高中化學(xué)【碳及無(wú)機(jī)非金屬材料】

碳及無(wú)機(jī)非金屬材料

【目標(biāo)要求】1.結(jié)合真實(shí)情景中的應(yīng)用實(shí)例或通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，了解碳、硅及其重要化合物的主

要性質(zhì)，認(rèn)識(shí)其在生產(chǎn)中的應(yīng)用和對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。2,結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)碳、硅及其化合物性

質(zhì)的多樣性，了解通過(guò)化學(xué)反應(yīng)可以探索物質(zhì)性質(zhì)、實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化在自

然資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)中的重要價(jià)值。

考點(diǎn)一碳及其重要化合物

r核心知識(shí)梳理

1.碳單質(zhì)

存在形式有金剛石、石墨、無(wú)定形碳、足球烯，它們互為同素異形體。

碳原子的排列方式：

正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

物理性質(zhì)：

熔點(diǎn)直，硬度大,不導(dǎo)電

碳原子的排列方式：層狀結(jié)

廠構(gòu)，每層為正六邊形的平面

網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

（2）石巖

—物理性質(zhì)：熔點(diǎn)高,硬度小,

能導(dǎo)電

碳原子?的排列方式：“足球”狀

分子，由正五邊形和正六邊形

（3）足球一排列而成

烯

物理性質(zhì)：不導(dǎo)電

2.氧化物（CO、CCh）的比較

coco2

無(wú)色無(wú)味氣體密度比空氣小無(wú)色無(wú)味氣體密度比空氣大

物理性質(zhì)

難溶于水可溶于水（溶解度?。?/p>

毒性有毒（易結(jié)合血紅蛋白）無(wú)毒（溫室效應(yīng)）

化還原性可燃性還原氧化鐵無(wú)（滅火）

學(xué)①與熾熱炭反應(yīng)

氧化性

性

②Mg在C02中燃燒

質(zhì)與水反應(yīng)無(wú)CO2+H2OH2c。3

與堿反應(yīng)

Ca(OH)2+CO2=CaCO,3I

無(wú)

(石灰水)十比0(檢驗(yàn)CO2)

C,A

相互轉(zhuǎn)化C2

°?o2;?CuoCO

滅火制汽水植物肥料

用途燃料冶煉金屬

化工原料等

3.碳酸(H2cCh)

弱酸、不穩(wěn)定。碳酸(H2co3)只能在水中存在。H2c。3在水中與C02共存，因此常把CCh十

H20當(dāng)碳酸用。

4.碳酸的正鹽和酸式鹽的比較

正鹽(CO歹)酸式鹽(HCO,)

溶解性只有鉀、鈉、鏤鹽可溶一般都可溶

熱穩(wěn)定性正鹽〉酸式鹽>碳酸

溶液pH同濃度的：正鹽〉酸式鹽

相互轉(zhuǎn)化COf①9雷②才HCOI

【問(wèn)題思考】

碳的重要化合物轉(zhuǎn)化關(guān)系如下,

思考每步轉(zhuǎn)化的試劑及條件，并用化學(xué)方程式表示標(biāo)有序號(hào)的各步變化。

①___________________________________________________________________________

②__________________________________________

③___________________________________________________________________________

?__________________________________________

⑤___________________________________________________________________________

⑥___________________________________________________________________________

答案①2c+02整=2CO(氧氣不足)

(或C+CO2=^=2CO>2C+SiO2=^=2COt+Si)

@2CO+O2^=2CO2

(或CO+CuO=&=Cu+CO2)

(3)CO2+C=^=2CO

@CO2+2Mg^=2MgO+C

@CaCO3+C02+H2O=Ca(HCO3)2

?Ca(HCO3)2=^=CaCO3+C02t+H20

[或Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3；+2H2O]

I■辨析易錯(cuò)易混?正誤判斷」

(1)金剛石和石墨由相同的元素組成，因此它們具有相同的性質(zhì)()

(2)石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸姆磻?yīng)屬于氧化還原反應(yīng)()

(3)向空氣中排放二氧化碳會(huì)形成酸雨()

(4)向CaCL溶液中通入C02氣體，溶液變渾濁，繼續(xù)通入C02至過(guò)量，渾濁消失()

(5)氨化的飽和食鹽水中通入足量的C02氣體，會(huì)析出晶體()

