高考人教版化學一輪復(fù)習文檔：第4章 常見非金屬及其化合物 第12講 含答案

高三化學一輪復(fù)習PAGE20-第12講碳、硅及無機非金屬材料考綱要求1.了解C、Si元素單質(zhì)及其重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C、Si元素單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境的影響。考點一碳及其重要化合物1．碳單質(zhì)存在形式有金剛石、石墨、無定形碳、足球烯，它們互為同素異形體。2．碳的氧化物(CO和CO2)(1)一氧化碳的性質(zhì)及應(yīng)用①物理性質(zhì)：無色無味的氣體，難溶于水，能使人中毒的原因是與人體內(nèi)血紅蛋白相結(jié)合，因缺氧而中毒。②化學性質(zhì)及應(yīng)用(寫出有關(guān)化學方程式)a．可燃性：2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2CO2，可作燃料。b．還原性：CO還原Fe2O3的反應(yīng)為3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2，可用于冶煉金屬。(2)CO2在自然界中的循環(huán)①CO2的主要來源：大量含碳燃料的燃燒。②自然界消耗CO2的主要反應(yīng)：a．溶于江水、海水中：CO2＋H2OH2CO3；b．光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為O2；c．巖石的風化：CaCO3＋H2O＋CO2=Ca(HCO3)2。3．碳酸(H2CO3)弱酸、不穩(wěn)定。碳酸(H2CO3)只能在水中存在。H2CO3在水中與CO2共存，因此常把CO2＋H2O當碳酸用。4．碳酸的酸式鹽和正鹽的比較(1)在水中的溶解性①含K＋、Na＋、NHeq\o\al(＋,4)的正鹽易溶于水，其余一般不溶于水；酸式鹽均能溶于水。②一般來說，在相同溫度下，難溶性正鹽溶解度小于其酸式鹽溶解度，如溶解度：Ca(HCO3)2>CaCO3；可溶性正鹽溶解度大于其酸式鹽溶解度，如溶解度：Na2CO3>NaHCO3。(2)熱穩(wěn)定性一般來說，熱穩(wěn)定性順序為正鹽>酸式鹽>碳酸，如穩(wěn)定性：Na2CO3>NaHCO3>H2CO3。可溶性正鹽>難溶性正鹽，如CaCO3高溫分解，而K2CO3不易分解。(3)水溶液酸堿性物質(zhì)的量濃度相同時，正鹽溶液的pH大于其酸式鹽溶液，如pH：Na2CO3溶液>NaHCO3溶液。(1)12C、13C、14C是碳的三種同素異形體()(2)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)()(3)石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸姆磻?yīng)屬于氧化還原反應(yīng)()(4)向空氣中排放二氧化碳會形成酸雨()(5)向CaCl2溶液中通入CO2氣體，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁消失()(6)氨化的飽和食鹽水中通入足量的CO2氣體，會析出晶體()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)√解析(1)12C、13C、14C互稱同位素，碳元素的三種常見的同素異形體為金剛石、石墨和C60。(5)由于鹽酸的酸性比碳酸的強，CO2與CaCl2溶液不反應(yīng)。確定混合氣體(CO、CO2)中含有CO氣體的實驗設(shè)計方法。按要求回答下列問題：(1)寫出下列裝置的作用：A：除去混合氣體中的CO2氣體。B：檢驗混合氣體中的CO2是否除盡。E：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。(2)寫出C中的化學方程式：CO＋CuOeq\o(=,\s\up7(△))Cu＋CO2。(3)確定混合氣體中含有CO氣體的實驗現(xiàn)象：B中無明顯現(xiàn)象，C中的物質(zhì)由黑色變成紅色，D中的澄清石灰水變渾濁。題組一碳及其化合物對環(huán)境的影響1．(2018·武漢模擬)碳循環(huán)(如圖)對人類生存、發(fā)展有著重要的意義。下列說法錯誤的是()A．碳是構(gòu)成有機物的主要元素B．光合作用是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能的過程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)量是一個國家石油化工發(fā)展水平的標志答案D2．(2018·莆田模擬)化學與社會、科學、技術(shù)、環(huán)境密切相關(guān)。下列說法不正確的是()A．T-碳是一種新型三維碳結(jié)構(gòu)晶體，與C60互為同素異形體B．推廣利用CO2合成聚碳酸酯可降解塑料符合低碳經(jīng)濟理念C．將金屬鈦、鋁混合后在空氣中熔化可制得強度較大的鈦鋁合金材料D．為汽車安裝尾氣催化轉(zhuǎn)化裝置，可將尾氣中的部分CO和NO轉(zhuǎn)化為無毒氣體答案C解析B項，利用CO2合成聚碳酸酯類可降解塑料，實現(xiàn)“碳”的循環(huán)利用，減少二氧化碳的排放，故B正確；C項，在空氣中加熱熔化，金屬易與氧氣發(fā)生反應(yīng)，所以不能直接在空氣中制備鈦鋁合金，故C錯誤。3．碳和碳的氧化物是生活中的常見物質(zhì)，回答下列問題：(1)下列有關(guān)說法正確的是________(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環(huán)境的影響b．