第四章非金屬及其化合物

弟一不考

碳、硅及無雕金屬睇%了解碇、硅單質(zhì)及其亞要化合物的制備方法.掌握其主要性質(zhì)及其應(yīng)用

2.了解娓、硅單質(zhì)及再重要化合物對環(huán)境的影響

求

考點一碳、硅單質(zhì)及氧化物的性質(zhì)

科學(xué)什么雙基為本?基德才能樓⑤

一'對比掌握碳、硅單質(zhì)的性質(zhì)與用途

1.碳、硅單質(zhì)的存在形式

碳硅

存在形式既有游離態(tài)，又有化合態(tài)因有親氧性，所以僅有化合態(tài)

單質(zhì)金剛石、石墨、C60等同素異形體晶體硅和無定形硅兩大類

2.碳、硅單質(zhì)的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)與用途

⑴碳、硅單質(zhì)的結(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)。

(2)碳、硅的物理性質(zhì)和用途(用短線連接起來):

(①金剛石)a.質(zhì)軟、能導(dǎo)電.可制電極

［②石墨)b.作吸附劑、脫色劑

C.熔點高、硬度大。制飾品和切削

［③C60］

工具

d.熔點高。半導(dǎo)體材料和制光電池

1④活性炭）

的材料

1⑤晶體硅)e.具有特殊結(jié)構(gòu)。可能成為新型催

化劑或催化劑載體

提示：①一c②一a③一e④一b⑤一d

［注意］(1)碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致物理性質(zhì)不同，但化學(xué)性質(zhì)相似。

(2)同素異形體之間的轉(zhuǎn)化是化學(xué)變化，但不是氧化還原反應(yīng)。

［基點小練］

1.判斷正誤(正確的打“J”，錯誤的打“X”)。

(1)碳有多種同素異形體，而氧不存在同素異形體(X)

⑵單質(zhì)硅常用作半導(dǎo)體材料和光導(dǎo)纖維(X)

⑶硅在自然界中只以化合態(tài)的形式存在(v)

(4)石墨在一定條件下能轉(zhuǎn)化成金剛石，該轉(zhuǎn)化屬于物理變化(X)

二'碳、硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)——還原性

碳、硅的最外層都是￡個電子，位于元素周期表的第WA族,不容易失也不容易得電

子，通常化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，但在一定條件下也能與許多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，一般表現(xiàn)為還原

性(如圖)。

1.碳的性質(zhì)與用途

碳有重要的用途，除了在氧氣中燃燒利用其熱能外，還能用于金屬冶煉(如銅)、制取粗

硅、生產(chǎn)水煤氣等，完成上圖轉(zhuǎn)化關(guān)系中①、③的化學(xué)方程式。

?C+CO2=^=2CO；

高‘3

@C+H2O(g)=^=CO+H2o

2.硅的化學(xué)性質(zhì)

硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，在常溫下只能與氟氣、氫氟酸、NaOH溶液反應(yīng)，不能與Hz、

。2、。2、濃硫酸、濃硝酸反應(yīng)，但加熱時能與。2、反應(yīng)。

完成上圖轉(zhuǎn)化關(guān)系中④?⑦的化學(xué)方程式：

@Si+O2^=SiO2：

⑤Si+2c121=SiC14；

@Si+4HF=SiF4t+2H2t；

⑦Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2t。

3.硅的工業(yè)制法

用焦炭和二氧化硅在電爐中反應(yīng)得到粗硅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2C+SiO2MSi+

2C0to

［注意］工業(yè)上常用焦炭在電爐中還原SiO2得到粗硅，但反應(yīng)需隔絕空氣(或。2),生

成的是CO而不是CO2。

［基點小練］

2.下列物質(zhì)能與單質(zhì)硅起化學(xué)反應(yīng)的是.

①濃HNO3②水③濃H2sCh④氫氟酸⑤NaOH溶液⑥氟氣⑦氯氣

答案：④⑤⑥⑦

三、性質(zhì)迥異的兩種氧化物——CCh與Si()2

1.物理性質(zhì)

(1)熔、沸點：SiO2的熔、沸點比CO?的熔、沸點高。

(2)溶解性：COZ可溶于水,SiOz不溶于水。

2.化學(xué)性質(zhì)

物質(zhì)二氧化硅二氧化碳

與水反應(yīng)不反應(yīng)CO2+H2OH2c

只與氫氟酸反應(yīng)：

與酸反應(yīng)不反應(yīng)

SiO2+4HF=SiF4t+

2H2O

CC>2少量：co2+

SiO2+2NaOH=Na2SiO3

2NaOH=Na2CO3+H2O

與堿(NaOH)溶液反應(yīng)+$0(盛堿液的試劑瓶用

CO2足量：co2+

橡膠塞)

