专题三第1讲.pdf

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1、 专题三 第 1 讲 第 2 页 第 1 讲 含硅矿物与信息材料【2019备考】最新考纲：1.了解 C、Si 单质及其重要化合物的主要性质和重要应用。2.了解碳元素、硅元素的单质及重要化合物对环境的影响。最新考情：硅、碳作为A 族的代表元素，需要掌握碳、硅单质，氧化物，酸及其盐的性质，一是在选择题中考查 Si、SiO2、Na2SiO3的用途及相互转化关系，二是在流程题中考查 SiO2的性质。考点一 碳、硅及其氧化物的性质 知识梳理 1.碳、硅元素的原子结构与存在 碳 硅 原子结构示意图 在元素周期表中的位置 第 2 周期A 族 第 3 周期A 族 单质的结构 金刚石：空间网状结构 石墨：层状结

2、构 晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构 元素在自然界中的存在形式 既有游离态又有化合态 只有化合态 2.碳、硅单质的性质(1)碳、硅的物理性质和用途(用短线连接起来)：(2)碳的化学性质(3)硅的化学性质及制取 与氢氟酸反应：Si4HF=SiF42H2。与 NaOH 溶液反应：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2；与 O2反应：SiO2=SiO2。工业制法：第 3 页 提醒：自然界中没有游离态硅，工业上常用焦炭在电炉中还原 SiO2得到粗硅。Si 的还原性强于 C，但 C 能还原 SiO2生成 Si，且氧化产物为 CO：2CSiO2=高温Si2CO，其原因是产物 CO 为气体，它的放出降

3、低了生成物浓度，促使反应向正反应方向进行。且该反应必须在隔绝空气的条件下进行。3.二氧化碳和二氧化硅的比较 物质 二氧化硅 二氧化碳 结构 空间立体网状结构，不存在单个分子 存在单个分子 主要物理 性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水 熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水 化 学 性 质 与水 反应 不反应 CO2H2OH2CO3 与酸 反应 只与氢氟酸反应：SiO24HF=SiF42H2O 不反应 与碱 反应 SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)CO2少量：CO22NaOH=Na2CO3H2O、CO2过量：CO2NaOH=NaHCO3 与盐 反应 如与

4、 Na2CO3反应：SiO2Na2CO3=高温Na2SiO3CO2 如与 Na2SiO3反应：Na2SiO3H2OCO2(不足)=H2SiO3Na2CO3或 Na2SiO32H2O2CO2(足量)=H2SiO32NaHCO3 与碱性氧化物反应 如与 CaO 反应：SiO2CaO=高温CaSiO3 如与 Na2O 反应：Na2OCO2=Na2CO3 用途 光导纤维、光学仪器、电子部件 制饮料、制碳酸盐 第 4 页 提醒：SiO2和 CO2都是酸性氧化物，与碱反应生成盐和水；CO2与水反应生成碳酸，但 SiO2不溶于水，故不能用 SiO2与水反应制备硅酸。SiO2不能与盐酸、硝酸、硫酸等酸反应，但

5、能与氢氟酸反应。不能依据反应SiO2Na2CO3=高温Na2SiO3CO2来说明SiO2对应的水化物(即 H2SiO3)的酸性比 H2CO3强。题组诊断 碳、硅的性质及应用 1.下列关于碳和硅的叙述中，正确的是()A.其氧化物都能与 NaOH 溶液反应 B.其单质在加热时都能跟 O2反应 C.其氧化物都能溶于水生成相应的酸 D.碳和硅两种元素共有两种单质 解析 CO 不溶于水，不能生成相应的酸，也不能与 NaOH 溶液反应；SiO2不溶于水，也不能生成相应的酸；碳有金刚石、石墨等同素异形体，硅有晶体硅和无定形硅等，所以两种元素有多种单质。答案 B 2.下列物质间的转化不能通过一步反应完成的是(

6、)A.SiO2Si B.CO2 C C.SiO2H2SiO3 D.SiNa2SiO3 解析 A 项，SiO22C=高温Si2CO；B 项，CO22Mg=高温2MgOC；C项，SiO2不能与水反应生成 H2SiO3，也无法与其他物质通过一步反应生成H2SiO3；D 项，Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。答案 C 3.制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：第 5 页 石英砂 焦炭高温粗硅 HCl573 K以上SiHCl3（粗）粗馏SiHCl3（纯）H21 357 K高纯硅 (1)写出由纯 SiHCl3制备高纯硅的

