常见的非金属及其化合物无机非金属材料的主角硅Word格式文档下载.docx

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A．单质

氧化物

酸或碱

盐，碳或硅单质可以按上述关系进行转化

B．若a、b、c分别为Si、SiO2、H2SiO3，则可以通过一步反应实现转化：

bc―→a

C．太阳能电池板中的硅在元素周期表中处于金属元素与非金属元素的交界位置

D．单质硅常用于制造光导纤维

解析：

选C　A项，SiO2不与H2O反应，即“氧化物

酸或碱”不能实现转化；

B项，b―→c，c―→a均不能通过一步反应实现转化；

D项，SiO2用于制造光导纤维。

2．硅作为一种新型能源被广泛开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不正确的是（　　）

A．硅燃烧产物对环境产生的污染，容易得到有效控制

B．从Si（s）＋O2（g）

SiO2（s）　ΔH＝－858.6kJ/mol可知，硅燃烧放出的热量较多

C．自然界中硅的贮存量丰富，可以从自然界直接获得单质硅

D．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料之一

选C　硅燃烧可以放出较多热量，生成二氧化硅，二氧化硅不是气体，其污染容易得到有效控制；

硅为固体燃料，化学性质不活泼，运输、贮存比较容易；

硅在自然界中无单质形式，只有化合物，C错误。

命题角度二　硅的制备

3．获取知识和信息是现代人不可缺少的素质，信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动，信息产业的核心材料是高纯度单晶硅。

下面是高纯度单晶硅的生产方法之一：

SiO2

Si（粗硅）

SiHCl3（沸点31.5℃）

Si

高纯硅

单晶硅

近代用得较多的另一种方法（方法二）：

用金属硅化物（Mg2Si）与盐酸作用制得硅烷（SiH4）；

再热分解硅烷可得高纯硅。

（1）从方法一生产单晶硅的过程看，由碳还原得到的硅还要进一步处理的原因是________________________________________________________________________。

（2）写出方法二中，生产高纯硅的两个化学方程式：

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________。

（1）根据方法一的生产流程，可得反应式：

Si（粗硅）＋2CO↑，所得的粗硅中含有大量的其他杂质（如C、SiO2等），没有实际应用价值，将粗硅用HCl、Cl2处理转化为沸点低的SiHCl3，反应方程式为Si＋Cl2＋HCl

SiHCl3，低沸点的SiHCl3通过蒸馏极易分离提纯，然后将纯的SiHCl3在高温下用H2还原即可得到纯度高的Si蒸气：

SiHCl3＋H2

Si＋3HCl，再进行气相沉淀即可制得高纯度的硅，从而得到单晶硅。

（2）Mg2Si与盐酸作用制得SiH4，根据原子守恒可知另一种生成物为MgCl2，其反应方程式为Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑，再将SiH4进行热分解即可得到高纯硅和H2，其反应方程式为SiH4

Si＋2H2。

答案：

（1）由C还原SiO2得到的单质Si中，杂质含量过高，将它用HCl、Cl2处理得到低沸点的SiHCl3，便于蒸馏提纯，然后再还原得到高纯硅

（2）①Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑

②SiH4

Si＋2H2

4．（2014·

湖北孝感高三质检）在工业中利用镁制取硅2Mg＋SiO2

2MgO＋Si，同时有副反应发生：

2Mg＋Si

Mg2Si，Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4（硅烷），SiH4在常温下是一种不稳定、易分解、可自燃的气体。

如图是进行Mg与SiO2反应的实验装置：

（1）由于氧气的存在对该实验有较大影响，实验中应通入气体X作为保护气，试管中的固体药品可选用________（填序号）。

a．石灰石　　　　b．锌粒　　　　c．纯碱

（2）实验开始时，必须先通入X气体一段时间，再加热反应物，其理由是________________________________________________________________________。