NaOH=NaHCO3

如與Na2c反應(yīng)：如與Ca(ClO)2反應(yīng)：

SiCh+Na2c。3亞逞

與鹽反應(yīng)Ca(ClO)2+CO2+

H2O=CaCO31+2HC1O

Na2SiO3+CO21

如與CaO反應(yīng)：SiO+

2如與N^O反應(yīng)：0CO+

與堿性氧化物反應(yīng)2

高溫

CaO^=CaSiOjNa2O=Na2cO3

3.主要用途

CO2：制飲料、碳酸鹽，干冰用作制冷劑。

SiO2：作光導(dǎo)纖維，制光學(xué)儀器、電子部件，水晶可制作飾品。

4.COZ的實驗室制法

(1)反應(yīng)原理

用大理石與稀鹽酸或稀硝酸反應(yīng)離子方程式：

+2+

CaCO3+2H=Ca+CO2t+H2O1>

(2)發(fā)生裝置

通常用啟普發(fā)生器。

［注意］(1)CO2與水反應(yīng)生成碳酸，但Si。?不溶于水，不能用SiCh與水反應(yīng)制備硅酸。

(2)Si€>2既能與HF反應(yīng)，又能與NaOH溶液反應(yīng)，但SiCh不是兩性氧化物。

［基點小練］

3.依據(jù)SiO2的性質(zhì)，選擇下列試劑，除去括號中的雜質(zhì)。

A.鹽酸B.NaOH溶液

粉末狀混合物選擇的試劑實驗操作

(1)CaCO3(SiO2)

(2)SiO2(CaCO3)

(3)SiO2(Fe2O3)

(4)Fe2O3(SiO2)

答案：（1）B過濾（2）A過濾（3）A過濾（4）B過濾

一考什么「［高考為標(biāo)?全練題點無盲區(qū)備考

題點（一）碳及其化合物的性質(zhì)

1.判斷下列描述的正誤（正確的打“，錯誤的打“X”）。

（1）（2016?全國甲卷）燃料燃燒產(chǎn)物CO?是溫室氣體之一（J）

（2）（2016?四川高考）將某溶液與稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水，石灰水變渾濁,

說明該溶液中一定含有COf（X）

（3）（2016?四川高考）標(biāo)準(zhǔn)狀況下，5.6LCO2氣體中含有氧原子數(shù)為0.5NMJ）

（4）（2016?海南高考）將澄清石灰水滴入某溶液證明其中存在COf（X）

（5）（2014?全國卷II）用活性炭去除冰箱中的異味，沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（J）

（6）（2014?全國卷II）利用如圖裝置除去CO氣體中的CC>2氣體（義）

（7）（2015?江蘇高考）元素碳的單質(zhì)只存在金剛石和石墨兩種同素異形體（X）

（8）（2013?江蘇高考）甲、乙、丙均含有相同的某種元素，它們之間具有轉(zhuǎn)化關(guān)系：甲一J

乙;丙，若甲為焦炭，則丁可能是。2（/）

2.（2016?江蘇高考）大氣中CO2含量的增加會加劇“溫室效應(yīng)”。下列活動會導(dǎo)致大氣

中CO?含量增加的是（）

A.燃燒煤炭供熱B.利用風(fēng)力發(fā)電

C.增加植被面積D.節(jié)約用水用電

解析：選A燃燒煤炭供熱會產(chǎn)生CO2,A正確；利用風(fēng)力發(fā)電不會產(chǎn)生CO2,B錯

誤；增加植被面積，會增加植物的光合作用，減少大氣中CO2的含量，C錯誤；節(jié)水節(jié)電

不會增加CO?的排放，D錯誤。

3.（2017?信陽模板）為檢驗二氧化碳?xì)怏w中是否混有一氧化碳，某課外興趣小組的同學(xué)

