2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)知識梳理與訓(xùn)練 第4章 第1講 碳、硅及無機非金屬材料（含解析）.doc

2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)知識梳理與訓(xùn)練 第4章 第1講 碳、硅及無機非金屬材料（含解析）考綱要求1.了解C、Si元素單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。2.了解C、Si元素單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境質(zhì)量的影響。3.以新材料、新技術(shù)為背景考查C、Si元素及其重要化合物的性質(zhì)及應(yīng)用。考點一碳、硅單質(zhì)及其重要化合物的性質(zhì)1C、Si單質(zhì)的存在形態(tài)、物理性質(zhì)及用途(1)自然界中的碳元素既有游離態(tài)，又有化合態(tài)，而硅元素因有親氧性，所以僅有化合態(tài)。碳單質(zhì)主要有金剛石、石墨、C60等同素異形體，硅單質(zhì)主要有晶體硅和無定形硅兩大類。(2)單質(zhì)的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)與用途比較碳硅結(jié)構(gòu)金剛石：空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)石墨：層狀結(jié)構(gòu)晶體硅：與金剛石類似的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)物理性質(zhì)金剛石熔點高、硬度大石墨熔點高、質(zhì)軟，有滑膩感晶體硅為灰黑色固體，有金屬光澤、硬度大、熔點高用途金剛石用作切割刀具，石墨用作電極、鉛筆芯晶體硅用作半導(dǎo)體材料、硅芯片和硅太陽能電池2.碳、硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)碳、硅在參與化學(xué)反應(yīng)時，一般表現(xiàn)還原性。(1)碳(2)Si3二氧化碳和二氧化硅的比較物質(zhì)二氧化硅二氧化碳結(jié)構(gòu)立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不存在單個分子存在單個CO2分子主要物理性質(zhì)硬度大，熔、沸點高，常溫下為固體，不溶于水熔、沸點低，常溫下為氣體，微溶于水化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)不反應(yīng)CO2H2OH2CO3與酸反應(yīng)只與氫氟酸反應(yīng)：SiO24HF=SiF42H2O不反應(yīng)與堿反應(yīng)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(盛堿液的試劑瓶用橡膠塞)CO2少量：CO22NaOH=Na2CO3H2O、CO2過量：CO2NaOH=NaHCO3化學(xué)性質(zhì)與鹽反應(yīng)如與Na2CO3反應(yīng)：SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2如與Na2SiO3反應(yīng)：Na2SiO3H2OCO2(不足)=H2SiO3Na2CO3或Na2SiO32H2O2CO2(足量)=H2SiO32NaHCO3與堿性氧化物反應(yīng)如與CaO反應(yīng)：SiO2CaOCaSiO3如與Na2O反應(yīng)：Na2OCO2=Na2CO3用途光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器、電子部件制飲料、制碳酸鹽4硅酸和硅酸鈉(1)硅酸硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊溶液變紅色。硅酸不穩(wěn)定，受熱易分解：H2SiO3SiO2H2O。硅酸能與堿溶液反應(yīng)，如與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O。硅酸在水中易聚合形成膠體。硅膠吸附水分能力強，常用作干燥劑。(2)硅酸鈉(Na2SiO3)白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱水玻璃，有黏性，水溶液顯堿性。它能與酸性比硅酸強的酸反應(yīng)，分別寫出以下化學(xué)方程式：與鹽酸反應(yīng)：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3。與CO2水溶液反應(yīng)：Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3。用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。深度思考1從元素周期表的位置看，碳和硅均為A族元素，自然界中有碳的多種單質(zhì)存在，自然界中有硅的單質(zhì)嗎？為什么？答案沒有，因為硅有很強的親氧性，在地殼形成時硅與氧易結(jié)合，難分離，因而硅在自然界中主要以氧化物和硅酸鹽的形式存在。