碳、硅及無(wú)機(jī)非金屬材料[考綱要求]1.了解C、Si元素單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。2.了解C、Si元素單質(zhì)及其重要化合物對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響。3.以新材料、新技術(shù)為背景考查C、Si元素及其重要化合物的性質(zhì)及應(yīng)用?？键c(diǎn)一碳、硅單質(zhì)及其重要化合物的性質(zhì)1．C、Si單質(zhì)的存在形態(tài)、物理性質(zhì)及用途(1)自然界中的碳元素既有游離態(tài)，又有化合態(tài)，而硅元素因有親氧性，所以僅有化合態(tài)。碳單質(zhì)主要有金剛石、石墨、C60等同素異形體，硅單質(zhì)主要有晶體硅和無(wú)定形硅兩大類。(2)單質(zhì)的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)與用途比較碳硅結(jié)構(gòu)金剛石：空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)石墨：層狀結(jié)構(gòu)晶體硅：與金剛石類似的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)物理性質(zhì)金剛石熔點(diǎn)高、硬度大石墨熔點(diǎn)高、質(zhì)軟，有滑膩感晶體硅為灰黑色固體，有金屬光澤、硬度大、熔點(diǎn)高用途金剛石用作切割刀具，石墨用作電極、鉛筆芯晶體硅用作半導(dǎo)體材料、硅芯片和硅太陽(yáng)能電池2.碳、硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)碳、硅在參與化學(xué)反應(yīng)時(shí)，一般表現(xiàn)還原性。(2)Sieq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(與非金屬單質(zhì)反應(yīng)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(O2：Si＋O2\o(=,\s\up7(△))SiO2,F2：Si＋2F2=SiF4,Cl2：Si＋2Cl2\o(=,\s\up7(△))SiCl4)),與氫氟酸反應(yīng)：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑))3．二氧化碳和二氧化硅的比較物質(zhì)二氧化硅二氧化碳結(jié)構(gòu)立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不存在單個(gè)分子存在單個(gè)CO2分子主要物理性質(zhì)硬度大，熔、沸點(diǎn)高，常溫下為固體，不溶于水熔、沸點(diǎn)低，常溫下為氣體，微溶于水化學(xué)性質(zhì)①與水反應(yīng)不反應(yīng)CO2＋H2OH2CO3②與酸反應(yīng)只與氫氟酸反應(yīng)：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O不反應(yīng)③與堿反應(yīng)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O(盛堿液的試劑瓶用橡膠塞)CO2少量：CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O、CO2過(guò)量：CO2＋NaOH=NaHCO3④與鹽反應(yīng)如與Na2CO3反應(yīng)：SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑如與Na2SiO3反應(yīng)：Na2SiO3＋H2O＋CO2(不足)=H2SiO3↓＋Na2CO3或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足量)=H2SiO3↓＋2NaHCO3⑤與堿性氧化物反應(yīng)如與CaO反應(yīng)：SiO2＋CaOeq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3如與Na2O反應(yīng)：Na2O＋CO2=Na2CO3用途光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器、電子部件制飲料、制碳酸鹽4．硅酸和硅酸鈉(1)硅酸硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊溶液變紅色。①硅酸不穩(wěn)定，受熱易分解：H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))SiO2＋H2O。②硅酸能與堿溶液反應(yīng)，如與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2SiO3＋2NaOH=Na2SiO3＋2H2O。③硅酸在水中易聚合形成膠體。硅膠吸附水分能力強(qiáng)，常用作干燥劑。(2)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它能與酸性比硅酸強(qiáng)的酸反應(yīng)，分別寫出以下化學(xué)方程式：與鹽酸反應(yīng)：Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓。與CO2水溶液反應(yīng)：Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3。③用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。深度思考1．