2015年高中化学复习-硅15页

1、高中化学专题复习（第一轮）知识点总结与经典试题 七、无机非金属材料的主角硅 （1）、知识点总结与提炼碳、硅单质的存在形态、物理性质及用途碳硅存在形态游离态和化合态化合态物理性质金刚石：熔点高，硬度大；石墨：硬度小，电的良导体灰黑色固体，有金属光泽，熔点高，硬度大，有脆性用途金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯半导体材料和合金材料、化学性质碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。硅的制取：自然界中没有游离态的硅，常见的化合态的硅有SiO2和硅酸盐等。工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。反应的化学方程式：SiO2+2C=Si+2COCO2和SiO2性质 物质二氧化碳二氧化

2、硅主要物理性质熔、沸点低高溶解性可溶不溶化学性质与水反应不反应与酸反应不反应SiO24HF=SiF42H2O化学性质与碱反应(如 NaOH)CO22NaOH=Na2CO3H2OSiO22NaOH=Na2SiO3H2O(盛碱液的试剂瓶不能用玻璃塞)与盐反应(如 Na2CO3)CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3SiO2Na2CO3 Na2SiO3CO2与碱性氧化物反应与Na2O反应：CO2Na2O=Na2CO3与CaO反应：SiO2CaO CaSiO3结构 二氧化硅晶体是由硅原子和氧原子构成空间网状立体结构，晶体中硅原子和氧原于的个数比为1:2，不存在单个分子, Si02晶体的平面结构图：

3、CO2是直线型结构分子, 其构型为O=C=O硅酸和硅酸盐硅酸 (1)物理性质：难溶于水。 (2)化学性质： 弱酸性比碳酸弱 与NaOH溶液反应的化学方程式为： H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O， 向Na2SiO3溶液中通入少量CO2的反应方程式为 Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3 向Na2SiO3溶液中通入盐酸的反应方程式为 Na2SiO32HCl=H2SiO32NaCl不稳定性受热分解，化学方程式为H2SiO3 = H2OSiO2。 （3)用途：硅胶可用作干燥剂、催化剂的载体等硅酸盐 (1)硅酸盐由硅、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。

4、(2)硅酸钠 硅酸钠水溶液俗称水玻璃，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、 耐火材料。 (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，其排列顺序一般为：较活泼金属氧化物较不活泼金属氧化物二氧化硅。如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2OSiO2，石棉(CaMg3Si4O12)可表示为CaO3MgO4SiO2。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、石灰石和石英黏土主要设备水泥回砖窑玻璃窑陶瓷窑(2)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。注意事项

5、1.Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2+2C=Si+2CO2.非金属与碱反应一般无氢气放出，但Si可以：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H23.非金属单质一般不与无氧酸反应 ，但Si可以与HF作用：Si+4HF=SiF4+2H24.非金属单质一般为非导体，但Si可以作为半导体。5.SiO2是硅酸的酸酐，但不溶于水，不能直接与水作用生成硅酸。6.非金属的氧化物的熔点一般较低，但二氧化硅的熔点很高，原因是它为原子晶体。7.酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO2可以与HF酸作用： SiO2+4HF=SiF4+2H2O8.SiO2既能和酸(氢氟酸)反应，又能和碱反应，它

6、是两性氧化物吗？9.实验室为什么不用带玻璃塞的试剂瓶盛放NaOH溶液?应用什么样的塞子?10.二氧化硅与碳酸钠和碳酸钙反应的原因？玻璃工业生产的主要原理是在强热的条件下发生：Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2 CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2 上述反应都是在高温条件下进行的，有利于二氧化碳从体系中挥发出来，而二氧化硅不行，所以反应可以进行。符合难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐的道理。所以上述反应不与“Na2SiO3 + CO2+H2O= Na2CO3+ H2SiO3”矛盾，因为后者是在溶液中进行的，符合复分解反应的原理。（2）、经典例题（供选用）【

7、典例1基础】、(2011山东)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解析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项正确；单质硅可用作半导体材料，而光导纤维的主要成分是SiO2，B项错误；Si的最高价氧化物为SiO2，其可以与氢氟酸反应，C项错误；由于非金属性SiC，因此气态氢化物稳定性：SiH4c(CO32)DNa2CO3c(Na)c(CO32)c(HCO3)c(H2CO3)解析：向NaOH溶液中通入CO2时，所得溶液中的溶质可能有

8、：只有Na2CO3，只有NaHCO3，Na2CO3与NaHCO3，Na2CO3与NaOH。而NaOH、Na2CO3、NaHCO3分别与HCl反应的方程式为：NaOHHCl=NaClH2O；Na2CO3HCl=NaClNaHCO3和NaHCO3HCl=NaClCO2H2O；NaHCO3HCl=NaClCO2H2O，设未产生气体时消耗盐酸的体积为V1，产生CO2气体时消耗盐酸的体积为V2，由图可知，开始就有CO2生成，故溶质应为NaHCO3，c(Na)c(HCO3)，A错；由图知，开始无CO2生成，且V22V1，可知溶质为Na2CO3和NaHCO3，且c(CO32)c(HCO3)，B正确；由图可知

9、，V1V2，所以溶质为Na2CO3，C错；由图知，V12V2，溶质为NaOH、Na2CO3，且c(OH)c(CO32)，D错。答案：B11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)。可供选择的试剂：A.盐酸，B.氢氧化钠溶液，C.氧气，D.水，E.二氧化碳可供选用的操作：水洗，加热，高温灼烧，过滤，结晶粉末状混合物试剂操作(1)CaCO3(SiO2)(2)NaCl(SiO2)(3)SiO2(Fe2O3)(4)SiO2(CaCO3)(5)SiO2(H2SiO3)(6)SiO2(NH4Cl)解析

