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1、19届高考化学总复习第4章非金属及其化合物第1讲碳硅及其重要化合物配套练习第1讲碳、硅及其重要化合物【2019备考】最新考纲：1.掌握碳元素、硅元素的单质的主要性质及应用。2.掌握碳元素、硅元素的重要化合物的主要性质及应用。3.了解碳元素、硅元素的单质及重要化合物的制备方法。4.了解碳元素、硅元素的单质及其重要化合物对环境质量的影响。考点一碳、硅单质及氧化物(频数：难度：)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二周期A族第三周期A族单质的结构金刚石：空间网状结构石墨：层状结构晶体硅：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

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：SiO2SiO2。工业制法：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CO2H2O H2CO3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

3、的试剂瓶用橡胶塞)CO2少量：CO22NaOH=Na2CO3H2O、CO2过量：CO2NaOH=NaHCO3与盐反应如与Na2CO3反应：SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2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：SiO2CaOCaSiO3如与Na2O反应：Na2OCO2=Na2CO3用途光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐硅及其化合物的特殊性Si的还原性强于C，但C能还原SiO2生成Si，且氧化产物为CO：2CSiO2Si2CO。SiO2

4、是H2SiO3的酸酐，它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3。酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO2能与HF反应：SiO24HF=SiF42H2O。H2CO3的酸性大于H2SiO3，但在高温下SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2也能发生。1(RJ必修1P8110改编)下列关于碳、硅及其化合物的叙述正确的是()A碳、硅都是A族元素，它们在自然界中都以化合态形式存在B二氧化碳、二氧化硅的物理性质相似C二氧化碳、二氧化硅都是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成相应的盐D高纯度的二氧化硅用于制造半导体材料答案C2根据教材SiO2性质的一般性与特殊性完成下列表格。可供选择的试剂：A.盐酸B氢氧化

5、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)B(2)NaCl(SiO2)D(3)SiO2(Fe2O3)A(4)SiO2(CaCO3)A(5)SiO2(NH4Cl)3.(溯源题)判断下列说法是否正确(1)燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放()(2017课标全国)(2)燃料燃烧产物CO2是温室气体之一()(2016全国卷)(3)将某溶液与稀盐酸反应产生的气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，说明该溶液中一定含有CO ()(2016四川高考)(4)因为HF与SiO2反应，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记()(2

6、016全国卷)(5)石英砂可用于生产单晶硅()(2016海南高考)答案(1)(2)(3)(4)(5)探源：本题源于教材LK必修1 P66图3111“碳及其化合物在自然界中的转化示意图”RJ必修1 P76“思考与交流”，对碳、硅及其化合物的性质进行了考查。题组一碳、硅单质的结构、性质及用途1近年来科学家制造出大量的新物质，对下列三种物质的相关说法错误的是()石墨烯：从石墨中分离出来，是最薄、最坚硬的纳米材料石墨炔：平面网状结构的全碳分子，具有优良的化学稳定性纳米碳管：具有优良的场发射性能，制作阴极显像管、储氢材料A石墨烯具有良好的导电性B上述三种物质与金刚石互为同素异形体C石墨炔孔径略大于H2分

7、子的直径，可作H2的提纯薄膜D上述三种物质与浓硫酸都能发生反应，但反应产物不同解析A项，石墨烯是一种新发现的材料，它的物理性质是拉力好、导电性和导热性好、硬度大、熔点高等；B项，同种元素的不同单质互称同素异形体；C项，碳原子半径大于氢原子，则石墨炔孔径大于H2分子的直径，可以容纳H2分子；D项，碳与浓硫酸反应产物均为二氧化碳和二氧化硫。答案D2下列关于硅的说法不正确的是()A硅是非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体B硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料C硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应D加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应解析晶体硅的导电性介于导体和