2寫出除去下列氣體中混有的雜質(zhì)(括號內(nèi)為雜質(zhì))可采取的方法：(1)CO(CO2)：_。(2)CO2(CO)：_。(3)CO2(O2)：_。(4)CO2(SO2)：_。(5)CO2(HCl)：_。答案(1)通過盛有濃NaOH溶液的洗氣瓶(2)通過盛放灼熱CuO的硬質(zhì)玻璃管(3)通過盛放灼熱銅網(wǎng)的硬質(zhì)玻璃管(4)通過盛有飽和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液的洗氣瓶(5)通過盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶3如何用所提供的試劑和方法除去各粉末狀混合物中的雜質(zhì)(括號內(nèi)為雜質(zhì))。將所選答案的編號填入下表內(nèi)相應(yīng)的空格內(nèi)(如果不需要外加試劑，則對應(yīng)答案欄可空著)?？晒┻x擇的試劑：A.鹽酸B氫氧化鈉溶液C氧氣D水E二氧化碳可選用的操作：水洗加熱高溫灼燒過濾結(jié)晶粉末狀混合物選擇的試劑選用的操作(1)CaCO3(SiO2)(2)NaCl(SiO2)(3)SiO2(Fe2O3)(4)SiO2(CaCO3)(5)SiO2(NH4Cl)答案(1)B(2)D(3)A(4)A(5)解析可根據(jù)二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物；它可跟強堿反應(yīng)，不跟酸(氫氟酸除外)反應(yīng)；它受熱不分解等性質(zhì)選擇。而三氧化二鐵、碳酸鈣跟鹽酸反應(yīng)；硅酸、氯化銨能受熱分解。通過一定操作，除去雜質(zhì)。除雜過程中所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：(1)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(3)Fe2O36HCl=2FeCl33H2O(4)CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O(5)NH4ClNH3HCl題組一對比掌握CO2、SiO2的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1下列關(guān)于SiO2和CO2的說法中正確的是()ACO2、SiO2分別是碳酸和硅酸的酸酐BCO2和SiO2與水反應(yīng)分別生成相應(yīng)的酸CCO2是酸性氧化物，SiO2是兩性氧化物DCO2和SiO2都是由相應(yīng)的分子組成的答案A解析SiO2不能與水反應(yīng)，B項錯；SiO2也是酸性氧化物，C項錯；SiO2中不存在分子，其化學(xué)式僅代表Si、O原子個數(shù)比為12。2二氧化硅廣泛存在于自然界中，在日常生活、生產(chǎn)、科研及新型材料等方面有著重要的用途。ae是對反應(yīng)中SiO2所表現(xiàn)的化學(xué)性質(zhì)或作用進行判斷，其中正確的是()SiO22NaOH=Na2SiO3H2OSiO22CSi2COSiO24HF=SiF42H2ONa2CO3SiO2Na2SiO3CO2SiO23CSiC2COa反應(yīng)中SiO2作為玻璃的成分被消耗，用于刻蝕玻璃b反應(yīng)中SiO2表現(xiàn)出氧化性c反應(yīng)中SiO2表現(xiàn)了酸性氧化物的通性d反應(yīng)符合用難揮發(fā)性的酸酐制取易揮發(fā)性酸酐的道理e反應(yīng)中SiO2未參加氧化還原反應(yīng)AaceBbdeCcdeDab答案B解析通常用氫氟酸來刻蝕玻璃，與之對應(yīng)的反應(yīng)是，因此a、c判斷錯誤；反應(yīng)是一個置換反應(yīng)，其中二氧化硅被還原，表現(xiàn)出氧化性，b判斷正確；反應(yīng)是一個復(fù)分解反應(yīng)，用難揮發(fā)的二氧化硅制取易揮發(fā)的二氧化碳，d判斷正確；反應(yīng)中碳的化合價由0價變?yōu)?和2，硅的化合價和氧的化合價都沒有改變，因此二氧化硅沒有參加氧化還原反應(yīng)，e判斷也正確。熟記硅及其化合物的特殊性質(zhì)1硅單質(zhì)的特殊性(1)Si的還原性大于C，但C卻能在高溫下還原出Si：SiO22CSi2CO。(2)非金屬單質(zhì)跟堿液作用一般無H2放出，但Si與堿液作用卻放出H2：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。(3)非金屬單質(zhì)一般不跟非氧化性酸作用，但Si能與HF作用：Si4HF=SiF42H2。(4)非金屬單質(zhì)大多為非導(dǎo)體，但Si為半導(dǎo)體。2含硅化合物的特殊性(1)SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接與水作用制備H2SiO3。(2)酸性氧化物一般不與酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO24HF=SiF42H2O。(3)無機酸一般易溶于水，但H2SiO3難溶于水。(4)因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能發(fā)生下列反應(yīng)：Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3，但在高溫下SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2也能發(fā)生。