐1下列有关硅及其化合物的说法中正确的是()A硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中B反应Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3，反应Na2CO3SiO2=高温 Na2SiO3CO2，两反应是相互矛盾的，不可能都能发生C普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料D祖母绿的主要成分
29、为 Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示为3BeOAl2O36SiO2D2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)、钾长石(KAlSi3O8)和橄榄石(Mg，Fe)2SiO4等，下列说法或分析不正确的是()A辉石、钾长石及橄榄石均属于硅酸盐矿B钾长石的氧化物形式可表示为 K2OAl2O33SiO2C橄榄石中铁元素为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B 解析：根据辉石(CaMgSi2O6)、钾长石(KAlSi3O8)和橄榄石(Mg，Fe)2SiO4的化学式可知三者均属
30、于硅酸盐矿，A 正确；根据元素化合价不变的原则，将钾长石的化学式改写为氧化物的形式可表示为 K2OAl2O36SiO2，B 不正确；根据化合物中正负化合价代数和为零，橄榄石中铁元素为2 价，C 正确；铁单质与氧气接触易被氧化，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，D 正确。题组二 无机非金属材料3开发新材料是现代科技发展的方向之一。下列有关材料的说法正确的是()硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 C60 属于原子晶体，用于制造纳米材料 纤维素乙酸酯属于天然高分子材料A BCD解析：水晶的主要成分是 SiO2，而非
31、硅酸盐，错。C60 属于分子晶体，错。纤维素乙酸酯不是天然高分子材料，错。C 4据报道我国科学家近年来研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成的。下列相关叙述不正确的是()A它耐高温抗氧化B它比钢铁轻、硬，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：由题目信息中“连续纤维增韧”可知，该航天服的韧性很好，B 错误。B 1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(2)硅酸盐改
32、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，如钾长石：KAlSi3O8 不 能 写 成 12 K2O 12 Al2O33SiO2，应 写 成K2OAl2O36SiO2。考点三 碳、硅及其化合物的相互转化及重要作用1碳及其化合物的转化关系图写出各部分转化关系的化学方程式或离子方程式：CO2=点燃 CO2_C2H2SO4(浓)=CO22SO22H2OC4HNO3(浓)=,CO24NO22H2OC2H2SO4(浓)=CO2
33、2SO22H2O_2CO2=点燃 2COCH2O(g)=高温 COH2CO2NaOH=NaHCO3_CO22Mg=点燃 2MgOCCO2NaClOH2O=NaHCO3HClOHCO3 H=H2OCO2_Fe33HCO3=Fe(OH)33CO2_2Na2O22CO2=2Na2CO3O2CO22NaOH=Na2CO3H2OAl33HCO3=Al(OH)33CO2Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3Na2CO32HCl=2NaClCO2H2OCO2C=高温 2CO2COO2=点燃 2CO2CuOCO=CuCO2_Ca(OH)2CO2=CaCO3H2OCaCO32HCl=CaCl2CO
34、2H2OFe2O33CO=2Fe3CO2Na2CO3HCl=NaHCO3NaClNa2CO3CO2H2O=2NaHCO32NaHCO3=Na2CO3CO2H2ONaHCO3NaOH=Na2CO3H2O_或 2NaHCO3Ca(OH)2=CaCO3Na2CO32H2OCaCO3CO2H2O=Ca(HCO3)2_Ca(HCO3)2NaOH=CaCO3H2ONaHCO3或 Ca(HCO3)22NaOH=CaCO32H2ONa2CO3NaHCO3Ca(OH)2=CaCO3NaOHH2OCa(HCO3)2=CaCO3CO2H2O2硅及其化合物的转化关系图各部分转化关系的化学方程式如下：Si2Cl2=Si
35、Cl4SiCl42H2=Si4HClSi4HF=SiF42H2SiO2=点燃 SiO2SiO22C=高温 Si2COSiO24HF=SiF42H2OSiO2CaCO3=高温 CaSiO3CO2H2SiO3=SiO2H2OSiO22NaOH=Na2SiO3H2OSiO2Na2CO3=高温 Na2SiO3CO2Na2SiO32HCl=H2SiO32NaClNa2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2ONa2SiO3CaCl2=CaSiO32NaCl1能实现下列物质间直接转化的元素是()单质O2 氧化物H2O 酸或碱NaOH或HCl 盐A硅 B氮C
36、钠D铁解析：A 项 SiO2 不能和水反应；B 项 N2 和 O2 第一步只能生成 NO，NO 不能和水反应；C 项正确；D 项 Fe2O3 不能和水反应。C 2已知 A 是带有金属光泽的灰黑色固体单质。根据如图所示的物质之间的转化关系，回答下列有关问题。(1)写出 B、C 两物质的名称：B_，C_。(2)写出 DB 的化学方程式：_。(3)写出 BC 的离子方程式：_。硅酸钠 硅酸SiO22NaOH=Na2SiO3H2OSiO23 H2OCO2=CO23 H2SiO3名师点拨 含硅化合物的特殊性质(1)SiO2 是 H2SiO3 的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水反应制备 H2SiO3。(2
