2019版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第4章 材料家族中的元素 第1節(jié) 硅 無機(jī)非金屬材料學(xué)案 魯科版.doc

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第1節(jié)　硅　無機(jī)非金屬材料 1．了解硅元素單質(zhì)及其重要化合物的制備方法，掌握其主要性質(zhì)及其應(yīng)用。 2．了解硅元素單質(zhì)及其重要化合物對(duì)環(huán)境的影響。 3．以上各部分知識(shí)的綜合應(yīng)用。 　硅單質(zhì)及其重要化合物 [知識(shí)梳理] 1．硅的存在及原子結(jié)構(gòu) 硅元素位于元素周期表第三周期第ⅣA族，原子結(jié)構(gòu)示意圖為；在自然界中均以化合態(tài)存在，在地殼中的含量?jī)H次于氧元素。 2.單質(zhì)硅 (1)物理性質(zhì),晶體硅是灰黑色的固體，有金屬光澤，硬度大，熔、沸點(diǎn)高，導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。 (2)化學(xué)性質(zhì)——還原性 (3)工業(yè)制法 (4)用途 ①作為半導(dǎo)體材料； ②生產(chǎn)硅合金； ③制造太陽能電池。 3．二氧化硅 (1)物理性質(zhì)：熔點(diǎn)高，硬度大，不溶于水。 (2)化學(xué)性質(zhì) (3)主要用途 ①制造信息高速公路的骨架——光導(dǎo)纖維； ②制造石英坩堝、石英玻璃、石英鐘表等； ③制造電子工業(yè)的重要部件、光學(xué)儀器； ④用作工藝飾品，如水晶、瑪瑙等。 4．硅酸(H2SiO3) (1)工業(yè)上制備硅的流程 ①石英(SiO2)Si(粗)SiCl4Si(純)； ②制粗硅時(shí)必須隔絕空氣在電爐中進(jìn)行。 (2)SiO2晶體是由Si原子和O原子按1∶2的比例組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，不存在單個(gè)分子。CO2晶體存在單個(gè)CO2分子。 (3)不能依據(jù)反應(yīng)2C＋SiO2Si＋2CO↑來說明C的還原性比Si強(qiáng)，也不能依據(jù)反應(yīng)SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑來說明SiO2對(duì)應(yīng)水化物H2SiO3的酸性比H2CO3強(qiáng)。 (4)計(jì)算機(jī)芯片的主要成分是晶體硅，光導(dǎo)纖維的主要成分是SiO2。 [自我檢測(cè)] 1．判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“” (1)SiO2為酸性氧化物，不與任何酸反應(yīng)。(　　) (2)加熱到一定溫度時(shí)，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應(yīng)。(　　) (3)工業(yè)上用焦炭和石英制取粗硅反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2＋CSi＋CO2↑。(　　) (4)不能用SiO2與水反應(yīng)的方法來制取硅酸，不能用瓷坩堝來加熱燒堿或純堿使其熔化。(　　) 答案： (1)　(2)√　(3)　(4)√ 2．如何用所提供的試劑和方法除去各粉末狀混合物中的雜質(zhì)(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì))，將所選答案的編號(hào)填入下表相應(yīng)的空格內(nèi)(如果不需要外加試劑，則對(duì)應(yīng)答案欄可空著)。 可供選擇的試劑：A．鹽酸；B．氫氧化鈉溶液；C．氧氣；D．水；E．二氧化碳。 可選用的操作：①水洗；②加熱；③高溫灼燒；④過濾；⑤結(jié)晶。 序號(hào) 粉末狀混合物 選擇的試劑 選用的操作 (1) CaCO3(SiO2) (2) NaCl(SiO2) (3) SiO2(Fe2O3) (4) SiO2(CaCO3) (5) SiO2(NH4Cl) 解析：可根據(jù)二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物，可跟強(qiáng)堿反應(yīng)，不跟酸(氫氟酸除外)反應(yīng)，受熱不分解等性質(zhì)來除雜。而三氧化二鐵、碳酸鈣可跟鹽酸反應(yīng)，氯化銨受熱能分解。通過一定操作，除去雜質(zhì)。除雜過程中所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式如下： (1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O； (3)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O； (4)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O； (5)NH4ClNH3↑＋HCl↑。 答案：(1)B?、堋?2)D?、堍荨?3)A?、堋?4)A?、堋?5)② 　(2018榆林模擬)下列說法正確的是(　　) A．單質(zhì)氧化物酸或堿鹽，碳或硅單質(zhì)可以按上述關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)化 B．