題組二CO2與鹽或堿溶液反應(yīng)的規(guī)律3用四種溶液進行實驗，下表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對應(yīng)關(guān)系錯誤的是()選項操作及現(xiàn)象溶液A通入CO2，溶液變渾濁飽和Na2CO3溶液B通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通CO2至過量，渾濁消失Na2SiO3溶液C通入CO2，溶液變渾濁，再加入品紅溶液，紅色褪去Ca(ClO)2溶液D通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通CO2至過量，渾濁消失，再加入足量NaOH溶液，又變渾濁澄清石灰水答案B解析由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3，因而會析出NaHCO3晶體，A項正確；B項，CO2Na2SiO3H2O=Na2CO3H2SiO3，CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3，H2SiO3與CO2不反應(yīng)，渾濁不會消失；C項，CO2Ca(ClO)2H2O=CaCO32HClO，溶液變渾濁后加入品紅溶液，被HClO氧化褪色；D項，首先CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O，繼續(xù)通CO2，生成可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH，則：2NaOHCa(HCO3)2=CaCO3Na2CO32H2O，溶液又變渾濁。4標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將3.36LCO2氣體通入200mL1.00mol·L1NaOH溶液中，充分反應(yīng)后溶液中c(CO)與c(HCO)的比值為(不考慮CO、HCO的水解)()A11B12C21D13答案B解析n(CO2)0.150mol，n(NaOH)0.200L×1.00mol·L10.200mol，即1<<2，反應(yīng)產(chǎn)物為Na2CO3、NaHCO3，設(shè)其物質(zhì)的量分別為x、y，則解得，所以。CO2與堿反應(yīng)產(chǎn)物的定量判斷CO2通入NaOH、Ca(OH)2等強堿溶液的反應(yīng)與CO2氣體的通入量有關(guān)，當(dāng)CO2通入少量時生成碳酸鹽，當(dāng)CO2通入過量時生成碳酸氫鹽；當(dāng)CO2的通入量介于兩者之間時，既有正鹽又有酸式鹽生成，因此推斷時一定要注意CO2與堿之間量的關(guān)系。以CO2與NaOH溶液反應(yīng)為例：CO22NaOH=Na2CO3H2OCO2NaOH=NaHCO3當(dāng)n(OH)n(CO2)的值不同時產(chǎn)物如下：考點二硅酸鹽及無機非金屬材料1硅酸鹽(1)概念：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)表示方法：硅酸鹽礦物的成分復(fù)雜，多用氧化物的形式表示它們的組成，如硅酸鈉(Na2SiO3)寫成Na2O·SiO2，鉀云母(KH2Al3Si3O12)寫成K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O。2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。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)窯玻璃熔窯陶瓷窯玻璃生產(chǎn)中的兩個重要反應(yīng)：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2；CaCO3SiO2CaSiO3CO2。(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。題組一無機非金屬材料成分的辨別1下列關(guān)于硅單質(zhì)及其化合物的說法正確的是()A水玻璃是一種礦物膠，既不易燃燒也不受腐蝕B水泥、玻璃、沙子都是硅酸鹽制品C高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導(dǎo)纖維D陶瓷是人類應(yīng)用很早的硅酸鹽材料答案AD解析水玻璃是Na2SiO3的水溶液，可用作防火劑和防腐劑，A正確；光導(dǎo)纖維的主要成分是SiO2，C不正確。2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(xué)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12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(xué)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。