從元素周期表的位置看，碳和硅均為ⅣA族元素，自然界中有碳的多種單質(zhì)存在，自然界中有硅的單質(zhì)嗎？為什么？答案沒有，因?yàn)楣栌泻軓?qiáng)的親氧性，在地殼形成時(shí)硅與氧易結(jié)合，難分離，因而硅在自然界中主要以氧化物和硅酸鹽的形式存在。2．寫出除去下列氣體中混有的雜質(zhì)(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì))可采取的方法：(1)CO(CO2)：________________________________________________________________。(2)CO2(CO)：________________________________________________________________。(3)CO2(O2)：_________________________________________________________________。(4)CO2(SO2)：________________________________________________________________。(5)CO2(HCl)：________________________________________________________________。答案(1)通過(guò)盛有濃NaOH溶液的洗氣瓶(2)通過(guò)盛放灼熱CuO的硬質(zhì)玻璃管(3)通過(guò)盛放灼熱銅網(wǎng)的硬質(zhì)玻璃管(4)通過(guò)盛有飽和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液的洗氣瓶(5)通過(guò)盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶3．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)填入下表內(nèi)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)?？晒┻x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(guò)濾⑤結(jié)晶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)答案(1)B④(2)D④⑤(3)A④(4)A④(5)②解析可根據(jù)二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物；它可跟強(qiáng)堿反應(yīng)，不跟酸(氫氟酸除外)反應(yīng)；它受熱不分解等性質(zhì)選擇。而三氧化二鐵、碳酸鈣跟鹽酸反應(yīng)；硅酸、氯化銨能受熱分解。通過(guò)一定操作，除去雜質(zhì)。除雜過(guò)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)NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋HCl↑題組一對(duì)比掌握CO2、SiO2的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1．下列關(guān)于SiO2和CO2的說(shuō)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2．二氧化硅廣泛存在于自然界中，在日常生活、生產(chǎn)、科研及新型材料等方面有著重要的用途。a～e是對(duì)①～⑤反應(yīng)中SiO2所表現(xiàn)的化學(xué)性質(zhì)或作用進(jìn)行判斷，其中正確的是()①SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O②SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑③SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O④Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑⑤SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高溫))SiC＋2CO↑a．反應(yīng)①中SiO2作為玻璃的成分被消耗，用于刻蝕玻璃b．反應(yīng)②中SiO2表現(xiàn)出氧化性c．反應(yīng)③中SiO2表現(xiàn)了酸性氧化物的通性d．反應(yīng)④符合用難揮發(fā)性的酸酐制取易揮發(fā)性酸酐的道理e．反應(yīng)⑤中SiO2未參加氧化還原反應(yīng)A．a(chǎn)ceB．bdeC．cdeD．a(chǎn)b熟記硅及其化合物的特殊性質(zhì)1．硅單質(zhì)的特殊性(1)Si的還原性大于C，但C卻能在高溫下還原出Si：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑；(2)非金屬單質(zhì)跟堿液作用一般無(wú)H2放出，但Si與堿液作用卻放出H2：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑；(3)非金屬單質(zhì)一般不跟非氧化性酸作用，但Si能與HF作用：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑；(4)非金屬單質(zhì)大多為非導(dǎo)體，但Si為半導(dǎo)體。2．