若a，b，c分別為Si、SiO2、H2SiO3，則可以通過一步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化：b→c→a C．太陽能電池板中的硅在元素周期表中處于金屬元素與非金屬元素的交界位置 D．單質(zhì)硅常用于制造光導(dǎo)纖維 [解析]　A項(xiàng)，SiO2與H2O不反應(yīng)，故無法實(shí)現(xiàn)氧化物酸的轉(zhuǎn)化；B項(xiàng)，SiO2不能通過一步反應(yīng)轉(zhuǎn)化為H2SiO3，H2SiO3不能通過一步反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Si；D項(xiàng)，SiO2為光導(dǎo)纖維的主要成分。 [答案]　C 題組　硅及其化合物的考查 1．下列關(guān)于SiO2和CO2的說法中正確的是(　　) A．CO2、SiO2分別是碳酸和硅酸的酸酐 B．CO2和SiO2與水反應(yīng)分別生成相應(yīng)的酸 C．CO2是酸性氧化物，SiO2是兩性氧化物 D．CO2和SiO2都是由相應(yīng)的分子組成的 解析：選A。SiO2不能與水反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)；SiO2是酸性氧化物，C項(xiàng)錯(cuò)；SiO2中不存在分子，其化學(xué)式僅代表Si、O原子個(gè)數(shù)比為1∶2，D項(xiàng)錯(cuò)。 2．(2018長(zhǎng)春統(tǒng)考)如圖是利用氯化氫和氫氣生產(chǎn)高純硅的工藝流程。容器A中發(fā)生的反應(yīng)為Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2，容器B中發(fā)生的反應(yīng)為SiHCl3＋H2Si(純)＋3HCl。下列說法正確的是(　　) A．該工藝流程的優(yōu)點(diǎn)是部分反應(yīng)物可循環(huán)使用 B．最好用分液的方法分離Si和SiHCl3 C．反應(yīng)②和③中HCl均作氧化劑 D．反應(yīng)①說明還原性：C>Si 解析：選A。該工藝流程中，HCl和H2可循環(huán)使用，A項(xiàng)正確；可用過濾的方法分離Si與SiHCl3，B項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)③中HCl是氧化產(chǎn)物，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由于碳的非金屬性強(qiáng)于硅，故碳的還原性弱于硅，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 3．下列反應(yīng)中含硅化合物表現(xiàn)出了不同的作用或性質(zhì)。根據(jù)要求，填寫下列空白： A．SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O B．Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓ C．SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O D．SiO2＋2CSi＋2CO↑ (1)體現(xiàn)SiO2具有酸性氧化物通性的反應(yīng)是________(填序號(hào)，下同)。 (2)體現(xiàn)強(qiáng)酸制弱酸原理的反應(yīng)是________。 (3)可表示刻蝕玻璃原理的反應(yīng)是________。 (4)體現(xiàn)SiO2弱氧化性的反應(yīng)是________。 解析：由于酸性：HCl>H2SiO3，故Na2SiO3可與HCl反應(yīng)制取H2SiO3。玻璃中含有SiO2，HF可與SiO2反應(yīng)生成SiF4氣體，因而可用HF刻蝕玻璃。 答案：(1)C　(2)B　(3)A　(4)D 硅及其化合物的特征 物質(zhì) 一般規(guī)律 硅及其化合物的特征 Si 硅的還原性比碳強(qiáng)，但C在高溫下能還原SiO2生成Si SiO2＋2CSi＋2CO↑ 非金屬單質(zhì)與強(qiáng)堿反應(yīng)一般不生成氫氣 Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ 非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應(yīng) Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ 一般非金屬單質(zhì)為絕緣體 硅為半導(dǎo)體 SiO2 酸性氧化物一般與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸 SiO2不溶于水，不與水反應(yīng) 酸性氧化物一般不與酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng) SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O “較強(qiáng)酸制較弱酸”是復(fù)分解反應(yīng)的一般規(guī)律，碳酸酸性大于硅酸 Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但在高溫下：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ H2SiO3 無機(jī)酸一般易溶于水 硅酸和原硅酸難溶于水 　硅酸鹽及無機(jī)非金屬材料 [知識(shí)梳理] 1．