当反应开始后，移走酒精灯反应能继续进行，其原因是

________________________________________________________________________。

（3）反应结束后，待冷却至常温时，往反应后的混合物中加入稀盐酸。

可观察到闪亮的火星，产生此现象的原因用化学方程式表示为①________________________，

②______________________________。

（1）从给出的试剂看，可产生的气体只有CO2和H2，CO2与Mg能反应，故不能做保护气，因此保护气为H2。

制取H2的试剂是稀H2SO4和锌粒，浓H2SO4为气体干燥剂。

（2）装置内的O2不被排出，O2和H2混合在加热条件下会发生爆炸；

移走酒精灯反应继续进行，说明Mg与SiO2的反应是放热反应。

（3）Mg2Si与盐酸会发生复分解反应生成MgCl2和SiH4，并放出大量的热，SiH4常温下可自燃。

（1）b

（2）防止在加热条件下H2和O2混合发生爆炸　SiO2和Mg粉的反应是放热反应

（3）①Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑

②SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O

1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×

”

（1）（2013·

江苏高考）甲、乙、丙均含有相同的某种元素，它们之间具有如下转化关系：

甲

乙

丙，若甲为焦炭，则丁可能是O2。

（　　）

（2）（2013·

广东高考）高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅。

（3）（2013·

新课标全国卷Ⅰ）黑火药由硫黄、硝石、木炭三种物质按一定比例混合制成。

（4）（2012·

新课标全国卷）单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料。

（1）按照题中转化关系，若甲为焦炭，丁是O2，则乙是CO，丙是CO2，合理。

（3）制备黑火药的原料为S、KNO3、C，三者比例为1∶2∶3。

（4）单质硅常用于太阳能电池。

（1）√　

（2）√　（3）√　（4）√

2．（2011·

山东高考）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

选A　该短周期非金属元素为Si，硅在自然界中只以化合态形式存在，A正确；

单质硅可用作半导体材料，而光导纤维的主要成分是SiO2，B错误；

Si的最高价氧化物为SiO2，其可以与氢氟酸反应，C错误；

由于非金属性Si＜C，因此气态氢化物的稳定性：

SiH4＜CH4，D错误。

考点二　碳、硅的氧化物

1．一氧化碳

（1）物理性质：

无色气体，有毒，不溶于水。

（2）化学性质：

①燃烧：

2CO＋O2

2CO2。

②还原CuO：

CO＋CuO

Cu＋CO2。

2．二氧化碳和二氧化硅的比较

[深化拓展]