題組二復(fù)雜硅酸鹽的成分及表示方法3青石棉是一種致癌物質(zhì)，是鹿特丹公約中受限制的46種化學(xué)品之一，其化學(xué)式為Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸溶液處理時，還原產(chǎn)物只有NO，下列說法不正確的是()A青石棉是一種硅酸鹽材料B青石棉中含有一定量的石英晶體C青石棉的化學(xué)組成可表示為Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2OD1mol青石棉能使1molHNO3被還原答案B解析硅酸鹽指的是硅、氧與其他化學(xué)元素(主要是鋁、鐵、鈣、鎂、鉀、鈉等)結(jié)合而成的化合物的總稱，故青石棉是一種硅酸鹽產(chǎn)品；青石棉是一種純凈物，不可能含有一定量的石英晶體；1molNa2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O跟硝酸反應(yīng)時，失去3mol電子，故能使1molHNO3被還原。1不要混淆二氧化硅和硅的用途用于制作光導(dǎo)纖維的是SiO2，用于制作半導(dǎo)體材料、計算機芯片的是晶體硅。2熟悉幾種常見飾品的主要成分水晶、石英、瑪瑙的主要成分是SiO2；珍珠的主要成分是CaCO3；鉆石是金剛石；寶石的主要成分是Al2O3。3了解用氧化物的形式表示復(fù)雜硅酸鹽的方法(1)書寫順序：較活潑的金屬氧化物·較不活潑的金屬氧化物·SiO2·水。(2)各元素的化合價保持不變，各元素原子個數(shù)比符合原來的組成?？键c三碳、硅轉(zhuǎn)化關(guān)系的應(yīng)用1碳及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖2硅及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖題組一常見轉(zhuǎn)化關(guān)系判斷1已知甲、乙、丙、X是4種中學(xué)化學(xué)中常見的物質(zhì)，其轉(zhuǎn)化關(guān)系符合下圖。則甲和X(要求甲和X能互換)不可能是()甲乙丙甲AC和O2BCO2和NaOH溶液CCl2和FeDAlCl3溶液和NaOH溶液答案C解析A項正確，既可以實現(xiàn)CCOCO2CO的轉(zhuǎn)化，也可以實現(xiàn)O2CO2COCO2的轉(zhuǎn)化；B項正確，既可以實現(xiàn)CO2NaHCO3Na2CO3NaHCO3的轉(zhuǎn)化，也可以實現(xiàn)NaOHNa2CO3NaHCO3Na2CO3的轉(zhuǎn)化；C項錯誤，可以實現(xiàn)Cl2FeCl3FeCl2FeCl3的轉(zhuǎn)化，但不能實現(xiàn)FeFeCl3FeCl2的轉(zhuǎn)化；D項正確，既可以實現(xiàn)AlCl3Al(OH)3NaAlO2Al(OH)3的轉(zhuǎn)化，也可以實現(xiàn)NaOHNaAlO2Al(OH)3NaAlO2的轉(zhuǎn)化。2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()ASiO2屬于兩性氧化物B盛放Na2CO3溶液的試劑瓶不能用玻璃塞C硅膠吸水后可重復(fù)再生D圖中所示轉(zhuǎn)化反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)答案BC解析SiO2是酸性氧化物，它能與氫氟酸反應(yīng)是其特殊性質(zhì)，A錯；在圖示轉(zhuǎn)化關(guān)系中只有第一行的變化是氧化還原反應(yīng)，其余均為非氧化還原反應(yīng)。題組二化工生產(chǎn)中的硅及化合物的轉(zhuǎn)化3X是一種新型無機非金屬材料，具有耐磨、耐腐蝕、抗冷熱沖擊性。有關(guān)生產(chǎn)過程如下：為了確定C的組成，某同學(xué)進行了以下的探究過程。已知F、G都是難溶于水和稀硝酸的白色沉淀，I可作光導(dǎo)纖維。按要求回答下列問題：(1)C的化學(xué)式為_；X的化學(xué)式為_。(2)寫出下列方程式：反應(yīng)的化學(xué)方程式_；反應(yīng)的離子方程式_。答案(1)SiCl4Si3N4(2)SiCl44NH3=Si(NH2)44HClSiO22H2O2CO2=H2SiO32HCO解析由I可作光導(dǎo)纖維知，I為SiO2，根據(jù)題給第二個框圖中的轉(zhuǎn)化關(guān)系和“F、G都是難溶于水和稀硝酸的白色沉淀”知F為硅酸，H為硅酸鈉；由EG是加入了硝酸銀和稀硝酸，生成了難溶于水和稀硝酸的白色沉淀，則E中含有氯離子；則化合物C中含硅、氯兩種元素，故C為SiCl4，D為Si(NH2)4，X為Si3N4。4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)硅在元素周期表中的位置是_。(2)工業(yè)上生產(chǎn)粗硅的反應(yīng)有：SiO22CSi(粗)2CO；SiO23CSiC2CO。若產(chǎn)品中單質(zhì)硅與碳化硅的物質(zhì)的量之比為11，則參加反應(yīng)的C和SiO2的物質(zhì)的量之比為_。(3)工業(yè)上可以通過如圖所示的流程制取純硅：若反應(yīng)為Si(粗)3HClSiHCl3H2，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。