2023年新版高中化學(xué) 同步講義（必修第二冊） 第09講 硅的化合物 新型無機非金屬材料 含解析

第09講硅的化合物新型無機非金屬材料

行知識導(dǎo)航

二氧化硅的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)

二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)

二氧化硅的用途

二氧化硅硅酸IC硅酸的物理性質(zhì)

硅酸的弱酸性、不穩(wěn)定性

硅的化合物硅酸的制備

新型陶瓷的性能及其應(yīng)用

新型無機非金屬材料r≡碳納米材料的性能及其應(yīng)用

模塊一二氧化硅硅酸

取知識SW

資料卡片一一SiCh的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)

如圖所示，二氧化硅晶體是由Si原子和O原子按1:2的比例所組成的立體網(wǎng)狀

結(jié)構(gòu)的晶體，所以我們通常用SiCh來表示二氧化硅的組成。

Sio2是不溶于水的固體，熔、沸點高，硬度大。?

二、SKh的化學(xué)性質(zhì)

1.二氧化硅雖然不溶于水，但它是一種酸性氧化物

(1)與NaOH反應(yīng)：；.

⑵與CaO反應(yīng)：SiO2+CaO1=CaSiO3

2.二氧化硅的特性

與HF反應(yīng)：；

3.二氧化硅可與某些鹽反應(yīng)制備玻璃

高溫高;舊

SiO2+Na2CO3=≡=Na2SiO3+CO2tSiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑.

［答案】(I)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O(2)SiO2+4HF=SiF4t+2H2O

三、SiCh的用途

I.用于生產(chǎn)；

2.水晶、瑪瑙等飾品；

3.制作耐高溫的化學(xué)儀器。.

【答案】光導(dǎo)纖維

四、硅酸

1.PhSiCh的弱酸性：硅酸是難溶于水的弱酸，其酸性比碳酸弱。

2.HzSiCh的不穩(wěn)定性：硅酸受熱易分解，H2SiO3SiO2+H2O0

3.硅酸的制備（強酸制弱酸）：

Na2SiO3+2HC1=2NaCl+H2SiO3（膠體）■

Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3（膠體）+Na2CO3

模塊二新型無機非金屬材料

時知識精講

一、新型陶瓷

新型陶瓷包括高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷、透明陶瓷和超導(dǎo)陶瓷等，在組成上不再限于傳

統(tǒng)的硅酸鹽體系，在光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等方面具有很多新的特性和功能。.

例如，碳化硅（SiC）俗稱金剛砂，其中的碳原子和硅原子通過共價鍵連接，具有類似金

剛石的結(jié)構(gòu)，硬度很大，可用作砂紙和砂輪的磨料P碳化硅還具有優(yōu)異的高溫抗氧化性能,

使用溫度可達(dá)160（ΓC,大大超過了普通金屬材料所能承受的溫度，可用作耐高溫結(jié)構(gòu)材料、

耐高溫半導(dǎo)體材料等。?

資料卡片一一新型陶瓷

①高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：一般用碳化硅、氮化硅或某些金屬氧化物等在高溫下燒結(jié)而成，具有耐高溫、抗氧化、

耐磨蝕等優(yōu)良性能。與金屬材料相比，更能適應(yīng)嚴(yán)酷的環(huán)境，可用于火箭發(fā)動機、汽車發(fā)動機和高溫電

極材料等。.

②壓電陶瓷：主要有鈦酸鹽和錯酸鹽等，能實現(xiàn)機械能與電能的相互轉(zhuǎn)化，可用于濾波器、揚聲器、超

聲波探傷器和點火器等。

③透明陶瓷：主要有氧化鋁、氧化軌等氧化物透明陶瓷和氮化鋁、氟化鈣等非氧化物透明陶瓷，具有優(yōu)

異的光學(xué)性能，耐高溫，絕緣性好，可用于高壓鈉燈、激光器和高溫探測窗等。

④超導(dǎo)陶瓷：在某一臨界溫度下電阻為零，具有超導(dǎo)性，用于電力、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域。

二、碳納米材料

碳納米材料是近年來人們十分關(guān)注的一類新型無機非金屬材料,主要包括富勒烯、碳納米管、

石墨烯等，在能源、信息、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。?

富勒烯碳納米管石墨烯

由碳原子構(gòu)成的一系列籠形分子由石墨片層卷成的管狀物，具只有一個碳原子直徑厚度的單層石

的總稱，其中的C60是富勒烯的代有納米尺度的直徑。比表面積墨，其獨特的結(jié)構(gòu)使其電阻率低、熱

表物。C60的發(fā)現(xiàn)為納米科學(xué)提供大，有相當(dāng)高的強度和優(yōu)良的導(dǎo)率高，具有很高的強度。其在光電

了重要的研究對象，開啟了碳納電學(xué)性能，可用于生產(chǎn)復(fù)合材器件、超級電容器、電池和復(fù)合材料

米材料研究和應(yīng)用的新時代。料、電池和傳感器等0?等方面的應(yīng)用研究正在不斷深入。

W5?29作（能的“第米汽車?