含硅化合物的特殊性(1)SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接與水作用制備H2SiO3；(2)酸性氧化物一般不與酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O；(3)無(wú)機(jī)酸一般易溶于水，但H2SiO3難溶于水；(4)因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能發(fā)生下列反應(yīng)：Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3，但在高溫下SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑也能發(fā)生。題組二CO2與鹽或堿溶液反應(yīng)的規(guī)律3．用四種溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對(duì)應(yīng)關(guān)系錯(cuò)誤的是()選項(xiàng)操作及現(xiàn)象溶液A通入CO2，溶液變渾濁飽和Na2CO3溶液B通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通CO2至過(guò)量，渾濁消失Na2SiO3溶液C通入CO2，溶液變渾濁，再加入品紅溶液，紅色褪去Ca(ClO)2溶液D通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通CO2至過(guò)量，渾濁消失，再加入足量NaOH溶液，又變渾濁澄清石灰水答案B解析由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3，因而會(huì)析出NaHCO3晶體，A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，CO2＋Na2SiO3＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓，CO2＋Na2CO3＋H2O=2NaHCO3，H2SiO3與CO2不反應(yīng)，渾濁不會(huì)消失；C項(xiàng)，CO2＋Ca(ClO)2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO，溶液變渾濁后加入品紅溶液，被HClO氧化褪色；D項(xiàng)，首先CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O，繼續(xù)通CO2，生成可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH，則：2NaOH＋Ca(HCO3)2=CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又變渾濁。4．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將3.36LCO2氣體通入200mL1.00mol·L－1NaOH溶液中，充分反應(yīng)后溶液中c(COeq\o\al(2－,3))與c(HCOeq\o\al(－,3))的比值為(不考慮COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)的水解)()A．1∶1B．1∶2C．2∶1D．1∶3答案B解析n(CO2)＝eq\f(3.36L,22.4L·mol－1)＝0.150mol，n(NaOH)＝0.200L×1.00mol·L－1＝0.200mol，eq\f(n(NaOH),n(CO2))＝eq\f(0.2mol,0.15mol)＝eq\f(4,3)即1<eq\f(n(NaOH),n(CO2))<2，反應(yīng)產(chǎn)物為Na2CO3、NaHCO3，設(shè)其物質(zhì)的量分別為x、y，則eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(2x＋y＝0.2mol,x＋y＝0.15mol))解得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＝0.05mol,y＝0.10mol))，所以eq\f(n(CO\o\al(2－,3)),n(HCO\o\al(－,3)))＝eq\f(1,2)。CO2與堿反應(yīng)產(chǎn)物的定量判斷CO2通入NaOH、Ca(OH)2等強(qiáng)堿溶液的反應(yīng)與CO2氣體的通入量有關(guān)，當(dāng)CO2通入少量時(shí)生成碳酸鹽，當(dāng)CO2通入過(guò)量時(shí)生成碳酸氫鹽；當(dāng)CO2的通入量介于兩者之間時(shí)，既有正鹽又有酸式鹽生成，因此推斷時(shí)一定要注意CO2與堿之間量的關(guān)系。以CO2與NaOH溶液反應(yīng)為例：CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2OCO2＋NaOH=NaHCO3當(dāng)n(OH－)∶n(CO2)的值不同時(shí)產(chǎn)物如下：考點(diǎn)二硅酸鹽及無(wú)機(jī)非金屬材料1．硅酸鹽(1)概念：由硅、氧和金屬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，多用氧化物的形式表示它們的組成，如硅酸鈉(Na2SiO3)寫成Na2O·SiO2，鉀云母(KH2Al3Si3O12)寫成K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O。2．無(wú)機(jī)非金屬材料(1)傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料。①常見硅酸鹽材料比較水泥玻璃陶瓷生產(chǎn)原料石灰石、黏土純堿、石灰石、石英黏土主要設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃熔窯陶瓷窯②玻璃生產(chǎn)中的兩個(gè)重要反應(yīng)：Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑。(2)新型無(wú)機(jī)非金屬材料，如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、光導(dǎo)纖維、生物陶瓷、壓電陶瓷等。題組一無(wú)機(jī)非金屬材料成分的辨別1．下列關(guān)于硅單質(zhì)及其化合物的說(shuō)法正確的是(雙選)()A．水玻璃是一種礦物膠，既不易燃燒也不受腐蝕B．水泥、玻璃、沙子都是硅酸鹽制品C．高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導(dǎo)纖維D．陶瓷是人類應(yīng)用很早的硅酸鹽材料2．硅是構(gòu)成無(wú)機(jī)非金屬材料的一種主要元素，下列有關(guān)硅的化合物的敘述錯(cuò)誤的是()A．氮化硅陶瓷是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料，其化學(xué)式為Si3N4B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔點(diǎn)高，可用于制作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和軸承C．光導(dǎo)纖維是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料，其主要成分為SiO2D．二氧化硅為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其晶體中硅原子和硅氧單鍵個(gè)數(shù)之比為1∶2題組二復(fù)雜硅酸鹽的成分及表示方法 3．青石棉是一種致癌物質(zhì)，是《鹿特丹公約》中受限制的46種化學(xué)品之一，其化學(xué)式為Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸溶液處理時(shí)，還原產(chǎn)物只有NO，下列說(shuō)法不正確的是()A．青石棉是一種硅酸鹽材料B．青石棉中含有一定量的石英晶體C．青石棉的化學(xué)組成可表示為Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2OD．1mol青石棉能使1molHNO3被還原1．不要混淆二氧化硅和硅的用途用于制作光導(dǎo)纖維的是SiO2，用于制作半導(dǎo)體材料、計(jì)算機(jī)芯片的是晶體硅。2．熟悉幾種常見飾品的主要成分水晶、石英、瑪瑙的主要成分是SiO2；珍珠的主要成分是CaCO3；鉆石是金剛石；寶石的主要成分是Al2O3。3．了解用氧化物的形式表示復(fù)雜硅酸鹽的方法(1)書寫順序：較活潑的金屬氧化物·較不活潑的金屬氧化物·SiO2·水(2)各元素的化合價(jià)保持不變，各元素原子個(gè)數(shù)比符合原來(lái)的組成?？键c(diǎn)三碳、硅轉(zhuǎn)化關(guān)系的應(yīng)用1．碳及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖2．硅及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖題組一常見轉(zhuǎn)化關(guān)系判斷1．已知甲、乙、丙、X是4種中學(xué)化學(xué)中常見的物質(zhì)，其轉(zhuǎn)化關(guān)系符合下圖。則甲和X(要求甲和X能互換)不可能是()A．C和O2B．CO2和NaOH溶液C．Cl2和FeD．AlCl3溶液和NaOH溶液答案A解析A項(xiàng)正確，既可以實(shí)現(xiàn)Ceq\o(→,\s\up7(O2))COeq\o(→,\s\up7(O2))CO2eq\o(→,\s\up7(C))CO的轉(zhuǎn)化，也可以實(shí)現(xiàn)O2eq\o(→,\s\up7(C))CO2eq\o(→,\s\up7(C))COeq\o(→,\s\up7(O2))CO2的轉(zhuǎn)化；B項(xiàng)正確，既可以實(shí)現(xiàn)CO2eq\o(→,\s\up7(NaOH))NaHCO3eq\o(→,\s\up7(NaOH))Na2CO3eq\o(→,\s\up7(CO2))NaHCO3的轉(zhuǎn)化，也可以實(shí)現(xiàn)NaOHeq\o(→,\s\up7(CO2))Na2CO3eq\o(→,\s\up7(CO2))NaHCO3eq\o(→,\s\up7(NaOH))Na2CO3的轉(zhuǎn)化；C項(xiàng)錯(cuò)誤，可以實(shí)現(xiàn)Cl2eq\o(→,\s\up7(Fe))FeCl3eq\o(→,\s\up7(Fe))FeCl2eq\o(→,\s\up7(Cl2))FeCl3的轉(zhuǎn)化，但不能實(shí)現(xiàn)Feeq\o(→,\s\up7(Cl2))FeCl3eq\o(→,\s\up7(Cl2))FeCl2的轉(zhuǎn)化；D項(xiàng)正確，既可以實(shí)現(xiàn)AlCl3eq\o(→,\s\up7(NaOH))Al(OH)3eq\o(→,\s\up7(NaOH))NaAlO2eq\o(→,\s\up7(AlCl3))Al(OH)3的轉(zhuǎn)化，也可以實(shí)現(xiàn)NaOHeq\o(→,\s\up7(AlCl3))NaAlO2eq\o(→,\s\up7(AlCl3))Al(OH)3eq\o(→,\s\up7(NaOH))NaAlO2的轉(zhuǎn)化。2．如圖是利用二氧化硅制備硅及其化合物的流程，下列說(shuō)法正確的是(雙選)()A．SiO2屬于兩性氧化物B．盛放Na2CO3溶液的試劑瓶不能用玻璃塞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)題組二化工生產(chǎn)中的硅及化合物的轉(zhuǎn)化3．