整個制備過程中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)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。假設(shè)每一輪次制備1mol純硅，且生產(chǎn)過程中硅元素沒有損失，反應(yīng)中HCl的利用率為90%，反應(yīng)中H2的利用率為93.75%，則在第二輪次的生產(chǎn)中，補充投入HCl和H2的物質(zhì)的量之比是_。答案(1)第三周期第A族(2)52(3)SiHCl3H2Si(純)3HClSiHCl33H2O=H2SiO33HClH251解析(1)硅在元素周期表中的位置是第三周期第A族。(2)根據(jù)反應(yīng)SiO22CSi(粗)2CO，SiO23CSiC2CO，生成1molSi需C2mol、SiO21mol，生成1molSiC需C3mol、SiO21mol，產(chǎn)品中Si與SiC的物質(zhì)的量之比為11，則參加反應(yīng)的C和SiO2的物質(zhì)的量之比為52。(3)反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiHCl3H2Si(純)3HCl?；瘜W(xué)方程式為SiHCl33H2O=H2SiO33HClH2。探究高考明確考向1高考選項正誤判斷，正確的打“”，錯誤的打“×”(1)SiO2、NaOH、HF三者兩兩均能反應(yīng)()(xx·江蘇，8C改編)(2)Si和SiO2都用于制造光導(dǎo)纖維()(xx·海南，10D)(3)硅膠可作袋裝食品的干燥劑()(xx·四川理綜，1B)(4)SiO2既能與KOH溶液反應(yīng)又能與濃鹽酸反應(yīng)()(xx·福建理綜，9改編)(5)甲乙丙，若甲為焦炭，則丁可能是O2()(xx·江蘇，6A)(6)合成纖維和光導(dǎo)纖維都是新型無機非金屬材料()(xx·新課標(biāo)全國卷，8D)(7)SiO2可與HF反應(yīng)，因而氫氟酸不能保存在玻璃瓶中()(xx·廣東理綜，10D)(8)高溫下用焦炭還原SiO2制取粗硅()(xx·廣東理綜，11C)(9)硅酸鈉溶液應(yīng)保存在帶玻璃塞的試劑瓶中()(xx·海南，4B)(10)水玻璃可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑()(xx·江蘇，4B)答案(1)(2)×(3)(4)×(5)(6)×(7)(8)(9)×(10)2(2011·海南，9)“碳捕捉技術(shù)”是指通過一定的方法將工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的CO2分離出來并利用。如可利用NaOH溶液來“捕捉”CO2，其基本過程如下圖所示(部分條件及物質(zhì)未標(biāo)出)。下列有關(guān)該方法的敘述中正確的是()A能耗大是該方法的一大缺點B整個過程中，只有一種物質(zhì)可以循環(huán)利用C“反應(yīng)分離”環(huán)節(jié)中，分離物質(zhì)的基本操作是蒸發(fā)結(jié)晶、過濾D該方法可減少碳排放，捕捉到的CO2還可用來制備甲醇等產(chǎn)品答案AD解析A項，該方法中高溫反應(yīng)爐分離出CO2，需要消耗較多能量；B項，整個過程中NaOH和CaO均可循環(huán)利用；C項，從捕捉室中得到的溶液中含有大量的NaHCO3，加入CaO后生成CaCO3和NaOH，通過過濾的方法即可分離；D項，捕捉到的CO2可與H2反應(yīng)制備甲醇：CO23H2CH3OHH2O。3xx·天津理綜，7(4)晶體硅(熔點1410)是良好的半導(dǎo)體材料。由粗硅制純硅過程如下：Si(粗)SiCl4SiCl4(純)Si(純)寫出SiCl4的電子式：_；在上述由SiCl4制純硅的反應(yīng)中，測得每生成1.12kg純硅需吸收akJ熱量，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_。答案SiCl4(g)2H2(g)Si(s)4HCl(g)H0.025akJ·mol14xx·浙江理綜，28(1)(2)(3)單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料。通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì))，粗硅與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅(反應(yīng)溫度450500)，四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是實驗室制備四氯化硅的裝置示意圖。相關(guān)信息如下：a四氯化硅遇水極易水解；b硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物；c有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見下表：物質(zhì)SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸點/57.712.8315熔點/70.0107.2升華溫度/180300162請回答下列問題：(1)寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：_。