金剛石、石墨、C60的化學性質(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(2)吸煙對人體有害，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________(填化學式)。(3)影視舞臺上經(jīng)?？吹皆旗F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)名稱)。(4)為減少二氧化碳對環(huán)境影響，可將二氧化碳與氫氣在300℃、200kPa和催化劑的條件下，反應(yīng)生成一種清潔燃料甲醇(CH3OH)和水，其反應(yīng)的化學方程式為________________________________________________________________________。答案(1)abcd(2)CO(3)干冰(4)CO2＋3H2eq\o(=,\s\up7(300℃、200kPa),\s\do5(催化劑))CH3OH＋H2O題組二CO2通入堿溶液中反應(yīng)產(chǎn)物的定量分析4．(2018·吉林模擬)將足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量(n)和通入CO2體積(V)的關(guān)系正確的是()答案D解析CO2與KOH和Ca(OH)2都會反應(yīng)，但存在著競爭，如果先與KOH反應(yīng)，則反應(yīng)后生成的K2CO3立即會與Ca(OH)2反應(yīng)生成CaCO3，因此，可以看成CO2先與Ca(OH)2反應(yīng)，所以通CO2后立即有CaCO3生成。第二步還要判斷CO2是先跟KOH反應(yīng)還是先與生成的CaCO3反應(yīng)，同樣可以采用假設(shè)法判斷，即如果先與CaCO3反應(yīng)，則生成的Ca(HCO3)2又會與KOH反應(yīng)，因此是先與KOH反應(yīng)，此過程生成沉淀的物質(zhì)的量不變，當KOH反應(yīng)完全，再與CaCO3反應(yīng)，直至沉淀完全溶解，故選D。5．標準狀況下，將3.36LCO2氣體通入200mL1.00mol·L－1NaOH溶液中，充分反應(yīng)后溶液中c(COeq\o\al(2－,3))與c(HCOeq\o\al(－,3))的比值為(不考慮COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)的水解)()A．1∶1B．1∶2C．2∶1D．1∶3答案B解析n(CO2)＝eq\f(3.36L,22.4L·mol－1)＝0.150mol，n(NaOH)＝0.200L×1.00mol·L－1＝0.200moleq\f(nNaOH,nCO2)＝eq\f(0.2mol,0.15mol)＝eq\f(4,3)，即1＜eq\f(nNaOH,nCO2)＜2，反應(yīng)產(chǎn)物為Na2CO3、NaHCO3，設(shè)其物質(zhì)的量分別為x、y，則eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(2x＋y＝0.2mol,x＋y＝0.15mol))，解得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＝0.05mol,y＝0.10mol))，所以eq\f(nCO\o\al(2－,3),nHCO\o\al(－,3))＝eq\f(1,2)?？键c二硅無機非金屬材料一、硅單質(zhì)1．存在硅單質(zhì)主要有晶體和無定形兩大類。2．物理性質(zhì)帶有金屬光澤的灰黑色固體，熔點高，硬度大，有脆性。3．化學性質(zhì)(1)常溫下不活潑，一般不與其他物質(zhì)反應(yīng)，但可以與氟、氫氟酸、堿反應(yīng)。反應(yīng)的化學方程式分別為：與氟：Si＋2F2=SiF4；與氫氟酸：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑；與堿：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。(2)在加熱或者點燃的條件下可以與氫氣、氧氣、氯氣等反應(yīng)，與氧氣反應(yīng)的化學方程式為Si＋O2eq\o(=,\s\up7(△))SiO2。二、二氧化硅1．存在自然界中，碳元素既有游離態(tài)，又有化合態(tài)，而硅元素僅有化合態(tài)，主要以氧化物和硅酸鹽的形式存在。天然SiO2有晶體和無定形兩種，統(tǒng)稱硅石。2．物理性質(zhì)熔點高，硬度大，難溶于水。3．結(jié)構(gòu)SiO2晶體有多種晶型，其基本結(jié)構(gòu)單元為硅氧四面體(如下圖甲所示)，硅氧四面體通過氧原子相互連接為空間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(如下圖乙所示)。每個硅原子與4個氧原子相連，而每個氧原子與2個硅原子相連，故SiO2晶體中Si和O的比例為1∶2。4．化學性質(zhì)SiO2為酸性氧化物，是硅酸的酸酐。(1)SiO2可以與堿反應(yīng)，生成硅酸鹽，如與氫氧化鈉反應(yīng)的化學方程式為SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O。(2)在高溫條件下可以與碳酸鹽反應(yīng)，如與碳酸鈣反應(yīng)的化學方程式為SiO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑。(3)在高溫條件下，能夠與堿性氧化物反應(yīng)，如與氧化鈣反應(yīng)的化學方程式為SiO2＋CaOeq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3。(4)常溫下與氫氟酸反應(yīng)的化學方程式為SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。三、硅酸、硅酸鹽1．硅酸(1)物理性質(zhì)硅酸的溶解度小，新制備的硅酸為透明、膠凍狀，干燥硅膠多孔，吸水性和吸附性強。(2)化學性質(zhì)①弱酸性：酸性比碳酸弱，與NaOH溶液反應(yīng)的化學方程式為H2SiO3＋2NaOH=Na2SiO3＋2H2O。②不穩(wěn)定性：受熱易分解，反應(yīng)的化學方程式為H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))SiO2＋H2O。(3)制備：通過可溶性硅酸鹽與其他酸反應(yīng)制得，如Na2SiO3溶液與鹽酸反應(yīng)：Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3(膠體)。(4)用途：硅膠可用作干燥劑、催化劑的載體等。2．硅酸鹽(1)硅酸鹽是由硅、氧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)硅酸鈉：硅酸鈉溶液俗稱水玻璃，是無色黏稠液體，常用于制備黏合劑、防腐劑、耐火材料。四、無機非金屬材料1．傳統(tǒng)無機非金屬材料，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)中的兩個重要反應(yīng)：Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑。2．新型無機非金屬材料，如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、光導(dǎo)纖維、生物陶瓷、壓電陶瓷等。五、復(fù)合材料(1)概念：將兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料經(jīng)特殊加工而制成的一種新型材料。(2)組成①基體：在復(fù)合材料中起黏結(jié)作用。②增強體：在復(fù)合材料中起骨架作用。(3)分類①按基體eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(樹脂基復(fù)合材料,金屬基復(fù)合材料,陶瓷基復(fù)合材料))②按增強體形狀eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(顆粒增強復(fù)合材料,夾層增強復(fù)合材料,纖維增強復(fù)合材料))(4)性能：既保持或發(fā)展了原來材料的長處，又能彌補原材料的不足(1)硅在自然界中只以化合態(tài)的形式存在()(2)晶體硅熔點高、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：C＞Si，則熱穩(wěn)定性：CH4＞SiH4()(5)硅的化學性質(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，可溶于強堿(NaOH)，不溶于任何酸()(7)玻璃是一種晶體，有較高的熔點()(8)水玻璃是一種特殊的玻璃，泡花堿屬于堿()(9)玻璃鋼是以玻璃纖維做增強體、合成樹脂做基體的復(fù)合材料()答案(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×(6)×(7)×(8)×(9)√解析(3)Si可用于制造半導(dǎo)體，SiO2用于制造光導(dǎo)纖維。(6)SiO2可溶于氫氟酸：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。(7)玻璃是非晶體，沒有固定的熔點。(8)水玻璃是Na2SiO3的水溶液。1．硅是無機非金屬材料的主角，硅的氧化物和硅酸鹽約占地殼質(zhì)量的90%以上。(1)用Na2SiO3水溶液浸泡過的棉花不易燃燒，說明Na2SiO3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坩堝可選用的是________。A．普通玻璃坩堝 B．石英玻璃坩堝C．氧化鋁坩堝 D．鐵坩堝(2)工業(yè)上常利用反應(yīng)2C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑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________(填化學式，下同)，氧化劑是________。答案(1)防火劑D(2)CSiO22．能否依據(jù)反應(yīng)Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑說明H2SiO3的酸性比H2CO3強？答案不能。強酸＋弱酸鹽=強酸鹽＋弱酸，該規(guī)律僅適用于常溫下水溶液中進行的反應(yīng)，而該反應(yīng)是在高溫且熔融態(tài)下進行的，只能從化學平衡移動角度去解釋反應(yīng)發(fā)生的原因——CO2為氣體，能及時分離出反應(yīng)體系，使化學反應(yīng)向右進行。3．歌曲《青花瓷》中所描繪的“瓶身描繪的牡丹一如你初妝”“色白花青的錦鯉躍然于碗底”等圖案讓人賞心悅目，但古瓷所用顏料的成分一直是個謎。