7、化学方程式为_ _。(2)整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成 H2SiO3、HCl和另一种物质，写出该反应的化学方程式_ _；H2还原 SiHCl3过程中若混入 O2，可能引起的后果是_ _。解析(1)H2还原 SiHCl3得到 Si 和 HCl。(2)SiHCl3遇水剧烈反应生成 H2SiO3、HCl 和另一种物质，依据原子守恒.判断另一物质是 H2。因 H2还原 SiHCl3的反应条件是高温(1 357 K)，若混入 O2，则 H2与 O2混合加热可能发生爆炸，同时，O2也可能氧化 SiHCl3。答案(1)SiHCl3H2=高温Si3HCl(2)SiHCl33H

8、2O=H2SiO33HClH2 氧气与氢气混合，可能引起爆炸；氧气可能会氧化 SiHCl3【总结归纳】硅的特性 非金属的一般规律 硅的特性 硅还原性强于碳 2CSiO2=高温Si2CO 非金属与强碱溶液反应一般不产生H2 硅可与强碱溶液反应产生 H2：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2 非金属一般不与非氧化性酸反应 Si4HF=SiF42H2 一般非金属单质为绝缘体 硅为半导体，常用于电子部件 CO2、SiO2的结构与性质 第 6 页 4.下列关于 SiO2和 CO2的叙述中不正确的是()A.都是共价化合物 B.SiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨 C.都能溶于水且与水反应生成

9、相应的酸 D.都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应 解析 SiO2和 CO2中都只含有共价键，均为共价化合物，A 项正确；干冰升华吸热，可用于人工降雨，B 项正确；SiO2不溶于水且与水不反应，C 项错误；SiO2与强碱溶液反应生成硅酸盐，CO2与强碱溶液反应生成碳酸盐或碳酸氢盐，D 项正确。答案 C 5.下列有关说法中错误的是()A.氢氟酸不能盛放在玻璃试剂瓶中 B.单晶硅可将太阳能转化为电能但不能将太阳能转化为热能 C.灼烧 NaOH 固体时不能使用瓷坩埚，因坩埚中的 SiO2能与 NaOH 反应 D.由沙子制备光伏材料的反应之一为 SiO22C=高温Si2CO 解析 氢氟酸能与玻璃中的 S

10、iO2反应，A 正确；单晶硅也可将太阳能转化为热能，B 错误；高温下 NaOH 能与瓷坩埚中的 SiO2反应，C 正确；沙子的主要成分是 SiO2，与碳反应时得到的是 CO，D 正确。答案 B 6.根据 SiO2性质的一般性与特殊性完成下列表格(其中括号内为要除去的杂质)。可供选择的试剂：A.盐酸 B.氢氧化钠溶液 C.氧气 D.水 E.二氧化碳 可选用的操作：水洗 加热 高温灼烧 过滤 结晶 粉末状混合物 选择的试剂 选用的操作(1)CaCO3(SiO2)(2)NaCl(SiO2)(3)SiO2(Fe2O3)(4)SiO2(CaCO3)第 7 页(5)SiO2(NH4Cl)答案(1)B (2

11、)D (3)A (4)A (5)【归纳总结】SiO2特性 一般规律 SiO2的特性 酸性氧化物一般与水反应生成相应酸 SiO2不溶于水，不与水反应 酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应 SiO24HF=SiF42H2O“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律，H2CO3酸性强于 H2SiO3，Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3 以下反应不能说明酸性的强弱 Na2CO3SiO2=高温Na2SiO3CO2 CaCO3SiO2=高温CaSiO3CO2 考点二 硅酸、硅酸盐、无机非金属材料 知识梳理 1.硅酸 2.硅酸盐(1)硅酸盐：是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩

12、石的重要成分。(2)硅酸盐组成的表示方法：通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为 Na2OSiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为 K2OAl2O36SiO2。(3)硅酸钠：白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。与酸性较硅酸强的酸反应：a.与盐酸反应的化学方程式：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3。b.与 CO2水溶液反应的化学方程式：Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3 第 8 页 H2SiO3。用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。3.常见无机非金属材料(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃

13、、陶瓷等硅酸盐材料。常见硅酸盐材料比较 水泥 玻璃 陶瓷 生产原料 石灰石、黏土 纯碱、石灰石和石英 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 生产条件 高温 玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3SiO2=高温Na2SiO3CO2；CaCO3SiO2=高温CaSiO3CO2。(2)新型无机非金属材料 高温结构陶瓷：如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学侵蚀性和电绝缘性等。生物陶瓷：对机体无排异反应，不会引起代谢作用异常。压电陶瓷：具有压电效应。题组诊断 硅酸盐的结构与性质 1.将足量 CO2气体通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物

14、质是()A.Na2SiO3 B.Na2CO3、Na2SiO3 C.Na2CO3、SiO2 D.SiO2 解析 将足量 CO2气体通入水玻璃中，发生反应：2CO2Na2SiO32H2O=H2SiO32NaHCO3；加热蒸干高温灼烧时发生反应：H2SiO3=H2OSiO2；2NaHCO3=Na2CO3CO2H2O；SiO2Na2CO3=高温Na2SiO3CO2，各反应物存在如下关系：H2SiO32NaHCO3，H2SiO3SiO2，第 9 页 2NaHCO3Na2CO3SiO2，由上述关系可知，最后所得固体物质是 Na2SiO3，故选 A 项。答案 A 2.青石棉是世界卫生组织确认的一种致癌物质，

15、是鹿特丹公约中受限制的46 种化学品之一。青石棉的化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸处理时，还原产物只有 NO。下列说法中正确的是()A.青石棉是一种易燃品且易溶于水 B.青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为 Na2OFeO2Fe2O38SiO2H2O C.1 mol Na2Fe5Si8O22(OH)2与足量的硝酸作用，至少需消耗 6 L 3 molL1 HNO3溶液 D.1 mol Na2Fe5Si8O22(OH)2与足量氢氟酸作用，至少需消耗 5.5 L 2 molL1 HF溶液 解析 根据青石棉的组成可知，该物质属于硅酸盐，不是一种易燃品且难溶于水，A 不正确；

16、根据氧原子守恒可知应该是 Na2O3FeOFe2O38SiO2H2O，B 不正确；根据组成可知和硝酸作用生成 2 mol 硝酸钠、5 mol 硝酸铁和 1 mol NO，因此需要硝酸的物质的量是 18 mol，选项 C 正确；和氢氟酸反应生成 SiF4、NaF，物质的量分别是 8 mol 和 2 mol，所以需要 HF 的物质的量是34 mol，D 不正确。答案 C 3.胃舒平的主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁(Mg2Si3O8nH2O)等化合物。(1)三硅酸镁的氧化物形式为_。(2)Al2O3、MgO 和 SiO2都可以制耐火材料，其原因是_。a.Al2O3、MgO 和 SiO2都是白色

17、固体 b.Al2O3、MgO 和 SiO2都是金属氧化物 c.Al2O3、MgO 和 SiO2都有很高的熔点 解析(1)Mg2Si3O8nH2O 改写成氧化物的形式为 2MgO3SiO2nH2O。(2)Al2O3、MgO 和 SiO2均具有很高的熔点，故可作为耐火材料。第 10 页 答案(1)2MgO3SiO2nH2O(2)c【归纳总结】硅酸盐改写成氧化物形式的方法(1)氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。(2)氧化物前计量数的配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置计量数，且不同氧化物间以“”隔开。(3)当计量数配置出现分数时应化为整数。如正长石：

18、KAlSi3O8不能写成12K2O12Al2O33SiO2，应写成 K2OAl2O36SiO2。无机非金属材料 4.据报道我国科学家近年来研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅陶瓷和碳纤维复合而成的。下列相关叙述不正确的是()A.它耐高温抗氧化 B.它比钢铁轻、硬，但质地较脆 C.它没有固定的熔点 D.它是一种新型无机非金属材料 解析 由航空材料的成分组成知其质轻、具有耐高温抗氧化等性质，由于这种材料能增加韧性，故质地不会较脆，故 B 错，A 正确；复合材料属于混合物，没有固定的熔点，由碳化硅高温结构陶瓷和碳纤维复合而成的材料均属于新型无机非金属材料，C、D 正确。答案