答案(1)X(2)X(3)X(4)X(5)J

解析(4)由于鹽酸的酸性比碳酸的強(qiáng)，CO?與CaCb溶液不反應(yīng)。

r解題能力提升

1.平昌冬奧會(huì)“北京8分鐘”主創(chuàng)團(tuán)隊(duì)用石墨烯制作了-20℃能發(fā)熱4h的智能服飾；用鋁

合金管材和碳纖維制作了高2.35m、重量?jī)H為10kg的熊貓木偶，向世界展現(xiàn)了新時(shí)代的中

國(guó)形象。下列說(shuō)法中，不正確的是()

A.石墨烯是能導(dǎo)熱的金屬材料

B.鋁合金是密度較小的金屬材料

C.碳纖維是耐低溫的無(wú)機(jī)非金屬材料

D.新型材料種類多、用途廣

答案A

2.溶洞和鐘乳石是大自然的杰作。溶洞和鐘乳石的形成與自然界中碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化有

著密切聯(lián)系。下列有關(guān)自然界中碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化的說(shuō)法，不正確的是()

A.溶洞是通過(guò)CaCCh與H?O、CO2作用生成可溶性的Ca(HCC)3)2形成的

B.游客的參觀不會(huì)對(duì)其造成影響

C.溶洞和鐘乳石的形成過(guò)程中沒(méi)有涉及氧化還原反應(yīng)

D.鐘乳石是在一定條件下可溶性的Ca(HCO3)2轉(zhuǎn)化成CaCCh的結(jié)果

答案B

3.科技的進(jìn)步為二氧化碳資源化利用提供了廣闊的前景。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()

捕集

CH.OH

生物混合

分干機(jī)械技術(shù)

A.C02是自然界碳循環(huán)中的重要物質(zhì)

B.CO?加氫轉(zhuǎn)化為乙烯，C02被還原

C.CCh電催化時(shí)，在陽(yáng)極轉(zhuǎn)化為燃料

D.C02與環(huán)氧丙烷可合成可降解塑料

答案c

解析含碳燃料燃燒以及動(dòng)植物呼吸都會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，植物光合作用消耗二氧化碳，所以

C02是自然界碳循環(huán)中的重要物質(zhì)，故A正確；C02加氫轉(zhuǎn)化為乙烯，C的化合價(jià)降低，CO2

得電子，被還原，故B正確；CCh中C為+4價(jià)，只能發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，C02在陰極

得電子轉(zhuǎn)化為燃料，陽(yáng)極為失電子的氧化反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；CO2與環(huán)氯丙烷發(fā)生加聚反應(yīng)，

可合成可降解塑料，故D正確。

4.碳和碳的氧化物是生活中的常見物質(zhì)，回答下列問(wèn)題：

(1)下列有關(guān)說(shuō)法正確的是_______(填字母)。

a.利用二氧化碳制造全降解塑料，可以減緩二氧化碳對(duì)環(huán)境的影響

b.金剛石、石墨、C60的化學(xué)性質(zhì)相似，物理性質(zhì)卻有很大差異

c.木炭、一氧化碳在一定條件下都能還原氧化銅

d.大氣中二氧化碳的消耗途徑主要是綠色植物的光合作用

⑵吸煙對(duì)人體有害，燃著的香煙產(chǎn)生的煙氣含有一種能與血液中的血紅蛋白結(jié)合的有毒氣

體，它是(填化學(xué)式)。

⑶影視舞臺(tái)上經(jīng)常看到云霧繚繞，使人如入仙境的景象，產(chǎn)生這一景象可用的物質(zhì)是

(填物質(zhì)俗稱)。

(4)為減少二氧化碳對(duì)環(huán)境的影響，可將二氧化碳與氫氣在300°C、200kPa和催化劑的條件

下，反應(yīng)生成一種清潔燃料甲爵(CHQH)和水，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為

___________________________________________________________________________O

°C、LPn

答案(l)abcd(2)CO(3)干冰(4)CC)2+3H2三催化劑’CH3OH+H2O

考點(diǎn)二硅無(wú)機(jī)非金屬材料

R核心知更梳理

1.硅及其化合物

硅元素在自然界中主要以二氧化硅和硅酸鹽等化合態(tài)的形式存在于地殼中。

（1）單質(zhì)硅

①晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體，其結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔沸點(diǎn)很高、硬度

大，導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料。

②硅與強(qiáng)堿溶液生成氫氣（特征反應(yīng)）：

Si+2NaOH+HoO=Na2Si03+2H2t?