硅酸鹽 (1)概念：由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。 (2)表示方法：硅酸鹽礦物的成分復(fù)雜，常用氧化物的形式表示它們的組成，如硅酸鈉(Na2SiO3)可寫成 Na2OSiO2，鉀云母(KH2Al3Si3O12)可寫成 K2O3Al2O36SiO22H2O。 (3)硅酸鈉(Na2SiO3) ①白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱水玻璃，有黏性，水溶液顯堿性。 ②它能與較強(qiáng)的酸反應(yīng)，如與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓；與CO2水溶液 反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3(或Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3)。 ③用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。 2．無機(jī)非金屬材料 (1)傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料 水泥 玻璃 陶瓷 生產(chǎn)原料 石灰石、黏土 純堿、石灰石和石英 黏土 主要設(shè)備 水泥回轉(zhuǎn)窯 玻璃熔爐 陶瓷窯 主要成分 3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 硅酸鹽 生產(chǎn)條件 高溫 (2)玻璃的生產(chǎn) 反應(yīng)原理：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑， CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。 (3)特殊功能的含硅物質(zhì) ①碳化硅具有金剛石結(jié)構(gòu)，可用作磨料。 ②含硅元素4%的硅鋼具有導(dǎo)磁性。 ③硅橡膠具有既耐高溫又耐低溫的性質(zhì)。 (4)新型無機(jī)非金屬材料 如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷、生物陶瓷、光導(dǎo)纖維等。 (1)硅酸鹽用氧化物形式表示時(shí)，氧化物的順序?yàn)榛顫娊饘傺趸铩^活潑金屬氧化物→較不活潑金屬氧化物→二氧化硅→水。應(yīng)注意各元素的化合價(jià)不變，各元素的原子個(gè)數(shù)比不變。 (2)氫氟酸能腐蝕玻璃，可用于雕刻玻璃，盛放氫氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。 (3)未進(jìn)行磨砂處理的玻璃，在常溫下是不易被強(qiáng)堿腐蝕的?？捎貌Ａ渴⒎臢aOH溶液，但不能使用磨口玻璃塞。 (4)水晶、石英、瑪瑙等主要成分是SiO2，而不是硅酸鹽。 [自我檢測(cè)] 1．判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“” (1)玻璃容器可長(zhǎng)期盛放各種酸。(　　) (2)氫氟酸刻蝕玻璃的過程不涉及化學(xué)變化。(　　) (3)向一定濃度的Na2SiO3溶液中通入適量CO2出現(xiàn)白色沉淀，證明H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性強(qiáng)。(　　) (4)依據(jù)Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，說明H2SiO3的酸性比H2CO3強(qiáng)。(　　) (5)傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸鹽材料。(　　) (6)合成纖維和光導(dǎo)纖維都是新型無機(jī)非金屬材料。(　　) (7)水泥、玻璃、青花瓷、水晶、瑪瑙都屬于硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品。(　　) 答案：(1)　(2)　(3)√　(4)　(5)√　(6)　(7) 2．下列關(guān)于材料的敘述中正確的是(　　) A．氮化硅陶瓷耐高溫，可用來制造汽車發(fā)動(dòng)機(jī) B．鋼化玻璃屬于新型無機(jī)非金屬材料 C．水泥、玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料都不溶于水，所以所有的硅酸鹽都不溶于水 D．新型陶瓷材料種類很多，其中高溫結(jié)構(gòu)陶瓷具有耐高溫、耐氧化、不耐腐蝕等特點(diǎn) 解析：選A。鋼化玻璃是把普通玻璃高溫軟化，迅速降溫獲得的機(jī)械強(qiáng)度增大的玻璃，成分還是硅酸鹽，屬于傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料，所以B錯(cuò)誤；大多數(shù)硅酸鹽都難溶于水，但是Na2SiO3是可溶的，所以C錯(cuò)誤；高溫結(jié)構(gòu)陶瓷具有耐腐蝕的優(yōu)良特性，所以D錯(cuò)誤。 　氮化硅可用作高溫陶瓷復(fù)合材料，在航空航天、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)械等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由石英砂合成氮化硅粉末的路線如圖所示： 其中—NH2中各元素的化合價(jià)與NH3相同。