設(shè)計了如下圖所示的實驗裝置：根據(jù)裝置回答問題：

（DA裝置的作用是

⑵實驗后怎樣處理尾氣，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

（3）若實驗時觀察到,則證明原氣體中一定含有一氧化碳。

解析：（1）除去混合氣體的CO2時，可先將混合氣體通入盛有濃NaOH溶液的洗氣瓶中，

故A裝置的作用是吸收C02,以排除對下面實驗的干擾。

（2）CO有毒，故將CO點燃生成CO2才能排放到空氣中。

（3）CO還原CuO的實驗現(xiàn)象是黑色粉末變成紅色，故利用這一現(xiàn)象來證明原氣體中一

定含有COo

答案：⑴吸收CO2

（2）點燃2co+。2望=2CC）2

（3）B中無明顯現(xiàn)象，裝置C中黑色粉末變成光亮的紅色，D中澄清石灰水變渾濁

規(guī)律?方法〃〃〃

確認(rèn)混合氣體（CO、CO2）中含有CO氣體的實驗設(shè)計方法

A——除去混合氣體中的CO2氣體

B——檢驗混合氣體中CO?是否除盡

C——CO還原CuO：CO+CuO^^=Cu+CO2

D——驗證CO的氧化產(chǎn)物CO2

E一除去尾氣中的CO2氣體

F——除去尾氣中的CO氣體、防止污染環(huán)境

確定混合氣體中含有co氣體的實驗現(xiàn)象是：

C中的物質(zhì)由黑色變成紅色，B中無明顯現(xiàn)象，D中的澄清石灰水變渾濁。

題點（二）硅及其氧化物的性質(zhì)與制備

4.判斷下列描述的正誤（正確的打“J”，錯誤的打“X”）。

（1）（2016?全國丙卷）因為HF與SiO2反應(yīng)，故用氫氟酸在玻璃器皿上刻蝕標(biāo)記（V）

（2）（2016?江蘇高考）下列轉(zhuǎn)化在一定條件下能夠?qū)崿F(xiàn)：

!

SiO2^sici4-^rSi（x）

（3）（2016?海南高考）石英砂可用于生產(chǎn)單晶硅（V）

（4）（2016?上海高考）用NaOH溶液不能分離氧化鐵中混有的二氧化硅（X）

（5）（2015?江蘇高考）物質(zhì)間轉(zhuǎn)化能一步實現(xiàn)：

粗硅4*SiCl40*Si(V)

r?jzjn.兩K

(6)(2015?廣東高考)硅的最高價氧化物可用于制造光導(dǎo)纖維(V)

(7)(2015?安像高考)SiO2既能和NaOH溶液反應(yīng)，又能和氫氟酸反應(yīng)，所以是兩性氧化

物(X)

(8)(2014?海/高考)Si和SiO2都用于制造光導(dǎo)纖維(X)

(9)(2013?廣東高考)Si()2可與HF反應(yīng)，因而氫氟酸不能保存在玻璃瓶中(V)

(10)(2013?廣東高考)高溫下用焦炭還原SiC>2制取粗硅(J)

5.半導(dǎo)體工業(yè)中，有一句行話：“從沙灘到用戶”,即由SiO2制取Si?制取過程中

不涉及的化學(xué)反應(yīng)是()

高''日

A.2C+SiO2^^Si+2COt

B.SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

C.Si+2Cl2=^=SiCl4

D.SiCl4+2H2^^Si+4HC1

解析：選B工業(yè)制取純硅的工藝流程為：SiCh-J粗硅W'SiCL-2'純硅，該工

藝流程中不涉及SiCh與NaOH溶液的反應(yīng)。

〃/“拓展?歸納〃〃//

熟記硅及其化合物的特殊性質(zhì)

物質(zhì)一般規(guī)律硅及其化合物的特性

硅還原性強(qiáng)于碳高

2C+SiO2==Si+2COt

非金屬單質(zhì)與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)一般不產(chǎn)生H硅可與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)產(chǎn)生H

Si22

非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應(yīng)

Si+4HF=SiF4t+2H21

非金屬單質(zhì)一般為絕緣體硅為半導(dǎo)體

酸性氧化物一般與水反應(yīng)生成相應(yīng)酸Si。?不溶于水，也不與水反應(yīng)

酸性氧化物一般不與酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)

SiO2+4HF=SiF4t+2H,O

以下反應(yīng)不能說明酸性的強(qiáng)弱：

“較強(qiáng)酸制較弱酸”是復(fù)分解反應(yīng)的一般

Na2CO3+SiO2=^=

SiO2

規(guī)律，H2c酸性大于H2SiO3,故可發(fā)生

Na2SiO3+CO2t

反應(yīng)NaSiO+CO+HO=NaCO+

232223高溫

CaCO3+SiO2=^=

H2SiO31

CaSiO3+CO2t

無機(jī)酸一般易溶于水硅酸難溶于水

H2SiO3

考點二硅酸、硅酸鹽及無機(jī)非金屬材料

:雙基為本?基德才能橫高二

i.硅酸

瞳溶于水

酸性比碳酸還勃

INa^SiOs+COz+H2。=Na2cCyH'SiCM

在⑥~~|HzSiOs：^：SiOg+HzO

可溶性硅酸鹽與鹽酸等反應(yīng)制得：

k

,------JNa2siC)3+2HCl=ZNaCHHzSiOj

廠前展硅膠可用作催化劑的載體和袋裝食品、瓶裝

藥品等的干燥劑

［思考］如何通過實驗證明硅酸的酸性比碳酸的弱？

提示：向硅酸鈉溶液中通入CO2氣體，若溶液變渾濁，說明H2c。3的酸性強(qiáng)于H2SiO3o

2.硅酸鹽

⑴硅酸鈉

①白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱水玻瓚，有黏性，水溶液顯堿性。

②與酸性較硅酸強(qiáng)的酸反應(yīng)：

a.與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3I.