19、B 5.(2019徐宿连一模)从石墨中分离出来的石墨烯是已知最薄、最坚硬的物质，可制成电阻率最小的纳米材料，其结构如右图所示。下列关于石墨烯的说法正确的是()A.具有良好的导电性 B.属于高分子化合物 第 11 页 C.与金刚石互为同位素 D.不能与氧气发生反应 解析 石墨烯是由碳原子组成的单质，与金刚石互为同素异形体，与氧气反应生成 CO2。答案 A 含硅物质间的转化 6.(2019徐宿连一模)二氧化硅(SiO2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料。下列说法正确的是()A.SiO2既能与 HF 反应，又能与 NaOH 反应，属于两性氧化物 B.SiO2和 Si 都是光导纤维材料 C.利用

20、 SiO2与 NaOH 溶液反应可制取“水玻璃”D.上图中所示转化反应都是非氧化还原反应 解析 两性氧化物的定义为与酸和碱反应均生成盐和水的氧化物，SiO2与 HF 反应得到的 SiF4不属于盐类，A 项错误；SiO2是光导纤维材料，Si 为半导体材料，B 项错误；“水玻璃”是 Na2SiO3的水溶液，C 项正确；制取 Si 的过程中涉及了氧化还原反应，D 项错误。答案 C 7.已知 A 是灰黑色的、有金属光泽的固体单质。根据如图所示的物质之间的转化关系，回答下列有关问题。(1)写出 B、C 两物质的名称：B_，C_。(2)写出 DB 的化学方程式：_。(3)写出 BC 的离子方程式：_。解析

21、 A 为灰黑色固体单质，推知 A 为 Si，则 D 为 SiO2，B 为 Na2SiO3，C 为H2SiO3。答案(1)硅酸钠 硅酸 第 12 页(2)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(3)SiO23CO2H2O=H2SiO3CO23或 SiO232CO22H2O=H2SiO32HCO3【反思归纳】解答硅及其化合物的推断题，高温反应条件、特征反应、单质与碱反应、盐溶液与过量盐酸反应产生白色沉淀等往往是推断题的“突破口”。【知识网络回顾】1.基础知识判断，正确的打“”，错误的打“”。(1)碳有多种同素异形体，而氧不存在同素异形体()(2)单质硅常用作半导体材料和光导纤维()(3)硅在自然

22、界中只以化合态的形式存在()(4)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应()(5)SiO2不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器()(6)SiSiO2H2SiO3均能一步转化()(7)不能用 SiO2与水反应的方法来制取硅酸，不能用瓷坩埚来加热烧碱或纯碱使其熔化()(8)将气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊，证明原气体是 CO2()(9)SiO2可与 HF 反应，因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中()(10)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料()2.某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素()A.在自然界中只以化合态的形式存在 B.单质常用作半导体材料和光导纤维 C.最高

23、价氧化物不与酸反应 D.气态氢化物比甲烷稳定 解析 硅在自然界中主要是以硅酸盐类存在，A 正确。硅常用作半导体材料，SiO2是光导纤维的主要成分。SiO2虽然是酸性氧化物，但可以和 HF 反应。硅的非金属性比碳弱，其气态氢化物比甲烷活泼。第 13 页 答案 A 3.下列说法正确的是()A.红宝石、玛瑙、水晶、钻石等装饰品的主要成分都是二氧化硅 B.SiO2是碱性氧化物，能溶于酸，故可用氢氟酸蚀刻玻璃 C.向 Na2SiO3溶 液 中 通 入 过 量 CO2制 备 硅 酸 凝 胶：SiO23 2CO22H2O=H2SiO32HCO3 D.高纯度的 SiO2对光有很好的折射和全反射作用，可以制成光

24、电池，将光能直接转化为电能 解析 红宝石的主要成分是 Al2O3，钻石的主要成分是单质碳，玛瑙和水晶的主要成分是 SiO2，A 项错误；SiO2是酸性氧化物，不能与 HCl、H2SO4、HNO3等反应，但能被氢氟酸腐蚀，B 项错误；酸性：H2CO3H2SiO3，故可用 Na2SiO3溶液与 CO2反应制 H2SiO3凝胶，C 项正确；高纯度的 SiO2对光有很好的折射和全反射作用，可用作光导纤维，而光电池由单质硅制成，D 项错误。答案 C 4.单质 Z 是一种常见的半导体材料，可由 X 通过如下图所示的路线制备。其中X 为 Z 的氧化物；Y 为氢化物，分子结构与甲烷相似。回答下列问题：X Mg

