高考化学一轮总复习第4章材料家族中的元素第1节硅无机非金属材料检测鲁科版

为深入贯彻落实党的十九大精神和习近平总书记的重要指示精神，保障人民安居乐业、社会安定有序、国家长治久安、进一步巩固党的执政基础，束城镇深入贯彻全市扫黑除恶会议精神，强化措施，深入扎实开展扫黑除恶专项斗争第4章材料家族中的元素第1节硅无机非金属材料考纲定位考情播报1.掌握硅单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解硅单质及其重要化合物对环境质量的影响。3.了解常见的无机非金属材料。4.了解硅及其重要化合物的制备方法。2016全国甲卷T7/全国丙卷T7(D)2015全国卷T26/全国卷T7(A)、T13(D)2014全国卷 T8(A、C)、T13(D)/全国卷 T7(A、D)、T9(B)、T10(C)2013全国卷T7(D)/全国卷T9(B)、T10(C)2012全国卷T8(B、D)考点1| 硅单质的性质及应用基础知识自查1硅元素的存在(1)在地壳中含量为第二位，只以化合态形式存在。(2)在周期表中位于第3周期A族。2硅单质(1)硅单质的结构、物理性质、用途单质的结构晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构物理性质晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、熔点高、硬度大，有脆性用途晶体硅用做半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池(2)化学性质硅在参与化学反应时，一般表现还原性。 应用体验1从元素周期表的位置看，碳和硅均为A族元素，自然界中有碳的多种单质存在，自然界中有硅的单质吗？为什么？提示没有。因为硅有很强的亲氧性，在地壳形成时硅与氧易结合，难分离，因而硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。2写出由SiO2制备纯硅的化学方程式。提示SiO22CSi(粗)2CO，Si(粗)2Cl2SiCl4，SiCl42H2Si4HCl。考点多维探究角度1硅的性质和应用1(2017济南模拟)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() 【导学号：99682123】A高纯度的硅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，硅与水、空气和酸不反应，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D硅为亲氧元素，在自然界中不存在游离态的单质。2下列说法正确的是()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：bcaC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CA项，SiO2与H2O不反应；B项，SiO2不能一步生成H2SiO3；D项，SiO2制造光导纤维。角度2硅的制备3(2014天津高考改编)晶体硅(熔点1 410 )是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下：Si(粗)SiCl4SiCl4(纯)Si(纯)(1)工业上用焦炭与石英砂在高温下反应制取粗硅，其反应的化学方程式为_，上述反应中的氧化剂是_。(2)粗硅与Cl2加热到460 时发生反应，写出该反应的化学方程式_。(3)在1 100 时，SiCl4被H2还原的化学方程式为_。答案(1)2CSiO2Si(粗)2COSiO2(2)Si2Cl2SiCl4(3)SiCl42H2Si4HClSi单质特性理解误区(1)Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO22CSi2CO。(2)非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si与碱液作用却放出H2：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。(3)非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能与HF作用：Si4HF=SiF42H2。(4)非金属单质大多为非导体，但Si为半导体。考点2| 二氧化碳与二氧化硅的比较基础知识自查1.CO2与SiO2的性质比较2.CO2与SiO2的用途CO2：制饮料、碳酸盐，干冰用作制冷剂，作灭火剂，干冰用作人工降雨。SiO2：光导纤维、制光学仪器、电子部件，水晶可制作饰品。应用体验1(1)氢氟酸如何保存？能否用玻璃试剂瓶存放？为什么？(2)碱性溶液(如NaOH)如何保存？能否用带玻璃塞的试剂瓶保存？为什么？提示(1)氢氟酸应保存在塑料瓶或铅皿中。不能用玻璃瓶存放，因为氢氟酸与玻璃中的SiO2反应生成气体SiF4，强烈腐蚀玻璃。(2)碱性溶液应保存在带有橡皮(胶)塞的玻璃试剂瓶中。不能用玻璃塞试剂瓶保存，因为玻璃塞为磨口，易与碱性物质反应生成黏性物质，使玻璃塞与瓶口黏结。2如何用SiO2制备H2SiO3?提示SiO2SiOH2SiO3。