b.與CO?水溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3I0

③用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。

(2)硅酸鹽組成的表示方法

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，如硅酸鈉(NazSiCh)可表

示為NazOfiO2,長石(KAlShOQ可表示為KQAhOy6SiO2。

［注意］(1)氧化物形式只表示硅酸鹽的組成而不表示其結(jié)構(gòu)，切不可認(rèn)為硅酸鹽是由

氧化物混合而成的。

(2)硅酸鹽大多難溶于水，常見可溶性硅酸鹽是硅酸鈉，其水溶液稱為泡花堿或水玻璃，

但卻是鹽溶液。硅膠WSiChFHzO)是一種很好的無毒干燥劑。

3.無機(jī)非金屬材料

(1)傳統(tǒng)無機(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

水泥坡墻陶瓷

生產(chǎn)原料石灰石、黏土純堿、石英、石灰石黏土

主要設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃熔窯陶瓷窯

②玻璃生產(chǎn)中的兩個重要反應(yīng):

高溫

Na2CO3+SiO2：：Na2SiO3+CO2t;

高'*

CaCO3+SiO2===CaSiO3+CO21?

(2)新型無機(jī)非金屬材料

①高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：如氮化硅陶瓷具有較高的硬度和耐磨性、較強(qiáng)的抗化學(xué)侵蝕性和電

絕緣性等。

②生物陶瓷：對機(jī)體無排異反應(yīng)，不會引起代謝作用異常。

③壓電陶瓷：具有壓電效應(yīng)。

［注意］(1)玻璃中含有二氧化硅，因此氫氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氫氯酸不用玻璃

瓶而用塑料瓶。

(2)NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用帶磨口玻璃塞而使用橡膠塞。

高考為標(biāo)?全練題點無盲區(qū)備考

題點(一)硅酸鹽、無機(jī)非金屬材料

1.判斷下列說法的正誤(正確的打“，錯誤的打“X”)。

(1)(2016?四川高考)硅膠作袋裝食品的干燥劑的過程中沒有發(fā)生化學(xué)變化(J)

(2)(2016?四川高考)pH=2的溶液中可能大量存在Na*、NH：、SiOf(X)

+

(3)(2016?江蘇高考)向NazSiCh溶液中滴加稀鹽酸的離子方程式：Na2SiO3+2H

+

=H2SiO3I+2Na(X)

(4)(2015?山東高考)向NazSifh溶液中通入過量SCh的離子方程式：SiOf+SO2+

H,O=H2SiO3I+SO『(X)

(5)(2015?重慶高考)燒結(jié)黏土制陶瓷，不涉及化學(xué)反應(yīng)(X)

2.大多數(shù)物質(zhì)的俗名是根據(jù)其特殊的物理性質(zhì)或用途得來的。下列物質(zhì)的俗名與化學(xué)

式或用途不相符的一組是()

選項俗名主要成分(化學(xué)式)用途

石英集成電路

ASiO2

B純堿Na2cO3制備玻璃

水玻璃制備硅膠

CNa2SiO3

鐵紅用作油漆和涂料

DFe2O3

解析：選A石英主要用于生產(chǎn)玻璃和光導(dǎo)纖維等，晶體硅才用于制作集成電路。

3.(2017?洛陽模擬)胃舒平主要成分是氫氧化鋁，同時含有三硅酸鎂(Mg2Si3O『"H2O)

等化合物。

⑴三硅酸鎂的氧化物形式為

⑵AI2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是

a.AI2O3、MgO和SiO2都是白色固體

b.AI2O3、MgO和SiCh都是金屬氧化物

c.AI2O3、MgO和SiCh都有很高的熔點

解析：(l)Mg2Si3O8，“H2O改寫成氧化物的形式為2MgO-3SiO2?"H2O。

(2)A12O3>MgO和Si()2均具有很高的燧點，故可作為耐火材料。

答案：(l)2Mg03Si02?〃H20(2)c

〃/“規(guī)律?方法〃

硅酸鹽改寫成氧化物形式的方法

(1)氧化物的書寫順序：活潑金屬氧化物一較活潑金屬氧化物一二氧化硅一水。

(2)氧化物前計量數(shù)的配置原則：除氧元素外，其他元素按配置前后原子個數(shù)守恒原則

配置計量數(shù)，且不同氧化物間以“/隔開。

(3)當(dāng)計量數(shù)配置出現(xiàn)分?jǐn)?shù)時應(yīng)化為整數(shù)。如正長石：KAlSi3O8不能寫成;RO』

Al2O3-3SiO2,應(yīng)寫成KzOAbChWSiCh。

題點(二)硅及其化合物的轉(zhuǎn)化

4.下列變化中，不能一步實現(xiàn)的是()

A.Na2SiO3—?nzSiOiB.H2SiO3—?SiOz

C.SiO2―?HzSiOjD.SiO2-Na2SiO3

杜酸

解析：選CNa2SiO3——-HzSiOi；H2SiO3A,SiO2,SiO2NaOH,Na2SiO3,SiO2不與

H2。反應(yīng)，故不能一步轉(zhuǎn)化為H2SK)3。

5.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()

