（全國通用版）201x版高考化學一輪復習 第四章 非金屬及化合物 4.1 無機非金屬材料的主角——硅

1、第一節(jié) 無機非金屬材料的主角硅,考點一碳、硅單質(zhì)及其氧化物 【基礎(chǔ)回顧】 1.碳、硅單質(zhì)的存在形式、結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和用途,化合態(tài),立體網(wǎng)狀,很高,很大,較小,良,高,大,金剛石,石墨,半導,體,2.化學性質(zhì)碳、硅在化學反應中,一般表現(xiàn)還原性,2C+O2 2CO,Fe2O3+3C 2Fe+3CO,2C+SiO2 Si+2CO,C+2H2SO4(濃) 2SO2+CO2+2H2O,C+4HNO3(濃) 4NO2+CO2+2H2O,Si+O2 SiO2,Si+2Cl2 SiCl4,Si+4HF=SiF4+2H2,Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2,3.硅的制備: 對應化學方程式為 _;

2、_; _,SiO2+2C Si(粗)+2CO,Si(粗)+2Cl2 SiCl4,SiCl4+2H2 Si(純)+4HCl,4.碳和硅的氧化物: (1)一氧化碳:CO是無色無味的有毒氣體,_溶于水, 可用作氣體燃料和冶金工業(yè)的_,不,還原劑,2)二氧化碳和二氧化硅,酸性,二氧化碳分子,立體網(wǎng)狀,低,大,高,CO2+2OH,+H2O,CO2+OH,SiO2+4HF,SiF4+2H2O,SiO2+2NaOH,Na2SiO3+H2O,橡膠,CO2+Na2SiO3+H2O,H2SiO3+Na2CO3,SiO2,Na2CO3,Na2SiO3+CO2,CO2+Na2O=Na2CO3,SiO2+CaO,CaS

3、iO3,題組過關(guān)】 1.(RJ必修1P81改編題)Si、SiO2廣泛用于制造晶體管、光導纖維等。下列有關(guān)說法正確的是() A.附著油污的晶體管可用堿液浸泡 B.光導纖維遇堿會影響光信號傳輸 C.工業(yè)上用SiO2熱分解法冶煉硅 D.自然界中硅以游離態(tài)形式存在,解析】選B。晶體管中的硅可以和堿液反應,A錯誤;SiO2用于制造光導纖維,而SiO2會和堿液反應,故會影響光信號傳輸,B正確;SiO2受熱不分解,C錯誤;硅是親氧元素,在自然界中硅以化合態(tài)形式存在,D錯誤,2.(2018懷化模擬)單質(zhì)Z是一種常見的半導體材料,可由X通過如圖所示的路線制備,其中X為Z的氧化物,Y為氫化物,分子結(jié)構(gòu)與甲烷相似,

4、下列說法正確的是導學號79100045(,A.X為酸性氧化物,能與堿反應不能與酸反應 B.Y的化學式為SiH4 C.光纖主要成分是X,具有導電性 D.X與Mg在加熱條件下反應的化學方程式為SiO2+2Mg 2MgO+Si,解析】選B。Z是半導體材料,即Z為Si,X為SiO2,SiO2 是酸性氧化物,能與堿反應,能和HF反應,A錯誤;根據(jù) 元素守恒,Y是SiH4,B正確;SiO2無導電性,C錯誤; 根據(jù) 反應過程,反應方程式為SiO2+4Mg Mg2Si+2MgO, D錯誤,加固訓練】 1.四氯化硅還原法是當前制備較高純度硅的一種方法, 有關(guān)反應的化學方程式為SiCl4+2H2 4HCl+Si,