（1）盛放NaOH溶液的试剂瓶不能使用玻璃塞，盛放氢氟酸不能使用玻璃瓶只能使用塑料瓶，因为玻璃中含有的SiO2可以与NaOH溶液、氢氟酸反应。

（2）SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备H2SiO3。

（3）非金属氧化物的熔、沸点一般较低，但SiO2的熔、沸点却很高。

（4）酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2却能与氢氟酸作用。

命题角度一　二氧化硅的结构和性质

河北邯郸模拟）用一种试剂证明生石灰中含有石灰石和石英，下列试剂适宜的是（　　）

A．盐酸　　　　　　　　　B．硫酸

C．NaOH溶液D．氯化钠溶液

选A　向生石灰中加入盐酸，如果有无色无味的气体生成，证明含有石灰石；

如果有不溶于盐酸的固体残渣剩余，说明含有石英。

2．玻璃的主要成分是SiO2，以下物质必须贮存在带有橡胶塞的玻璃试剂瓶中的是____________________。

①KOH溶液　②饱和Na2CO3溶液（碱性溶液）　③盐酸

④水玻璃（Na2SiO3的水溶液）　⑤NaOH溶液　⑥氢氟酸

⑦澄清石灰水　⑧硝酸

SiO2是酸性氧化物，能与碱反应，若用玻璃塞的试剂瓶盛碱性溶液，SiO2会与碱反应，生成的硅酸盐能粘住瓶塞而不易打开。

SiO2与硝酸和盐酸不反应，而氢氟酸能腐蚀玻璃，不能用玻璃试剂瓶盛装。

①②④⑤⑦

3．指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用，在A～E选项中选择正确答案填入括号内。

①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O（　　）

②SiO2＋Na2CO3

Na2SiO3＋CO2↑（　　）

③SiO2＋2C

Si＋2CO↑（　　）

④SiO2＋3C

SiC＋2CO↑（　　）

⑤SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O（　　）

A．作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀

B．氧化性

C．酸性氧化物的通性

D．将挥发性的酸酐从其盐中置换出来

E．未参加氧化还原反应

将所给选项结合实际一一对应查找，A用来雕刻玻璃，应有氢氟酸（HF）参与反应；

B中氧化性是指反应中SiO2中Si得电子，化合价降低；

D中挥发性的酸酐，应为CO2而不是CO，表现酸性氧化物通性是SiO2与碱的反应。

①C　②D　③B　④E　⑤A

命题角度二　二氧化碳的性质

[典例1]　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（　　）

选项

操作及现象

溶液

A

通入CO2，溶液不变浑浊

BaCl2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

[解析]　A项，CO2与BaCl2溶液不反应；

B项，CO2＋Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，H2SiO3与CO2不反应，浑浊不会消失；

C项，CO2＋Ca（ClO）2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，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：

CO2＋Ca（OH）2===CaCO3↓＋H2O，继续通CO2，生成可溶于水的Ca（HCO3）2，再加入足量的NaOH溶液，则：

2NaOH＋Ca（HCO3）2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又变浑浊。

[答案]　B

4．下列有关CO2的实验中，只能证明CO2的物理性质的实验是（　　）

选D　A可以证明CO2的密度比空气大且不能支持蜡烛燃烧；

B可以证明CO2能与石灰水反应；

C可以证明CO2溶于水显酸性；

D只能证明CO2密度比空气密度大。

5．（2014·

铜州四校联考）将过量的CO2分别通入①CaCl2溶液　②Na2SiO3溶液　③Ca（OH）2溶液　④饱和Na2CO3溶液　⑤NaAlO2溶液，最终溶液中有白色沉淀析出的是（　　）

A．①②③④　　B．②④⑤　　C．①②③　　D．②③

选B　①盐酸酸性比H2CO3强，不反应；

②2CO2＋2H2O＋SiO

===H2SiO3↓＋2HCO

；

③CO2＋OH－===HCO

无沉淀；

④饱和Na2CO3溶液中CO2＋H2O＋Na2CO3===2NaHCO3↓，析出NaHCO3；

⑤CO2＋AlO

＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

，生成Al（OH）3沉淀，故B正确。

[总结提升]

碳酸的“强酸性”

碳酸虽然是一种弱酸，但其酸性比硅酸、次氯酸、偏铝酸等物质的酸性强，将CO2气体通入Na2SiO3、NaClO、NaAlO2盐溶液中，均能发生反应而生成相应的弱酸和碳酸（氢）盐，这是“强酸制弱酸”原理的应用。

如：

CO2＋Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓；

CO2＋Ca（ClO）2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO；

CO2（少量）＋2NaAlO2＋3H2O===2Al（OH）3↓＋Na2CO3；

CO2（过量）＋NaAlO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋NaHCO3。

注意：

CO2

命题角度三　二氧化碳与碱溶液反应产物的定量判断

[典例2]　往100mLNaOH溶液中通入CO2，充分反应后，在减压和较低温度下，小心将溶液蒸干，得白色固体M。

通入CO2的体积V（CO2）/mL（标准状况，下同）与M的质量W/g的关系如图。

（1）A点时，白色固体M的化学式为________，通入CO2的体积为________mL。

（2）C点时，白色固体M的化学式为________，通入CO2的体积为________mL。

（3）推算B点时M的组成________（用化学式表示）及通入CO2气体的体积为________mL。

[解析]　首先NaOH转化为Na2CO3，继续通CO2又转化为NaHCO3，结合图形得出：

A点M为Na2CO3，V（CO2）＝1120mL；

C点M为NaHCO3，V（CO2）＝2240mL；

B点为Na2CO3和NaHCO3的混合物，由守恒法求出V（CO2）＝1792mL。

[答案]　