X是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料，具有耐磨、耐腐蝕、抗冷熱沖擊性。有關(guān)生產(chǎn)過(guò)程如下：為了確定C的組成，某同學(xué)進(jìn)行了以下的探究過(guò)程。已知F、G都是難溶于水和稀硝酸的白色沉淀，I可作光導(dǎo)纖維。按要求回答下列問(wèn)題：(1)C的化學(xué)式為________；X的化學(xué)式為________。(2)寫出下列方程式：反應(yīng)②的化學(xué)方程式_________________________________________________________；反應(yīng)⑦的離子方程式_________________________________________________________。答案(1)SiCl4Si3N4(2)SiCl4＋4NH3=Si(NH2)4＋4HClSiOeq\o\al(2－,3)＋2H2O＋2CO2=H2SiO3↓＋2HCOeq\o\al(－,3)解析由I可作光導(dǎo)纖維知，I為SiO2，根據(jù)題給第二個(gè)框圖中的轉(zhuǎn)化關(guān)系和“F、G都是難溶于水和稀硝酸的白色沉淀”知F為硅酸，H為硅酸鈉；由E→G是加入了硝酸銀和稀硝酸，生成了難溶于水和稀硝酸的白色沉淀，則E中含有氯離子；則化合物C中含硅、氯兩種元素，故C為SiCl4，D為Si(NH2)4，X為Si3N4。4．硅是帶來(lái)人類文明的重要元素之一，從傳統(tǒng)材料到信息材料的發(fā)展過(guò)程中創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)奇跡。(1)硅在元素周期表中的位置是________。(2)工業(yè)上生產(chǎn)粗硅的反應(yīng)有：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(3273K))Si(粗)＋2CO↑；SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(3273K))SiC＋2CO↑。若產(chǎn)品中單質(zhì)硅與碳化硅的物質(zhì)的量之比為1∶1，則參加反應(yīng)的C和SiO2的物質(zhì)的量之比為________。(3)工業(yè)上可以通過(guò)如圖所示的流程制取純硅：①若反應(yīng)Ⅰ為Si(粗)＋3HCleq\o(=,\s\up7(△))SiHCl3＋H2，則反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為______________。②整個(gè)制備過(guò)程中必須嚴(yán)格控制無(wú)水無(wú)氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________。③假設(shè)每一輪次制備1mol純硅，且生產(chǎn)過(guò)程中硅元素沒有損失，反應(yīng)Ⅰ中HCl的利用率為90%，反應(yīng)Ⅱ中H2的利用率為93.75%，則在第二輪次的生產(chǎn)中，補(bǔ)充投入HCl和H2的物質(zhì)的量之比是________。答案(1)第三周期第ⅣA族(2)5∶2(3)①SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1373～1453K))Si(純)＋3HCl②SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑③5∶1解析(1)硅在元素周期表中的位置是第三周期第ⅣA族。(2)根據(jù)反應(yīng)SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(3273K))Si(粗)＋2CO↑，SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(3273K))SiC＋2CO↑，生成1molSi需C2mol、SiO21mol，生成1molSiC需C3mol、SiO21mol，產(chǎn)品中Si與SiC的物質(zhì)的量之比為1∶1，則參加反應(yīng)的C和SiO2的物質(zhì)的量之比為5∶2。(3)①反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1373～1453K))Si(純)＋3HCl。②化學(xué)方程式為SiHCl3＋3H2O=H2SiO3＋3HCl＋H2↑。探究高考明確考向1．高考選項(xiàng)正誤判斷，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”(1)Si和SiO2都用于制造光導(dǎo)纖維()(2)硅膠可作袋裝食品的干燥劑()(3)SiO2既能與KOH溶液反應(yīng)又能與濃鹽酸反應(yīng)()(4)SiO2、NaOH、HF三者兩兩均能反應(yīng)()(5)SiO2可與HF反應(yīng)，因而氫氟酸不能保存在玻璃瓶中()(6)高溫下用焦炭還原SiO2制取粗硅()(7)甲eq\o(→,\s\up7(丁))乙eq\o(,\s\up7(丁),\s\do5(甲))丙，若甲為焦炭，則丁可能是O2()(8)合成纖維和光導(dǎo)纖維都是新型無(wú)機(jī)非金屬材料()(9)硅酸鈉溶液應(yīng)保存在帶玻璃塞的試劑瓶中()(10)水玻璃可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑()答案(1)×(2)√(3)×(4)√(5)√(6)√(7)√(8)×(9)×(10)√2．(2011·海南，9改編)“碳捕捉技術(shù)”是指通過(guò)一定的方法將工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的CO2分離出來(lái)并利用。