叁典例題

Wy題型一：Siθ2的性質(zhì)與用途

【變1-1】下列關(guān)于SiOz的敘述正確的是

①SiOz能與水反應(yīng)生成硅酸

②SiOz對應(yīng)的水化物是可溶性弱酸

③硅原子和碳原子的最外層電子數(shù)相同，SiO2和CO2的分子結(jié)構(gòu)也相同

④SiOz既能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)又能與氫氟酸反應(yīng)，故SiO,是兩性氧化物

⑤SiO2中硅元素為的價，故SiO?具有氧化性?

⑥在SiO）中，每個硅原子結(jié)合2個氧原子

A.①③⑤B.①?④⑥C.③D.⑤

【答案】D

【解析】

⑤Si。,具有弱氧化性，如高溫條件下被碳還原制取粗硅：SiO2+2C?+2Cθr;

(S)SiO2晶體中不存在單個的SK?分子，且每個硅原子與4個氧原子結(jié)合；

結(jié)合以上分析可知，不正確的有①②③④⑥，只有⑤正確；

故選D。

【變2】我國科學(xué)家成功研制了Si。?超分子納米管，下列敘述不正確的是()

A.該超分子性質(zhì)穩(wěn)定，不與任何酸發(fā)生反應(yīng)?

B.SiO2是酸性氧化物

C.Si。?在工業(yè)上可用于制造光導(dǎo)纖維

D.Si。?與堿的反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng)

【答案】A

【解析】

【詳解】

A.二氧化硅能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)，A錯誤；

B.Si。?能與堿反應(yīng)生成鹽和水，屬于酸性氧化物，B正確；

C.Si。,制成的纖維能夠傳導(dǎo)光波和各種光信號，在工業(yè)上可用于制造光導(dǎo)纖維，C正確；

D.SiO?與堿反應(yīng)生成鹽和水，是非氧化還原反應(yīng)，D正確；

故選A0

【例3】500多年前，一艘載著天然蘇打晶體(Na2CO3?lOH2O)的商船在航行中擱淺，船員們

便在附近的沙灘上用幾塊蘇打晶體支鍋煮飯。之后他們驚奇地發(fā)現(xiàn)，在蘇打與沙粒接觸的地

方出現(xiàn)了許多晶瑩發(fā)亮的珠子。回答下列問題：

(1)沙灘上沙粒的主要成分為(填化學(xué)式)。

(2)上述晶瑩發(fā)亮的珠子可能是(填字母?

A.水晶顆粒B.無水碳酸鈉C.晶體硅D.玻璃珠

(3)生成該珠子時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(4)氫氟酸常用作玻璃的蝕刻劑，原因是(用化學(xué)方程式表示)。

【答案】SiO2DSiθ2+Na2Cθ3m^βNa2Siθ3+Cθ2↑SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O

【解析】

【詳解】

(1)沙灘上沙粒的主要成分為二氧化硅，化學(xué)式為SiO2。(2)高溫下二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)生

成硅酸鈉和二氧化碳，硅酸鈉與二氧化硅均是玻璃的主要成分，所以上述晶瑩發(fā)亮的珠子可

能是玻璃珠，答案選D。(3)根據(jù)以上分析可知生成該珠子時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

SiO2+Na2Cθ3ι^Na2Siθ3+Cθ2↑0(4)氫氟酸能與二氧化硅反應(yīng)生成四氟化硅和水，因此氫

氟酸常用作玻璃的蝕刻劑，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+4HF=SiF4↑+2H2θ°