③粗硅的工業(yè)制法：SiO2+2C^Lsi+2COt,

當(dāng)碳過(guò)量時(shí)，繼續(xù)反應(yīng)生成SiC：

3C+SiO2（少量）用幺SiC+2cot

（SiC的結(jié)構(gòu)和性能與金剛石相似，屬于原子晶體）。

（2）SiO2的性質(zhì)

①晶體類型：原子晶體。

②酸性氧化物：Si02+2NaQH=Na2Si03+H20o

③高溫下，Na2cCh與Si02反應(yīng)制玻璃：

汽湍

Na2CO3+SiO2=^=Na2SiO3+C02t、

CaC03+SiO2=^=CaSiO3+C02t。

④與氫氟酸反應(yīng)（特殊）

SiO2+4HF=SiF4t+2H2O1,

⑶硅酸

①硅酸是難溶于水的弱酸。

②硅酸的制法：Na2SiO3+CO2+H7O=H2SiO3I+Na2CO3o（SiCh不溶于水，不能直接與水

反應(yīng)制備硅酸）

（4）硅酸鹽的組成

硅酸鹽種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組成各異，常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示其組成，

例如：

硅酸鈉（NazSiCh）：Na2OSiO2＞長(zhǎng)石（KAlSiaCM：K2OAl2O3-6SiO2，硅酸鈉的水溶液俗稱水玻

璃。

2.無(wú)機(jī)非金屬材料

(1)傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料r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)窯玻璃窯陶瓷窯

②玻璃生產(chǎn)中的兩個(gè)重要反應(yīng)：Na2CO3+SiOo=^=Na7SiO3+CO2t；CaCO3+SiO2=^=

CaSiCh+CCht。

(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。

【問(wèn)題思考】

(1)工業(yè)上可用以下流程制取高純硅，完成各步反應(yīng)的化學(xué)方程式：

反應(yīng)①:;

反應(yīng)②:;

反應(yīng)③:O

答案SiO2+2C=^=Si4-2COt

Si+2C12=^=SiCl4

聲詛

SiCl4+2H2^=Si+4HCl

高:舊

(2)能否依據(jù)反應(yīng)Na2CO3+SiO2=^=Na2SiO3+C02t說(shuō)明H2SiO3的酸性比H2cCh強(qiáng)？

答案不能。強(qiáng)酸+弱酸鹽==強(qiáng)酸鹽+弱酸，該規(guī)律僅適用于常溫下水溶液中進(jìn)行的反應(yīng),

而該反應(yīng)是在高溫且熔融態(tài)下進(jìn)行的，只能從化學(xué)平衡移動(dòng)角度去解釋反應(yīng)發(fā)生的原因

——C02為氣體，能及時(shí)分離出反應(yīng)體系，使化學(xué)反應(yīng)向右進(jìn)行。

|■辨析易錯(cuò)易混?正誤判斷」

(1)硅在自然界中只以化合態(tài)的形式存在()

(2)晶體硅熔點(diǎn)高、硬度大，故可用于制作半導(dǎo)體材料()

(3)Si和SiO2都可用于制造光導(dǎo)纖維()

(4)非金屬性：OSi,則熱穩(wěn)定性：CH4>SiH4()

(5)硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)()

(6)SiO2是酸性氧化物，可溶于強(qiáng)堿(NaOH),不溶于任何酸()

(7)玻璃是一種晶體，有較高的熔點(diǎn)()

(8)水玻璃是一種特殊的玻璃，泡花堿屬于堿()

答案⑴J(2)X(3)X(4)V(5)X(6)X(7)X(8)X

解析（3）Si可用于制造半導(dǎo)體，SiO2用于制造光導(dǎo)纖維。

（6）SiCh可溶于氫氟酸：SiCh+4HF=SiF4t+2H2O,

（7）玻璃是非晶體，沒(méi)有固定的熔點(diǎn)。

（8）水玻璃是Na2SiO3的水溶液，泡花堿屬于鹽。

r解題能力提升

題組一硅無(wú)機(jī)非金屬材料的性質(zhì)及應(yīng)用

i.“九秋風(fēng)露越窯開，奪得千峰翠色來(lái)”是贊譽(yù)越窯秘色青瓷的詩(shī)句，描繪我國(guó)古代精美

的青瓷工藝品。玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品，下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是（）

A.玻璃是人類最早使用的硅酸鹽制品

B.制水泥的原料為純堿、石灰石和石英

C.硅酸鹽制品的性質(zhì)穩(wěn)定、熔點(diǎn)較高

D.沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽

答案C

解析陶瓷是人類最早使用的硅酸鹽制品，A項(xiàng)錯(cuò)誤；純堿、石灰石和石英是制玻璃的原料，

而制水泥的原料是黏土和石灰石，B項(xiàng)錯(cuò)誤；硅酸鹽制品性質(zhì)穩(wěn)定、熔點(diǎn)高，C項(xiàng)正確；沙

子的主要成分是SiCh,黏土的主要成分是硅酸鹽，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

2.下列關(guān)于硅的說(shuō)法不正確的是（）

A.硅是非金屬元素，它的單質(zhì)是灰黑色有金屬光澤的固體

B.硅的導(dǎo)電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料

C.用二氧化硅制取單質(zhì)硅的反應(yīng)中硅元素被氧化

D.加熱到一定溫度時(shí);硅能與氫氣、氧氣等非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)