8、绝缘体之间，是良好的半导体材料。硅在常温下化学性质不活泼，但仍能与氟气、氟化氢和NaOH溶液等发生反应，加热至一定温度时，硅能与氯气、氧气等发生反应。答案C3(2018银川模拟)科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示：容器中进行的反应为Si(粗)3HCl(g)=SiHCl3(l)H2(g)；容器中进行的反应为SiHCl3H2=Si(纯)3HCl。下列说法正确的是()A该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用B最好用分液的方法分离Si和SiHCl3C反应和中HCl均作氧化剂D反应和均属于可逆反应解析从反应流程容易看出，HCl可循环使用，A项正确；Si为固体，SiHCl3为液体

9、，用过滤法分离，B项错误；反应中HCl作氧化剂，反应中HCl为氧化产物，C项错误；反应和都不是可逆反应，D项错误。答案A【练后归纳】在设计制备纯硅的实验题中，常遇到的知识点(1)高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅：SiO22CSi(粗)2CO(2)粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si3HClSiHCl3H2(3)粗硅与干燥Cl2反应制得SiCl4：Si(粗)2Cl2SiCl4(4)SiHCl3与过量H2在高温下反应制得纯硅：SiHCl3H2Si(纯)3HCl(5)SiCl4与过量H2在高温下反应制得纯硅：SiCl42H2Si(纯)4HCl(6)SiO22Mg2MgOSi(7)SiHCl3

10、、SiCl4能与水发生反应：SiHCl33H2O=H2SiO33HClH2SiCl43H2O=H2SiO34HCl(8)SiH4在空气中易自燃：SiH42O2=SiO22H2O题组二碳、硅氧化物的性质用途4(2018杭州质检)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通入足量CO2，溶液变浑浊饱和Na2CO3B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)

11、2溶液解析A项，CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3，由于NaHCO3的溶解度小，生成的NaHCO3的质量多而析出；B项，CO2Na2SiO3H2O=Na2CO3H2SiO3，H2SiO3与CO2不反应，浑浊不会消失；C项，CO2Ca(ClO)2H2O=CaCO32HClO，所以溶液变浑浊，加入的品红被HClO氧化褪色；D项，首先，CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O，继续通CO2至过量，产生可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH，则发生反应：2NaOHCa(HCO3)2=CaCO3Na2CO32H2O，溶液又变浑浊。答案B5二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研

12、及新型材料等方面有着重要的用途。ae是对反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行的判断，其中正确的是()SiO22NaOH=Na2SiO3H2OSiO22CSi2COSiO24HF=SiF42H2ONa2CO3SiO2Na2SiO3CO2SiO23CSiC2COa反应中SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃b反应中SiO2表现出氧化性c反应中SiO2表现了酸性氧化物的通性d反应符合用难挥发性酸酐制取易挥发性酸酐e反应中SiO2未参加氧化还原反应Aace Bbde Ccde Dab解析通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是，因此a判断错误，c判断也错；反应是一个置换反应，其中二氧化硅被还原

13、，表现出氧化性，b判断正确；反应是一个复分解反应，用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d判断正确；反应中硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因此二氧化硅没有参加氧化还原反应，e判断正确，所以选项B正确。答案B考点二硅酸盐无机非金属材料(频数：难度：)1硅酸2硅酸盐(1)概念：是由硅、氧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)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。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

14、混合而成的。(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：溶液中通入CO2反应的化学方程式：Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3。用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。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。玻璃中含有二氧化硅，因此氢氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶。硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐是硅酸钠，其水溶液称为水玻璃，但却是盐溶液。硅胶(mSiO2nH2O)是一种很好的无毒干燥剂。3常见

15、无机非金属材料(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、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：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2；CaCO3SiO2CaSiO3CO2。(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。1教材基础知识判断(1)玻璃是一种晶体，有较高的熔点()(2)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱()(3)传统无机非金属材料是