(2)裝置A中g(shù)管的作用是_；裝置C中的試劑是_；裝置E中的h瓶需要冷卻的理由是_。(3)裝置E中h瓶收集到的粗產(chǎn)物可通過精餾(類似多次蒸餾)得到高純度四氯化硅，精餾后的殘留物中，除鐵元素外可能還含有的雜質(zhì)元素是_(填寫元素符號)。答案(1)MnO24H2ClMn2Cl22H2O(2)平衡氣壓濃H2SO4SiCl4沸點較低，用冷卻液可得到液態(tài)SiCl4(3)Al、B、P解析依題中信息可知A為Cl2的發(fā)生裝置，B、C為Cl2的凈化裝置，D中發(fā)生反應(yīng)2Cl2SiSiCl4，生成SiCl4用E收集，B中為飽和食鹽水將氯化氫氣體除去，C中應(yīng)為濃H2SO4除水，由表中數(shù)據(jù)可知SiCl4沸點較低，用冷卻液可得到液態(tài)SiCl4；由題中信息粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì))，即可輕松完成第(3)問。練出高分一、單項選擇題1下列關(guān)于C、Si兩種非金屬元素的說法中，正確的是()A兩者結(jié)合形成的化合物是共價化合物B在自然界中都能以游離態(tài)存在C氫化物的熱穩(wěn)定性比較：CH4SiH4D最高價氧化物都能與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸答案A解析C、Si都是非金屬元素，結(jié)合形成的化合物是共價化合物，A正確；Si元素為親氧元素，不能以游離態(tài)存在，故B錯；非金屬性CSi，故氫化物的熱穩(wěn)定性SiH4CH4，故C錯；SiO2既不溶于水，也不和水反應(yīng)，故D錯。2下列敘述正確的是()A因為Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，所以硅酸的酸性比碳酸的強B碳和硅都是A族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性質(zhì)相似C二氧化硅既能溶于氫氧化鈉溶液又能溶于氫氟酸，所以二氧化硅是兩性氧化物D二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反應(yīng)生成硅酸答案D解析A項，高溫下，二氧化硅能和碳酸鈉反應(yīng)，不能說明碳酸酸性小于硅酸，要根據(jù)常溫下強酸制取弱酸判斷，故A錯誤；B項，二氧化碳與二氧化硅屬于不同的晶體類型，所以二氧化碳與二氧化硅物理性質(zhì)相差很大，故B錯誤；C項，二氧化硅與氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅和水，四氟化硅不屬于鹽，二氧化硅不屬于兩性氧化物，故C錯誤；D項，二氧化硅和二氧化碳都能夠與堿反應(yīng)生成鹽和水，屬于酸性氧化物，但是二氧化硅難溶于水，不能與水反應(yīng)生成對應(yīng)的酸，故D正確。3下列敘述正確的是()A利用高純硅可以制成光電池，將光能直接轉(zhuǎn)化為電能BCO、CO2均易與血紅蛋白結(jié)合而中毒C在SiO2制備高純硅的過程中只涉及置換反應(yīng)DSiO2和H2O反應(yīng)可直接制備H2SiO3答案A解析CO2不能與血紅蛋白結(jié)合，B錯；C項，粗硅提純時，Si2Cl2SiCl4是化合反應(yīng)，錯；SiO2不能和水反應(yīng)，D項錯。4制水泥和陶瓷時都需要用的原料是()A粘土B石英C石灰石D純堿答案A解析生產(chǎn)水泥以粘土和石灰石為主要原料，經(jīng)研磨、混合后在水泥回轉(zhuǎn)窯中煅燒，再加入適量石膏，并研成細粉就得到普通水泥；陶瓷的原料是粘土，經(jīng)過混合、成型、干燥、燒結(jié)而成，所以制水泥和陶瓷時都需要用的原料是粘土，故選A。5下列離子方程式不正確的是()A石英與燒堿反應(yīng)：SiO22OH=SiOH2OB硅與燒堿反應(yīng)：Si2OH=SiOH2C硅酸鈉溶液中通入少量CO2：SiOCO2H2O=COH2SiO3D往水玻璃中加入鹽酸：2HSiO=H2SiO3答案B解析硅與燒堿溶液反應(yīng)時，H2O參與反應(yīng)，Si2OHH2O=SiO2H2。6將足量CO2氣體通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加熱蒸干，再在高溫下充分灼燒，最后得到的固體物質(zhì)是()ANa2SiO3BNa2CO3、Na2SiO3CNa2CO3、SiO2DSiO2答案A解析將足量CO2氣體通入水玻璃中，發(fā)生反應(yīng)：2CO2Na2SiO32H2O=H2SiO32NaHCO3；加熱蒸干，高溫灼燒時發(fā)生反應(yīng)：H2SiO3H2OSiO2；2NaHCO3Na2CO3CO2H2O；Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，所以最后所得固體物質(zhì)是Na2SiO3，故選A項。7用足量的CO還原13.7g某鉛氧化物，把生成的CO2全部通入到過量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后質(zhì)量為8.0g，則此鉛氧化物的化學(xué)式是()APbOBPb2O3CPb3O4DPbO2答案C解析設(shè)此鉛氧化物的化學(xué)式為PbxOy，PbxOyyOyCOyCO2yCaCO316y100ym(O)1.28g8.0g所以m(Pb)13.7g1.28g12.42gxy34。