25、加热Mg2Z 盐酸Y 加热Z (1)能与 X 发生化学反应的酸是_；由 X 制备 Mg2Z 的化学方程式为_。(2)由 Mg2Z 生成 Y 的化学方程式为_ _，Y 分子的电子式为_。答案(1)氢氟酸(HF)SiO24Mg=Mg2Si2MgO(2)Mg2Si4HCl=2MgCl2SiH4 1.下列我国古代优秀艺术作品中，所用材料不属于无机非金属材料的是()第 14 页 B.新石器时代人面鱼纹彩陶盆 解析 青铜器属于金属材料，陶瓷是无机非金属材料。答案 A 2.我国科学家制得了 SiO2超分子纳米管，微观结构如图所示。下列叙述正确的是()A.SiO2与干冰的晶体结构相似 B.SiO2耐腐蚀，不与

26、任何酸反应 C.工业上用 SiO2制备粗硅 D.光纤主要成分是 SiO2，具有导电性 解析 A 项，SiO2为原子晶体，干冰为分子晶体，错误；B 项，SiO2可以与 HF反应，错误；C 项，SiO2与 C 在高温下还原可制得粗硅和 CO，正确；D 项，SiO2不导电，错误。答案 C 3.硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。下列说法正确的是()A.陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐 B.水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂 C.某硅酸盐的化学式为 KAlSi3O8，可用 K2OAl2O36SiO2表示 D.高纯硅可用于制造光导纤维，高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池 解析 水晶的主要成分为

27、SiO2，其不属于硅酸盐，A 项错误；水玻璃是 Na2SiO3的水溶液，属于混合物，B 项错误；用于制造光导纤维的是二氧化硅，用于制造太阳能电池的是高纯硅，D 项错误。答案 C 4.下列物质性质与用途对应关系正确的是()第 15 页 性质 用途 A 硅酸钠化学性质稳定 制备木材防火剂 B 硅酸溶胶具有 吸附水分的能力 硅作半导体的材料 C 二氧化硅硬度大、熔点高 氢氟酸在玻璃上刻花纹 D 焦炭具有可燃性 焦炭还原二氧化硅 冶炼粗硅 解析 硅胶吸附水，与硅作半导体的材料无关，B 错误；二氧化硅硬度大，与氢氟酸和玻璃反应无关，C 错误；焦炭具有可燃性，与焦炭还原二氧化硅无关，D错误。答案 A 5.

28、天工开物记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙粘土而为之”，“凡坯既成，干燥之后，则堆积窑中燃薪举火”，“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是()A.粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料 B.“燃薪举火”使粘土发生复杂的物理化学变化 C.烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦 D.沙子和粘土的主要成分均为硅酸盐 解析 D 项，沙子的主要成分是 SiO2，错误。答案 D 6.有些科学家提出硅是“21 世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列有关硅的说法中，不正确的是()A.SiO2广泛用于制作计算机芯片 B.硅可由二氧化硅还原制得 C.低温时

29、，硅与水、空气和强酸不反应，但能与氢氟酸反应 D.自然界中硅的储量丰富，自然界中存在大量的单质硅 答案 AD 7.下列离子方程式的书写正确的是()第 16 页 A.水玻璃中通入过量二氧化碳：Na2SiO3CO2H2O=2NaCO23H2SiO3 B.澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH)22CO2=Ca22HCO3 C.硅与氢氟酸的反应：Si4H4F=SiF42H2 D.二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO22OH=SiO23H2O 解析 Na2SiO3是强电解质，应拆成 Na、SiO23，且应生成 HCO3，A 错；B项正确写法是 CO2OH=HCO3；C 项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成 H和F

