第九章 碳硅及其化合物Word格式.docx
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不反应
与碱反应
_________________
CO2＋2NaOH===______________或CO2＋NaOH===____________
与盐反应
SiO2与Na2CO3反应：
____________________
Ca（ClO）2CO2＋H2O===________CO2＋Na2CO3＋H2O===__________
与碱性氧化物反应
SiO2＋CaO
______
____________
酸性大高不微不反应CO2＋H2O===H2CO3SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2ONa2CO3＋H2ONaHCO3
SiO2＋Na2CO3
Na2SiO3＋CO2↑CaCO3↓＋2HClO
2NaHCO3CaSiO3CO2＋Na2O===Na2CO3
4.碳的氧化物。
CO
碳的化合价
＋2
＋4
不成盐氧化物
酸性氧化物
主要化学性质
还原性：
CuO＋CO
______Fe2O3＋3CO
______可燃性：
2CO＋O2
酸性氧化物的通性：
CO2＋Ca（OH）2===______CO2＋H2O
______氧化性：
CO2＋C
______CO2＋2Mg
制取方法
实验室：
HCOOH
______________②工业上：
C＋H2O（g）
CO＋H2
CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O②工业上：
CaCO3
CaO＋CO2↑
Cu＋CO22Fe＋3CO22CO2CaCO3↓＋H2OH2CO32CO2MgO＋CCO↑＋H2O
5.硅酸。
（1）物理性质：
____溶于水。
（2）化学性质。
①弱酸性：
硅酸是一种很弱的酸，酸性比碳酸______，与NaOH溶液反应的化学方程式为________________。
②不稳定性：
受热易分解，化学方程式为________________。
（3）制备及用途。
可溶性硅酸盐溶液与其他酸溶液反应可制得硅酸，如硅酸钠溶液与盐酸反应，其离子方程式为______________________。
硅胶可用作________、________的载体。
（1）不
（2）①弱2NaOH＋H2SiO3===Na2SiO3＋2H2O
②H2SiO3
H2O＋SiO2（3）SiO
＋2H＋===H2SiO3↓
干燥剂催化剂
6.硅酸盐。
（1）硅酸盐。
由________组成的化合物的总称，硅酸盐结构复杂，大多________，化学性质________。
（2）硅酸钠。
硅酸钠可溶于水，其水溶液俗称______________，是无色黏稠液体，常用于制备________和作为木材________等。
（1）硅、氧和金属不溶于水很稳定
（2）水玻璃（或泡花碱）硅胶防火剂
7.无机非金属材料。
（1）硅酸盐材料。
水泥
玻璃
陶瓷
生产原料
石灰石、黏土
纯碱、石灰石、石英
黏土
主要设备
水泥回转窑
玻璃窑
陶瓷窑
（2）特殊功能的含硅物质。
①________具有金刚石结构，可用作磨料。
②含硅元素4%的硅钢具有________性。
③硅橡胶具有良好的________。
④分子筛（具有均匀微孔结构的铝硅酸盐）主要用作________和________。
（3）新型无机非金属材料，如__________、________、________、________等。
（2）①碳化硅②导磁③弹性④吸附剂催化剂
（3）高温结构陶瓷光导纤维生物陶瓷压电陶瓷
三、要点精析
1.硅及其化合物的特性
一般规律
硅及其化合物特性
Si
硅还原性强于碳
2C＋SiO2
Si＋2CO↑
非金属单质与强碱溶液一般不产生H2
硅可与强碱溶液反应产生H2
非金属一般不与非氧化性酸反应
Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
一般非金属单质为绝缘体
硅为半导体，常用作电子部件
酸性氧化物一般与水反应生成相应的酸
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
“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一个规律，H2CO3酸性强于H2SiO3
以下反应不符合此规律SiO2＋Na2CO3
Na2SiO3＋CO2↑SiO2＋CaCO3
CaSiO3＋CO2↑
H2SiO3
无机酸一般易溶于水
硅酸难溶于水
硅酸盐
大多数硅酸盐难溶于水
常见的可溶性硅酸盐为Na2SiO3，水溶液称为水玻璃
归纳总结Si、SiO2的几点重要应用
①Si可作半导体材料。
②Si可作硅芯片，硅太阳能电池的材料。
③SiO2可作光导纤维。
④SiO2可制备硅，石英玻璃等。
3.硅的制备
⑴实验原理
粗硅（含SiO2，C，Si）
SiCl4
Si（高纯）
⑵有关反应
SiO2＋2C
Si（粗）＋2CO↑
Si＋2Cl2
SiCl4＋2H2
Si（粗）＋4HCl
⑶其他制备方法：
粗硅
SiHCl3
Si（精）
Si＋3HCl
SiHCl3＋H2
4.[小结]通入过量CO2能产生沉淀四溶液
①Na2SiO3溶液；
②NaAlO2溶液；
③饱和的Na2CO3溶液；