二、不定項選擇題8下列敘述正確的是()A高溫下二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳，說明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸強B陶瓷、玻璃、水泥容器都能貯存氫氟酸C石灰抹墻、水泥砌墻的硬化過程原理不同D玻璃窯中出來的氣體的主要成分是二氧化碳答案CD解析二氧化硅在高溫下能與碳酸鈉反應(yīng)：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，但不能說明硅酸的酸性比碳酸強，上述反應(yīng)之所以能進行，是因為CO2不斷逸出，反應(yīng)向右進行；玻璃、陶瓷、水泥中均含有SiO2，會與氫氟酸反應(yīng)；石灰抹墻發(fā)生反應(yīng)CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O，而水泥砌墻是水泥與水作用發(fā)生一系列變化而凝固變硬。9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(dāng)KOH反應(yīng)完全，再與CaCO3反應(yīng)，直至沉淀完全溶解，故選D。10甲氣體可發(fā)生如下變化：甲氣體乙氣體丙氣體乙氣體丁固體。則甲、乙、丙、丁分別為()ACO2、CO、O2、CaOBO2、CO、CO2、CaCO3CO2、CO2、CO、CaCO3DCO、CO2、O2、Ca(OH)2答案C解析以丙氣體為突破口，丙通過灼熱的CuO后，生成的乙氣體可與澄清石灰水反應(yīng)生成固體，說明乙是CO2，則反推丙是CO，則甲是O2，丁是CaCO3。三、非選擇題11如圖所示物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系中，A是一種固體單質(zhì)，E是一種白色沉淀。請回答下列問題：(1)B的化學(xué)式是_，目前B已被用作_的主要原料。(2)B和a溶液反應(yīng)的離子方程式是_。(3)A和a溶液反應(yīng)的離子方程式是_。(4)C和過量的鹽酸反應(yīng)的離子方程式是_。審題分析本題應(yīng)抓住框圖中的轉(zhuǎn)化關(guān)系，以題設(shè)條件C過量鹽酸E(白色沉淀)為突破口進行推斷，并結(jié)合已有知識進行設(shè)定與推測。答案(1)SiO2光導(dǎo)纖維(2)SiO22OH=SiOH2O(3)Si2OHH2O=SiO2H2(4)SiO2H=H2SiO3解析C與過量的鹽酸反應(yīng)生成白色沉淀E，則E可能是硅酸或氯化銀，若E是氯化銀，則C是硝酸銀，A為銀，則根據(jù)已有知識，銀可以與硝酸反應(yīng)生成硝酸銀，而銀與硝酸反應(yīng)生成三種產(chǎn)物，不符合框圖中物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。則E只能為硅酸，則C為硅酸鹽，A為硅，a溶液為強堿的水溶液，進一步推出B為二氧化硅。12含A元素的一種單質(zhì)是一種重要的半導(dǎo)體材料，含A元素的一種化合物C可用于制造高性能的現(xiàn)代通訊材料光導(dǎo)纖維，C與燒堿反應(yīng)生成含A元素的化合物D。(1)在元素周期表中，A位于_族，與A同族但相對原子質(zhì)量比A小的元素B的原子結(jié)構(gòu)示意圖為_，A與B在原子的電子層結(jié)構(gòu)上的相同點是_。(2)易與C發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的酸是_(寫名稱)，反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。(3)將C與純堿混合高溫熔融時也發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成D，同時還生成B的最高價氧化物E；將全部的E與全部的D在足量的水中混合后，又發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成含A的化合物F。寫出生成D和F的化學(xué)反應(yīng)方程式：_。要將純堿高溫熔化，下列坩堝中可選用的是_。A普通玻璃坩堝B石英玻璃坩堝C氧化鋁坩堝D鐵坩堝(4)100gC與石灰石的混合物充分反應(yīng)后，生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2L,100g混合物中石灰石的質(zhì)量分數(shù)是_。答案(1)A最外層均有4個電子，最內(nèi)層均有2個電子(2)氫氟酸SiO24HF=SiF42H2O(3)SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2，Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3D(4)50%解析(1)A元素單質(zhì)可作半導(dǎo)體材料，含A元素的某化合物是制造光導(dǎo)纖維的原料，可知A為硅元素，C為SiO2，D為Na2SiO3。比硅相對原子質(zhì)量小的同族元素B為碳。(2)C為SiO2，能與SiO2反應(yīng)的酸只有氫氟酸。