（1）Na2CO3　1120　

（2）NaHCO3　2240

（3）Na2CO3和NaHCO3　1792

二氧化碳与碱反应产物的定量判断

CO2通入NaOH、Ca（OH）2等强碱溶液的反应与CO2气体的通入量有关，当CO2通入少量时生成碳酸盐，当CO2通入过量时生成碳酸氢盐；

当CO2的通入量介于两者之间时，既有正盐又有酸式盐生成，因此推断时一定要注意CO2与碱之间量的关系。

以CO2与NaOH溶液反应为例：

CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O

CO2＋NaOH===NaHCO3

当n（OH－）∶n（CO2）的值不同时产物如下：

6．向100mL0.1mol/LNaOH溶液中通入标准状况下112mLCO2后，溶液中存在的主要离子是（　　）

A．Na＋、CO

　　　　　　　　B．Na＋、HCO

C．HCO

、CO

D．Na＋、OH－

选A　n（NaOH）＝0.01mol，n（CO2）＝0.005mol，那么发生的反应为：

2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，A正确。

　判断正误，正确的划“√”，错误的划“×

广东高考）因为SiO2可与HF反应，所以氢氟酸不能保存在玻璃瓶中。

福建高考）石英只能用于生产光导纤维。

（3）（2012·

山东高考）盛放NaOH溶液时，使用带玻璃塞的磨口瓶。

天津高考）SiO2与酸、碱均不反应。

（5）（2012·

广东高考）因SiO2有导电性，所以SiO2可用于制备光导纤维。

（6）（2011·

江苏高考）SiO2不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器。

（7）（2010·

山东高考）SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应。

（8）（2010·

福建高考）Si→SiO2→H2SiO3均能一步转化。

（9）（2010·

江苏高考）二氧化硅是生产光纤制品的基本原料。

（10）（2010·

上海高考）二氧化硅的分子式是SiO2。

（1）氢氟酸应保存在塑料瓶中。

（2）二氧化硅除了用于生产光导纤维，还可用于生产石英玻璃、水泥等硅酸盐产品。

（3）NaOH能与玻璃中的SiO2反应：

2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O。

（4）SiO2与碱、氢氟酸均可反应。

（5）SiO2用于制光导纤维不是因为它有导电性，而是因为它无色透明，透光性好。

（6）SiO2与氢氟酸可反应。

（8）SiO2与H2O不反应，不能一步转化为H2SiO3。

（10）二氧化硅中不存在分子。

（1）√　

（2）×

　（3）×

　（4）×

　（5）×

　（6）×

（7）√　（8）×

　（9）√　（10）×

考点三　硅酸及硅酸盐

　　1.硅酸

（1）溶解性：

难溶于水。

（2）化学性质——弱酸性：

酸性比碳酸还弱：

Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓。

（3）制备：

可用硅酸钠与盐酸反应制得：

Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl。

（4）用途：

硅胶可用作干燥剂的载体和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂。

2．硅酸盐

（1）硅酸盐：

是由Si、O和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要成分。

（2）硅酸钠：

硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。

（3）硅酸盐组成的表示：

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Na2O·

SiO2，长石（KAlSi3O8）可表示为K2O·

Al2O3·

6SiO2。

3．无机非金属材料

（1）传统无机非金属材料

水泥

玻璃

陶瓷

生产原料

石灰石、黏土

纯碱、石英、石灰石

黏土

主要设备

水泥回转窑

玻璃熔炉

陶瓷窑

生产条件

高温

（2）新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。

[深化拓展]