請(qǐng)回答下列問題： (1)石英砂不能與堿性物質(zhì)共同存放，以NaOH為例，用化學(xué)反應(yīng)方程式表示其原因：________________________________________________________________________。 (2)圖示①～⑤的變化中，屬于氧化還原反應(yīng)的是___________________________。 (3)SiCl4在潮濕的空氣中劇烈水解，產(chǎn)生白霧，軍事工業(yè)中用于制造煙霧劑。SiCl4水解的化學(xué)反應(yīng)方程式為___________________________________________。 (4)在反應(yīng)⑤中，3 mol Si(NH2)4在高溫下加熱可得1 mol 氮化硅粉末和8 mol A氣體，則氮化硅的化學(xué)式為________。 (5)在高溫下將SiCl4在B和C兩種氣體的氣氛中，也能反應(yīng)生成氮化硅，B和C兩種氣體在一定條件下化合生成A。寫出SiCl4與B和C兩種氣體反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。 [解析]　(1)石英砂不能與堿性物質(zhì)共同存放的實(shí)質(zhì)是SiO2與堿性物質(zhì)可以發(fā)生反應(yīng)。(2)反應(yīng)①是石英砂與焦炭發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)②是硅單質(zhì)與Cl2反應(yīng)，也是氧化還原反應(yīng)。(3)SiCl4水解可以看作Si結(jié)合四個(gè)OH－生成H4SiO4，H4SiO4不穩(wěn)定失水生成H2SiO3，Cl－結(jié)合H＋生成HCl。(4)氮化硅的化學(xué)式可通過題目信息運(yùn)用質(zhì)量守恒求得。(5)結(jié)合題給信息，SiCl4與N2、H2反應(yīng)可得到Si3N4和HCl。 [答案]　(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (2)①② (3)SiCl4＋3H2O===4HCl↑＋H2SiO3↓ (4)Si3N4　(5)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl (1)與SiCl4水解原理類似，試寫出PCl5水解反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________________________________。 (2)在反應(yīng)⑤中，3 mol Si(NH2)4在高溫下加熱可得1 mol 氮化硅粉末和8 mol A氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________。 答案：(1)PCl5＋4H2O===5HCl＋H3PO4 (2)3Si(NH2)4Si3N4＋8NH3↑ 題組一　無機(jī)非金屬材料的組成、性質(zhì)及應(yīng)用 1．據(jù)報(bào)道我國(guó)科學(xué)家近年來研制出一種新型“連續(xù)纖維增韌”航空材料，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纖維復(fù)合而成的。下列相關(guān)敘述不正確的是(　　) A．它耐高溫抗氧化 B．它比鋼鐵輕、硬，但質(zhì)地較脆 C．它沒有固定熔點(diǎn) D．它是一種新型無機(jī)非金屬材料 解析：選B。由題目信息中“連續(xù)纖維增韌”可知，該航空材料的韌性很好，B錯(cuò)誤。 2．下列關(guān)于硅材料的說法不正確的是(　　) A．鋼化玻璃與普通玻璃的主要成分基本相同 B．制普通玻璃的原料是石灰石、純堿和石英砂 C．陶瓷是人類應(yīng)用很早的硅酸鹽材料 D．水玻璃是純凈物，可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑 解析：選D。鋼化玻璃是普通玻璃經(jīng)一定物理方法處理后得到的，A項(xiàng)正確；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，是混合物，D項(xiàng)不正確。 題組二　復(fù)雜硅酸鹽的成分及性質(zhì) 3．和田玉在我國(guó)至少有7 000年的歷史，也稱為軟玉，是我國(guó)玉文化的主體。和田玉是一種具有鏈狀結(jié)構(gòu)的含水鈣鎂硅酸鹽，某種和田玉的化學(xué)成分為Ca2Mg3Fe2(Si4O11)2(OH)2，下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．其化學(xué)式改寫為氧化物的形式為2CaO3MgOFe2O38SiO2H2O B．它能夠抵抗任何酸堿的腐蝕 C．其中鐵元素的化合價(jià)為＋3 D．其中鐵元素的化合價(jià)為＋2 解析：選D。假設(shè)和田玉中鐵元素的化合價(jià)為＋x，根據(jù)化合物中各元素的化合價(jià)代數(shù)和為零，可得：(＋2)2＋(＋2)3＋(＋x)2＋(＋4)8＋(－2)22＋(－1)2＝0，即x＝2，所以其化學(xué)式改寫為氧化物的形式為2CaO3MgO2FeO8SiO2H2O；硅酸鹽一般耐酸堿的腐蝕，但不是所有的酸堿都蝕它，如氫氟酸可以和其中的硅元素反應(yīng)生成SiF4氣體，濃硝酸可以將其中所含的Fe2＋氧化成Fe3＋。 硅酸鹽改寫成氧化物形式的方法 (1)氧化物的書寫順序：活潑金屬氧化物―→較活潑金屬氧化物―→二氧化硅―→水。 (2)氧化物前計(jì)量數(shù)的配置原則：除氧元素外，其他元素按配置前后原子個(gè)數(shù)守恒原則配置計(jì)量數(shù)，且不同氧化物間以“”隔開。 (3)當(dāng)計(jì)量數(shù)配置出現(xiàn)分?jǐn)?shù)時(shí)應(yīng)化為整數(shù)，如鉀長(zhǎng)石： KAlSi3O8不能寫成K2OAl2O33SiO2，應(yīng)寫成K2OAl2O36SiO2。 題組三　含硅化合物間的轉(zhuǎn)化 4．如圖是利用二氧化硅制備硅及其化合物的流程，下列說法正確的是(　　) A．SiO2能與HCl反應(yīng) B．盛放Na2CO3溶液的試劑瓶能用玻璃塞 C．硅膠吸水后可重復(fù)再生 D．圖中所示轉(zhuǎn)化反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng) 解析：選C。SiO2能與氫氟酸反應(yīng)是其特殊性質(zhì)，但不能與HCl反應(yīng)，A錯(cuò)；在圖示轉(zhuǎn)化關(guān)系中只有第一行的變化是氧化還原反應(yīng)，其余均為非氧化還原反應(yīng)，D錯(cuò)。 5．硅酸鈉被列為“我國(guó)優(yōu)先發(fā)展的精細(xì)化學(xué)品”和“今后我國(guó)無機(jī)化工產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)”之一。如圖是用海邊的石英砂(含氯化鈉、氧化鐵等雜質(zhì))制備硅酸鈉的工藝流程簡(jiǎn)圖： (1)要將洗出液中的溶質(zhì)析出，采用的方法是蒸發(fā)結(jié)晶，則蒸發(fā)時(shí)用到的主要儀器有________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)圖中加入NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為____________________________。 (3)洗滌石英砂的目的是_____________________________________________，過濾Ⅰ所得殘?jiān)鼮開_____________(寫化學(xué)式)。 解析：(2)NaOH與SiO2反應(yīng)生成Na2SiO3。(3)石英砂中含有易溶于水的NaCl，故水洗石英砂的目的是除去可溶性的NaCl雜質(zhì)；氧化鐵不溶于NaOH溶液，故過濾Ⅰ得到的殘?jiān)鼮檠趸F。 答案：(1)蒸發(fā)皿、玻璃棒、酒精燈 (2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O (3)除去石英砂中可溶性的氯化鈉　Fe2O3 含硅化合物間的重要轉(zhuǎn)化關(guān)系 ①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ②Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓(或SiO＋2H＋===H2SiO3↓) ③H2SiO3H2O＋SiO2 [課后達(dá)標(biāo)檢測(cè)][學(xué)生用書P266(單獨(dú)成冊(cè))] 一、選擇題 1．下列物質(zhì)性質(zhì)與用途對(duì)應(yīng)關(guān)系正確的是(　　) 選項(xiàng) 性質(zhì) 用途 A 硅酸鈉化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 用作木材防火劑 B 硅膠具有吸附水分的能力 用作半導(dǎo)體材料 C 二氧化硅硬度大、熔點(diǎn)高 用氫氟酸在玻璃上刻花紋 D 焦炭具有可燃性 焦炭還原二氧化硅冶煉粗硅 解析：選A。硅膠吸附水，可作干燥劑，B錯(cuò)誤；二氧化硅硬度大，與氫氟酸和玻璃反應(yīng)無關(guān)，C錯(cuò)誤；焦炭具有可燃性，與焦炭還原二氧化硅無關(guān)，D錯(cuò)誤。 2．常溫下，下列不發(fā)生反應(yīng)的一組物質(zhì)是(　　) ①硅與NaOH溶液?、诠枧c鹽酸?、酃枧c氫氟酸 ④二氧化硅與碳酸鈉?、荻趸枧cNaOH溶液 ⑥二氧化硅與濃硝酸 A．①②④　　　　　　　　　 B．③④⑥ C．②⑤⑥ D．②④⑥ 解析：選D。常溫下，①Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑，③Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑，⑤SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。 3．下列變化中，不能一步實(shí)現(xiàn)的是(　　) A．Na2SiO3―→H2SiO3 B．H2SiO3―→SiO2 C．SiO2―→H2SiO3 D．SiO2―→Na2SiO3 解析：選C。Na2SiO3H2SiO3；H2SiO3SiO2，SiO2Na2SiO3，SiO2不與H2O反應(yīng)，故不能一步轉(zhuǎn)化為H2SiO3。 4．(2018天津河西區(qū)質(zhì)檢)下列說法正確的是(　　) A．SiO2和CO2都是酸性氧化物，都是共價(jià)化合物 B．為防止月餅等富脂食品氧化變質(zhì)，可在包裝袋中放入硅膠 C．NaHCO3溶液中含有Na2SiO3雜質(zhì)，可通入少量CO2后過濾 D．SiO2中含Al2O3雜質(zhì)，可加入足量NaOH溶液然后過濾除去 解析：選A。