SiO2

A.SiO2屬于兩性氧化物

B.盛放Na2cth溶液的試劑瓶用玻璃塞

C.硅膠吸水后可重復(fù)再生

D.圖中所示的轉(zhuǎn)化都是氧化還原反應(yīng)

解析：選CSi()2是酸性氧化物，A錯誤；Na2cO3溶液呈堿性，試劑瓶不能用玻璃塞,

B錯誤；題圖中有的轉(zhuǎn)化不是氧化還原反應(yīng)，例如SiCh與NaOH溶液的反應(yīng)，D錯誤。

［綜合演練提能］

［課堂鞏固練］

對應(yīng)學(xué)生用書P63

1.4G網(wǎng)絡(luò)讓手機(jī)“飛”起來了。手機(jī)芯片的核心是硅板，其成分是()

A.SiO2B.Si

C.H2SiO3D.Na2SiO3

解析：選B手機(jī)芯片的核心是硅板，其成分是Si單質(zhì)，故選項B正確。

2.(2017?湖北八校聯(lián)考)如何解決好碳排放問題是關(guān)系到人類可持續(xù)發(fā)展的重大課題之

一。目前，采用較多的方法是對二氧化碳進(jìn)行捕集封存和富集再利用。下列與二氧化碳有

關(guān)的敘述正確的是()

A.CO?是形成酸雨的主要物質(zhì)

B.CO2導(dǎo)致溫室效應(yīng)，是一種大氣污染物

C.CO2(g)+C(s)=^=2CO(g)AH>0,高溫有利于該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行

D.實驗室常用大理石與稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng)制取二氧化碳

解析：選C硫的氧化物和氮的氧化物是形成酸雨的主要物質(zhì)，A項錯誤；CO?不屬

于大氣污染物，B項錯誤；C(h(g)+C(s)/三=2CO(g)為炳增的吸熱反應(yīng)，當(dāng)AG=A〃一

TAS<0時，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，故高溫有利于該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，C項正確；實驗室不能用稀

硫酸與大理石反應(yīng)制取二氧化碳，因為生成的硫酸鈣微溶，包裹在大理石的表面，會阻止

大理石與稀硫酸接觸，使反應(yīng)停止，D項錯誤。

3.高純度晶硅是典型的無機(jī)非金屬材料，又稱“半導(dǎo)體”材料，它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引

起計算機(jī)的一場“革命”。它可以按下列方法制備：

C9①C-②HC".,…③過一生c“站、

'—高溫S"粗)3ootSiHCbiooo?1100tsi(納)

下列說法正確的是()

A.步驟①的化學(xué)方程式為SiO2+C=^=Si+CO2t

B.步驟①②③中生成或消耗1molSi,轉(zhuǎn)移2mol電子

C.二氧化硅能與氫氟酸反應(yīng)，而硅不能與氫氟酸反應(yīng)

D.SiHCb(沸點33.0C)中含有少量的SiCR沸點67.6℃),可通過蒸儲提純SiHCb

解析：選DA項，高溫下SiC>2與C反應(yīng)生成Si和CO氣體，即步驟①的化學(xué)方程式

為SiO2+2cW=Si+2COt,錯誤；B項，步驟①中生成1molSi,轉(zhuǎn)移4moi電子，步

驟②中生成1molSiHCb,消耗1molSi,轉(zhuǎn)移2moi電子，步驟③中生成1molSi,轉(zhuǎn)移2

mol電子，錯誤；C項，硅能與氫氯酸反應(yīng)生成SiF』和氧氣，錯誤；D項，SiHCh和SiCk

的沸點相差較大，可以采用蒸儲的方法分離，正確。

4.硅是無機(jī)非金屬材料的主角，硅的氧化物和硅酸鹽約占地殼質(zhì)量的90%以上。

(1)下列物質(zhì)不屬于硅酸鹽的是.

A.陶瓷B.玻璃

C.水泥D.生石灰

(2)SiCh是玻璃的主要成分之一，Si(h與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為

，工藝師常用(填物質(zhì)名稱)來雕刻玻璃。

(3)用NazSiCh水溶液浸泡過的棉花不易燃燒，說明NazSiCh可用作。Na2SiO3

可通過SiO2與純堿混合高溫熔融反應(yīng)制得,高溫熔融純堿時下列出堪可選用的是.