如可利用NaOH溶液來(lái)“捕捉”CO2，其基本過(guò)程如下圖所示(部分條件及物質(zhì)未標(biāo)出)。下列有關(guān)該方法的敘述中正確的是()①能耗大是該方法的一大缺點(diǎn)②整個(gè)過(guò)程中，只有一種物質(zhì)可以循環(huán)利用③“反應(yīng)分離”環(huán)節(jié)中，分離物質(zhì)的基本操作是蒸發(fā)結(jié)晶、過(guò)濾④該方法可減少碳排放，捕捉到的CO2還可用來(lái)制備甲醇等產(chǎn)品A．①②B．②③C．③④D．①④答案D解析①，該方法中高溫反應(yīng)爐分離出CO2，需要消耗較多能量；②，整個(gè)過(guò)程中NaOH和CaO均可循環(huán)利用；③，從捕捉室中得到的溶液中含有大量的NaHCO3，加入CaO后生成CaCO3和NaOH，通過(guò)過(guò)濾的方法即可分離；④，捕捉到的CO2可與H2反應(yīng)制備甲醇：CO2＋3H2eq\o(→,\s\up7(一定條件))CH3OH＋H2O。3．[2014·天津理綜，7(4)]晶體硅(熔點(diǎn)1410℃)是良好的半導(dǎo)體材料。由粗硅制純硅過(guò)程如下：Si(粗)eq\o(→,\s\up7(Cl2),\s\do5(460℃))SiCl4eq\o(→,\s\up7(蒸餾))SiCl4(純)eq\o(→,\s\up7(H2),\s\do5(1100℃))Si(純)寫出SiCl4的電子式：______________；在上述由SiCl4制純硅的反應(yīng)中，測(cè)得每生成1.12kg純硅需吸收akJ熱量，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：________________________________。答案SiCl4(g)＋2H2(g)eq\o(=,\s\up7(1100℃))Si(s)＋4HCl(g)ΔH＝＋0.025akJ·mol－14．[2009·浙江理綜，28(1)(2)(3)]單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料。通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì))，粗硅與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅(反應(yīng)溫度450～500℃)，四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是實(shí)驗(yàn)室制備四氯化硅的裝置示意圖。相關(guān)信息如下：a．四氯化硅遇水極易水解；b．硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物；c．有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見下表：物質(zhì)SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸點(diǎn)/℃57.712.8－315－熔點(diǎn)/℃－70.0－107.2－－－升華溫度/℃－－180300162請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________________________________。(2)裝置A中g(shù)管的作用是____________；裝置C中的試劑是__________；裝置E中的h瓶需要冷卻的理由是______________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)裝置E中h瓶收集到的粗產(chǎn)物可通過(guò)精餾(類似多次蒸餾)得到高純度四氯化硅，精餾后的殘留物中，除鐵元素外可能還含有的雜質(zhì)元素是______________________(填寫元素符號(hào))。答案(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(2)平衡氣壓濃H2SO4SiCl4沸點(diǎn)較低，用冷卻液可得到液態(tài)SiCl4(3)Al、B、P解析依題中信息可知A為Cl2的發(fā)生裝置，B、C為Cl2的凈化裝置，D中發(fā)生反應(yīng)2Cl2＋Sieq\o(=,\s\up7(△))SiCl4，生成SiCl4用E收集，B中為飽和食鹽水將氯化氫氣體除去，C中應(yīng)為濃H2SO4除水，由表中數(shù)據(jù)可知SiCl4沸點(diǎn)較低，用冷卻液可得到液態(tài)SiCl4；由題中信息粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì))，即可輕松完成第(3)問(wèn)。練出高分一、單項(xiàng)選擇題1．下列關(guān)于C、Si兩種非金屬元素的說(shuō)法中，正確的是()A．兩者結(jié)合形成的化合物是共價(jià)化合物B．在自然界中都能以游離態(tài)存在C．氫化物的熱穩(wěn)定性比較：CH4＜SiH4D．最高價(jià)氧化物都能與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸2．下列說(shuō)法中，不正確的是()A．SiO2是酸性氧化物，但不與水反應(yīng)B．泡花堿屬于鹽類C．明礬和漂白粉均可用于自來(lái)水的殺菌、消毒D．玻璃和陶瓷都屬于傳統(tǒng)硅酸鹽材料3．下列敘述正確的是()A．利用高純硅可以制成光電池，將光能直接轉(zhuǎn)化為電能B．CO、CO2均易與血紅蛋白結(jié)合而中毒C．在SiO2制備高純硅的過(guò)程中只涉及置換反應(yīng)D．SiO2和H2O反應(yīng)可直接制備H2SiO34．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②硅與鹽酸③硅與氫氟酸④二氧化硅與碳酸鈉⑤二氧化硅與NaOH溶液⑥二氧化硅與濃硝酸A．