吟題型二：硅酸

【例4】為確認(rèn)HCl、H2CO3,H2SiO3的酸性強弱，某學(xué)生設(shè)計了如下圖所示的實驗裝置，

一次實驗即可達(dá)到目的(不必選其他酸性物質(zhì))請據(jù)此回答：

(1)錐形瓶中裝某可溶性正鹽溶液，分液漏斗所盛試劑應(yīng)為。

(2)裝置B所盛的試劑是,其作用是。

(3)裝置C所盛試劑是,C中反應(yīng)的離子方程式是o

(4)由此得到的結(jié)論是酸性：>>。

【答案】鹽酸飽和NaHCo3溶液吸收HCl氣體Na?SR溶

液Si0：+Coz+H/)=H2SiO3J+Cθ;-(或

SiO;'+2CO2+2H2O=2HC0；+H2SiO3Φ)HClH2CO3H2SiO3

【解析】

【分析】

要確認(rèn)HCl、H2CO3,HzSiO?的酸性強弱，設(shè)計的實驗流程為HClTH2CO3-÷H2SiO3,所以

A中反應(yīng)為2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2T,C中反應(yīng)為

Na2SiO3+CO2+H2O==H2SiO3i+Na2CO3或Na2SiO3+2CO2+2H2O==H2SiO3i+2NaHCO3,由于

鹽酸易揮發(fā)，會干擾CO2與Na2SiO3溶液的反應(yīng)，所以在反應(yīng)前，應(yīng)除去C02中混有的HCl

氣體。

(1)錐形瓶中裝某可溶性正鹽溶液，分液漏斗所盛試劑應(yīng)為酸。

(2)裝置B所盛的試劑，應(yīng)能除去CO2中混有的HCl氣體。

(3)裝置C中發(fā)生反應(yīng)Na2SiO3+CO2+H2O==H2SiO31+Na2CO3或Na2SiO3+2CO2+2H2O

==H2SiO3∣+2NaHCO3t,

(4)由此可得出酸性的強弱關(guān)系。

【詳解】

要確認(rèn)HCI、H2CO3sHzSiO,的酸性強弱，設(shè)計的實驗流程為HClTH2CO3τH2SiO3,

由于鹽酸易揮發(fā)，會干擾CCh與Na2SiO3溶液的反應(yīng)，所以在CCh通入硅酸鈉溶液前，應(yīng)

除去CO2中混有的HCl氣體。

(1)錐形瓶中裝某可溶性正鹽(通常為NazCCh)溶液，分液漏斗所盛試劑應(yīng)為鹽酸。答案為：

鹽酸；

(2)裝置B所盛的試劑為飽和NaHCO3溶液,其作用是除去CO2中混有的HCl氣體。答案為：

飽和NaHCO,溶液；吸收HCl氣體；

(3)裝置C中發(fā)生反應(yīng)Na2SiO3+CO2+H2O==H2SiO3J+Na2CO3或Na2SiO3+2CO2+2H2O

==H2SQl+2NaHCθ30裝置C所盛試劑是Na2SiO3溶液，C中反應(yīng)的離子方程式是

SiO32+CO2+H2O==H2SiO3∣+CO32^SiO32+2CO2+2H2O==H2SiO3j+2HCO3?

(4)由此得到的結(jié)論是酸性：HCI>H2CO.,>H2SiO3o答案為：HCl；H2CO3;H2SiO3o

【點睛】

硅酸溶膠的制備：向盛有適量ImOI/L稀鹽酸的試管里，逐滴加入適量的飽和硅酸鈉溶液，

用力振蕩，即得到無色透明的硅酸溶膠。

硅酸凝膠的制備：向盛有少量飽和硅酸鈉溶液的試管里，逐滴加入幾滴濃鹽酸，振蕩、靜置,

即得到無色透明果凍狀的硅酸凝膠。

6’題型三：新型無機非金屬材料

【例5】碳納米材料是近年來人們非常關(guān)注的一類新型無機非金屬材料，下列關(guān)于碳納米材

料的說法中不正確的是

A.C60是富勒烯的代表物，C60的摩爾質(zhì)量為720g∕mol

B.碳納米管可用于生產(chǎn)電池和傳感器?

C.石墨烯與石墨都具有導(dǎo)電性

D.石墨烯的性質(zhì)穩(wěn)定，在氧氣中不能燃燒

【答案】D

【解析】

【詳解】

A.碳的原子量為12,C60的式量為720,C”）的摩爾質(zhì)量為720g∕mol,故A正確；

B.碳納米管是新型無機非金屬材料，可做鋰離子電池的負(fù)極材料，可用于生產(chǎn)電池和傳感

器，故B正確；

C.石墨烯具有超導(dǎo)特性，石墨具有良好的導(dǎo)電性，因此石墨烯與石墨都具有導(dǎo)電性，故C

正確；

D.石墨烯是由碳元素組成的單質(zhì)，它在氧氣中可以燃燒，D項錯誤；

故選D。

【變5-1】石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料，它是一種透明、良好的導(dǎo)體；

石墨烯是由碳原子構(gòu)成的單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)（如圖所示）的一種碳單質(zhì)新材料，它是構(gòu)

建富勒烯、碳納米管的基本單元。利用石墨烯可制造晶體管、太陽能電池板等。下列有關(guān)石

墨烯的說法不正確的是（）

A.石墨烯具有優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能?

B.石墨烯是一種新型的無機非金屬材料

C.石墨烯與富勒烯的結(jié)構(gòu)相同

D.石墨烯、富勒烯、碳納米管都是由碳元素組成的

【答案】C

【解析】

【詳解】

A.石墨烯具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能，故A不符合題意；

B.石墨烯是新型的無機非金屬材料，故B不符合題意；

C.石墨烯為單層結(jié)構(gòu)，而富勒烯為球環(huán)狀結(jié)構(gòu)，故C符合題意；

D.石墨烯、富勒烯、碳納米管都是碳元素的單質(zhì)，互為同素異形體，故D不符合題意:

故選c。

【變6】氮化硅是一種性能優(yōu)異的無機非金屬材料，它的熔點高，硬度大，電絕緣性好，化

學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，但生產(chǎn)成本較高。

(1)根據(jù)以上描述，推測氮化硅可能有哪些用途：(填字母)。

a.制作用摒b?用作建筑陶瓷c.制作耐高溫軸承d.制作切削刀具?