答案C

3.下列關(guān)于二氧化硅的說(shuō)法正確的是（）

A.二氧化硅是酸性氧化物，因此能與水反應(yīng)生成硅酸

B.二氧化硅制成的光導(dǎo)纖維，由于導(dǎo)電能力強(qiáng)而被用于制造光纜

C.二氧化硅不能與碳酸鈉溶液反應(yīng)，但能與碳酸鈉固體在高溫時(shí)發(fā)生反應(yīng)

D.用二氧化硅制取單質(zhì)硅時(shí)，當(dāng)生成2.24L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時(shí)，得到2.8g硅

答案C

解析二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，與水不反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；二氧化硅

制成的光導(dǎo)纖維，由于其良好的光學(xué)特性而被用于制造光纜，故B錯(cuò)誤；碳酸的酸性強(qiáng)于硅

酸，二氧化硅不能與碳酸鈉溶液反應(yīng)，但在高溫時(shí)，二氧化硅能夠與碳酸鈉固體反應(yīng)生成硅

酸鈉和二氧化碳，故C正確；由方程式SiO2+2C=^=Si+2cOt,可知當(dāng)生成2.24L（標(biāo)準(zhǔn)

狀況）即0.1mol氣體時(shí)，得到0.05mol即1.4g硅，故D錯(cuò)誤。

4.下列說(shuō)法不正確的是()

A.SiCh能與HF反應(yīng)，因此可用HF刻蝕玻璃

B.向NazSiOs溶液中逐滴加入稀鹽酸制備硅酸凝膠

C.氮化硅是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料，化學(xué)式為Si3N4

D.石英是良好的半導(dǎo)體材料，可以制成光電池，將光能直接轉(zhuǎn)化成電能

答案D

解析氫氟酸與二氧化硅反應(yīng)生成四氟化硅和水，故HF可用于刻蝕玻璃，故A正確；鹽酸

的酸性強(qiáng)于硅酸，所以向NazSiCh溶液中逐滴加入稀鹽酸可制備硅酸凝膠，故B正確；根據(jù)

N的非金屬性強(qiáng)于Si及化合物中正負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為0的原則，得氮化硅的化學(xué)式為

Si3N4,故C正確；晶體硅是良好的半導(dǎo)體材料，可以制成光電池，將光能直接轉(zhuǎn)化成電能，

而不是二氧化硅，故D錯(cuò)誤。

題組二工業(yè)上制取高純硅

5.硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅。三氯甲硅烷(SiHCb)還原法是當(dāng)前制備高純硅的主

要方法，生產(chǎn)過(guò)程示意圖如下：

石英砂I等廂圖,拇』5汨。3(粗)|W>|SiHCb(純)］彘|高純硅

①寫出由純SiHCb制備高純硅的化學(xué)反應(yīng)方程式：

②整個(gè)制備過(guò)程必須嚴(yán)格控制無(wú)水無(wú)氧。SiHCb遇水劇烈反應(yīng)生成HaSiOs、HC1和另一種物

質(zhì)，寫出并配平該反應(yīng)的化學(xué)方程式：；

山還原SiHCb過(guò)程中若混有可能引起的后果是

(2)化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組在探究硅的制取方法時(shí)，從資料中查閱到下列信息：

I.Mg在高溫條件下可與SiCh反應(yīng)：

II.金屬硅化物與稀H2s04反應(yīng)生成硫酸鹽和SiH4；

HLSiFU在空氣中自燃。

他們根據(jù)信息進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用足量稀H2s04溶解第I步實(shí)驗(yàn)獲得的固體產(chǎn)物時(shí)，發(fā)現(xiàn)有爆鳴

聲和火花；然后過(guò)濾、洗滌、干燥；最后稱量、計(jì)算，測(cè)得其產(chǎn)率只有預(yù)期值的63%左右。

①第［步實(shí)驗(yàn)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_________________________________________