①②④B．③④⑥C．②⑤⑥D(zhuǎn)．②④⑥5．將足量CO2氣體通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加熱蒸干，再在高溫下充分灼燒，最后得到的固體物質(zhì)是()A．Na2SiO3B．Na2CO3、Na2SiO3C．Na2CO3、SiO2D．SiO26．用足量的CO還原13.7g某鉛氧化物，把生成的CO2全部通入到過(guò)量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后質(zhì)量為8.0g，則此鉛氧化物的化學(xué)式是()A．PbOB．Pb2O3C．Pb3O4D．PbO27．將足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量(n)和通入CO2體積(V)的關(guān)系正確的是()8．甲氣體可發(fā)生如下變化：甲氣體eq\o(→,\s\up7(通過(guò)灼熱的炭層))乙氣體eq\o(→,\s\up7(通過(guò)灼熱的炭層))丙氣體eq\o(→,\s\up7(通過(guò)灼熱的CuO))乙氣體eq\o(→,\s\up7(通過(guò)澄清石灰水))丁固體。則甲、乙、丙、丁分別為()A．CO2、CO、O2、CaOB．O2、CO、CO2、CaCO3C．O2、CO2、CO、CaCO3D．CO、CO2、O2、Ca(OH)2二、雙項(xiàng)選擇題9．下列敘述正確的是()A．高溫下二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳，說(shuō)明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸強(qiáng)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(guò)程原理不同D．玻璃窯中出來(lái)的氣體的主要成分是二氧化碳10．下列離子方程式不正確的是()A．石英與燒堿反應(yīng)：SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2OB．硅與燒堿反應(yīng)：Si＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2↑C．硅酸鈉溶液中通入少量CO2：SiOeq\o\al(2－,3)＋2CO2＋2H2O=HCOeq\o\al(－,3)＋H2SiO3↓D．往水玻璃中加入鹽酸：2H＋＋SiOeq\o\al(2－,3)=H2SiO3↓三、非選擇題11．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(wèn)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(guò)量的鹽酸反應(yīng)的離子方程式是___________________________________________。12．含A元素的一種單質(zhì)是一種重要的半導(dǎo)體材料，含A元素的一種化合物C可用于制造高性能的現(xiàn)代通訊材料——光導(dǎo)纖維，C與燒堿反應(yīng)生成含A元素的化合物D。(1)在元素周期表中，A位于________族，與A同族但相對(duì)原子質(zhì)量比A小的元素B的原子結(jié)構(gòu)示意圖為______，A與B在原子的電子層結(jié)構(gòu)上的相同點(diǎn)是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)易與C發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的酸是________(寫名稱)，反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________________________________________________。(3)將C與純堿混合高溫熔融時(shí)也發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成D，同時(shí)還生成B的最高價(jià)氧化物E；將全部的E與全部的D在足量的水中混合后，又發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成含A的化合物F。①寫出生成D和F的化學(xué)反應(yīng)方程式：_________________________________________________________________________________________________________________________________________。②要將純堿高溫熔化，下列坩堝中可選用的是________________________________________________________________________。A．普通玻璃坩堝B．石英玻璃坩堝C．氧化鋁坩堝D．鐵坩堝(4)100gC與石灰石的混合物充分反應(yīng)后，生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2L,100g混合物中石灰石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是____________________。13．晶體硅是信息科學(xué)和能源科學(xué)中的一種重要材料，可用于制芯片和太陽(yáng)能電池等。以下是工業(yè)上制取純硅的一種方法。請(qǐng)回答下列問(wèn)題(各元素用相應(yīng)的元素符號(hào)表示)：(1)在上述生產(chǎn)過(guò)程中，屬于置換反應(yīng)的有________(填反應(yīng)