SiO2、CO2分別為H2SiO3、H2CO3對(duì)應(yīng)的酸性氧化物，都是共價(jià)化合物，A項(xiàng)正確；硅膠具有吸水性，可以防止食品受潮，不能防止食品氧化變質(zhì)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；除去NaHCO3溶液中的Na2SiO3雜質(zhì)，應(yīng)通入足量CO2，發(fā)生反應(yīng)：Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===2NaHCO3＋H2SiO3↓，C項(xiàng)錯(cuò)誤；SiO2、Al2O3均能與NaOH溶液反應(yīng)，應(yīng)加入稀鹽酸后過濾，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 5．(2018九江七校聯(lián)考)下列敘述正確的是(　　) A．利用高純度二氧化硅可以制成光電池，將光能轉(zhuǎn)化為電能 B．陶瓷、玻璃、水泥容器都能貯存氫氟酸 C．石灰抹墻、水泥砌墻的硬化過程原理相同 D．玻璃熔爐中出來的氣體的主要成分是二氧化碳 解析：選D。光電池是利用高純度硅制成；玻璃、陶瓷、水泥中均含有SiO2，會(huì)與氫氟酸反應(yīng)；石灰抹墻發(fā)生反應(yīng)CO2＋Ca(OH)2===CaCO3＋H2O，而水泥砌墻是水泥與水作用發(fā)生一系列變化而凝固變硬。 6．下列離子方程式不正確的是(　　) A．石英與燒堿反應(yīng)：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O B．硅與燒堿反應(yīng)：Si＋2OH－===SiO＋H2↑ C．硅酸鈉溶液中通入少量CO2：SiO＋CO2＋H2O===CO＋H2SiO3↓ D．往水玻璃中加入鹽酸：2H＋＋SiO===H2SiO3↓ 解析：選B。硅與燒堿溶液反應(yīng)時(shí)，H2O參與反應(yīng)：Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑。 7．(2018臨沂模擬)據(jù)報(bào)道，科學(xué)家通過對(duì)稻殼進(jìn)行控制性焚燒熱解，從中提取一種叫做生物質(zhì)納米結(jié)構(gòu)二氧化硅的超高活性材料，將少量這種材料摻入混凝土中，即可制備出超高強(qiáng)度的高性能混凝土。下列關(guān)于二氧化硅的說法正確的是(　　) A．二氧化硅溶于水生成硅酸，所以二氧化硅屬于酸性氧化物 B．將二氧化碳通入硅酸鈉溶液中可以得到硅酸 C．因?yàn)楦邷貢r(shí)二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸的強(qiáng) D．水晶是比較純凈的二氧化硅，沙子的主要成分是硅酸鹽 解析：選B。二氧化硅為酸性氧化物，但其不溶于水；硅酸的酸性比碳酸的弱；沙子的主要成分是二氧化硅。 8．在水玻璃中通入少量的CO2氣體，充分反應(yīng)后加熱蒸干，再高溫充分灼燒，冷卻后所得的固體物質(zhì)為(　　) A．Na2SiO3 B．Na2SiO3與Na2CO3 C．SiO2與Na2CO3 D．SiO2、Na2SiO3及Na2CO3 解析：選A。通入少量CO2生成少量Na2CO3和H2SiO3，高溫充分灼燒又發(fā)生反應(yīng)：H2SiO3SiO2＋H2O，SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑。 9．(2018鄭州模擬)下列不能說明碳元素的非金屬性比硅元素強(qiáng)的是(　　) A．甲烷比甲硅烷穩(wěn)定 B．硅酸鈉溶液的堿性比碳酸鈉溶液的堿性強(qiáng) C．碳酸與硅酸鈉溶液反應(yīng)生成硅酸 D．高溫下SiO2和Na2CO3反應(yīng) 解析：選D。SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑是在高溫下的反應(yīng)，生成氣體CO2不斷逸出促進(jìn)反應(yīng)正向進(jìn)行，不能說明C、Si非金屬性的相對(duì)強(qiáng)弱。 二、非選擇題 10．如圖所示物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系中，A是一種固體單質(zhì)，E是一種白色沉淀。 請(qǐng)回答下列問題： (1)B的化學(xué)式是________，目前B已被用作________的主要原料。 (2)B和a溶液反應(yīng)的離子方程式是__________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)A和a溶液反應(yīng)的離子方程式是__________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)C和過量的鹽酸反應(yīng)的離子方程式是_______________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：C與過量的鹽酸反應(yīng)生成白色沉淀E，則E可能是硅酸或氯化銀，若E是氯化銀，則C是硝酸銀，A為銀，則根據(jù)已有知識(shí)，銀可以與硝酸反應(yīng)生成硝酸銀，B為氧化銀，D為水，不符合框圖中ED的轉(zhuǎn)化關(guān)系。則E只能為硅酸，則C為硅酸鹽，A為硅，a溶液為強(qiáng)堿的水溶液，進(jìn)一步推出B為二氧化硅。 答案：(1)SiO2　光導(dǎo)纖維 (2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O (3)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑ (4)SiO＋2H＋===H2SiO3↓ 11．