(2)請寫出氮和硅的原子結(jié)構(gòu)示意圖_____,并根據(jù)元素周期律的知識，寫出氮化硅的化學(xué)

式______。

(3)氮化硅在19世紀(jì)己經(jīng)被化學(xué)家合成出來，但直到IOO多年后才逐漸應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。材

料的基礎(chǔ)研究和實際應(yīng)用之間存在著一定距離，你認(rèn)為二者之間的關(guān)系是怎樣的?

請查閱相關(guān)資料，與同學(xué)交流你的觀點。

【答案】(l)a、c、d

NSi

(3)材料的基礎(chǔ)研究為實際應(yīng)用提供了基礎(chǔ)，而實際應(yīng)用則是材料的基礎(chǔ)研究的最終歸宿

【解析】

(1)

氮化硅硬度大、熔點高可以用來制作卅堪，熔點高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定可制作耐高溫軸承，制作

切削刀具，故答案為：a、c、d

(2)

根據(jù)原子序數(shù)分別為7和14,電子層分別為2和3,最外層電子分別為5和4,得出原子結(jié)

氮最外層有5個電子，硅最外層有4個電子，氮非

金屬性強于硅，而顯-3價，硅顯+4價，所以氮化硅的化學(xué)式為Si3N4;故答案為:

(3)

氮化硅在19世紀(jì)已經(jīng)被化學(xué)家合成出來，但直到100多年后才逐漸應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，材料

的基礎(chǔ)研究為實際應(yīng)用提供了基礎(chǔ)，而實際應(yīng)用則是材料的基礎(chǔ)研究的最終的目的；故答案

為：材料的基礎(chǔ)研究為實際應(yīng)用提供了基礎(chǔ)，而實際應(yīng)用則是材料的基礎(chǔ)研究的最終歸宿。

奇題型四：硅及其化合物

【例7】已知A、B、C、D、E、F、G、H可以發(fā)生如圖所示轉(zhuǎn)化，反應(yīng)中部分生成物已略

去。其中，A、G為非金屬單質(zhì)，且常濕下呈固態(tài)，形成G單質(zhì)的元素在地殼中含量居第二

位，B、C、H在通常情況下為氣體，化合物C是一種能形成酸雨的大氣污染物。

Δ

請回答下列問題：

(1)寫出E的兩種用途：、。

(2)反應(yīng)②的離子方程式為O

(3)反應(yīng)③的化學(xué)方程式是o

(4)反應(yīng)④的離子方程式是。?

⑸寫出一個由A生成H的置換反應(yīng)的化學(xué)方程式：。

,Δ

【答案】制光導(dǎo)纖維作建筑材料SiO2+2θH=SiO3+H2OC+2H2SO4(濃)=

,,高溫

CO2↑+2SO2↑+2H2OSiO；+CO2+H2O=H2SiO31+COC+H2O(g)-CO+H2

【解析】

【分析】

由“形成G單質(zhì)的元素在地殼中含量居第二位”可知，G為Si,根據(jù)非金屬單質(zhì)A與E在高

溫下反應(yīng)生成G和氣體H,且E能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，推知A為碳單質(zhì)、E為Siθ2,H

為CO。則B為CO2、C為So2、F為NazSiCh'D為HzSiCh。

【詳解】

(I)E為SiO2,在生活中可用作光導(dǎo)纖維和建筑材料；

(2)SiO2可以與NaOH溶液反應(yīng)生成Na2SiO3和H2O,反應(yīng)的離子方程式為SiO2+2OH=SiθΓ

+H2O;

(3)濃硫酸具有氧化性，可以與C在加熱的條件下反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為C+2HzSθ4(濃)

Δ

=CO2↑+2SO2↑+2H2O;

(4)向硅酸鈉溶液中通入二氧化碳，硅酸鈉與水和二氧化碳反應(yīng)生成硅酸沉淀，反應(yīng)的離子

方程式為SiO+CO2+H2O=H2SiO3i+CO?'；

高溫

(5)C和水蒸氣反應(yīng)生成CO和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為C+H2O(g)^CO+H2o

提分特訓(xùn)

【題1】宋代五大名窯分別為鈞窯、汝窯、官窯、定窯、哥窯。其中鈞窯以“人窯一色，出

窯萬彩”的神奇窯變著稱。下列關(guān)于陶瓷的說法不正確的是

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機非金屬材料

C.高品質(zhì)的瓷器晶瑩剔透，屬于純凈物

D.陶瓷屬于硅酸鹽制品，耐酸堿腐蝕，但是不能用來盛裝氫氨酸?