___________________________________________________________________________O

②用稀H2s04溶解第I步實(shí)驗(yàn)獲得的固體產(chǎn)物時(shí)，產(chǎn)生爆鳴聲和火花的原因是

IK

答案(l)?SiHCl3+H2—Si+3HC1

②SiHCb+3H2O=H2SiO3J+H2t+3HC1高溫條件下，出遇。2發(fā)生爆炸

（2）@2Mg+SiO2=^=2MgO+Si、2Mg+Si=^=Mg2Si

②硅化鎂與稀硫酸反應(yīng)生成的Sid可自燃，即發(fā)生反應(yīng)Mg2Si+2H2so4=2MgSCU+SiH4t,

SiH4+2O2=SiO2+2H2。

解析（2）類似于鎂和二氧化碳的反應(yīng)，可生成單質(zhì)硅和氧化鎂：在高溫條件下，硅還能繼續(xù)

與活潑金屬鎂化合，產(chǎn)生爆鳴聲和火花，說(shuō)明生成氣體，應(yīng)為SiH4。

真題演練明確考向知己知彼百戰(zhàn)不殆

1.陶瓷是火與土的結(jié)晶，是中華文明的象征之一，其形成、性質(zhì)與化學(xué)有著密切的關(guān)系。下

列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.“雨過(guò)天晴云破處”所描述的瓷器青色，來(lái)自氧化鐵

B.聞名世界的秦兵馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成

C.陶瓷是應(yīng)用較早的人造材料，主要化學(xué)成分是硅酸鹽

D.陶瓷化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)

答案A

解析“雨過(guò)天晴云破處”所描述的瓷器青色與氧化亞鐵有關(guān)，而氧化鐵顯紅棕色，A項(xiàng)錯(cuò)

誤：秦兵馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成，B項(xiàng)正確；陶瓷以黏土為原料，經(jīng)高溫?zé)?/p>

制而成，屬于人造材料，主要成分是硅酸鹽，C項(xiàng)正確；陶竟主要成分是硅酸鹽，硅酸鹽中

硅元素化合價(jià)處于最高價(jià)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)，D項(xiàng)正確。

2.化學(xué)與生活密切相關(guān)。下列敘述錯(cuò)誤的是（）

A.高純硅可用于制作光感電池（2019?全國(guó)卷Hl,7A）

B.活性炭具有除異味和殺菌作用（2019?全國(guó)卷HI,7C）

C.無(wú)水CoCL呈藍(lán)色，吸水會(huì)變?yōu)榉奂t色，可用于判斷變色硅膠是否吸水（2019?天津，3D）

D.天然石英和水晶的主要成分都是二氧化硅（2019?浙江4月選考，8C）

答案B

3.下列說(shuō)法正確的是（）

A.漢代燒制出“明如鏡、聲如磬”的瓷器，其主要原料為黏土（2018?天津，1C）

B.SiCh具有導(dǎo)電性，可用于制作光導(dǎo)纖維和光電池（2018?海南，5B）

C.12g金剛石中含有化學(xué)鍵的數(shù)目為4NA（2018?海南，9A）

D.SiO2熔點(diǎn)高硬度大，可用于制光導(dǎo)纖維（2018?江蘇，3B）

答案A

解析工業(yè)上以黏土為原料燒制瓷器，A項(xiàng)正確；二氧化硅對(duì)光具有良好的全反射作用，故

用于制作光導(dǎo)纖維，而Si為半導(dǎo)體材料，可作光電材料，B項(xiàng)錯(cuò)誤；在金剛石中，1個(gè)C原

1I?Q

子參與形成4個(gè)C—C鍵，則平均每個(gè)C原子形成4X5=2個(gè)C—C鍵,〃(金剛石)=77;—丁

ZIZg'lTlOl

=1mol,所以12g金剛石中含有2NA個(gè)化學(xué)鍵，C項(xiàng)錯(cuò)誤；SiCh作光導(dǎo)纖維是由于SiCh具

有光學(xué)性質(zhì)，與熔點(diǎn)和硬度無(wú)關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

4.下列有關(guān)硅及其化合物的敘述錯(cuò)誤的是()

A.SO?通入NazSiCh溶液產(chǎn)生膠狀沉淀，證明酸性H2s03>H2SiCh(2017?北京，10D)

B.可用磨口玻璃瓶保存NaOH溶液(2015?海南，7B)

C.HF能與SiCh反應(yīng)，可用氫筑酸在玻璃器皿上刻蝕標(biāo)記(2016?全國(guó)卷HI,7D)

D.石英砂可用于生產(chǎn)單晶硅(2016?海南，4C)

答案B

解析A項(xiàng)，依據(jù)強(qiáng)酸制弱酸原理判斷；B項(xiàng)，NaOH與玻璃中的SiO?會(huì)發(fā)生反應(yīng)2NaOH