晶體硅(熔點(diǎn)1 410 ℃)是良好的半導(dǎo)體材料。由粗硅制純硅的過程如下： Si(粗)SiCl4SiCl4(純)Si(純) (1)工業(yè)上用焦炭與石英砂在高溫下反應(yīng)制取粗硅，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。 該反應(yīng)中的氧化劑是________，還原劑是________。 (2)用焦炭和石英砂制取粗硅為什么要隔絕空氣進(jìn)行？ ________________________________________________________________________。 (3)粗硅與Cl2加熱到460 ℃時(shí)發(fā)生反應(yīng)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。 (4)在1 100 ℃時(shí)，SiCl4被H2還原的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)如何通過實(shí)驗(yàn)除去SiO2中混有的少量CaCO3雜質(zhì)？______________________________。 (6)石英既能與NaOH溶液反應(yīng)，又能與氫氟酸反應(yīng)，它是兩性氧化物嗎？________。試分別寫出它與NaOH溶液、氫氟酸發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (7)中學(xué)化學(xué)中能與NaOH溶液反應(yīng)生成H2的單質(zhì)有哪些？________。試分別寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (8)陶瓷、水泥、玻璃是常用的硅酸鹽材料，生產(chǎn)普通玻璃的主要原料是________________________________________________________________________。 答案：(1)SiO2＋2CSi(粗硅)＋2CO↑　SiO2　C (2)高溫下，焦炭和粗硅均能與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng) (3)Si＋2Cl2SiCl4 (4)2H2＋SiCl4Si＋4HCl (5)加入鹽酸后過濾 (6)不是　SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O、SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (7)Al和Si 2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑、 Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ (8)石英砂、純堿和石灰石 12．以磷礦石、石英、氯化氫等為原料生產(chǎn)白炭黑(SiO2nH2O)、磷及甲醇，下列工藝過程原料綜合利用率高，廢棄物少。 (1)上述反應(yīng)中，屬于置換反應(yīng)的是________(填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”“Ⅳ”或“Ⅴ”)。 (2)高溫下進(jìn)行反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為____________________________________；固體廢棄物CaSiO3可用于______________________________。 (3)反應(yīng)Ⅲ需在高溫、隔絕氧氣和無水條件下進(jìn)行，其原因是________________________________________________________________________。 解析：反應(yīng)Ⅰ為SiO2＋2CSi＋2CO↑。從圖中可以看出，反應(yīng)Ⅱ的反應(yīng)物為SiO2、C和Ca3(PO4)2，產(chǎn)物為CO、P和CaSiO3。反應(yīng)Ⅲ為Si＋3HClSiHCl3＋H2。反應(yīng)Ⅳ的反應(yīng)物有SiHCl3和H2O，產(chǎn)物有HCl、H2和SiO2nH2O。反應(yīng)Ⅴ為CO＋2H2===CH3OH。(1)置換反應(yīng)是單質(zhì)與化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)和另一種化合物，只有反應(yīng)Ⅰ、Ⅲ 符合。(3)反應(yīng)Ⅲ產(chǎn)生H2，若與O2混合會(huì)引起爆炸。從流程圖中的反應(yīng)Ⅳ可知，SiHCl3可以與H2O反應(yīng)，所以反應(yīng)Ⅲ必須在無水條件下進(jìn)行。 答案：(1)Ⅰ、Ⅲ (2)Ca3(PO4)2＋5C＋3SiO23CaSiO3＋2P＋5CO↑ 生產(chǎn)水泥、磚瓦或作為建筑材料等 (3)SiHCl3會(huì)水解，同時(shí)產(chǎn)生的H2與O2混合會(huì)發(fā)生爆炸 13．(2018廈門十中月考)某同學(xué)為了驗(yàn)證碳和硅兩種元素非金屬性的相對(duì)強(qiáng)弱，用下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(夾持儀器已略去，氣密性已檢驗(yàn))。 實(shí)驗(yàn)操作步驟： Ⅰ．打開彈簧夾1，關(guān)閉彈簧夾2，并打開活塞a，滴加鹽酸。 Ⅱ．A中看到白色沉淀時(shí)…關(guān)閉活塞a。 