5、下 列說法不合理的是(,A.硅為親氧元素,在自然界中以化合態(tài)形式存在 B.增大壓強有利于加快上述反應的化學反應速率 C.四氯化硅可以由粗硅與氯氣通過化合反應制得 D.混入少量空氣對上述反應無影響,解析】選D。硅為親氧元素,在自然界中以硅的氧化物和硅酸鹽的形式存在,A正確;制備較高純度硅的反應有氣體參加,所以增大壓強能加快化學反應速率,B正確;粗硅與氯氣通過化合反應制得四氯化硅,C正確;混入少量空氣后,空氣中的氧氣會與生成的硅反應,影響硅的質(zhì)量,D不合理,2.下列說法正確的是() A.紅寶石、瑪瑙、水晶、鉆石等裝飾品的主要成分都是二氧化硅 B.SiO2是堿性氧化物,能溶于酸,故可用氫氟酸蝕刻玻璃

6、,C.向Na2SiO3溶液中通入過量CO2制備硅酸凝膠: +2CO2+2H2O=H2SiO3+2HC D.高純度的SiO2對光有很好的折射和全反射作用, 可以制成光電池,將光能直接轉(zhuǎn)化為電能,解析】選C。紅寶石的主要成分是Al2O3,鉆石的主要成分是單質(zhì)碳,瑪瑙和水晶的主要成分是SiO2,A錯誤;SiO2是酸性氧化物,B錯誤;酸性:H2CO3H2SiO3,故可用Na2SiO3溶液與CO2反應制H2SiO3凝膠,C正確;高純度的SiO2對光有很好的折射和全反射作用,可用作光導纖維,而光電池由單質(zhì)硅制成,D錯誤,3.下列除雜方法正確的是() A.SiO2中含Al2O3雜質(zhì),可以加入足量NaOH溶液

7、然后過濾除去 B.CO2中含有CO雜質(zhì),可以通入盛有CuO的玻璃管且加熱,C.CO2中含有HCl雜質(zhì),可以通過盛有Na2CO3溶液的洗氣瓶 D.Na2CO3溶液中含有Na2SiO3雜質(zhì),可以通入足量的CO2,然后過濾,解析】選B。SiO2、Al2O3均與NaOH溶液反應,A錯誤; CO2中含有HCl雜質(zhì),應通過盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶,C錯誤;Na2CO3溶液與CO2反應,引入NaHCO3,D錯誤,考點二硅酸、硅酸鹽及無機非金屬材料 【基礎(chǔ)回顧】 1.硅酸的性質(zhì)、制備與應用,難,弱,Na2CO3+H2SiO3,H2SiO3 SiO2+H2O,Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(膠體

8、)+2NaCl,2.硅酸鹽: (1)概念:由_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雜,常用氧化物的 形式表示它們的組成,如硅酸鈉(Na2SiO3)寫成 _,鉀云母(KH2Al3Si3O12)寫成_,硅、氧,Na2OSiO2,K2O3Al2O36SiO22H2O,3)硅酸鈉(Na2SiO3)又稱泡花堿。 白色、可溶于水的粉末狀固體,其水溶液俗稱_ _,有黏性,水溶液顯_性。 與較強的酸反應生成硅酸:如Na2SiO3溶液與稀硫酸 反應:_; 與CO2水溶 液反應:_。 用途:黏合劑、耐火阻燃材料,水玻,璃,堿,Na2SiO3+H2SO4=H2S

9、iO3+Na2SO4,Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3,3.無機非金屬材料: (1)傳統(tǒng)無機非金屬材料,純堿、石灰石,和石英砂,水泥回,轉(zhuǎn)窯,玻璃的生產(chǎn),Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2,CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2,2)新型無機非金屬材料,如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、光導纖維、生物陶瓷、壓電陶瓷等。 (3)特殊功能的含硅物質(zhì)。 碳化硅具有金剛石結(jié)構(gòu),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(zhì),方法點撥】 硅酸鹽用氧化物形式書寫的原則: (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)硅酸鹽