+SiO2=Na2SiO3+H2O,產(chǎn)生的NazSiCh有黏合性，會(huì)將玻墻瓶與玻璃塞黏在一起，因此不

能使用玻璃塞，要用橡膠塞，錯(cuò)誤。

5.單質(zhì)Z是一種常見的半導(dǎo)體材料?，可由X通過(guò)如下圖所示的路線制備。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?；卮鹣铝袉?wèn)題：

因嗡T回函工叵］工團(tuán)

(1)能與X發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的酸是；由X制備MgzZ的化學(xué)方程式為。

(2)由Mg2Z生成Y的化學(xué)方程式為______________________________________________

Y分子的電子式為。

(3)Z、X中共價(jià)鍵的類型分別是、。

答案⑴氫氟酸(HF)SiO2+4Mg=^=2MgO+Mg2Si

H

H：Si：H

(2)Mg2Si+4HCl=2MgCI2+SiH4tH

(3)非極性鍵極性鍵

解析根據(jù)題意，單質(zhì)Z為半導(dǎo)體，則Z是Si元素；其氧化物為二氧化硅，SiCh可與氫氟

酸反應(yīng)；根據(jù)流程圖可知，二氧化硅與Mg反應(yīng)生成Mg2Si,Mg2Si與鹽酸反應(yīng)生成的Y為

氨化物，分子結(jié)構(gòu)與甲烷相似，則Y的分子式是SiH4,加熱分解可得到Si單質(zhì)。

課時(shí)精練

一、選擇題：每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意。

1.碳循環(huán)（如圖）對(duì)人類生存、發(fā)展有著重要的意義。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素

B.光合作用是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程

C.化石燃料的大量燃燒是產(chǎn)生溫室效應(yīng)的原因之一

D.石油的年產(chǎn)量是一個(gè)國(guó)家石油化工發(fā)展水平的標(biāo)志

答案D

2.宋代五大名窯分別為：鈞窯、汝窯、官窯、定窯、哥窯。其中鈞窯以“入窯一色，出窯萬(wàn)

彩”的神奇窯變著稱。下列關(guān)于陶瓷的說(shuō)法不正確的是（）

A.窯變是高溫下釉料中的金屬化合物發(fā)生氧化還原反應(yīng)導(dǎo)致的顏色變化

B.氧化鋁陶瓷屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料

C.高品質(zhì)的瓷器晶瑩剔透，屬于純凈物

D.陶瓷屬于硅酸鹽材料，耐酸堿腐蝕，但是不能用來(lái)盛裝氫氟酸

答案C

解析不同的金屬氧化物顏色可能不同，在高溫下，釉料中的金屬化合物發(fā)生氧化還原反應(yīng)

導(dǎo)致的顏色變化稱為窯變，故A正確；瓷器是由黏土燒結(jié)而成，瓷器中含有多種硅酸鹽和二

氧化硅，是混合物，故C錯(cuò)誤；HF能與二氧化硅反應(yīng)，陶瓷的成分是硅酸鹽和二氧化硅，

所以陶瓷不能用來(lái)盛裝氫氟酸，故D正確。

3.硅及其化合物的應(yīng)用范圍很廣。下列說(shuō)法正確的是（）

A.硅是人類將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的常用材料

B.粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應(yīng)

C.石英玻璃和餐桌上的瓷盤都是硅酸鹽制品

D.鹽酸可以與硅反應(yīng)，故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅

答案A

解析硅是人類將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的常用材料，A項(xiàng)正確；粗硅制備單晶硅的過(guò)程：粗硅

首先與氯氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成四氯化硅，四氯化硅再與氫氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成純硅,

B項(xiàng)錯(cuò)誤；石英玻璃不是硅酸鹽制品，是二氧化硅制品，C項(xiàng)錯(cuò)誤；鹽酸不與硅反應(yīng)，D項(xiàng)

錯(cuò)誤。

4.常溫下，下列各組物質(zhì)不發(fā)生反應(yīng)的是（）

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.③④⑥

C.②⑤⑥D(zhuǎn).②④⑥

答案D

解析常溫下，能發(fā)生反應(yīng)①Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2t,③Si+4HF=SiF4f+

2H2t,@SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H20?