【答案】C

【解析】

【詳解】

A.不同的金屬氧化物可能顏色不同，在高溫卜，釉料中的金屬化合物發(fā)生氧化還原反應(yīng)導(dǎo)

致了顏色變化，故A正確；

B.氧化鋁陶瓷屬于新型無機非金屬材料?，具有耐高溫的特點，故B正確；

C.瓷器主要是由黏土燒結(jié)而成，瓷器中含有多種硅酸鹽和二氧化硅，屬于混合物，故C錯

誤；

D.陶瓷的主要成分為硅酸鹽和二氧化硅，氫氨酸能夠與二氧化硅反應(yīng)，所以不能用陶瓷來

盛裝氫氟酸，故D正確；

故選C。

【題2】下列關(guān)于SiO2和CCh的敘述正確的是

A.兩者都是酸性氧化物，故均不與酸反應(yīng)

B.兩者都可以與NaoH溶液反應(yīng)

C.兩者熔、沸點均較低

D.兩者都能與水反應(yīng)生成對應(yīng)的酸且碳酸的酸性強于硅酸

【答案】B

【解析】

【詳解】

A.SKh能與氫氟酸反應(yīng)生成四氯化硅和水，故A錯誤；

B.SiCh和CCh都是酸性氧化物，都能與NaoH溶液反應(yīng)，故B正確；

C.Cc)2熔、沸點較低，SiCh熔、沸點較高，故C錯誤；

D.二氧化硅不溶于水，不能與水反應(yīng)，故D錯誤；

故答案為B。

【題3】現(xiàn)有下列5個轉(zhuǎn)化，其中不可能通過一步反應(yīng)實現(xiàn)的是

①SiO2τNa2SiO3②Si-SiO2③SiO2τH2SiO3④CUO-Cu(C)H)2⑤NazCh-NaOH-

A.Φ(2)B.③④C.②③④D.②③④⑤

【答案】B

【解析】

【詳解】

與氫氧化鈉溶液反應(yīng)可生成

①SiO2Na2SiO3;

與氧氣反應(yīng)能生成

②SiSiO2;

先與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成和再與酸反應(yīng)可生成

③SiChNa2SiO3H2O,Na2SiO3H2SiO3;

先與酸反應(yīng)可得到銅鹽，銅鹽再與堿溶液反應(yīng)可生成

@CuOCu(OH)2;

⑤NazCh與水反應(yīng)可生成NaOH;

綜上所述，③④不能一步反應(yīng)，答案選B。

【題6】A、B、C、D四種易溶于水的化合物只由表中的八種離子組成，且四種化合物中陰、

陽離子各不相同。

2

陰離子CI?SiO3-?OH?NO3-

陽離子H?Ag'、Na?K'

已知：A溶液呈強酸性，且A溶液與B、C溶液混合均產(chǎn)生白色沉淀，B的焰色反應(yīng)呈黃色。

回答下列問題：

(1)寫出A、B、C、D的化學(xué)式：A,B,C,D。-

(2)寫出A溶液與B溶液反應(yīng)的離子方程式：o

(3)請選出適合存放A、C、D溶液的試劑瓶的序號：

①③②

【解析】

【分析】

A、B、C、D四種易溶于水的化合物只由表中的八種離子組成，目.四種化合物中陰、陽離子

各不相同,A溶液呈強酸性，則A為鹽酸或硝酸，B的焰色反應(yīng)呈黃色，則B中含有Na

元素，A能和B反應(yīng)生成白色沉淀，則B為Na2SiO3;鹽酸能和AgNo3反應(yīng)生成白色沉淀，

所以C為AgNo3,則A為HC1,根據(jù)四種化合物中陰陽離子各不相同，則D為KOH。

【詳解】

(1)根據(jù)以上分析知,四種物質(zhì)化學(xué)式分別為HCkNa2SiO3,C為AgNO3、D為KOH；

(2)A是HCkB是硅酸鈉，二者反應(yīng)生成硅酸沉淀和氯化鈉，離子方程式為

2+

Siθ3+2H=H2SiO3;;

(3)A是HC1、C為AgNO3、D為KOH,KoH能和二氧化硅反應(yīng)生成粘性物質(zhì)硅酸鈉，不能

用含有玻璃塞的試劑瓶盛放；硝酸銀見光易分解，應(yīng)該放置在棕色試劑瓶中；鹽酸不分解,

且和玻璃中成分不反應(yīng)，所以放置在一般試劑瓶中即可，所以A、C、D選取試劑瓶序號為

①③②。

【點睛】

含有鈉元素的物質(zhì)焰色反應(yīng)為黃色，含有鉀元素的物質(zhì)焰色反應(yīng)透過藍(lán)色鉆玻璃為紫色，鈣

元素的焰色反應(yīng)為磚紅色；玻璃中含有二氧化硅，能與堿性溶液發(fā)生反應(yīng)，所以堿性溶液的

試劑瓶不用玻璃塞。

【題7】高純二氧化硅可用來制造光纖。某蛇紋石的成分見下表：

組分

SiO2MgONa2OK2OFe2O3

質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%59.2038.800.250.500.8

通過下圖流程可由蛇紋石制備較純凈的二氧化硅。

濾渣A

足成、a()H溶液

蛇紋石

過漉-TU過早:稀鹽松般燒

Al過漆.洗滌濾清B

①"S'