考点多维探究角度1SiO2和CO2的性质比较1(2017临沂模拟)据报道，科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解，从中提取一种叫做生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料，将少量这种材料掺入混凝土中，即可制备出超高强度的高性能混凝土。下列关于二氧化硅的说法正确的是() 【导学号：99682124】A二氧化硅溶于水生成硅酸，所以二氧化硅属于酸性氧化物B将二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以得到硅酸C因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强D水晶是比较纯净的二氧化硅，沙子的主要成分是硅酸盐BA项，SiO2与H2O不反应；C项，H2SiO3酸性比H2CO3弱；D项，沙子的主要成分为SiO2。2(2017菏泽质检)下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是_(填序号)。CO2、SiO2分别是碳酸和硅酸的酸酐(酸性氧化物)，均能与NaOH反应SiO2为酸性氧化物，不与任何酸反应光导纤维的主要成分是SiO2，能导电SiO22NaOH=Na2SiO3H2O体现了SiO2为酸性氧化物的性质SiSiO2H2SiO3SiO2SiO均能一步转化SiO23CSiC2CO中SiO2作氧化剂CO2和SiO2常温下都是由相应的分子构成存放NaOH溶液的试剂瓶应用橡皮塞，不用玻璃塞的理由是玻璃中含有的SiO2与NaOH反应解析SiO2与氢氟酸反应；光导纤维能传输光，不导电；SiO2H2SiO3不能一步转化；SiO2既不作氧化剂也不作还原剂；SiO2是由原子构成的晶体，不是由分子构成。答案SiO2的特性及原理(1)一般情况下，碱性氧化物与酸反应，酸性氧化物与碱反应，不与酸反应，但SiO2是酸性氧化物，却能与氢氟酸反应：SiO24HF=SiF42H2O，所以不能用玻璃容器盛放氢氟酸，可以用氢氟酸刻蚀玻璃。(2)一般情况下，酸性氧化物与水反应能生成相应的酸，如CO2H2OH2CO3，但SiO2不溶于水，不与水反应。(3)一般情况下，因为碳酸的酸性比硅酸强，可发生反应，如Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3，即符合“较强酸制较弱酸”的复分解反应规律。而SiO2与Na2CO3、CaCO3高温可以发生反应：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2(原理是：难挥发性物质制备易挥发性物质)。角度2SiO2的性质及应用3指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用，在AE选项中选择正确答案填入括号内。 【导学号：99682125】SiO22NaOH=Na2SiO3H2O()SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2()SiO22CSi2CO()SiO23CSiC2CO()SiO24HF=SiF42H2O()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答案CDBEA4如何用所提供的试剂和方法除去各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质)。将所选答案的编号填入下表内相应的空格内(如果不需要外加试剂，则对应答案栏可不填写)。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)SiO2(NaHCO3)(3)SiO2(Fe2O3)(4)SiO2(H2SiO3)解析(1)利用SiO2与NaOH溶液反应生成可溶性的Na2SiO3，而CaCO3与NaOH不反应。(2)利用NaHCO3溶于水而SiO2不溶，加水后过滤可除去SiO2中的NaHCO3。(3)Fe2O3能溶于盐酸而SiO2不溶，用盐酸溶解后过滤可得SiO2。(4)H2SiO3加强热能分解得到SiO2。答案(1)B(2)D(3)A(4)考点3| 硅酸及其盐和无机非金属材料基础知识自查1硅酸的性质、制备与应用2硅酸盐(1)概念：由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。(2)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，常用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)写成Na2OSiO2，钾云母(KH2Al3Si3O12)写成K2O3Al2O36SiO22H2O。(3)硅酸钠(Na2SiO3)又称泡花碱白色、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。与较强的酸反应生成硅酸。用途：黏合剂、耐火阻燃材料。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黏土、石灰石纯碱、石灰石、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(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。(3)特殊功能的含硅物质碳化硅具有金刚石结构，可用作磨料。含硅元素4%的硅钢具有导磁性。硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。应用体验1硅酸制备硅胶的原理是什么？提示硅酸在水中易聚合形成硅酸凝胶，经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为硅胶。2写出水玻璃在空气中变质的化学方程式。提示Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3。考点多维探究角度1硅酸及其盐和无机非金属材料1下列关于硅酸及其盐的说法正确的是()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硅酸可以用SiO2与H2O反应制备D将CO2通入水玻璃中有白色沉淀生成DA项，Na2SiO3溶液本身能黏结玻璃；B项，不矛盾，二者的反应条件和环境不同；C项，SiO2与H2O不反应。2青石棉是一种致癌物质，是鹿特丹公约中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀HNO3溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是() 【导学号：99682126】A青石棉是一种硅酸盐材料B青石棉中含有一定量的石英晶体C青石棉的化学组成可表示为Na2O3FeOFe2O38SiO2H2OD1 mol青石棉能使1 mol HNO3被还原B青石棉是一种硅酸盐，Si元素以盐的形式存在，不含有SiO2晶体。3(2017合肥一检)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CA.水晶的主要成分是SiO2不是硅酸盐，错误；B.水玻璃是Na2SiO3溶液，具有黏性，因此可以作黏合剂，由于其不能燃烧，故也是防火剂，错误；C.硅酸盐可以用盐的形式表示，也可以用氧化物的形式表示，在表示时各种元素的原子个数比不变，所以某硅酸盐的化学式为KAlSi3O8，可用K2OAl2O36SiO2，正确；D.高纯度的SiO2用于制造光纤，高纯度的Si用于制造太阳能电池，错误。硅酸盐氧化物形成的表示方法(1)氧化物的一般书写顺序：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一般应化为整数。如正长石：KAlSi3O8将K2OAl2O33SiO2写成K2OAl2O36SiO2，但原子个数比不变。角度2硅及其化合物的转化4下列变化中，不能一步实现的是()ANa2SiO3H2SiO3BH2SiO3SiO2CH2SiO3SiDSiO2Na2SiO3CA项，Na2SiO3H2SiO3；B项，H2SiO3SiO2；C项，H2SiO3SiO2Si；D项，SiO2Na2SiO3。5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：_。解析由题意知：A为Si，B为Na2SiO3，C为H2SiO3，D为SiO2。答案(1)硅酸钠硅酸(2)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(3)SiOH2OCO2=COH2SiO3硅及其化合物之间的常见转化关系课堂小结反馈达标11全新理念探究高考明确考向1一组判断，展示高考易误点(1)(2016全国丙卷)HF与SiO2反应实际应用是氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记。()(2)(2015全国卷)硅胶可用作食品干燥剂。()(3)(2015江苏高考)下列物质间转化均能一步实现：粗硅SiCl4Si。()(4)(2014重庆高考)氢氟酸刻蚀玻璃不涉及化学变化。()(5)(2012全国卷)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料。()(6)(2012全国卷)合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料。()(7)(2015安徽高考)SiO2既能和NaOH溶液反应又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物。()(8)(2013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。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2一题串知，覆盖高考考什么(2013海南高考改编)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。工业上提纯硅有多种技术路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下： (1)制硅的工艺流程中，在电弧炉中发生反应的化学方程式为_。考查粗硅的制备原理(2)用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生成金刚砂(SiC)。试写出该反应的化学方程式_。并指出氧化剂_、还原剂_。考查氧化还原反应的基础知识(3)在流化床反应器中，加热到250 300 ，粗硅和HCl发生反应的化学方程式为_。考查硅的化学性质 (4)在还原炉中，加热到1 100 1 200 时，SiHCl3被H2还原的化学方程式为_。考查氧化还原方程式的书写 (5)石英砂的主要成分是_，