④饱和NaCl的氨溶液（侯氏制碱原理）。
5.硅酸盐的表示方法
硅酸盐的种类很多，结构复杂，其组成的表示方法有两种：
⑴盐化学式法
如：
硅酸钠Na2SiO3，硅酸钙CaSiO3等。
此法一般用于表示组成较简单的硅酸盐。
⑵氧化物法
黏土：
Al2O3·
2SiO2·
2H2O
石棉：
CaO·
2MgO·
4SiO2
云母：
K2O·
3Al2O3·
6SiO2·
滑石：
3MgO·
4SiO2·
H2O
钾长石：
6SiO2
6.无机非金属材料分类
四、典型例题
1.（2015·
海南高考·
4）在CO2中，Mg燃烧生成MgO和C。
下列说法正确的是（）
A．元素C的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体
B．Mg、MgO中镁元素微粒的半径：
r（Mg2＋）>
r（Mg）
C．在该反应条件下，Mg的还原性强于C的还原性
D．该反应中化学能全部转化为热能
【答案】C
【解析】A、C还存在C60、C70等同素异形体，故A错误；
B、同种元素的半径的比较，看电子数，电子数越多，半径越大，r（Mg2＋）<
r（Mg），故B错误；
C、根据氧化还原反应中，还原剂的还原性大于还原产物的还原性，Mg是还原剂，C是还原产物，故C正确；
D、部分转成热能，一部分转成光能，故D错误。
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．最高价氧化物不与酸反应
D．气态氢化物比甲烷稳定
【答案】A
【解析】短周期，最外层电子数是次外层电子数一半的元素是Li或Si，非金属元素是Si，光导纤维的主要成分为SiO2，其最高价氧化物SiO2能与HF溶液反应，B、C两项错误；
Si的非金属性小于C，氢化物的稳定性CH4＞SiH4，所以只有A项正确。
3.（2014·
北京市朝阳区模拟）用4种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是（
选项
操作及现象
溶液
A
通入CO2，溶液不变浑浊，先通入CO2再通入氨气，溶液变浑浊
CaCl2溶液
B
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NaOH溶液，又变浑浊
Ca（OH）2溶液
【答案】B
【解析】Na2SiO3溶液中通入CO2生成H2SiO3,继续通CO2，H2SiO3沉淀不溶解。
4.（2014·
唐山一模）下列物质：
①氢氟酸；
②浓H2SO4；
③烧碱溶液；
④Na2CO3固体；
⑤氧化钙；
⑥浓HNO3。
其中在一定条件下能与SiO2反应的有（
A．①②⑥
B．②③⑥
C．①③④⑤
D．全部
【答案】C
【解析】略
5.下列离子方程式不正确的是（
A．石英与烧碱溶液反应：
SiO2＋2OH－===SiO
＋H2O
B．往烧碱溶液中通入少量CO2：
CO2＋2OH－===CO
C．往水玻璃中加入盐酸：
2H＋＋SiO
===H2SiO3↓
D．向小苏打溶液中加入过量石灰水：
2HCO
＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋2H2O＋CO
【答案】D
【解析】石英与烧碱溶液反应：
＋H2O，A正确；
CO2少量，B正确；
生成硅酸凝胶或沉淀，C正确；
离子方程式应该是：
HCO
＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O，D错误。
6.判断正误与填空
1.（2013·
广东高考）高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅（
2.（2008·
广东高考）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：
①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式__________________________________________________。
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，写出配平的化学反应方程式________________________；
H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果_____________________________。
【答案】1.√
2.①SiHCl3＋H2
②SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl↑＋H2↑
氧气与氢气混合，可能引起爆炸；
氧气可能会氧化SiHCl3
【解析】2.①根据给定的反应物和生成物写出化学方程式，注意反应条件和配平。
②写出反应物和给出的生成物H2SiO3和HCl，用原子守恒法找出另一种生成物为H2，并配平。
五、针对训练
吉林省吉林市一中质检一）下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是（
）
①硅酸盐Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示为：
Na2O·
2FeO·
3SiO2