（1）无机酸一般易溶于水，而H2SiO3却难溶于水。

（2）因H2CO3的酸性强于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应：

Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但在高温下Na2CO3＋SiO2

Na2SiO3＋CO2↑也能发生。

（3）Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，与玻璃的成分不相同；

即水玻璃又称为泡花碱，但它却是盐溶液（存放的试剂瓶不能用玻璃塞），而不是碱溶液。

（4）氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。

命题角度一　硅酸盐的结构和性质

1．《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”、“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色为硅酸铜钡（BaCuSi2Ox，铜为＋2价），下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是（　　）

A．可用氧化物形式表示为BaO·

CuO·

2SiO2

B．性质稳定，不易脱色

C．易溶解于强酸和强碱

D．x等于6

选C　根据化合物中元素的化合价代数和为0，可求得x＝6，故化学式为BaCuSi2O6，用氧化物形式可表示为BaO·

2SiO2。

由硅酸盐的性质及古瓷图案的长久存在，说明硅酸铜钡性质稳定，故C错误。

2．（2014·

贵州遵义高三期末）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，最后所得的固体物质是（　　）

A．Na2SiO3　　　　　　　　　B．Na2CO3、Na2SiO3

C．Na2CO3、SiO2D．SiO2

选A　分析题述过程中发生的化学反应：

H2O＋CO2＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋Na2CO3，Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3，H2SiO3

SiO2＋H2O,2NaHCO3

Na2CO3＋H2O＋CO2↑，且Na2CO3＋SiO2

Na2SiO3＋CO2↑，因此最后所得的固体物质中只有Na2SiO3。

3．我国成功地发射了嫦娥一号探测卫星，确定对月球土壤中14种元素的分布及含量进行探测等。

月球的矿产资源极为丰富，仅月面表层5cm厚的沙土就含铁单质有上亿吨，月球上的主要矿物有辉石（CaMgSi2O6）、斜长石（KAlSi3O8）和橄榄石[（Mg，Fe）2SiO4]（逗号表示两种元素各占一部分）等，下列说法或分析不正确的是（　　）

A．辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿

B．斜长石的氧化物形式可表示为K2O·

6SiO2

C．橄榄石中铁为＋2价

D．月球上有游离态铁是因为月球上铁的活动性比地球上铁的活动性弱

选D　A项，硅酸盐矿是指含有Si、O和金属元素的复杂化合物，A正确；

斜长石（KAlSi3O8）可以写成氧化物形式，B正确；

橄榄石[（Mg，Fe）2SiO4]中Mg元素化合价为＋2价，铁也应为＋2价，C正确；

月球上铁的活动性和地球上铁的活动性是一样的，月球上有游离态铁是因为月球上没有氧气，D错误。

命题角度二　无机非金属材料

4．下列哪些材料是新型无机非金属材料（　　）

①氧化铝陶瓷　②氮化硅陶瓷　③碳化硅陶瓷　④氮化铝陶瓷　⑤氮化钛陶瓷　⑥硅化硼陶瓷　⑦二硅化铜陶瓷

A．仅①②③B．仅①③④⑤

C．仅①⑤⑥D．全部都是

选D　新型无机非金属材料继承传统无机非金属材料的许多优点，克服某些弱点。

如半导体材料、超硬耐高温材料、发光材料等都称为新型无机非金属材料。

5．下列有关玻璃的说法不正确的是（　　）

A．制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英

B．玻璃在加热熔化时有固定的熔点

C．普通玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙

D．盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起

选B　玻璃的主要成分可用Na2O·

CaO·

6SiO2表示，属于玻璃态物质，是混合物，没有固定的熔、沸点，B错误；

玻璃中的SiO2与烧碱反应生成易溶于水的硅酸钠，硅酸钠是无机黏合剂，会将玻璃塞与瓶口粘在一起而不易打开，D正确。

命题角度三　碳、硅及其化合物的综合推断

6．（2014·

四川遂宁三县联考）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D→B的化学方程式：

_______________________________________。

（3）写出B→C的离子方程式：

据A是灰黑色的、有金属光泽的固体单质，知A是硅，则B是硅酸钠，C是硅酸，D是二