②

(1)蛇紋石中涉及的可溶性金屬氧化物有(寫化學(xué)式)。

(2)步驟①中涉及SiO2反應(yīng)的離子方程式為。

(3)濾渣A的成分有(填化學(xué)式)。

(4)步驟②中洗滌沉淀的方法是o

(5)步驟③反應(yīng)的化學(xué)方程式為；實驗室進行步驟③需要用到的儀

器有坦煙、泥三角、酒精燈、玻璃棒、和。

2

【答案】Na2O,K2OSiθ2+2OH=Siθ3+H2OMgo和Fe2O3向漏斗中注入蒸儲水

Δ

至浸沒沉淀，讓水自然流下，重復(fù)操作2至3次H2SiO3=Siθ2+H2O珀埸鉗、三腳架

【解析】

【分析】

蛇紋石(含Sio2、Mg0、Na2O.K2O、Fe2O3)加入足量氫氧化鈉進行堿浸溶解，SiCh可與氫

氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉，Na20、K2θ可與氫氧化鈉溶液中的水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氧化

鉀；Mg0、Fe2O3不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，也不溶于水，則濾渣A為MgO、Fe2O3,濾液A

主要含有K+、Na+sOH-?SiOF,加入過量鹽酸中和濾液A中的堿，同時SioF在酸性條件

下轉(zhuǎn)化為H2SiO3沉淀，經(jīng)過濾、洗滌，得到濾渣B為H2SiO3,對其燃燒分解生成SiCh,據(jù)

此分析解答。

【詳解】

(1)根據(jù)分析，蛇紋石中含有的可溶性金屬氧化物有NazO和KzO,它們能與水反應(yīng)生成氫氧

化鈉和氫氧化鉀：

(2)二氧化硅屬于酸性氧化物，可與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硅酸鈉和水，反應(yīng)的離子方程式

2

為：Siθ2+2OH-Siθ3+H2O;

(3)氧化鈉與氧化鉀屬于可溶性氧化物，氧化鋁屬于兩性氧化物，二氧化硅屬于酸性氧化物，

上述四種物質(zhì)都能溶解在氫氧化鈉溶液中，氧化鎂和氧化鐵屬于堿性氧化物且難溶于水，因

此，濾渣A的成分有Mgo和Fe2O3;

(4)步驟②生成沉淀的成分是硅酸，洗滌過濾出的沉淀的方法是：向過濾器中注入蒸儲水至

浸沒沉淀，待水自然流出后，重復(fù)上述操作兩到三次；

_Δ

(5)步驟③用灼燒的方法使硅酸分解生成二氧化硅，化學(xué)方程式為：H2SiO3=Siθ2+H2O,實

驗室灼燒固體時需要用到的儀器有用煙、泥三角、酒精燈、玻璃棒、用煙鉗和三腳架。

【題8】根據(jù)下列各小題實驗?zāi)康?，完成填空?a、b為彈簧夾，加熱及固定裝置略去)

(1)驗證碳、硅非金屬性的相對強弱。(已知酸性：亞硫酸＞碳酸)

①連接儀器、檢驗裝置氣密性、加藥品后，打開a,關(guān)閉b,然后滴入濃硫酸，加熱。

②裝置A中試劑是—O

③能說明碳的非金屬性比硅強的實驗現(xiàn)象是一。?

（2）驗證SO2的氧化性、還原性和酸性氧化物的通性。

①在⑴①操作后，打開b,關(guān)閉a。

②通入SO2的BaCh溶液中無明顯現(xiàn)象，若將其取出于試管中，然后向其中滴加氯水則出現(xiàn)

沉淀，該沉淀的化學(xué)式為一。

③一段時間后，實驗裝置中H2S溶液中的現(xiàn)象是化學(xué)方程式是一。

【答案】（1）品紅溶液［或（酸性）KMnC‰溶液1試管A中溶液不褪色，盛裝硅酸鈉溶液

的試管有白色沉淀（渾濁）

（2）BaSO4出現(xiàn)（淡）黃色沉淀（渾濁）2H2S+SO2=3S∣+2H2O

【解析】

【分析】

（1）驗證碳、硅非金屬性的相對強弱實驗，NaHCo3溶液吸收SO?后生成CO?,試管A中的

試劑需要檢驗SO2是否被NaHCO3溶液吸收完全，因為SO?也會使Na2SiO3溶液生成白色沉

淀，干擾C與Si非金屬性強弱的判斷，所以用品紅溶液或（酸性）KMnO4溶液是否褪色來檢

驗SO?是否除凈。若試管A中溶液不褪色，且硅酸鈉溶液中生成白色沉淀（渾濁），則證明

H2CO3的酸性強于HzSiO-說明碳的非金屬性比硅強，據(jù)此分析解答。

⑵SO?通入BaCl2溶液中無沉淀，是因為BaSo3在酸性條件下無法存在，滴加氯水后，SOf

被氧化成SOj,遇到Ba”生成BaSc）,白色沉淀。滴加H?S溶液，H?S和SO?發(fā)生歸中反應(yīng)