近年來科學家才得知古瓷中所用的顏料大多為硅酸鹽，如藍紫色的硅酸銅鋇(BaCuSi2Ox，銅的化合價為＋2)，其中x等于________，硅酸銅鋇可用氧化物的形式表示為________________。答案6BaO·CuO·2SiO2硅酸鹽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→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物間以“·”隔開。(2)各元素的化合價保持不變，且滿足化合價代數(shù)和為零，各元素原子個數(shù)比符合原來的組成。(3)當計量數(shù)配置出現(xiàn)分數(shù)時應(yīng)化為整數(shù)。如正長石：KAlSi3O8不能寫成eq\f(1,2)K2O·eq\f(1,2)Al2O3·3SiO2，應(yīng)寫成K2O·Al2O3·6SiO2。題組一硅和二氧化硅的性質(zhì)1．(2018·河南一模)下列關(guān)于二氧化硅的說法正確的是()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發(fā)生反應(yīng)D．用二氧化硅制取單質(zhì)硅時，當生成2.24L氣體(標準狀況)時，得到2.8g硅答案C解析A項，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錯誤；B項，二氧化硅制成的光導(dǎo)纖維，由于其良好的光學特性而被用于制造光纜，故B錯誤；C項，碳酸的酸性強于硅酸，二氧化硅不能與碳酸鈉溶液反應(yīng)，高溫時，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；D項，由方程式SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑，可知當生成2.24L(標準狀況)即0.1mol氣體時，得到0.05mol即1.4g硅，故D錯誤。2．(2018·哈師大附中、東北師大附中、遼寧省實驗中學一模)下列說法不正確的是()A．SiO2能與HF反應(yīng)，因此可用HF刻蝕玻璃B．向Na2SiO3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，化學式為Si3N4D．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A項，氫氟酸與二氧化硅反應(yīng)生成四氟化硅和水，能腐蝕玻璃，可用于刻蝕玻璃，故A正確；B項，鹽酸的酸性強于硅酸，所以向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀鹽酸制備硅酸凝膠，故B正確；C項，根據(jù)化合物中正負化合價的代數(shù)和為0的原則，得氮化硅的化學式為Si3N4，故C正確；D項，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錯誤。3．(2018·宜昌期末)下列關(guān)于硅的說法不正確的是()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，硅能與氫氣、氧氣等非金屬發(fā)生反應(yīng)答案C解析A項，晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石類似，它是灰黑色有金屬光澤的非金屬固體，正確；B項，硅在元素周期表中處于金屬和非金屬的過渡位置，所以晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料，正確；C項，硅元素由＋4價變?yōu)?價，被還原，錯誤；D項，加熱條件下，硅能與一些非金屬、氧化物等反應(yīng)，如硅能與氫氣、氧氣等非金屬發(fā)生反應(yīng)，正確。題組二無機非金屬材料的性能及應(yīng)用4．(2018·福建龍巖教學質(zhì)量檢查)“九秋風露越窯開，奪得千峰翠色來”是贊譽越窯秘色青瓷的詩句，描繪我國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項錯誤；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項錯誤；硅酸鹽制品性質(zhì)穩(wěn)定、熔點高，C項正確；沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成分是硅酸鹽，D項錯誤。5．(2018·晉豫省際大聯(lián)考)下列關(guān)于某博物院使用材料相關(guān)說法正確的是()A．展柜使用的鋼化玻璃，其主要成分只有SiO2B．墻體使用的磚瓦、水泥是硅酸鹽制品C．陳列的元青花瓷的原料有高嶺土[Al2Si2O5(OH)4]，也可以表示為Al2O3·SiO2·H2OD．展示的青銅器上有一層綠色物質(zhì)可能是堿式碳酸銅，此綠色物質(zhì)不溶于鹽酸答案B解析鋼化玻璃與普通玻璃的主要成分相同(只是制造的工藝不同)，主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅，A項錯誤；磚瓦和水泥都是硅酸鹽制品，B項正確；高嶺土[Al2Si2O5(OH)4]應(yīng)該表示為Al2O3·2SiO2·2H2O，C項錯誤；銅綠是堿式碳酸銅，該物質(zhì)可以與鹽酸反應(yīng)生成氯化銅而溶解，D項錯誤。6．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．