5.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Si3N4

B.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SiCh

D.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健個(gè)數(shù)之比為1：2

答案D

解析A項(xiàng)，在氮化硅中N元素為一3價(jià)，Si元素為+4價(jià)，則化學(xué)式為Si3N4,正確；D項(xiàng)，

在SiCh晶體中，一個(gè)硅原子與周圍4個(gè)氧原子形成4個(gè)硅氧單鍵，錯(cuò)誤。

6.近年來(lái)美國(guó)研究人員合成了光伏電池新型硅材料——Si24。下列相關(guān)說(shuō)法正確的是()

A.Si24是一種新型化合物

B.Si24是硅的一種同素異形體

C.Si24易與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣

D.硅太陽(yáng)能電池供電原理與原電池相同

答案B

解析該物質(zhì)是一種單質(zhì)而不是化合物，故A錯(cuò)誤；Si24是單質(zhì)，與硅單質(zhì)屬于同素異形體,

故B正確；硅的性質(zhì)穩(wěn)定，不與稀硫酸反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；硅太陽(yáng)能電池供電原理是將太陽(yáng)能

轉(zhuǎn)化為電能，而原電池供電原理是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，因此兩者原理不同，故D錯(cuò)誤。

7.最簡(jiǎn)單常見的碳氧化物包括一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO?)。除了這兩種為人熟知的無(wú)機(jī)

物，碳與氧其實(shí)還能構(gòu)成許多穩(wěn)定或不穩(wěn)定的碳氧化物，例如二氧化三碳(C3O2)、三氧化碳

(CO3)、乙二酸醉(C2O3)等。下列說(shuō)法不正確的是()

A.按照有機(jī)化合物不飽和度的計(jì)算方式，CO2中有兩個(gè)不飽和度

B.CO具有還原性，能夠還原氧化銅

C.C3O2的結(jié)構(gòu)式為O=C=C=C=O

D.CO2是一種常見的酸酊，CO和C2O3則不是

答案D

解析二氧化碳含兩個(gè)碳氧雙鍵，按照有機(jī)化合物不飽和度的計(jì)算方式，CO2中有兩個(gè)不飽

和度，故A正確；二氧化三碳中所有原子最外層均達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則其結(jié)構(gòu)式為：

o=c=c=c=o,其電子式為C：?C?:C：:（）：故c正確；co2是一種常見的酸

肝，C2O3是乙二酸肝，CO不是酸肝，故D錯(cuò)誤。

8.硅作為一種新型能源被廣泛開發(fā)利用，下列關(guān)于其有利因素的說(shuō)法中，不正確的是（）

A.硅燃燒的產(chǎn)物對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染，容易得到有效控制

B.由Si（s）+O2（g）=SiO2（s）A4=-858.6kJ-moL可知，硅燃燒放出的熱量多

C.自然界中硅的儲(chǔ)量豐富，可以從自然界直接獲得單質(zhì)硅

D.硅便于運(yùn)輸、貯存，從安全角度考慮，硅是最佳的燃料之一

答案C

二、選擇題：每小題有一個(gè)或兩個(gè)選項(xiàng)符合題意。

9.下列有關(guān)硅及其化合物的說(shuō)法中正確的是（）

A.硅酸鈉屬于鹽，不屬于堿，所以硅酸鈉可以保存在磨口玻璃塞試劑瓶中

B.S^@Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3I,反應(yīng)②Na2co3+SiO2=^Na2SiC）3

+CO2t，兩反應(yīng)是相互矛盾的，不可能都發(fā)生

C.普通玻璃、石英玻璃、水泥等均屬于硅酸鹽材料

D.雖然SiO?能與HF、NaOH反應(yīng)，但SiCh不是兩性氧化物

答案D

解析反應(yīng)②是在高溫下進(jìn)行的，CO2為氣體，逸出可使平衡正向移動(dòng)，促使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，

B項(xiàng)錯(cuò)誤；石英玻璃不屬于硅酸鹽材料，C項(xiàng)錯(cuò)誤。

10.科學(xué)家最近用金屬鈉還原CC14和SiC14制得一種一維Sic納米棒，相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程

式為8Na+CC14+SiC14=SiC+8NaCl。下列說(shuō)法不正確的是（）

A.SiC和SiO2中Si元素的化合價(jià)不同

B.上述反應(yīng)中SiC既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物

C.Si02制備單質(zhì)Si、單質(zhì)Si制備SiC14均涉及氧化還原反應(yīng)

D.一維SiC納米棒比表面積大，對(duì)微小粒子有較強(qiáng)的吸附能力

答案AB

解析SiC和Si02中Si元素的化合價(jià)均為+4價(jià)，A項(xiàng)錯(cuò)誤：SiC是還原產(chǎn)物，Na。是氧化

產(chǎn)物，B項(xiàng)錯(cuò)誤；SiCh制備單質(zhì)Si需加入還原劑，單質(zhì)Si制備SiC14需加入氧化劑，C項(xiàng)正

確；一維粒子上下表面均能與其他物質(zhì)接觸，比表面積大，對(duì)微小粒子有較強(qiáng)的吸附能力，

D項(xiàng)正確。

11.高純度晶體硅是典型的無(wú)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(jì)算機(jī)的一場(chǎng)“革命”?？梢园聪铝蟹椒ㄖ苽洌?/p>