10、用氧化物的形式表示時,遵循各元素化合價不變的原則,3)氧化物前系數(shù)配置原則:除氧元素外,其他元素按配置前后原子個數(shù)守恒原則配置系數(shù),4)氧化物之間以“”隔開;系數(shù)配置出現(xiàn)分數(shù) 應化為整數(shù)。例如:長石:KAlSi3O8不能寫成 K2O Al2O33SiO2,應寫成K2OAl2O36SiO2,題組過關(guān)】 1.(RJ必修1P80改編題)能證明碳酸比硅酸酸性強的 實驗事實是() A.H2CO3比H2SiO3受熱易分解 B.高溫下能發(fā)生反應Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2 C.CO2能溶于水生成碳酸,而SiO2卻不溶于水 D.CO2通入Na2SiO3溶液中有膠狀沉淀生成,解析】選D。A項說

11、明的是熱穩(wěn)定性的相對強弱;B項是由于SiO2的熔、沸點高于CO2,不能據(jù)此說明碳酸與硅酸酸性的相對強弱;C項只能說明CO2和SiO2的溶解性的相對大小,也不能說明碳酸與硅酸酸性的相對強弱;D項說明碳酸能制硅酸,據(jù)此可確定碳酸的酸性比硅酸強,2.(2018合肥模擬)天工開物記載:凡埏泥造瓦,掘地二尺余,擇取無沙粘土而為之”,“凡坯既成,干燥之后,則堆積窯中燃薪舉火”,“澆水轉(zhuǎn)釉(主要為青色),與造磚同法”。下列說法錯誤的是() 導學號79100046,A.沙子和黏土主要成分為硅酸鹽 B.“燃薪舉火”使黏土發(fā)生復雜的物理化學變化 C.燒制后自然冷卻成紅瓦,澆水冷卻成青瓦 D.黏土是制作磚瓦和陶瓷等

12、的主要原料,解析】選A。沙子的主要成分為SiO2,不屬于硅酸鹽,A錯誤;“燃薪舉火”是使成型的黏土器皿發(fā)生復雜的物理化學變化而制成陶器,B正確;燒制過程中鐵的化合物被氧化為氧化鐵,得到紅瓦,若澆水則發(fā)生還原反應得到氧化亞鐵而成為青瓦,C正確;磚瓦、陶瓷的主要原料是黏土,D正確,3.(2018安慶模擬)水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應用于耐火材料、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,下列說法正確的是導學號79100047() 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)濟價值 B.操作A與操作B完全相同,

13、C.該流程中硅元素的化合價發(fā)生改變 D.反應器中發(fā)生的復分解反應為SiO2+2NaOH= Na2SiO3+H2O,解析】選A。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)濟價值,A正確;操作A為過濾,操作B為蒸發(fā)濃縮,是兩種不同的操作,B錯誤;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,C錯誤;由復分解反應的概念可知,SiO2+2NaOH= Na2SiO3+H2O不屬于復分解反應,D錯誤,加固訓練】 1.昆侖玉的主要成分是Ca2Mg5Si8O22(OH)2,則其用氧化物的形式可表示為() A.CaOMgOSiO2H2O

14、B.2CaO5MgO8SiO2H2O C.2CaOMgOSiO22H2O D.5CaO2MgO8SiO2H2O,解析】選B。根據(jù)硅酸鹽改寫成氧化物的形式要遵循原子守恒,Ca2Mg5Si8O22(OH)2可表示為 2CaO5MgO8SiO2H2O,選B,2.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.Na2SiO3 B.Na2CO3、Na2SiO3 C.Na2CO3、SiO2 D.SiO2,解析】選A。足量CO2與水玻璃反應生成NaHCO3和H2SiO3,在高溫條件下H2SiO3變?yōu)镾iO2,NaHCO3變?yōu)镹a2CO3,Na2CO3與SiO2反應又生成Na2SiO3和CO2,所以最后得到的固體物質(zhì)是Na2SiO3,A正確,3.蛇紋石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3組成。現(xiàn)取一份蛇紋石試樣進行實驗,首先將其溶于過量的鹽酸中,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SiO2 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Fe2O3 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(