陶瓷屬于硅酸鹽材料，耐酸堿腐蝕，但是不能用來盛裝氫氟酸答案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；新型無機非金屬材料主要有先進陶瓷、非晶體材料、人工晶體、無機涂層，無機纖維等，氧化鋁陶瓷屬于新型無機非金屬材料，故B正確；瓷器的原料主要是黏土燒結(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，所以陶瓷不能用來盛裝氫氟酸，故D正確。題組三高純硅的提取7．高純度晶硅是典型的無機非金屬材料，又稱“半導(dǎo)體”材料。它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引起計算機的一場“革命”?？梢园聪铝蟹椒ㄖ苽洌篠iO2eq\o(→,\s\up7(①C),\s\do5(高溫))Si(粗)eq\o(→,\s\up7(②HCl),\s\do5(300℃))SiHCl3eq\o(→,\s\up7(③過量H2),\s\do5(1000～1100℃))Si(純)下列說法不正確的是()A．步驟①的化學方程式為：SiO2＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋CO2↑B．步驟①中每生成1molSi，轉(zhuǎn)移4mol電子C．高純硅是制造太陽能電池的常用材料，二氧化硅是制造光導(dǎo)纖維的基本原料D．SiHCl3(沸點33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸點67.6℃)，通過蒸餾(或分餾)可提純SiHCl3答案A解析A項，二氧化硅高溫下與C反應(yīng)生成CO氣體，即步驟①的化學方程式為：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑，故A錯誤；B項，步驟①中Si的化合價降低4，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4mol，故B正確；C項，高純硅是半導(dǎo)體，是制造集成電路、太陽能電池的常用材料，二氧化硅是制造光導(dǎo)纖維的基本原料，故C正確；D項，沸點相差30℃以上的兩種液體可以采用蒸餾的方法分離，故D正確。8．硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣。請回答下列問題：(1)制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)還原法是當前制備高純硅的主要方法，生產(chǎn)過程示意圖如下：eq\x(石英砂)eq\o(→,\s\up7(焦炭),\s\do5(高溫))eq\x(粗硅)eq\o(→,\s\up7(HCl),\s\do5(573K以上))SiHCl3(粗)eq\o(→,\s\up7(精餾))SiHCl3(純)eq\o(→,\s\up7(H2),\s\do5(1357K))eq\x(高純硅)①寫出由純SiHCl3制備高純硅的化學反應(yīng)方程式：________________________________________________________________________。②整個制備過程必須嚴格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì)，寫出并配平該反應(yīng)化學方程式：_________________________________________；H2還原SiHCl3過程中若混有O2，可能引起的后果是________________________________________________________________________。(2)化學研究性學習小組在探究硅的制取方法時，從資料中查閱到下列信息：Ⅰ.Mg在高溫條件下可與SiO2反應(yīng)；Ⅱ.金屬硅化物與稀H2SO4反應(yīng)生成硫酸鹽和SiH4；Ⅲ.SiH4在空氣中自燃。他們根據(jù)信息進行實驗，當用足量稀H2SO4溶解第Ⅰ步實驗獲得的固體產(chǎn)物時，發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花；然后過濾、洗滌、干燥；最后稱量、計算，測得其產(chǎn)率只有預(yù)期值的63%左右。①第Ⅰ步實驗發(fā)生反應(yīng)的化學方程式是________________________________________________________________________。②用稀H2SO4溶解第Ⅰ步實驗獲得固體產(chǎn)物時，產(chǎn)生爆鳴聲和火花的原因是________________________________________________________________________。答案(1)①SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1357K))Si＋3HCl②SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl高溫條件下，H2遇O2發(fā)生爆炸(2)①2Mg＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2MgO＋Si、2Mg＋Sieq\o(=,\s\up7(高溫))Mg2Si②硅化鎂與稀硫酸反應(yīng)生成的SiH4可自燃，即發(fā)生反應(yīng)Mg2Si＋2H2SO4=2MgSO4＋SiH4↑，SiH4＋2O2=SiO2＋2H2O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，發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花，說明生成氣體，應(yīng)為SiH4。