①c.~*口、②HC!C-③過(guò)量比

高溫.Si（粗）300TSiHCb100t1Gop?Si（純）

下列說(shuō)法不正確的是（）

A.步驟①的化學(xué)方程式為：SiCh+C3晏Si+CO2t

B.步驟①中每生成1molSi,轉(zhuǎn)移4mol電子

C.高純硅是制造太陽(yáng)能電池的常用材料，二氧化硅是制造光導(dǎo)纖維的基本原料

D.SiHCb（沸點(diǎn)33.0℃）中含有少量的SiC14（沸點(diǎn)67.6℃）,通過(guò)蒸儲(chǔ)（或分僧）可提純SiHCb

答案A

解析二氧化硅高溫下與C反應(yīng)生成CO氣體，即步驟①的化學(xué)方程式為：SiC）2+2c3工Si

+2COt,故A錯(cuò)誤；步驟①中Si的化合價(jià)降低4,故每生成1molSi轉(zhuǎn)移電子4mol,故

B正確；高純硅是半導(dǎo)體，是制造集成電路、太陽(yáng)能電池的常用材料，二氧化硅是制造光導(dǎo)

纖維的基本原料，故C正確；沸點(diǎn)相差30℃以上的兩種液體可以采用蒸餡的方法分離，故

D正確。

12.碳和碳的化合物間的部分轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是（）

Heo,

A.由碳酸轉(zhuǎn)化成X一定要在加熱條件下進(jìn)行

B.由碳轉(zhuǎn)化為X一定發(fā)生的是化合反應(yīng)

C.物質(zhì)x一定是二氧化碳

D.若使一氧化碳轉(zhuǎn)化成X,只能通過(guò)一氧化碳在空氣（或氧氣）中燃燒獲得

答案C

解析由轉(zhuǎn)化關(guān)系圖可知，碳酸分解生成二氧化碳，二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸，故X是二

氧化碳，碳能與氧化銅反應(yīng)生成銅和二氧化碳，C與少量氧氣反應(yīng)生成co,co與氧氣反應(yīng)

生成二氧化碳，碳酸鈣分解生成二氧化碳和CaO,CaO與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣。

三、非選擇題

13.硅是無(wú)機(jī)非金屬材料的主角，硅的氧化物和硅酸鹽占地殼質(zhì)量的90%以上。

（1）下列物質(zhì)不屬于硅酸鹽的是（填字母）。

A.陶瓷B.玻璃

C.水泥D.生石灰

（2）SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為

，工藝師常用（填物質(zhì)名稱）來(lái)雕刻玻璃。

⑶用Na2SiO3水溶液浸泡過(guò)的棉花不易燃燒，說(shuō)明Na2SiO3可用作?Na2SiO3

可通過(guò)SiCh與純堿混合高溫熔融反應(yīng)制得，高溫熔融純堿時(shí)下列用煙可選用的是（填

字母）。

A.普通玻璃用煙B.石英玻璃用煙

C.氧化鋁用煙D.鐵堪煙

(4)工業(yè)上常利用反應(yīng)：2C+SiCh4=Si+2cot制備硅單質(zhì)，該反應(yīng)中所含元素化合價(jià)升高

的物質(zhì)是___________________________________________________________________________

(填化學(xué)式，下同)，氧化劑是。

答案(DD

(2)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H20氫氟酸

(3)防火劑D

(4)CSi02

解析(1)生石灰是CaO,為堿性氧化物且不含Si元素，不屬于硅酸鹽。

(2)SiO2與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H20,由于SiCh能溶

于氫氟酸，因此工藝師常用氫氟酸來(lái)雕刻玻璃。

(3)Na2SiCh水溶液又稱“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火劑。SiCh和Na2co3

在高溫下反應(yīng)生成NazSiCh和CO2,故含SiCh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)，不能用以上材料的培期熔融純堿。

(4)題給反應(yīng)中C被氧化，SiCh中+4價(jià)的硅被還原，因此SiCh作氧化劑。

14.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。

⑴新型陶瓷Si3N&的熔點(diǎn)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

比的保護(hù)下，使SiC14與N2反應(yīng)生成Si3N4沉積在石墨表面，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：

(2)一種工業(yè)用硅(含少量鉀、鈉、鐵、銅的氧化物)，已知硅的熔點(diǎn)是1420°C,高溫下氧氣

及水蒸氣能明顯腐蝕氮化硅。一種合成氮化硅的主要工藝流程如下：