生成S單質(zhì)沉淀，二氧化硫中硫元素化合價降低、體現(xiàn)了SO?的氧化性，據(jù)此分析解答。

（I）

②據(jù)分析,裝置A的作用為檢驗二氧化碳?xì)怏w中的SO?是否除凈。則A中試劑是品紅溶液［或

（酸性）KMnθ4溶液］。

③無SO?存在時，硅酸鈉溶液中發(fā)生反應(yīng)：SiO^+H2O+CO2=H2SiO3+CO^

SiO^+2H2O+2CO2=H2SiO3；+2HCO3,則能說明碳的非金屬性比硅強的實驗現(xiàn)象是：試管

A中溶液不褪色，盛裝硅酸鈉溶液的試管有白色沉淀（渾濁）。

（2）

②據(jù)分析，通入SCh的BaCI2溶液中無明顯現(xiàn)象，若將其取出于試管中，然后向其中滴加氯

2+2

水，則發(fā)生sc>2+ci2+2Hg=4H-+2cr+so：-、Ba+SO4^=BaSO41,則出現(xiàn)沉淀，該沉淀

的化學(xué)式為BaSO4o

③一段時間后,實驗裝置中H2S溶液中的現(xiàn)象是出現(xiàn)（淡）黃色沉淀（渾濁）,化學(xué)方程式是2H?S

+SO2=3S∣+2H2O（,

4提分作業(yè)

【練1】碳納米管是由碳原子組成的六角形蜂巢狀平面薄膜卷曲而成，具有許多異常的力學(xué)、

電學(xué)和化學(xué)性能。

下列關(guān)于碳納米管的說法不正確的是

A.碳納米管屬于一種有機合成纖維

B.碳納米管與金剛石互為同素異形體

C.常溫下，碳納米管具有較好的穩(wěn)定性

D.碳納米管比表面積大，可用作新型儲氫材料

【答案】A

【解析】

【詳解】

A、碳納米管由碳單質(zhì)組成，不屬于有機合成纖維，A錯誤：

B、碳納米管與金剛石都由碳元素組成，但結(jié)構(gòu)與性質(zhì)不同，互為同素異形體，B正確；

C、碳單質(zhì)性質(zhì)穩(wěn)定，所以常溫下，碳納米管具有較好的穩(wěn)定性，C正確；

D、碳納米管是由碳原子組成的六角形蜂巢狀平面薄膜卷曲而成，所以比表面枳大，可用作

新型儲氫材料，D正確。

答案選A。

【練2】下列說法不正確的是

A.高純硅可用于制作光感電池

B.SiC^因熔點高硬度大，可用于制光導(dǎo)纖維?

C.石英砂可用于生產(chǎn)單晶硅

D.HF與SiO2反應(yīng)的實際應(yīng)用之一是氫氟酸在玻璃器皿上刻蝕標(biāo)記

【答案】B

【解析】

【詳解】

A.利用高純硅的半導(dǎo)體性能，可制作光感電池，A項正確；

B.SiO?可用于制光導(dǎo)纖維是因為其具有較強的傳導(dǎo)能力，B項錯誤；

C.石英砂的主要成分為SiOz,可用焦炭在高溫條件下還原SiOz得到粗硅，粗硅經(jīng)提純得

到單晶硅，C項正確；

D.玻璃器皿的主要成分為Sio2，SQ與HF發(fā)生反應(yīng)SiO2+4HF—SiET+2HQ,所以氫氟

酸能在玻璃器皿上刻蝕標(biāo)記，D項正確；

故選B0

【練3】碳納米管、石墨烯、C60等新型碳材料具有廣闊的應(yīng)用前景。下列說法正確的是

碳納米管

石墨烯

A.碳納米管屬于膠體

B.石墨烯屬于有機化合物

C.CfiO與金剛石互為同素異形體

D.均具有相同的熔點?

【答案】C

【解析】

【詳解】

A.碳納米管是一種一維納米材料，與膠粒宜徑吻合，需要分散到分散劑中才能形成膠體，故

A錯誤；B.石墨烯是由石墨剝離出的單層碳原子結(jié)構(gòu)的單質(zhì)，不屬于有機化合物，故B錯

誤；C.富勒烯與金剛石同屬于碳的單質(zhì)，互為同素異形體，故C正確；D.不同的新型碳材

料因結(jié)構(gòu)不同應(yīng)具有不同的熔點，故D錯誤。答案：C。

【點睛】

根據(jù)物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)決定其性質(zhì)的原則，對富勒烯、石墨烯、碳納米管等組成和結(jié)構(gòu)進行