②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品
③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维④单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料
A．②③
B．①③
C．①④
D．④
【解析】从化合价代数和为0可知Na2Fe2Si3O10中铁的化合价是+3价，①错；
水晶的主要成分是SiO2，②错误；
光导纤维的主要成分是SiO2，③错误；
单质硅能够使太阳光直接转化为电能，硅是光电池的主要成分，④正确。
2.下列关于硅和硅的化合物叙述不正确的是（
）①硅晶体的结构和金刚石相似，都含有共价键②硅是地壳中含量最多的元素③单晶硅是良好的半导体材料④二氧化硅是制造光导纤维的重要原料⑤二氧化硅分子是由两个氧原子和一个硅原子组成的⑥二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸
A．①②③
B．①⑤⑥
C．③④⑤
D．②⑤⑥
【解析】地壳中含量最多的元素是氧元素；
二氧化硅是原子晶体（SiO2只是硅原子和氧原子的最简比），晶体中不存在单个分子；
SiO2可以溶于HF。
3.【2015四川省绵阳市重点高中第12月】过碳酸钠（
）在生产和生活领域应用广泛，其制备反应为：
。
过碳酸钠具有Na2CO3和H2O2的双重性质，在500C时分解为碳酸钠和过氧化氢。
下列有关说法错误的是
A．实验室制备过碳酸钠时可釆用冷水浴控制反应温度
B．过碳酸钠水溶液呈碱性，可用作漂洗剂和消毒杀菌剂
C．过碳酸钠应密封保存，放置于冷暗处
D．过碳酸钠可使酸性高锰酸钾溶液褪色，并放出一种无色气体
【解析】因为
是放热反应，降低温度有利于正向进行，A正确；
过碳酸钠具有Na2CO3和H2O2的双重性质，Na2CO3溶液呈碱性，H2O2作漂白剂和消毒杀菌剂，B正确；
过碳酸钠在500C时分解为碳酸钠和过氧化氢，碳酸钠与空气中的CO2反应，所以过碳酸钠应密封保存，放置于冷暗处，C正确；
H2O2使酸性高锰酸钾溶液褪色，产生氧气，同时酸与碳酸钠反应放出CO2,因此有两种气体，D错误。
4.（2015浙江省重点中学协作体期末）对于工农业生产和日常生活中与化学有关的问题，下列认识不正确的是（）
A．含有氯化钠融雪剂的使用会加快桥梁的腐蚀
B．铝合金的大量使用是因为人们能用焦炭等还原剂从氧化铝中获取铝
C．光缆在信息产业中有广泛应用，制造光缆的主要材料是二氧化硅
D．高温结构陶瓷氮化硅（Si3N4）具有较高的硬度和耐磨性，可用于制造汽车发动机
【解析】含氯化钠融雪剂的使用，会使钢铁发生吸氧腐蚀会加快桥梁的腐蚀，故A正确；
铝的冶炼方法是电解法而不是焦炭还原法，故B错误；
二氧化硅是制造光导纤维的主要材料，故C正确；
高温结构陶瓷氮化硅（Si3N4）是原子晶体，具有较高的硬度和耐磨性，可用于制造汽车发动机，故D正确。
5.（2015·
江苏省苏锡常镇＃四市调研一）我国科学家制得了SiO2超分子纳米管，微观结构如图。
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】SiO2是空间网状结构，CO2是由分子组成的，A项错误；
SiO2能够与HF酸反应，B项错误；
SiO2不能导电，D项错误。
6.半导体工业中，有一句行话：
“从沙滩到用户”，即由SiO2制取Si。
制取过程中不涉及的化学反应是（
A．2C＋SiO2
B．SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
C．Si＋2Cl2
D．SiCl4＋2H2
Si＋4HCl
【答案】B
7.（2014·
太原市高三调研）下列叙述正确的是（
A．利用高纯硅可以制成光电池，将光能直接转化为电能
B．CO、CO2均易与血红蛋白结合而中毒
C．从SiO2制备高纯Si的过程反应中只涉及置换反应
D．SiO2和H2O反应可直接制备H2SiO3
【答案】A
【解析】高纯硅的其中一个用途就是制成光电池；
CO2与血红蛋白不结合；
从SiO2制备高纯Si的过程反应中还涉及化合反应；
SiO2和H2O不反应。
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反应；
C项，Na2CO3溶液吸收CO2；
D项，引入NaHCO3。
9.将过量CO2通入下列溶液中，最终溶液变浑浊的是（
）①饱和Na2CO3溶液②Na2SiO3溶液③NaAlO2溶液④Ca（ClO）2溶液⑤CaCl2溶液
A．②③
B．②③④
C．①②③
【解析】①析出NaHCO3晶体；
②产生H2SiO3沉淀；
③产生Al（OH）3沉淀；
④最终变成HClO和Ca（HCO3）2溶液；
⑤不反应。
10.下列反应中，能说明SiO2是酸性氧化物的是（
①SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
②SiO2＋CaO
CaSiO3
③SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O④SiO2＋2C
A．①②
B．②③
C．③④
D．①④
【解析】酸性氧化物的通性是：
与碱反应生成盐和水，与碱性氧化物反应生成盐。
因而B项正确。
11.（2014·
江西九江七校联考）下列表述中正确的是（