A.普通玻璃生蝸B.石英玻璃組煙

C.氧化鋁珀蝸D.鐵用竭

(4)工業(yè)上常利用反應(yīng)2C+SiO2上望Si+2COt制備硅單質(zhì)，該反應(yīng)中所含元素化合

價升高的物質(zhì)是(填化學(xué)式，下同)，氧化劑是o

解析：⑴生石灰是CaO,為堿性氧化物且不含Si元素，不屬于硅酸鹽<,(2)SiC>2與NaOH

溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+2NaOH-Na2SiO3+H2。。由于SiO2能溶于氫氨酸，因此

工藝師常用氫氤酸來雕刻玻璃。(3)Na?SiO3水溶液又稱“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此

可用作防火劑。SiC>2、AI2O3和Na2cO3在高溫下反應(yīng)分別生成NazSiCh、NaAlO2^CO2,

故含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及AI2O3等都能與Na2cO3在高溫下反應(yīng)，故不能

用以上材質(zhì)的甜蝸燃融純堿。(4)題給反應(yīng)中C(碳)被氧化，SiCh中+4價的硅被還原，因此

竽。2作氧化劑。

答案:(1)D(2)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O氫氟酸(3)防火劑D(4)CSiO2

5.在下列物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系中，A是一種固體單質(zhì)，且常作半導(dǎo)體材料，E是一種白色

沉淀，F(xiàn)是最輕的氣體單質(zhì)。

據(jù)此填寫：

(DB的化學(xué)式是,目前在現(xiàn)代通訊方面B已被用作__________主要原料。

(2)B和a溶液反應(yīng)的離子方程式是o

(3)A和a溶液反應(yīng)的離子方程式是.

(4)C和過量鹽酸反應(yīng)的離子方程式是?

解析：A是一種固體單質(zhì)，且常作半導(dǎo)體材料，則A是Si,所以B為SiOz,由圖中轉(zhuǎn)

化關(guān)系可知E為H2SiO3,a為NaOH,C為Na2SiO3,D為H2O,由于F是最輕的氣體單

--

質(zhì)，則F為H2,Si與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為Si+2OH+H2O=SiO3+2H2t,

-

SiCh與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為SiO2+2OH=SiOr+H2Oo

答案：(l)Si()2光導(dǎo)纖維

-

(2)SiO2+2OH=SiOr+H2O

--

(3)Si+2OH+H2O=SiO3+2H2t

+

(4)SiOf+2H=H2SiO3I

［課下提能練］

1.硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤，在無機(jī)非金屬材料

中，硅一直扮演著主角，下面幾種物質(zhì)中含有硅單質(zhì)的是（）

A.瑪瑙B.光導(dǎo)纖維C.太陽能電池板D.水晶

解析：選CA.瑪瑙的主要成分是二氧化硅，錯誤；B.光導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化

硅，錯誤；C.太陽能電池板的主要成分是硅單質(zhì)，正確；D.水晶的主要成分是二氧化硅，

錯誤。

2.材料與化學(xué)密切相關(guān)，表中對應(yīng)關(guān)系錯誤的是（）

選項材料主要化學(xué)成分

A剛玉、金剛石三氧化二鋁

B大理石、石灰石碳酸鈣

C普通水泥、普通玻璃硅酸鹽

D沙子、石英二氧化硅

解析：選A金剛石的化學(xué)成分是碳，A項錯誤。

3.據(jù)報道我國科學(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.它沒有固定的熔點

D.它是一種新型無機(jī)非金屬材料

解析：選B由航空材料的成分組成知其質(zhì)輕、具有耐高溫抗氧化等性質(zhì)，由于這種

材料能增加韌性，故質(zhì)地不會較脆，故B錯，A正確；復(fù)合材料屬于混合物，沒有固定的

熔點，由碳化硅、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和碳纖維復(fù)合而成的材料均屬于新型無機(jī)非金屬材料，C、

D正確。

4.下列有關(guān)硅的敘述中，正確的是（）

A.工業(yè)上通常以SiO2為原料，用氧化劑與其反應(yīng)制備單質(zhì)硅

B.硅是構(gòu)成礦物和巖石的主要元素，硅在地殼中的含量在所有的元素中居第一位

C.硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，在自然界中可以以游離態(tài)存在

D.硅在電子工業(yè)中，是重要的半導(dǎo)體材料

解析：選DA項，工業(yè)上制單質(zhì)Si的反應(yīng)為SiO2+2C=^=Si+2COt,C為還原

劑，錯誤；B項，硅在地殼中的含量在所有的元素中居第二位，錯誤；C項，硅在自然界中

都以化合態(tài)存在，錯誤。

5.下列說法正確的是（）

A.在粗硅的制取中發(fā)生2C+SiO2=^2COt+Si,硅被還原，所以碳的還原性大于

硅的還原性

B.硅酸鈉屬于鹽，不屬于堿，所以硅酸鈉可以保存在帶磨口玻璃塞的試劑瓶中

C.用SiO2制取硅酸，應(yīng)先使二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，然后再通入CO?