在設(shè)計制備純硅的實驗題中，常遇到的知識點(1)高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si(粗)＋2CO↑(2)粗硅與干燥HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3：Si(粗)＋3HCleq\o(=,\s\up7(高溫))SiHCl3＋H2(3)粗硅與干燥Cl2反應(yīng)制得SiCl4：Si(粗)＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(高溫))SiCl4(4)SiHCl3與過量H2在高溫下反應(yīng)制得純硅：SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si(純)＋3HCl(5)SiCl4與過量H2在高溫下反應(yīng)制得純硅：SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si(純)＋4HCl(6)SiO2＋2Mgeq\o(=,\s\up7(高溫))2MgO＋Si(7)SiHCl3、SiCl4能與水發(fā)生反應(yīng)：SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑SiCl4＋3H2O=H2SiO3↓＋4HCl(8)SiH4在空氣中易自燃：SiH4＋2O2=SiO2＋2H2O1．(2018·江蘇，1)CO2是自然界碳循環(huán)中的重要物質(zhì)。下列過程會引起大氣中CO2含量上升的是()A．光合作用 B．自然降雨C．化石燃料的燃燒 D．碳酸鹽的沉積答案C解析化石燃料燃燒產(chǎn)生大量CO2，會引起大氣中CO2含量上升。2．(高考選項組合)下列有關(guān)硅及其化合物的敘述錯誤的是()A．SO2通入Na2SiO3溶液產(chǎn)生膠狀沉淀，證明酸性H2SO3>H2SiO3(2017·北京，10D)B．SiO2硬度大，故可用于制造光導(dǎo)纖維(2017·江蘇，3C)C．HF能與SiO2反應(yīng)，可用氫氟酸在玻璃器皿上刻蝕標記(2016·全國卷Ⅲ，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，依據(jù)強酸制弱酸原理判斷；B項，前后無因果關(guān)系。3．(高考選項組合)下列說法正確的是()A．硅膠作袋裝食品的干燥劑的過程中沒有發(fā)生化學變化(2016·四川理綜，1B)B．pH＝2的溶液中可能大量存在Na＋、NHeq\o\al(＋,4)、SiOeq\o\al(2－,3)(2016·四川理綜，3B)C．向Na2SiO3溶液中滴加稀鹽酸的離子方程式：Na2SiO3＋2H＋=H2SiO3↓＋2Na＋(2016·江蘇，5D)D．向Na2SiO3溶液中通入過量SO2的離子方程式：SiOeq\o\al(2－,3)＋SO2＋H2O=H2SiO3↓＋SOeq\o\al(2－,3)(2015·山東理綜，12B)答案A解析B項，酸性條件下，SiOeq\o\al(2－,3)不能大量存在；C項，Na2SiO3是可溶于水的強電解質(zhì)；D項，應(yīng)生成HSOeq\o\al(－,3)。4．(2017·全國卷Ⅱ，26改編)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為CaO、SiO2，并含有一定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物。在水泥樣品中加入鹽酸、氯化銨、硝酸使其溶解，其中不溶解的是________，該物質(zhì)不溶于強酸但可與一種弱酸反應(yīng)，該反應(yīng)的化學方程式為________________________________。答案SiO2SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O解析二氧化硅不溶于一般酸性溶液，所以沉淀A是二氧化硅。SiO2與HF反應(yīng)的化學方程式為SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。5．(2015·海南，14)單質(zhì)Z是一種常見的半導(dǎo)體材料，可由X通過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?；卮鹣铝袉栴}：eq\x(X)eq\o(→,\s\up7(Mg),\s\do5(加熱))eq\x(Mg2Z)eq\o(→,\s\up7(鹽酸))eq\x(Y)eq\o(→,\s\up7(加熱))eq\x(Z)(1)能與X發(fā)生化學反應(yīng)的酸是________；由X制備Mg2Z的化學方程式為_____________。(2)由Mg2Z生成Y的化學方程式為____________________________________________________________________________，Y分子的電子式為____________________________________________________________。(3)Z、X中共價鍵的類型分別是______________________、________________________。