1、高中化學專題復習（第一輪）知識點總結與經典試題 七、無機非金屬材料的主角硅 （1）、知識點總結與提煉碳、硅單質的存在形態、物理性質及用途碳硅存在形態游離態和化合態化合態物理性質金剛石：熔點高，硬度大；石墨：硬度小，電的良導體灰黑色固體，有金屬光澤，熔點高，硬度大，有脆性用途金剛石用作切割刀具，石墨用作電極、鉛筆芯半導體材料和合金材料、化學性質碳、硅在參與化學反應時，一般表現還原性。硅的制取：自然界中沒有游離態的硅，常見的化合態的硅有SiO2和硅酸鹽等。工業上，用焦炭在電爐中還原二氧化硅得到含有少量雜質的粗硅。反應的化學方程式：SiO2+2C=Si+2COCO2和SiO2性質 物質二氧化碳二氧化

2、硅主要物理性質熔、沸點低高溶解性可溶不溶化學性質與水反應不反應與酸反應不反應SiO24HF=SiF42H2O化學性質與堿反應(如 NaOH)CO22NaOH=Na2CO3H2OSiO22NaOH=Na2SiO3H2O(盛堿液的試劑瓶不能用玻璃塞)與鹽反應(如 Na2CO3)CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3SiO2Na2CO3 Na2SiO3CO2與堿性氧化物反應與Na2O反應：CO2Na2O=Na2CO3與CaO反應：SiO2CaO CaSiO3結構 二氧化硅晶體是由硅原子和氧原子構成空間網狀立體結構，晶體中硅原子和氧原于的個數比為1:2，不存在單個分子, Si02晶體的平面結構圖：

3、CO2是直線型結構分子, 其構型為O=C=O硅酸和硅酸鹽硅酸 (1)物理性質：難溶于水。 (2)化學性質： 弱酸性比碳酸弱 與NaOH溶液反應的化學方程式為： H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O， 向Na2SiO3溶液中通入少量CO2的反應方程式為 Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3 向Na2SiO3溶液中通入鹽酸的反應方程式為 Na2SiO32HCl=H2SiO32NaCl不穩定性受熱分解，化學方程式為H2SiO3 = H2OSiO2。 （3)用途：硅膠可用作干燥劑、催化劑的載體等硅酸鹽 (1)硅酸鹽由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱，是構成地殼巖石的主要成分。

4、(2)硅酸鈉 硅酸鈉水溶液俗稱水玻璃，是無色黏稠液體，常用于制備黏合劑、防腐劑、 耐火材料。 (3)硅酸鹽組成的表示通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸鹽的組成，其排列順序一般為：較活潑金屬氧化物較不活潑金屬氧化物二氧化硅。如硅酸鈉(Na2SiO3)可表示為Na2OSiO2，石棉(CaMg3Si4O12)可表示為CaO3MgO4SiO2。無機非金屬材料 (1)硅酸鹽材料水泥玻璃陶瓷生產原料石灰石、黏土純堿、石灰石和石英黏土主要設備水泥回磚窯玻璃窯陶瓷窯(2)特殊功能的含硅物質 碳化硅具有金剛石結構，可用作磨料。 含硅元素4%的硅鋼具有導磁性。 硅橡膠具有既耐高溫又耐低溫的性質。注意事項

5、1.Si的還原性大于C，但C卻能在高溫下還原出Si：SiO2+2C=Si+2CO2.非金屬與堿反應一般無氫氣放出，但Si可以：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H23.非金屬單質一般不與無氧酸反應 ，但Si可以與HF作用：Si+4HF=SiF4+2H24.非金屬單質一般為非導體，但Si可以作為半導體。5.SiO2是硅酸的酸酐，但不溶于水，不能直接與水作用生成硅酸。6.非金屬的氧化物的熔點一般較低，但二氧化硅的熔點很高，原因是它為原子晶體。7.酸性氧化物一般不與酸反應，但SiO2可以與HF酸作用： SiO2+4HF=SiF4+2H2O8.SiO2既能和酸(氫氟酸)反應，又能和堿反應，它