D.由Na2CO3+SiO2=^CO2t+NazSiO3可知硅酸的酸性大于碳酸

解析：選C依據(jù)元素周期律可知，硅的還原性大于碳，上述反應(yīng)能發(fā)生是因為產(chǎn)物

中有CO氣體生成，使平衡向右移動，A錯誤；硅酸鈉是一種黏合劑，不能保存在帶磨口

玻璃塞的試劑瓶中，B錯誤；D項中的反應(yīng)不是在水溶液中進(jìn)行的，且產(chǎn)物中有氣體生成，

與硅酸和碳酸的酸性強(qiáng)弱無關(guān)，D錯誤。

6.水玻璃（NazSiCh溶液）廣泛應(yīng)用于耐火材料、洗滌劑生產(chǎn)等領(lǐng)域，是一種重要的工業(yè)

原料。如圖是用稻殼灰（SiO2：65%?70%、C：30%?35%）制取水玻璃的工藝流程：

下列說法正確的是（）

A.原材料稻殼灰價格低廉，且副產(chǎn)品活性炭有較高的經(jīng)濟(jì)價值

B.操作A與操作B完全相同

C.該流程中硅元素的化合價發(fā)生改變

D.反應(yīng)器中發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)為SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

解析：選AA項，稻殼灰來源廣泛、價格低廉，活性炭具有吸附性，有較高的經(jīng)濟(jì)

價值，正確；B項，操作A為過濾，操作B為蒸發(fā)濃縮，是兩種不同的操作，錯誤；C項，

二氧化硅中硅元素的化合價是+4價，硅酸鈉中硅元素的化合價是+4價，所以該流程中硅

元素的化合價沒有發(fā)生改變，錯誤；D項，由復(fù)分解反應(yīng)的概念可知，SiO2+

2NaOH=Na2SiO3+H2。不屬于復(fù)分解反應(yīng)，錯誤。

7.下列說法中正確的是（）

A.單質(zhì)一"氧化物工酸或堿鹽，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>H2SiO31則可以通過一步反應(yīng)實現(xiàn)如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)

C.二氧化碳和二氧化硅都可溶解在NaOH溶液中

D.青花瓷胎體的原料為高嶺土[Al2Si2O5(OH)4],若以氧化物形式可表示為

Al2O3-SiO2H2O

解析：選CA項，Si與。2反應(yīng)生成Si。?，SiCh不與H2O反應(yīng)，"氧化物」4酸或

堿”不能實現(xiàn)，錯誤；B項，b-c,c-a均不能通過一步反應(yīng)實現(xiàn)，錯誤；C項，二氧化

碳和二氧化硅都屬于酸性氧化物，都能與NaOH溶液反應(yīng)生成鹽和水，正確；D項，硅酸

鹽可以用鹽的形式或氧化物的形式，[AkSi2O5(OH)4]可表示為AbOrZSiChNHzO,錯誤。

8.青石棉(crocidolite)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，還原產(chǎn)物只有NO,下

列說法不正確的是()

A,青石棉是一種硅酸鹽產(chǎn)品

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-Fe2O3-8SiO2H2O

D.1mol青石棉能使1molHNO3被還原

解析：選B硅酸鹽指的是硅、氧與其他化學(xué)元素(主要是鋁、鐵、鈣、鎂、鉀、鈉等)

結(jié)合而成的化合物的總稱，故青石棉是一種硅酸鹽產(chǎn)品；青石棉是一種地凈物，不可能含

有一定量的石英晶體；1molNa2O-3FeO-Fe2O3-8SiO2-H2O跟足量硝酸反應(yīng)時，失去3mol

電子，而還原產(chǎn)物只有NO,故能使1molHNO3被還原。

9.用四種溶液進(jìn)行實驗，下表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對應(yīng)關(guān)系正確的是()

選項操作及現(xiàn)象溶液

A通入CO2,溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁消失飽和Na2c。3溶液

B通入CO2,溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁消失NazSiOj溶液

通入CO2,溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁不消失，

CCa(ClO)2溶液

再加入品紅溶液，紅色褪去

通入CO2,溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁消失，再

DCa(OH)2溶液

加入足量NaOH溶液，又變渾濁

解析：選DA項，向飽和Na2cO3溶液中通入CO2,會發(fā)生反應(yīng)生成NaHCO3,

NaHC()3的溶解度小于Na2cO3,所以會析出NaHCOj晶體，繼續(xù)通入CO2氣體，渾濁不

消失，錯誤；B項，向NazSiCh溶液中通入CO?,會產(chǎn)生硅酸，硅酸是不溶于水的白色沉淀,

繼續(xù)通入CO?至過量，渾濁不消失，錯誤；C項，向Ca(ClO)2溶液中通入CO2,會生成

CaCCh和HC1O,CaCO3與過量CO?反應(yīng)會轉(zhuǎn)化為Ca(HC()3)2,渾濁消失，HC1O具有強(qiáng)

氧化性，可使品紅溶液褪色，錯誤；D項，Ca(OH)2溶液中通入CO?會生成CaCCh沉淀，

繼續(xù)通入CC>2氣體，CaCO3轉(zhuǎn)化為Ca(HCO3)2,加入NaOH后，Ca(HCO3)2^NaOH

應(yīng)會生成CaCO3,正確。

10.(2017?九江模?擬)蛇紋石由MgO、AI2O3、SiO2>Fe2C>3組成。現(xiàn)取一份蛇紋石試樣

進(jìn)行實驗，首先將其溶于過量的鹽酸，過濾后，在所得的沉淀X和溶液Y中分別加入NaOH

溶液至過量。下列敘述不正確的是()