30、。答案 D 8.下列除杂方法正确的是()A.SiO2中含 Al2O3杂质，可以加入足量 NaOH 溶液然后过滤除去 B.CO2中含有 CO 杂质，可以通入盛有 CuO 的玻璃管且加热 C.CO2中含有 HCl 杂质，可以通过盛有 Na2CO3溶液的洗气瓶 D.Na2CO3溶液中含有 Na2SiO3杂质，可以通入足量的 CO2，然后过滤 解析 A 项，SiO2、Al2O3均与 NaOH 溶液反应；C 项，应通过盛有饱和 NaHCO3溶液的洗气瓶，D 项，Na2CO3与 CO2反应生成 NaHCO3。答案 B 9.SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是()A.图中所有反应都不

31、属于氧化还原反应 B.硅酸盐的化学性质稳定，常用于制造光导纤维 C.可用盐酸除去石英砂(主要成分为 SiO2)中少量的碳酸钙 D.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高 解析 图中 SiO2与 CaO、CaCO3、Na2CO3反应不属于氧化还原反应，SiO2与C、Si 与 Cl2、SiCl4与 H2的反应属于氧化还原反应，A 错误；光导纤维的主要成分是 SiO2而不是硅酸盐，B 错误；玻璃没有固定的熔点，D 错误。答案 C 10.用四种溶液进行实验，表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是()第 17 页 选项 操作及现象 溶液 A 通入 CO2，溶液不变浑浊 BaCl2溶液 B

32、 通入 CO2，溶液变浑浊，继续通 CO2至过量，浑浊消失 Na2SiO3溶液 C 通入 CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去 Ca(ClO)2溶液 D 通入 CO2，溶液变浑浊，继续通 CO2至过量，浑浊消失，再加入足量的 NaOH 溶液，又变浑浊 Ca(OH)2溶液 解析 A 项，CO2与 BaCl2溶液不反应；B 项，CO2Na2SiO3H2O=Na2CO3H2SiO3，H2SiO3与 CO2不反应，浑浊不会消失；C 项，CO2Ca(ClO)2H2O=CaCO32HClO，溶液变浑浊后加入品红溶液，品红溶液被 HClO 氧化褪色；D 项，通入 CO2少量时发生反应：CO2Ca(O

33、H)2=CaCO3H2O，继续通入 CO2，生成可溶于水的 Ca(HCO3)2，再加入足量的 NaOH 溶液，则：2NaOHCa(HCO3)2=CaCO3Na2CO32H2O，溶液又变浑浊。答案 B 11.X 是一种新型无机非金属材料，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击性。有关生产过程如下：为了确定 C 的组成，某同学进行了以下的探究过程。已知 F、G 都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀，I 可作光导纤维。按要求回答下列问题：(1)C 的化学式为_；X 的化学式为_。(2)写出下列方程式：反应的化学方程式_ _；反应的离子方程式_ _。解析 由I可作光导纤维知，I为SiO2，根据题给第二个框图中的转化关

34、系和“F、第 18 页 G 都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀”知 F 为硅酸，H 为硅酸钠；由 EG 是加入了硝酸银和稀硝酸，生成了难溶于水和稀硝酸的白色沉淀，则 E 中含有氯离子；则化合物 C 中含硅、氯两种元素，故 C 为 SiCl4，D 为 Si(NH2)4，X 为 Si3N4。答案(1)SiCl4 Si3N4(2)SiCl44NH3=Si(NH2)44HCl SiO232H2O2CO2=H2SiO32HCO3 12.(2019扬州期中)工业上利用 H2SiF6溶液制备 BaF2，同时可得到副产品 SiO2，其工艺如下：已知：焙烧过程的反应为(NH4)2SiF6BaCO3=BaSiF62N

35、H3CO2H2O(1)焙烧的气体产物能恰好完全反应生成物质 A，则 A 的化学式为_。(2)氨解反应为放热反应，且反应能进行完全。该反应需降温冷却的原因为_、_。(3)热解的另一产物是含两种元素的气体，该气体水解的化学方程式是_ _。(4)SiO2可用于制作_，该物质在信息传输中具有重要应用。(5)为保持该过程的持续循环，每生成 1 mol BaF2，理论上需补充原料H2SiF6_ mol。答案(1)(NH4)2CO3(2)(NH4)2CO3受热易分解 减小(NH4)2SiF6晶体的溶解度 (3)3SiF42H2O=2H2SiF6SiO2(4)光导纤维(5)1/3 13.硅在地壳中的含量较高。