6、是兩性氧化物嗎？9.實驗室為什么不用帶玻璃塞的試劑瓶盛放NaOH溶液?應用什么樣的塞子?10.二氧化硅與碳酸鈉和碳酸鈣反應的原因？玻璃工業生產的主要原理是在強熱的條件下發生：Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2 CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2 上述反應都是在高溫條件下進行的，有利于二氧化碳從體系中揮發出來，而二氧化硅不行，所以反應可以進行。符合難揮發性的酸酐制取易揮發性的酸酐的道理。所以上述反應不與“Na2SiO3 + CO2+H2O= Na2CO3+ H2SiO3”矛盾，因為后者是在溶液中進行的，符合復分解反應的原理。（2）、經典例題（供選用）【

7、典例1基礎】、(2011山東)某短周期非金屬元素的原子核外最外層電子數是次外層電子數的一半，該元素()A在自然界中只以化合態的形式存在B單質常用作半導體材料和光導纖維C最高價氧化物不與酸反應D氣態氫化物比甲烷穩定解析該短周期非金屬元素為Si，硅在自然界中只以化合態形式存在，A項正確；單質硅可用作半導體材料，而光導纖維的主要成分是SiO2，B項錯誤；Si的最高價氧化物為SiO2，其可以與氫氟酸反應，C項錯誤；由于非金屬性SiC，因此氣態氫化物穩定性：SiH4c(CO32)DNa2CO3c(Na)c(CO32)c(HCO3)c(H2CO3)解析：向NaOH溶液中通入CO2時，所得溶液中的溶質可能有

8、：只有Na2CO3，只有NaHCO3，Na2CO3與NaHCO3，Na2CO3與NaOH。而NaOH、Na2CO3、NaHCO3分別與HCl反應的方程式為：NaOHHCl=NaClH2O；Na2CO3HCl=NaClNaHCO3和NaHCO3HCl=NaClCO2H2O；NaHCO3HCl=NaClCO2H2O，設未產生氣體時消耗鹽酸的體積為V1，產生CO2氣體時消耗鹽酸的體積為V2，由圖可知，開始就有CO2生成，故溶質應為NaHCO3，c(Na)c(HCO3)，A錯；由圖知，開始無CO2生成，且V22V1，可知溶質為Na2CO3和NaHCO3，且c(CO32)c(HCO3)，B正確；由圖可知

9、，V1V2，所以溶質為Na2CO3，C錯；由圖知，V12V2，溶質為NaOH、Na2CO3，且c(OH)c(CO32)，D錯。答案：B11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(括號內為雜質)，將所選答案的編號填入表內相應的空格內(如果不需要外加試劑，則對應答案欄可不填)。可供選擇的試劑：A.鹽酸，B.氫氧化鈉溶液，C.氧氣，D.水，E.二氧化碳可供選用的操作：水洗，加熱，高溫灼燒，過濾，結晶粉末狀混合物試劑操作(1)CaCO3(SiO2)(2)NaCl(SiO2)(3)SiO2(Fe2O3)(4)SiO2(CaCO3)(5)SiO2(H2SiO3)(6)SiO2(NH4Cl)解析

10、：可根據二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物，它可跟強堿反應，不跟酸(氫氟酸除外)反應，受熱不分解等性質；而三氧化二鐵、碳酸鈣跟鹽酸反應；硅酸、氯化銨受熱分解。通過一定操作，即可除去雜質，除雜過程中所發生的化學方程式如下：(1)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(3)Fe2O36HCl=2FeCl33H2O(4)CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O(5)H2SiO3SiO2H2O(6)NH4ClNH3HCl答案：(1)B(2)D(3)A(4)A(5)(6)(或D)12已知SiO2、SO2和CO2都是酸性氧化物，化學性質具有一定的相似性；Mg和Na的化學性質也具有一定的相似性。.用如上圖所

11、示裝置進行Mg和SO2的實驗，其中A是制備SO2的發生裝置。(1)選擇制取SO2的合適試劑_(填序號)。10%的H2SO4溶液80%的H2SO4溶液Na2SO3固體CaSO4固體(2)寫出裝置B中發生的主要反應的化學方程式：_。裝置C中NaOH溶液的作用是_。(3)請在圖中畫出制備SO2的發生裝置并注明主要儀器的名稱，固定儀器省略不畫_。(4)你認為該裝置的不足之處是_。.某研究性學習小組進行了“實驗室制Si”的研究，他們以課本為基礎，查閱資料得到以下可供參考的信息：工業上在高溫時用C還原SiO2可制得SiMg在點燃的條件下即可與SiO2反應金屬硅化物與稀H2SO4反應生成硫酸鹽與SiH4Si