A.沉淀X的成分是Si。？

B.將蛇紋石試樣直接溶于過量的NaOH溶液后過濾，可得到紅色顏料Fez。？

C.在溶液Y中加入過量的NaOH溶液，過濾得到的沉淀的主要成分是Fe(OH)3和

Mg(OH)2

D.溶液丫中的陽離子主要是Mg2+、A「+、Fe3+、H+

解析：選B向蛇紋石試樣中加入過量的鹽酸，其中的MgO、AI2O3、FezCh溶解形成

含Mg2+、A「+、Fe3+和H+的溶液Y,而SiCh不溶解形成沉淀X,溶液丫中加入過量NaOH

溶液，將得到Fe(OH)3和Mg(OH)2沉淀，A、C、D正確；將蛇紋石試樣直接溶于過量的

NaOH溶液，其中的AI2O3和SiO2溶解形成A1O￡和SiOf,而MgO和Fe2()3不溶解形成

沉淀，B錯誤。

11.硅是帶來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)展過程中創(chuàng)造了

一個又一個奇跡。

(1)新型陶瓷Si3N4的熔點高、硬度大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。工業(yè)上可以采用化學(xué)氣相沉積法,

在H2的保護(hù)下，使SiCk與N2反應(yīng)生成的Si3N4沉積在石墨表面，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程

式：。

(2)工業(yè)上可以通過如圖所示的流程制取純硅：

①整個制備過程必須嚴(yán)格控制無水無氧。SiHCh遇水劇烈反應(yīng)生成H2Si()3、HC1和另

一種物質(zhì)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：.

②假設(shè)每一輪次制備1mol純硅，且生產(chǎn)過程中硅元素沒有損失，反應(yīng)I中HC1的利

用率為90%,反應(yīng)II中H?的利用率為93.75%。則在第二輪次的生產(chǎn)中，補(bǔ)充投入HC1和

H,的物質(zhì)的量之比是o

解析：⑴根據(jù)原子守恒可寫出化學(xué)方程式3SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HCL

(2)①SiHCb遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3^HC1和H2:SiHCl3+3H2O=H2SiO3I+3HC1

+H2f;

②由題中條件可知，

Si（粗）+3HCl''生絲=SiHCb+W

1mol3mol1mol1mol

1373*^1453K

SiHCI3+H2Si（她）+3HCl

1mol1mol3mol

由以上數(shù)據(jù)，循環(huán)生產(chǎn)中只能產(chǎn)生3moiHC1,但HC1的利用率為90%,因此需要增

加(不篙一3)molHC1,循環(huán)生產(chǎn)中只產(chǎn)生1molH2,但H2的利用率為93.75%,因此需要

增加bl*需-1)m”出，因此，補(bǔ)充投入HCI和藥的物質(zhì)的量之比是

(90%-3)：(93.75%-1卜§：lo

答案：(l)3SiC14+2N2+6H2=Si3N4+12HC1

(2)?SiHCl3+3H2O=H2SiO3I+3HC1+H2t

②5：1

12.某礦石含碳酸鎂和石英，制備高純硅和硅膠的工藝流程如下：

碳

酸

鎂

、

石

英

(1)“硅膠”常用作,也可以用作的載體。A的結(jié)構(gòu)式為。

(2)制備粗硅的方程式為°

(3)操作［為,操作H為o

(4)操作田，需要在氯化氫氣流中加熱脫水的原因是。

(5)溶液G用E酸化的方程式為o

解析：(1)“硅膠”多孔，常用作實驗室和袋裝食品、瓶裝藥品等的干燥劑，也可以用

作催化劑的載體。二氧化碳的結(jié)構(gòu)式為O==C==O。

(2)工業(yè)制取純硅的工藝流程為SiCh-J粗硅一、竽。4」二純硅，用焦炭還原SiO2,

產(chǎn)物是CO而不是CO2。

(3)操作I為過濾，操作n為蒸發(fā)結(jié)晶。

(4)MgCl2-6H2O加熱脫水制得MgCl2,要在氯化氫氣流中進(jìn)行，氯化氫氛圍是防止鎂

離子水解。

(5)Na2SiO3與HC1反應(yīng)，生成NaCI和H2SiOJO

答案：(1)干燥劑催化劑o=c-o

(2)SiO2+2C=^=Si+2CO

(3)過濾蒸發(fā)結(jié)晶或蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶

(4)防止鎂離子水解

(5)Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3I

13.(2016?上海高考)半水煤氣是工業(yè)合成氨的原料氣，其主要成分是Hz、CO,CO2>

N2和H2O(g),半水煤氣經(jīng)過下列步驟轉(zhuǎn)化為合成氨的原料。

H2、N,CO>

2co變換H