16、指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料()(4)光导纤维、碳纳米管、氮化硅结构陶瓷等都是新型无机非金属材料()(5)高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点()(6)普通玻璃、石英玻璃、水泥、玛瑙都属于硅酸盐产品()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2教材基础知识探究实验室中要熔化烧碱固体，现有三种坩埚：石英坩埚、陶瓷坩埚、铁坩埚。你认为选哪一种？简述选择的依据。答案选择铁坩埚。依据：铁不与烧碱反应，而石英坩埚、陶瓷坩埚中都含有SiO2，能与NaOH反应使得坩埚受损。题组一硅酸、硅酸盐的性质、用途1能证明硅酸的酸性弱于碳酸的实验事实是()ACO2溶于水形成碳酸，SiO2难

17、溶于水BCO2通入可溶性硅酸盐溶液中析出硅酸沉淀C高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2D氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀解析酸的酸性强弱与酸酐及酸本身的溶解性无关，A错误；CO2(少量)与硅酸钠溶液的反应为CO2H2ONa2SiO3=Na2CO3H2SiO3，符合强酸制弱酸的规律，B正确；高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2，不能证明硅酸和碳酸酸性的强弱，C错误；选项D只能证明盐酸的酸性比碳酸和硅酸强，不能证明碳酸与硅酸的强弱，D错误。答案B2水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2：6

18、5%70%、C：30%35%)制取水玻璃的工艺流程：下列说法正确的是()A原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值B操作A与操作B完全相同C该流程中硅元素的化合价发生改变D反应器中发生的复分解反应为SiO22NaOH=Na2SiO3H2O解析A项，稻壳灰来源广泛价格低廉，活性炭具有吸附性，有较高的经济价值，正确；B项，操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误；C项，二氧化硅中，硅元素的化合价是4价，硅酸钠中，硅元素的化合价是4价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，错误；D项，由复分解反应的概念可知，SiO22NaOH=Na2SiO3H2O，不属于复分解反应，错误

19、。答案A题组二无机非金属材料3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，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B4下列关于硅材料的说法不正确的是()A钢化玻璃与普通玻璃的主要成分基本相同B制普通玻璃的原料是石灰石、纯碱和石

20、英砂C陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料D水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂解析钢化玻璃是普通玻璃经一定物理方法处理后得到的，A项正确；水玻璃是Na2SiO3水溶液，是混合物，D项不正确。答案D 试题分析(2016课标全国卷，7)下列关于燃料的说法错误的是()A燃料燃烧产物CO2是温室气体之一B化石燃料完全燃烧不会造成大气污染C以液化石油气代替燃油可减少大气污染D燃料不完全燃烧排放的CO是大气污染物之一解题思路：我的答案：考查意图：本题密切联系社会现实，既瞄准社会发展对能源需求的日益增长，又恰当的结合了“化石”能源大量使用，对人类赖以生存的环境造成的危害。以“化石燃料完全燃烧不会造成大气污染

21、”的错误选项，加深考生对“化石燃料”的进一步认识，使考生明白“化石燃料”即使完全燃烧，也会因排放氮、硫氧化物而造成大气污染；同样，由纯碳氢化合物组成的燃料完全燃烧转化为二氧化碳，其依然是大气的温室气体之一，使考生从思想上认清“化石燃料”在造福人类的同时，亦会产生危害，以便从思想上意识到减少“化石燃料”使用的重要性，学会用辩证的思维认识社会。本题抽样统计难度为0.50。解题思路：燃料燃烧产物是CO2，温室气体包括CO2、CH4等气体；化石燃料包括石油、煤和天然气等，其中主要含碳、氢外，还含氮、硫等，完全燃烧产生除大量CO2气体外，还产生NxOy、SO2等，这些都是大气污染物；液化石油气是一种比较