12、和SiO2均不與稀H2SO4反應SiH4在空氣中自燃他們在研究報告中記載著：“選用合適的物質在適宜的條件下充分反應，再用足量稀硫酸溶解固體產物；然后過濾、洗滌、干燥，最后稱量在用稀硫酸溶解固體產物時，發現有爆鳴聲和火花，其產率也只有預期值的63%左右。”(5)該小組“實驗室制Si”的化學方程式是_。(6)你估計“用稀硫酸溶解固體產物時，發現有爆鳴聲和火花”的原因是_。解析：.(1)制取SO2應用濃H2SO4和亞硫酸鹽。選項中不可選用CaCO3，因為CaSO4微溶于水，會附在固體表面，阻礙反應進行。(2)Mg具有還原性，SO2具有氧化性，兩者發生氧化還原反應。(3)本反應為固液反應。(4)該裝置

13、中，A中的水蒸氣會進入B與Mg反應，在A、B中間應加干燥裝置。Mg能與SiO2反應，在Mg下方墊一不銹鋼片，隔離Mg和SiO2。尾氣處理裝置C試管用膠塞封閉，使C與空氣不通，此處錯誤，且無防倒吸裝置。.(5)該小組用Mg還原SiO2中的Si。(6)在制Si的過程中部分Si與Mg反應生成硅化鎂，硅化鎂與稀H2SO4反應生成SiH4，SiH4可自燃。答案：(1)(2)3MgSO22MgOMgS(或2MgSO22MgOS，MgSMgS)吸收多余的SO2，防止污染環境(3)如圖(4)在A和B之間沒有連接一干燥裝置；C裝置未與大氣相通；在鎂下方未墊一不銹鋼片，鎂與玻璃管反應；未設計一防倒吸裝置(5)2M

14、gSiO22MgOSi(6)金屬鎂與生成的硅繼續反應生成硅化鎂，硅化鎂與稀硫酸反應生成的SiH4可自燃。(或用化學方程式表示：2MgSiMg2Si，Mg2Si2H2SO4=2MgSO4SiH4，SiH42O2=SiO22H2O)13(2011天津高考)圖中X、Y、Z為單質，其他為化合物，它們之間存在如下轉化關系(部分產物已略去)。其中，A俗稱磁性氧化鐵；E是不溶于水的酸性氧化物，能與氫氟酸反應。回答下列問題：(1)組成單質Y的元素在周期表中的位置是_；M中存在的化學鍵類型為_；R的化學式是_。(2)一定條件下，Z與H2反應生成ZH4。ZH4的電子式為_。(3)已知A與1 mol Al反應轉化為

15、X時(所有物質均為固體)，放出a kJ熱量，寫出該反應的熱化學方程式：_。(4)寫出A和D的稀溶液反應生成G的離子方程式：_。(5)向含4 mol D的稀溶液中，逐漸加入X粉末至過量。假設生成的氣體只有一種，請在坐標系中畫出n(X2)隨n(X)變化的示意圖，并標出n(X2)的最大值。解析：依題意結合物質的特性可推出框圖中的A為Fe3O4，E為SiO2，再結合框圖中的信息推出X為Fe、Y為O2、Z為Si，D為HNO3溶液、G為Fe(NO3)3、M為Na2SiO3溶液、R為H2SiO3(或H4SiO4)。(3)先寫出反應的化學方程式：8Al3Fe3O4=9Fe4Al2O3，根據方程式中Al的化學計

16、量數得出反應熱的數值為8a，再根據書寫熱化學方程式的要求注明反應體系中各物質的狀態，放熱用“”、吸熱用“”，單位是“kJ/mol”，正確寫出該反應的熱化學方程式：8Al(s)3Fe3O4(s)=9Fe(s)4Al2O3(s)H8a kJ/mol。(4)硝酸具有氧化性，因此HNO3溶解Fe3O4的同時也把生成的Fe2氧化為Fe3，利用氧化還原反應的配平方法化合價升降法不難寫出該反應的離子方程式。(5)稀HNO3中的HNO3與Fe粉反應時先把鐵直接氧化為Fe3，由反應方程式：Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O可知含4 mol HNO3的稀溶液可消耗1 mol Fe粉，但不生成Fe2，即此過程中n(F