(3)SiO2與Na2CO3高溫下反應(yīng)生成Na2SiO3和CO2，含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能與Na2CO3在高溫下反應(yīng)，故不能用以上材質(zhì)的坩堝熔融Na2CO3。(4)若SiO2恰好完全反應(yīng)或過量，與CaCO3反應(yīng)的化學(xué)方程式只有一個，即CaCO3SiO2CaSiO3CO2。若CaCO3過量，除發(fā)生上述反應(yīng)外，還會發(fā)生反應(yīng)：CaCO3CaOCO2?？傊?，CaCO3的多少決定了CO2的產(chǎn)量，可通過以下關(guān)系列式求解：CaCO3CO2100g22.4Lm(CaCO3) 11.2Lm(CaCO3)50g混合物中CaCO3的質(zhì)量分數(shù)：×100%50%。13晶體硅是信息科學(xué)和能源科學(xué)中的一種重要材料，可用于制芯片和太陽能電池等。以下是工業(yè)上制取純硅的一種方法。請回答下列問題(各元素用相應(yīng)的元素符號表示)：(1)在上述生產(chǎn)過程中，屬于置換反應(yīng)的有_(填反應(yīng)代號)。(2)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式_。(3)化合物W的用途很廣，通?？捎米鹘ㄖI(yè)和造紙工業(yè)的黏合劑，可作肥皂的填充劑，是天然水的軟化劑。將石英砂和純堿按一定比例混合加熱至13731623K反應(yīng)，生成化合物W，其化學(xué)方程式是_。(4)A、B、C三種氣體在“節(jié)能減排”中作為減排目標(biāo)的一種氣體是_(填化學(xué)式)；分別通入W溶液中能得到白色沉淀的氣體是_(填化學(xué)式)。(5)工業(yè)上合成氨的原料H2的制法是先把焦炭與水蒸氣反應(yīng)生成水煤氣，再提純水煤氣得到純凈的H2，提純水煤氣得到純凈的H2的化學(xué)方程式為_。答案(1)(2)SiHCl3H2Si3HCl(3)SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2(4)CO2CO2和HCl(5)CO2H2OCO2H2、CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O解析反應(yīng)為石英砂和焦炭生成粗硅和一氧化碳的反應(yīng)：SiO22CSi2CO，屬于置換反應(yīng)；反應(yīng)是Si3HClSiHCl3H2，屬于置換反應(yīng)；反應(yīng)是SiHCl3H2Si3HCl，屬于置換反應(yīng)；反應(yīng)為特定條件下的反應(yīng)：COH2OH2CO2，不屬于置換反應(yīng)。A、B、C分別為CO、CO2、HCl，其中CO2是溫室氣體，是節(jié)能減排的目標(biāo)氣體，CO2和HCl通入W(硅酸鈉)溶液中能夠生成白色沉淀(硅酸)。14硅及其化合物在自然界廣泛存在并被人類應(yīng)用。(1)氮化硅膜與二氧化硅膜相比較具有表面化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點，故氮化硅膜可用于半導(dǎo)體工業(yè)?？梢杂肗H3和SiH4(硅烷)在一定條件下反應(yīng)，并在600T的加熱基板上生成氮化硅膜：3SiH44NH3Si3N412H2以硅化鎂為原料制備硅烷的反應(yīng)和工業(yè)流程如下：反應(yīng)原理：4NH4ClMg2Si4NH3SiH42MgCl2H0NH4Cl中的化學(xué)鍵類型有_，SiH4的電子式為_。上述生產(chǎn)硅烷的過程中液氨的作用是_。氨氣是重要的工業(yè)原料，寫出氨氣發(fā)生催化氧化反應(yīng)生成NO的化學(xué)方程式_，實驗室可利用如右圖所示裝置完成該反應(yīng)。在實驗過程中，除觀察到錐形瓶中產(chǎn)生紅棕色氣體外，還可觀察到有白煙生成，白煙的主要成分是_。(2)三硅酸鎂(Mg2Si3O8·nH2O)難溶于水，在醫(yī)藥上可做抗酸劑。它除了可以中和胃液中多余的酸之外，生成的H2SiO3還可覆蓋在有潰瘍的胃表面，保護其不再受刺激。三硅酸鎂與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。將0.184g三硅酸鎂加入到50mL0.1mol·L1鹽酸中，充分反應(yīng)后，濾去沉淀，用0.1mol·L1NaOH溶液滴定剩余的鹽酸，消耗NaOH溶液30mL，則Mg2Si3O8·nH2O中n的值為_。(注：Mg2Si3O8的摩爾質(zhì)量為260g·mol1)。答案(1)極性鍵(或共價鍵)、配位鍵、離子鍵吸收熱量，保證反應(yīng)在常溫下進行(答“制冷”或“降溫”均可)4NH35O24NO6H2ONH4NO3(或硝酸銨)(2)Mg2Si3O8·nH2O4HCl=3H2SiO32MgCl2(n1)H2O6解析(1)液氨的作用是制冷、吸收熱量，保證反應(yīng)在常溫下進行，液氨并不參與反應(yīng)。(2)書寫Mg2Si3O8·nH2O與HCl反應(yīng)的化學(xué)方程式時，Mg2Si3O8·nH2O要以整體形式出現(xiàn)。Mg2Si3O8·nH2O4HCl=3H2SiO32MgCl2(n1)H2O1mol4mol0.050L×0.1mol·L10.1mol·L1×0.030Lxmol0.002molx0.000500005×(26018n)0.184，n6。