37、)酸性氧化物一般不与酸作用，但 SiO2 能跟 HF 作用：SiO24HF=SiF42H2O。(3)无机酸一般易溶于水，但 H2SiO3 难溶于水。(4)因 H2CO3 的酸性大于 H2SiO3，所以在 Na2SiO3 溶液中通入 CO2 能发生下列反应：Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3，但在高温下 SiO2Na2CO3=高温 Na2SiO3CO2也能发生。(2016云南部分名校统考)A、B、C、D、E 五种物质中均含有同一种非金属元素，它们能发生如图所示的转化关系，该元素(用 R 表示)的单质能与 NaOH 溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气。请回答下列问题：(1)写出
38、各物质的化学式：A_；B_；C_；D_；E_。(2)写出反应的化学方程式：_，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。SiO2 CaSiO3 Na2SiO3SiH2SiO3SiO22C=高温 Si2CO12(3)写出反应的离子方程式：_。(4)写出反应的离子方程式：_。(5)H2CO3 的酸性强于 E，请用离子方程式予以证明：_。Si2OHH2O=SiO23 2H2SiO23 Ca2=CaSiO3SiO23 CO2H2O=H2SiO3CO23解析 解答本题的第一个“突破口”是非金属元素 R 的单质能与 NaOH 溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气，说明是硅及其化合物之间的转化。第二个“突破
39、口”是反应条件“高温”，A 在高温条件下，能与焦炭、CaCO3 发生反应，则 A为 SiO2。从而推知 B 为 CaSiO3，D 为 Si，E 为 H2SiO3。探究由 SiO2 制取 H2SiO3 的最佳方案(用流程图表示)。答案：SiO2NaOH溶液Na2SiO3 溶液CO2 H2SiO3。(1)解答无机推断题的思维模型(2)解答硅及其化合物的推断题时，高温反应条件、特征反应、单质与碱反应、盐溶液与过量盐酸反应产生白色沉淀等往往是推断题的“突破口”。题组一 与硅的化合物有关的综合应用1二氧化硅(SiO2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料(如图所示)。下列说法正确的是()ASiO2 既
40、能与 HF 反应，又能与 NaOH 反应，属于两性氧化物B盛放 Na2CO3 溶液的试剂瓶不能用玻璃塞C硅胶吸水后不能重复使用D图中所示转化反应都是氧化还原反应B 解析：两性氧化物是指与酸和碱反应均生成盐和水的氧化物，SiO2 与 HF 反应生成的 SiF4 不属于盐类，A 项错误；吸水后的硅胶加热失水后可以继续使用，C 项错误；图中 SiO2 与碳酸钠反应、硅酸的生成及硅酸分解等均为非氧化还原反应，D 项错误。题组二 硅的制备实验2单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度 450500)，四氯化硅经
41、提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。相关信息如下：a四氯化硅遇水极易水解；b硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；c有关物质的物理常数见下表：物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸点/57.712.8315熔点/70.0107.2升华温度/180300162请回答下列问题：(1)写出装置 A 中发生反应的离子方程式：_。(2)装置 A 中 g 管的作用是_；装置 C 中的试剂是_；装置 E 中的 h 瓶需要冷却的理由是_。(3)装置 E 中 h 瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元
42、素外可能还含有的杂质元素是_(填写元素符号)。MnO24H2Cl=Mn2Cl22H2O平衡压强浓硫酸使 SiCl4 冷凝Al、P、Cl解析：依题中信息可知 A 为制备 Cl2 的发生装置，B、C 为Cl2 的净化装置，D 中发生反应 2Cl2Si=SiCl4，生成的SiCl4 用 E 收集，B 中为饱和食盐水将氯化氢气体除去，C 中应为浓 H2SO4 除水蒸气，由表中数据可知 SiCl4 沸点较低，用冷却液冷却可得到液态 SiCl4；由题中信息“粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)”，即可轻松完成第(3)问。3在工业中利用镁制取硅：2MgSiO2=2MgOSi，同时有副反应发生：2MgSi=Mg2S
43、i，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_(填序号)。a石灰石 b锌粒 c纯碱(2)实验开始时，必须先通入 X 气体，再加热反应物，其理由是_，b让氢气排尽装置内的空气，避免空气中的成分对实验的影响当反应开始后，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_。该反应为放热反应，可利用自
44、身放出的热量维持反应进行Mg2Si4HCl=2MgCl2SiH4、SiH42O2=SiO22H2O解析：(1)由于 Mg 可在 CO2 中燃烧，故不能用 CO2 作为保护气而可用 H2，那么试管中应选用的固体药品为锌粒；(2)实验开始时应先通入氢气排尽装置内的空气，避免空气中的成分对实验的影响，然后才能点燃酒精灯，因反应放热，反应开始后移走酒精灯，可利用自身放出的热量维持反应继续进行；(3)反应结束后，向反应后的混合物中加入稀盐酸会发生反应：Mg2Si4HCl=2MgCl2SiH4，生成的 SiH4 可自燃：SiH42O2=SiO22H2O，所以会观察到闪亮的火星。有关硅及其化合物的制备，是近
45、几年高考实验题的常规出题点。随着当今社会对能源需求的不断增多，与新能源有关的多晶硅会再次成为今后命题的热点。而高考命题者却把这一知识点迁移到高纯硅制备的工艺流程、制备过程中，往往涉及氯气的制备、气体的净化及物质的分离提纯等操作，解决好此类问题，应注意以下两点：(1)牢记 2 种物质的用途晶体硅：半导体材料、制芯片、太阳能电池。二氧化硅：制光导纤维。(2)熟记 5 个化学方程式Si4HF=SiF42H2Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2SiO24HF=SiF42H2OSiO22NaOH=Na2SiO3H2ONa2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放