答案(1)氫氟酸(HF)SiO2＋4Mgeq\o(=,\s\up7(△))2MgO＋Mg2Si(2)Mg2Si＋4HCl=2MgCl2＋SiH4↑(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，SiO2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為氫化物，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)。1．化學與社會、生活、科技有著密切的聯(lián)系，下列說法正確的是()A．燒制陶瓷和石油的分餾均不涉及化學變化B．明礬常用于水的凈化和消毒殺菌C．利用高純硅制造的太陽能電池板可將光能直接轉(zhuǎn)化為電能D．航空母艦上用于艦載機降落攔阻索的特種鋼纜，屬于新型無機非金屬材料答案C解析A項，燒制陶瓷時黏土中的成分在高溫下發(fā)生復(fù)雜的物理化學變化，而石油的分餾是利用物質(zhì)的沸點高低進行分離的一種實驗操作，不涉及化學變化，故A錯誤；B項，明礬中的Al3＋發(fā)生水解生成Al(OH)3膠體，能夠吸附水中的顆粒狀雜質(zhì)，達到凈化水的目的，但沒有消毒殺菌作用，故B錯誤；C項，利用高純硅制造的太陽能電池可將太陽的光能轉(zhuǎn)化為電能，故C正確；D項，航空母艦上用于艦載機降落攔阻索的特種鋼纜需要有特別強的韌性和強度，耐高溫、抗腐蝕，是一種新型金屬材料，故D錯誤。2．“神舟”飛船上的太陽能帆板采用了大量先進的復(fù)合材料，以便在盡可能提高發(fā)電效能的同時，減輕其自身質(zhì)量，其身價達到了上千萬元。下列說法不符合事實的是()A．復(fù)合材料的使用可以使太陽能帆板承受超高溫B．復(fù)合材料的使用可以使“神舟”飛船質(zhì)量變輕C．復(fù)合材料的使用可以使太陽能帆板承受超高強度的改變D．復(fù)合材料的使用可以使太陽能帆板承受溫差造成的熱脹冷縮的難題答案C3．(2018·山西45校第一次聯(lián)考)碳是構(gòu)成地球生命的一種重要非金屬元素，碳單質(zhì)很早就被人類認識和利用，碳的一系列化合物——有機物，更是生命的根本。下列有關(guān)說法中正確的是()A．含碳的化合物數(shù)量眾多、分布極廣B．向空氣中大量排放二氧化碳氣體會形成酸雨，破壞建筑物C．碳單質(zhì)有多種不同的存在形式，如金剛石、12C、14C、C60等D．煤、石油屬于不可再生資源，天然氣、乙醇屬于可再生資源答案A解析碳是構(gòu)成有機物的基礎(chǔ)元素，有機物的種類繁多，即含碳的化合物數(shù)量眾多，分布極廣，A項正確；酸雨是SO2、NO、NO2等大量排放形成的，B項錯誤；12C、14C是碳的兩種核素，不是單質(zhì)，C項錯誤；煤、石油、天然氣屬于不可再生資源，D項錯誤。4．(2018·長沙模擬)硅及其化合物的應(yīng)用范圍很廣。下列說法正確的是()A．硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料B．粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應(yīng)C．反應(yīng)Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑中，Si為氧化劑D．硅能與氫氟酸反應(yīng)，則硅可以與鹽酸反應(yīng)答案A解析由粗硅制備單晶硅的過程一般為Sieq\o(→,\s\up7(Cl2))SiCl4eq\o(→,\s\up7(H2))Si＋HCl，都是氧化還原反應(yīng)，B項錯誤；硅不能與鹽酸反應(yīng)，D項錯誤。5．(2018·瑤海區(qū)一模)碳和碳的化合物間的部分轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示，則下列說法正確的是()A．由碳酸轉(zhuǎn)化成X一定要在加熱條件下進行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。6．硅是構(gòu)成無機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誤的是()A．氮化硅陶瓷是一種新型無機非金屬材料，其化學式為Si3N4B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔點高，可用于制作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和軸承C．光導(dǎo)纖維是一種新型無機非金屬材料，其主要成分為SiO2D．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鍵個數(shù)之比為1∶2答案D解析A項，在氮化硅中N元素為－3價，Si元素為＋4價，則化學式為Si3N4，正確；D項，在SiO2晶體中，一個硅原子與周圍4個氧原子形成4個硅氧單鍵，錯誤。7．下列說法正確的是()A．水泥、玻璃、青花瓷、水晶、瑪瑙都屬于硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品B．二氧化碳通入水玻璃中可以得到原硅酸C．因為高溫時二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳，所以硅酸酸性比碳酸強D．2MgO·SiO2中的酸根陰離子為SiOeq\o\al(2－,4)答案B解析硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品是用含硅物質(zhì)為原料，經(jīng)高溫加熱制成的產(chǎn)品。