判斷，在根據(jù)物質(zhì)分類、物理性質(zhì)、膠體概念、同素異形體進行相關(guān)選項的判斷。

【練4】在一定條件下，下列物質(zhì)不能與二氧化硅反應(yīng)的是（）

①焦炭②純堿③碳酸鈣④氫氟酸⑤高氯酸⑥氫氧化鉀⑦氧化鈣

⑧氮氣

A.③⑤⑦⑧B.⑤⑦⑧C.⑤⑧D.⑤⑦

【答案】C

【解析】

【詳解】

λ高溫

①SiO2+2C=Si+2CO↑,制備粗硅的反應(yīng)，所以能反應(yīng)，故不選；

高溫

②Sio2+Na2CO3曹Na2SiO3+CO2T,制備玻璃的兩個反應(yīng)之一，故不選；

?高溫

③SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2↑,制備玻璃的兩個反應(yīng)之一，故不選；

④SiO2+4HF=SiF什+2比0,氫氟酸是唯一能腐蝕玻璃的酸，故不選；

⑤不反應(yīng)，氫氟酸是唯一能腐蝕玻璃的酸，故選；

⑥Sio2+2KOH=K2SiO3+H2O,強堿能腐蝕玻璃，故不選；

C高溫

⑦Sio2+CaO=CaSiO3,故不選；

一高溫

⑧不反應(yīng)，有碳的時候反應(yīng)3SiO2+6C+2N2=Si3N4+6CO,故選；

故答案為：Co

【點睛】

SiCh在高溫下與碳單質(zhì)反應(yīng)生成硅單質(zhì)和一氧化碳，而非二氧化碳，二氧化硅中硅元素是

+4價，變成了后來的0價，而碳從。價就先被氧化成+2價的，也就是說二氧化硅的氧化能

力比較小，只能把碳氧化成一氧化碳！

【練5】下列溶液中①碳酸鈉溶液②氫氟酸③氫氧化鈉溶液④氯化鈉溶液，可以盛放在

玻璃試劑瓶中但不能用磨口玻璃塞的是（）?

A.①@B.②④C.②③D.①④

【答案】A

【解析】

【詳解】

①碳酸鈉溶液呈堿性，與光滑的玻璃不容易反應(yīng)，但與磨口玻璃中裸露的二氧化硅反應(yīng)，生

成硅酸鈉，容易把磨口玻璃塞和玻璃瓶粘結(jié)在?起而不易打開，故可選；

②玻璃中二氧化硅和氫氟酸反應(yīng)，所以氫氟酸不能盛放在玻璃瓶中，故不選；

③玻璃中二氧化硅能和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硅酸鈉，硅酸鈉屬于礦物膠，容易把磨口玻璃

塞和玻璃瓶粘結(jié)在一起而不易打開，故可選：

④氯化鈉是強酸強堿鹽，水溶液呈中性，氯化鈉溶液和二氧化硅不反應(yīng)，所以氯化鈉溶液可

以盛放在磨口玻璃塞的玻璃瓶中，故不選；故①③可選。

故選A0

【練6】下列物品或設(shè)施：

①陶瓷餐具②磚瓦③混凝土橋墩④門窗玻璃⑤水晶鏡片⑥石英鐘⑦水晶項鏈⑧硅太陽能電

池⑨光導(dǎo)纖維⑩計算機芯片

(1)使用了硅單質(zhì)的是(填序號，下同)。

(2)使用了二氧化硅的是。

(3)使用了硅酸鹽材料的是。

【答案】⑴⑧⑩

⑵④⑤⑥⑦⑨

⑶①②③④

【解析】

(1)

硅為良好的半導(dǎo)體材料，可用于制太陽能，計算機芯片，即⑧硅太陽能電池；⑩計算機芯片：

故答案為：⑧⑩；

(2)

所用材料為SiCh或要用到SiCh的是：④門窗玻璃(原料有二氧化硅、成分含有二氧化硅)、

⑤水晶鏡片、⑥石英鐘、⑦水晶項鏈、⑨光導(dǎo)纖維；故答案為：④⑤⑥⑦⑨；

(3)

陶瓷、磚瓦、水泥、玻璃的成分是硅酸鹽：①陶瓷餐具②磚瓦③混凝土橋墩④門窗玻璃：故

答案為：①②③④。

【練7】氮化硅陶瓷因其熔點高，對于金屬及氧化物熔體具有相當(dāng)?shù)母邷胤€(wěn)定性，越來越多

被應(yīng)用于熱工各個領(lǐng)域，如陶瓷燒成棚板、輻棒，以及高溫軸承、渦輪葉片等。

(1)下列關(guān)于氮化硅陶瓷的說法正確的是o

A.硅粉合成氮化硅的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)

B.氮化硅陶瓷屬于硅酸鹽

C.氮化硅陶瓷可用于制造磨刀材料

D.太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的主體材料為氮化硅?

(2)在燒結(jié)氮化硅陶瓷的過程中，二氧化硅、碳、氮氣以物質(zhì)的量之比3:6:2反應(yīng)生成兩種化

合物。

①該反應(yīng)的化學(xué)方程式為.

②該