①光导纤维做通讯材料有许多优点，但怕腐蚀，铺设也很不方便
②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐
③提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料
④氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、光导纤维等属于新型无机非金属材料⑤太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能
B．②④
C．①③⑤
D．③④⑤
【解析】光导纤维的主要成分是SiO2，耐腐蚀；
玛瑙的主要成分为SiO2。
12.下列说法正确的是（
A．在粗硅的制取中发生2C＋SiO2
2CO↑＋Si，硅被还原，所以碳的还原性大于硅的还原性
B．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中
C．用SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后再通入CO2
D．由Na2CO3＋SiO2
CO2↑＋Na2SiO3可知硅酸的酸性大于碳酸
【解析】A项，此反应的原理是固体之间反应生成气体，不是C的还原性比Si的强；
B项，Na2SiO3溶液本身能黏结玻璃；
D项，酸性H2CO3>
H2SiO3。
13.（12分）如何除去下列各粉末状混合物中的杂质（括号内物质为杂质），请按下列提供的试剂和操作，将序号填在下表内。
试剂：
A．盐酸
B．烧碱溶液
C．氧气
D．水
E．二氧化碳F．不需要其他试剂操作：
①加热燃烧②加热熔融③高温灼烧④过滤⑤蒸馏⑥结晶
混合物
试剂
操作
（1）SiO2（CaCO3）
（2）SiO2（Si）
（3）NaCl（SiO2）
（4）SiO2（H2SiO3）
（5）Fe2O3（SiO2）
【答案】
（1）A④
（2）C③（3）D④⑥
（4）F③（5）B④
【解析】
（1）利用二氧化硅难溶于盐酸，碳酸钙易溶于盐酸的性质差异，溶解后过滤。
（2）加热情况下，硅和氧气反应生成二氧化硅，变杂质为主要成分。
（3）利用二者的水溶性差异，溶解、过滤、蒸发结晶即可。
（4）采用加热方式将硅酸转变为二氧化硅。
（5）加烧碱溶液将二氧化硅溶解后过滤即可。
14.（14分）已知A～I有如图所示转换关系：
已知：
①单质E可作为半导体材料；
②化合物F是不成盐的氧化物；
③化合物I溶于水呈酸性，它能够跟氧化物A起反应。
据此，请填空：
（1）化合物F是________。
（2）化合物I是________。
（3）反应③的化学方程式是_______________________________________________。
（4）反应④的化学方程式是________________________________________________。
（5）写出I的水溶液与A反应的方程式：
____________________________________。
【答案】
（1）CO
（2）HF（3）2H2＋O2
（4）2F2＋2H2O===4HF＋O2
（5）4HF＋SiO2===SiF4↑＋2H2O
【解析】因单质E和化合物F分别是半导体材料和不成盐的氧化物，可考虑分别为Si和CO，反应①的化学方程式为SiO2＋2C
Si＋2CO↑，氧化物A为SiO2，它除了能跟氢氟酸反应以外不跟任何酸起反应，由此判断化合物I为HF，依次类推C为H2O、D为F2，H为O2。
15.如图所示物质的转化关系中，A是一种固体单质，E是一种白色沉淀。
请回答下列问题：
（1）B的化学式是________，目前B已被用作________的主要原料。
（2）B和a溶液反应的离子方程式是________________________________________。
（3）A和a溶液反应的离子方程式是________________________________________。
（4）C和过量的盐酸反应的离子方程式是________________________________________。
（1）SiO2光导纤维
（2）SiO2＋2OH－===SiO
＋H2O（3）Si＋2OH－＋H2O===SiO
＋2H2↑（4）SiO
＋2H＋===H2SiO3↓。
【解析】解答无机推断题的思维模型：
本题可从A和B入手，易推断A为Si，B为SiO2，其他就易解决了，具体见答案所示。
六、提升训练
新课标Ⅱ·
7）食品干燥剂应无毒、无味、无腐蚀性及环境友好。
下列说法错误的是（）
A．硅胶可用作食品干燥剂
B．P2O5不可用作食品干燥剂
C．六水合氯化钙可用作食品干燥剂
D．加工后具有吸水性的植物纤维可用作食品干燥剂
【解析】A．硅胶多孔，吸附水分能力强，且没有毒，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，A正确；
B．P2O5是酸性氧化物吸水生成磷酸或偏硫酸，酸有腐蚀性，而偏磷酸有毒，因此不可用作食品干燥剂，B正确；
C．氯化钙检验吸水性，而六水合氯化钙不具有吸水性，不能用作食品干燥剂，C错误；
D．加工后具有吸水性的植物纤维没有毒，没有腐蚀性，因
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