A項，水晶、瑪瑙不是硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品；C項，只能得出高溫下硅酸鈉比碳酸鈉穩(wěn)定的結(jié)論；D項，酸根陰離子應(yīng)為SiOeq\o\al(4－,4)。8．硅作為一種新型能源被廣泛開發(fā)利用，下列關(guān)于其有利因素的說法中，不正確的是()A．硅燃燒的產(chǎn)物對環(huán)境產(chǎn)生的污染，容易得到有效控制B．由Si(s)＋O2(g)=SiO2(s)ΔH＝－858.6kJ·mol－1可知，硅燃燒放出的熱量多C．自然界中硅的儲量豐富，可以從自然界直接獲得單質(zhì)硅D．硅便于運輸、貯存，從安全角度考慮，硅是最佳的燃料之一答案C解析自然界中的硅均以化合態(tài)存在，故不能從自然界中直接獲得單質(zhì)硅。9．下列有關(guān)硅及其化合物的說法中正確的是()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．反應(yīng)①Na2SiO3＋H2O＋CO2=Na2CO3＋H2SiO3↓，反應(yīng)②Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑，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．祖母綠的主要成分為Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示為3BeO·Al2O3·6SiO2答案D解析硅酸鈉溶液呈堿性，故不能保存在磨口玻璃塞試劑瓶中，A項錯誤；反應(yīng)②是在高溫下進行的，CO2為氣體，逸出可使平衡正向移動，促使反應(yīng)繼續(xù)進行，B項錯誤；石英玻璃不屬于硅酸鹽材料，C項錯誤。10．科學家最近用金屬鈉還原CCl4和SiCl4制得一種一維SiC納米棒，相關(guān)反應(yīng)的化學方程式為8Na＋CCl4＋SiCl4=SiC＋8NaCl。下列說法不正確的是()A．SiC和SiO2中Si元素的化合價相同B．上述反應(yīng)中SiC既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物C．SiO2制備單質(zhì)Si、單質(zhì)Si制備SiCl4均涉及氧化還原反應(yīng)D．一維SiC納米棒比表面積大，對微小粒子有較強的吸附能力答案B解析SiC和SiO2中Si元素的化合價均為＋4，A項正確；SiC是還原產(chǎn)物，NaCl是氧化產(chǎn)物，B項錯誤；SiO2制備單質(zhì)Si需加入還原劑，單質(zhì)Si制備SiCl4需加入氧化劑，C項正確；一維粒子上下表面均能與其他物質(zhì)接觸，比表面積大，對微小粒子有較強的吸附能力，D項正確。11．(2018·聊城三模)灼熱的焦炭與水蒸氣反應(yīng)所得產(chǎn)物為H2、CO和少量CO2，為了檢驗產(chǎn)物中的H2和CO(設(shè)氣體均被充分吸收)，設(shè)計如下實驗裝置，下列有關(guān)說法錯誤的是()A．為了實驗安全，應(yīng)先點燃①處酒精燈，后點燃④處酒精燈B．②③⑤中依次盛裝氫氧化鈉溶液、濃硫酸和澄清石灰水C．④中黑色固體變紅色，即可證明產(chǎn)物中一定含有H2和CO中的一種或兩種D．若用堿石灰替換無水硫酸銅，也可以達到檢驗H2和CO的目的答案D解析由圖可知，①中C與水蒸氣反應(yīng)生成H2、CO和少量CO2，實驗?zāi)康臑闄z驗產(chǎn)物中的H2和CO，則②中NaOH溶液可除去CO2，③中濃硫酸干燥氣體，④中H2和CO均還原CuO，若無水硫酸銅變藍，則檢驗出含有氫氣，⑤中澄清石灰水變渾濁可檢驗出含有CO，最后處理尾氣。12．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()A．SiO2屬于兩性氧化物B．盛放Na2CO3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)答案C解析SiO2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SiO2與NaOH溶液的反應(yīng)，D錯誤。13．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、化學性質(zhì)穩(wěn)定。工業(yè)上可以采用化學氣相沉積法，在H2的保護下，使SiCl4與N2反應(yīng)生成Si3N4沉積在石墨表面，寫出該反應(yīng)的化學方程式：________________________________________________________________________。(2)一種工業(yè)用硅(含少量鉀、鈉、鐵、銅的氧化物)，已知硅的熔點是1420℃，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：①凈化N2和H2時，銅屑的作用是______________，硅膠的作用是________________。②在氮化爐中發(fā)生反應(yīng)3SiO2(s)＋2N2(g)=Si3N4(s)＋3O2(g)ΔH＝－727.5kJ·mol－1，開始時，嚴格控制氮氣的流速以控制溫度的原因是__________________；體系中要通入適量的氫氣是為了___________________________________________________________。③X可能是__________________(填“鹽酸”“硝酸”“硫酸”或“氫氟酸”)。(3)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格控制無水無氧