36、硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。回答下列问题：(1)1810 年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。这种“金属”可能是_。(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中，生产普通玻璃的主要原料有_。(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提 第 19 页 纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：发生的主要反应 电弧炉 SiO22C=1 600 1 800 Si2CO 流化床反应器 Si3HCl=250300 SiHCl3H2 还原炉 SiHCl3H2=1 100 1 200 Si3HCl 用石英砂和焦炭

37、在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为_ _；碳化硅又称_。在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占 85%，还有 SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯 SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和_。物质 Si SiCl4 SiHCl3 SiH2Cl2 SiH3Cl HCl SiH4 沸点/2 355 SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为_。(4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是_。解析(1)加热石英砂、木炭和铁时，得到的为合金。(2)生产普通玻璃的主要原料为石英砂、纯碱和石灰石。(3)石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热

38、反应生成碳化硅，方程式：SiO23C=高温SiC2CO；碳化硅俗称金刚砂。比较 SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl 的沸点，可得常温下 SiHCl3、SiCl4为液体，SiH2Cl2、SiH3Cl 为气体，沉降除去产物中的固体后，冷凝得到 SiHCl3、SiCl4的混合液体，用蒸馏法可分离二者。SiHCl3极易水解：SiHCl33H2O=H2SiO3H23HCl。(4)氯碱工业产生的 H2、HCl，能作为上述工艺生产的原料。答案(1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁)(2)石英砂、纯碱和石灰石 第 20 页(3)SiO23C=高温SiC2CO 金刚砂 精馏(或蒸馏)H2、HCl、

39、H2SiO3(4)H2、HCl 14.晶体硅是一种重要的非金属材料。物质 沸点/SiHCl3 SiCl4 HCl 84 模拟制备纯硅的主要步骤如下：高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；粗硅与干燥 HCl 气体反应制得 SiHCl3：Si3HCl=300 SiHCl3H2；SiHCl3与过量 H2在 1 0001 100 反应制得纯硅。可能用到的信息如下：已知 SiHCl3能与 H2O 强烈反应，在空气中易自燃；步骤中粗硅与 HCl 反应时会生成少量 SiCl4。请回答下列问题：(1)粗硅与 HCl 反应完全后，依据上表所示沸点差异提纯SiHCl3，该提纯方法为_。(2)用 SiHCl3与过量 H2

40、反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：依次连接的合理顺序为_(填写字母序号)；装置 D 中 g 管的作用是_；装置 B 中的试剂是_；装置 C 中的烧瓶加热的目的是_。装置 A 中发生反应的化学方程式为_ _。操作时应先打开装置_(填“C”或“D”)中分液漏斗的旋塞，理由是_ _。(3)请设计实验证明产品硅中是否含微量铁单质：将产品用稀盐酸溶解，取上层清液后_ 第 21 页 _。解析(1)根据沸点差异可知提纯SiHCl3的方法为蒸馏。(2)根据 SiHCl3能与 H2O 强烈反应，故制得的 H2要先干燥，再与 SiHCl3反应，仪器的连接顺序为 DBCAE；装置 D 中 g 管的作用是

41、平衡压强，使分液漏斗中液体能顺利滴下；装置 B 中的试剂为浓硫酸，用于干燥氢气；装置 C 中的烧瓶加热的目的是使滴入烧瓶中的 SiHCl3汽化。装置 A 中 SiHCl3、H2发生置换反应，制得纯硅。因为 SiHCl3容易在空气中自燃，故操作时应先打开装置 D 中分液漏斗的旋塞，使生成的 H2排尽装置中的空气。(3)用盐酸溶解后，可以检验上层清液中是否含有 Fe2来证明产品硅中是否含微量铁单质。答案(1)蒸馏(2)DBCAE 平衡压强(其他合理答案均可)浓硫酸 使滴入烧瓶中的 SiHCl3汽化 SiHCl3H2=1 000 1 100 Si3HCl D SiHCl3容易在空气中自燃，实验中要注意先通一段时间 H2排尽装置中的空气(3)先滴加硫氰化钾溶液，再滴加氯水，溶液显红色(或加入氢氧化钠溶液，出现白色沉淀后变灰绿色最后变红褐色，合理答案均可)