10、：可根据二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物，它可跟强碱反应，不跟酸(氢氟酸除外)反应，受热不分解等性质；而三氧化二铁、碳酸钙跟盐酸反应；硅酸、氯化铵受热分解。通过一定操作，即可除去杂质，除杂过程中所发生的化学方程式如下：(1)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(3)Fe2O36HCl=2FeCl33H2O(4)CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O(5)H2SiO3SiO2H2O(6)NH4ClNH3HCl答案：(1)B(2)D(3)A(4)A(5)(6)(或D)12已知SiO2、SO2和CO2都是酸性氧化物，化学性质具有一定的相似性；Mg和Na的化学性质也具有一定的相似性。.用如上图所

11、示装置进行Mg和SO2的实验，其中A是制备SO2的发生装置。(1)选择制取SO2的合适试剂_(填序号)。10%的H2SO4溶液80%的H2SO4溶液Na2SO3固体CaSO4固体(2)写出装置B中发生的主要反应的化学方程式：_。装置C中NaOH溶液的作用是_。(3)请在图中画出制备SO2的发生装置并注明主要仪器的名称，固定仪器省略不画_。(4)你认为该装置的不足之处是_。.某研究性学习小组进行了“实验室制Si”的研究，他们以课本为基础，查阅资料得到以下可供参考的信息：工业上在高温时用C还原SiO2可制得SiMg在点燃的条件下即可与SiO2反应金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐与SiH4Si

12、和SiO2均不与稀H2SO4反应SiH4在空气中自燃他们在研究报告中记载着：“选用合适的物质在适宜的条件下充分反应，再用足量稀硫酸溶解固体产物；然后过滤、洗涤、干燥，最后称量在用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，其产率也只有预期值的63%左右。”(5)该小组“实验室制Si”的化学方程式是_。(6)你估计“用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花”的原因是_。解析：.(1)制取SO2应用浓H2SO4和亚硫酸盐。选项中不可选用CaCO3，因为CaSO4微溶于水，会附在固体表面，阻碍反应进行。(2)Mg具有还原性，SO2具有氧化性，两者发生氧化还原反应。(3)本反应为固液反应。(4)该装置

13、中，A中的水蒸气会进入B与Mg反应，在A、B中间应加干燥装置。Mg能与SiO2反应，在Mg下方垫一不锈钢片，隔离Mg和SiO2。尾气处理装置C试管用胶塞封闭，使C与空气不通，此处错误，且无防倒吸装置。.(5)该小组用Mg还原SiO2中的Si。(6)在制Si的过程中部分Si与Mg反应生成硅化镁，硅化镁与稀H2SO4反应生成SiH4，SiH4可自燃。答案：(1)(2)3MgSO22MgOMgS(或2MgSO22MgOS，MgSMgS)吸收多余的SO2，防止污染环境(3)如图(4)在A和B之间没有连接一干燥装置；C装置未与大气相通；在镁下方未垫一不锈钢片，镁与玻璃管反应；未设计一防倒吸装置(5)2M

14、gSiO22MgOSi(6)金属镁与生成的硅继续反应生成硅化镁，硅化镁与稀硫酸反应生成的SiH4可自燃。(或用化学方程式表示：2MgSiMg2Si，Mg2Si2H2SO4=2MgSO4SiH4，SiH42O2=SiO22H2O)13(2011天津高考)图中X、Y、Z为单质，其他为化合物，它们之间存在如下转化关系(部分产物已略去)。其中，A俗称磁性氧化铁；E是不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应。回答下列问题：(1)组成单质Y的元素在周期表中的位置是_；M中存在的化学键类型为_；R的化学式是_。(2)一定条件下，Z与H2反应生成ZH4。ZH4的电子式为_。(3)已知A与1 mol Al反应转化为

15、X时(所有物质均为固体)，放出a kJ热量，写出该反应的热化学方程式：_。(4)写出A和D的稀溶液反应生成G的离子方程式：_。(5)向含4 mol D的稀溶液中，逐渐加入X粉末至过量。假设生成的气体只有一种，请在坐标系中画出n(X2)随n(X)变化的示意图，并标出n(X2)的最大值。解析：依题意结合物质的特性可推出框图中的A为Fe3O4，E为SiO2，再结合框图中的信息推出X为Fe、Y为O2、Z为Si，D为HNO3溶液、G为Fe(NO3)3、M为Na2SiO3溶液、R为H2SiO3(或H4SiO4)。(3)先写出反应的化学方程式：8Al3Fe3O4=9Fe4Al2O3，根据方程式中Al的化学计

16、量数得出反应热的数值为8a，再根据书写热化学方程式的要求注明反应体系中各物质的状态，放热用“”、吸热用“”，单位是“kJ/mol”，正确写出该反应的热化学方程式：8Al(s)3Fe3O4(s)=9Fe(s)4Al2O3(s)H8a kJ/mol。(4)硝酸具有氧化性，因此HNO3溶解Fe3O4的同时也把生成的Fe2氧化为Fe3，利用氧化还原反应的配平方法化合价升降法不难写出该反应的离子方程式。(5)稀HNO3中的HNO3与Fe粉反应时先把铁直接氧化为Fe3，由反应方程式：Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O可知含4 mol HNO3的稀溶液可消耗1 mol Fe粉，但不生成Fe2，即此过程中n(F