22、清洁的能源，以液化石油气代替燃油可减少大气污染；CO是有毒气体，燃料不完全燃烧排放的CO是大气污染物之一。教学中一定抓好基础知识的落实，注重化学与生产生活、环境、社会、科技的密切关系。部分学生对“燃油”可能不清楚。正确答案：B真题演练1(2016江苏化学，1)大气中CO2含量的增加会加剧“温室效应”。下列活动会导致大气中CO2含量增加的是()A燃烧煤炭供热 B利用风力发电C增加植被面积 D节约用水用电解析煤炭燃烧会生成大量CO2，加剧“温室效应”，A正确；风力发电，不产生CO2，B错误；增加植被面积，植物会将CO2转化为O2，C错误；节约用电用水，不产生CO2，D错误。答案A2(2015安徽理

23、综，9)下列有关说法正确的是()A在酒精灯加热条件下，Na2CO3、NaHCO3固体都能发生分解BFe(OH)3胶体无色、透明，能产生丁达尔现象CH2、SO2、CO2三种气体都可用浓H2SO4干燥DSiO2既能和氢氧化钠溶液反应又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物解析A项，Na2CO3固体在酒精灯加热条件下，不分解，错误；B项，Fe(OH)3胶体呈红褐色，错误；C项，H2、SO2、CO2三种气体都可用浓硫酸干燥，正确；D项，由于SiO2与氢氟酸反应不能生成盐，所以SiO2是酸性氧化物而不是碱性氧化物，错误。答案C3(2017课标全国，26)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO

24、2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：回答下列问题：(1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是_，还可使用_代替硝酸。(2)沉淀A的主要成分是_，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为_。(3)加氨水过程中加热的目的是_。沉淀B的主要成分为_、_(填化学式)。(4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为：MnOHH2C2O4Mn2CO2H2O。实验中称取0.400 g水泥样品，滴定时消耗了0.050 0 molL1的K

25、MnO4溶液36.00 mL，则该水泥样品中钙的质量分数为_。解析(1)Fe3容易在pH较小时转换为沉淀，所以需要将Fe2氧化为Fe3。双氧水可以将Fe2氧化为Fe3且不会引入杂质。(2)二氧化硅不与强酸反应，但与HF反应，所以沉淀A是二氧化硅。SiO24HF=SiF42H2O。(3)加热可以促进Fe3、Al3水解生成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀。pH为45时Ca2、Mg2不沉淀，Fe3、Al3沉淀，所以沉淀B为Fe(OH)3、Al(OH)3。(4)5Ca25H2C2O42KMnO4，n(KMnO4)0.050 0 mol/L36.00 mL103 LmL11.80103 mol，n(C

26、a2)4.50103 mol，水泥中钙的质量分数为100%45.0%。答案(1)将Fe2氧化为Fe3 双氧水(2) SiO2 SiO24HF=SiF42H2O(3)防止胶体生成，易沉淀分离Fe(OH)3 Al(OH)3 (4)45.0%一、选择题1硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。在无机非金属材料中，硅一直扮演着主角。下面几种物质中含有硅单质的是()解析玛瑙、光导纤维和水晶的主要成分是SiO2，硅单质可用来制造太阳能电池板。答案C2如何解决好碳排放问题是关系到人类可持续发展的重大课题之一。目前，采用较多的方法是对二氧化碳进行捕集封存和富集再利用。下列与二氧化碳有关的叙述正

27、确的是()ACO2是形成酸雨的主要物质BCO2导致温室效应，是一种大气污染物CCO2(g)C(s)2CO(g)H0，高温有利于该反应自发进行D实验室常用大理石与稀盐酸或稀硫酸反应制取二氧化碳解析A项，CO2是形成温室效应的主要物质，而二氧化硫、氮氧化物是形成酸雨的主要物质，故A错误；B项，二氧化碳不是大气污染物，故B错误；D项，大理石与稀硫酸反应生成二氧化碳和硫酸钙，硫酸钙微溶于水，附着在大理石的表面，阻止了稀硫酸与大理石的进一步接触，这时反应就会停止，只能制取很少的二氧化碳，所以实验室常用大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳，而不用稀硫酸，故D错误。答案C3下列有关硅酸盐及无机非金属材料的说法正确的是()A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B反应Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3，反应Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，两反应是相互矛盾的，不可能都能发生C普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属