請(qǐng)回答： (1)B中反應(yīng)的離子方程式是____________________________________。 (2)通過步驟Ⅰ、Ⅱ得知鹽酸具有的性質(zhì)是________(填字母)。 A．揮發(fā)性 B．還原性 C．氧化性 D．酸性 (3)C裝置的作用是________________，X是________(寫化學(xué)式)。 (4)為了驗(yàn)證碳的非金屬性強(qiáng)于硅，步驟Ⅱ中未寫的操作和現(xiàn)象是________________________________________________________________________， D中反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________________。 (5)碳、硅的非金屬性逐漸減弱的原因是____________________________________ ________________________________________________________________________(從原子結(jié)構(gòu)角度加以解釋)。 解析：B中CaCO3與鹽酸反應(yīng)的離子方程式為CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O，此反應(yīng)表明鹽酸具有酸性，A中看到的白色沉淀是AgCl沉淀，此現(xiàn)象表明鹽酸具有揮發(fā)性。C裝置是用飽和NaHCO3溶液除去CO2中混有的HCl氣體，以保證與Na2SiO3溶液反應(yīng)生成白色膠狀沉淀的是CO2，此反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，從而說明碳酸的酸性強(qiáng)于硅酸，進(jìn)而證明碳的非金屬性強(qiáng)于硅。 答案：(1)CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O (2)AD　(3)除HCl氣體　NaHCO3 (4)打開彈簧夾2，關(guān)閉彈簧夾1，當(dāng)D中出現(xiàn)白色膠狀沉淀后　Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3 (5)碳和硅位于同一主族，從上到下，原子半徑逐漸增大，得電子能力逐漸減弱，非金屬性逐漸減弱 14．(2017高考全國(guó)卷Ⅱ)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為CaO、SiO2，并含有一定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物。實(shí)驗(yàn)室測(cè)定水泥樣品中鈣含量的過程如圖所示： 回答下列問題： (1)在分解水泥樣品過程中，以鹽酸為溶劑，氯化銨為助溶劑，還需加入幾滴硝酸。加入硝酸的目的是____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 還可使用____________代替硝酸。 (2)沉淀A的主要成分是____________，其不溶于強(qiáng)酸但可與一種弱酸反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)加氨水過程中加熱的目的是_____________________________________________。 沉淀B的主要成分為____________、______________(寫化學(xué)式)。 (4)草酸鈣沉淀經(jīng)稀H2SO4處理后，用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，通過測(cè)定草酸的量可間接獲知鈣的含量，滴定反應(yīng)為MnO＋H＋＋H2C2O4―→Mn2＋＋CO2＋H2O。實(shí)驗(yàn)中稱取0．400 g水泥樣品，滴定時(shí)消耗了 0．050 0 molL－1的KMnO4溶液36．00 mL，則該水泥樣品中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為____________。 解析：(1)水泥熟料中的CaO和鐵、鋁、鎂等金屬的氧化物均能溶于鹽酸，加入硝酸能將水泥樣品中可能含有的Fe2＋氧化為Fe3＋，為了不引入新雜質(zhì)，還可用H2O2代替硝酸。(2)根據(jù)圖示流程可知，不溶于鹽酸和硝酸的沉淀A為SiO2(或H2SiO3)，SiO2(或H2SiO3)能溶于弱酸氫氟酸，生成SiF4和H2O。(3)加入氨水調(diào)節(jié)溶液的pH＝4～5的過程中加熱，能防止膠體生成，易沉淀分離，結(jié)合流程圖可知，沉淀B的主要成分是Al(OH)3和Fe(OH)3。(4)根據(jù)反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等可找出關(guān)系式2MnO～5H2C2O4，結(jié)合消耗KMnO4溶液的濃度和體積可求出n(H2C2O4)＝＝4．510－3mol，則該水泥樣品中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%＝45．0%。 答案：(1)將樣品中可能存在的Fe2＋氧化為Fe3＋　H2O2 (2)SiO2(或H2SiO3)　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(或H2SiO3＋4HF===SiF4↑＋3H2O) (3)防止膠體生成，易沉淀分離　Al(OH)3　Fe(OH)3 (4)45．0%