第10讲硅及硅的化合物讲义加习题

1、第十讲无机非金属材料的主角碳和硅知识点一 必备知识点2特殊的用途：Si半导体材料、太阳能电池板SiO2光导纤维H2SiO3硅胶可作干燥剂Na2SiO3(水玻璃)黏合剂、耐火阻燃材料4特殊的性质：(1)Si与NaOH溶液的反应：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2(2)SiO2能溶于氢氟酸：SiO24HF=SiF42H2O(3)H2CO3的酸性强于H2SiO3：Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3(4)粗硅的制备：SiO22CSi2CO考点一 应用广泛的非金属单质碳、硅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

2、：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碳和硅的比较碳硅位置、原子结构示意图第2周期第A族第3周期第A族原子半径相对较小相对较大成键特点难以得失电子，主要靠共价键与其它原子结合晶体硅的结构与金刚石的结构相似，具有正四面体型结构的原子晶体物理性质晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。硅和锗是重要的半导体材料化学性质在高温和点燃下有强还原性点燃 2C + O2 2CO点燃 C + O2 CO2 3C + Fe2O3 2Fe + 3CO加热条件下，能跟一些非金属单质起反应。 Si + O2 SiO2 Si + 2H2 S

3、iH4常温下，不能强酸、强氧化性酸反应，只能与氟气、氢氟酸（HF）和烧碱等物质反应。Si + 2F2 = SiF4 Si + 4HF=SiF4 +H2Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 工业制法SiO2 + 2C Si + 2CO（焦炭在电炉中还原二氧化硅得到粗硅）粗硅提纯后，可以得到可用作半导体材料的高纯硅。用途作还原剂、吸附剂作半导体材料晶体管、集成电路、硅整流器和太阳能电池等；制合金：含硅4%的钢具有良好的导磁性变压器铁芯；含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性耐酸设备等。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)：(提示：c，a，e，b，

4、d)(2)碳、硅的化学性质：碳单质的化学性质还原性。a与O2的反应(用化学方程式表示)：O2不足：2CO2点燃,2CO；O2充足：CO2点燃,CO2。b与其他物质的反应(用化学方程式表示)：与CuO反应：2CuOC高温,2CuCO2(可用于金属的冶炼)；与CO2反应：CO2C高温,2CO；与水蒸气反应：CH2O(g)高温,COH2(制水煤气)；与浓硫酸反应：C2H2SO4(浓),CO22SO22H2O。硅的化学性质还原性。a与氢氟酸反应的化学方程式：Si4HF=SiF42H2；b与NaOH溶液反应的化学方程式：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2；c与O2反应：SiO2,SiO2。命题点

5、1硅单质的特性非金属的一般规律硅的特性硅还原性强于碳2CSiO2Si2CO非金属与强碱溶液反应一般不产生H2硅可与强碱溶液反应产生H2：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2非金属一般不与非氧化性酸反应Si4HF=SiF42H2一般非金属单质为绝缘体硅为半导体，常用于电子部件命题点2硅的工业制法1制取粗硅工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。SiO22CSi2CO。2粗硅提纯(1)Si2Cl2SiCl4，SiCl42H2Si4HCl。(2)Si3HClSiHCl3H2，SiHCl3H2Si3HCl。3.注意问题(1)用焦炭还原SiO2，产物是CO而不是CO2。(2)粗硅

6、中含碳等杂质，与Cl2反应生成的SiCl4中也含CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度硅。考点二 性质迥异的氧化物二氧化硅和二氧化碳二氧化硅与二氧化碳的比较(1)物理性质：熔、沸点：SiO2的熔、沸点比CO2的熔、沸点高。溶解性：CO2可溶于水，SiO2不溶于水。. SiO2与CO2性质的对比：SiO2 酸性氧化物CO2 酸性氧化物结 构空间网状 原子晶体分子晶体物 性熔点高，硬度大熔点低，硬度小化学性质共性与H2O反应不反应，但仍是硅酸酸酐生成H2CO3是碳酸酸酐与碱反应2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2ONaOH + CO2= NaHCO32NaOH +

7、 CO2=Na2CO3+H2O（注意：NaOH与CO2的量不同，则产物不同）与盐反应SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3NaAlO2 + CO2 + 2H2O = Al(OH)3+ NaHCO3与碱性氧化物反应SiO2 + CaO CaSiO3CO2 + CaO = CaCO3氧化-还原性SiO2 + 2C Si + 2CO（工业制硅）C+ 2CO特性.：与酸反应SiO2+4HF=SiF4+2H2O常温溶于HF，

8、所以，盛放氢氟酸不能用玻璃瓶，应用塑料瓶。不反应用 途水晶可用于电子工业的部件、光学仪器、工艺品SiO2是制光导纤维的重要原料较纯的石英用于制造石英玻璃石英砂用于制玻璃的原料及建筑材料. 硅酸和硅酸盐1 硅酸 性质：不溶于水，酸性比碳酸弱。 制备：Na2SiO3 + CO2 + H2O = Na2CO3 + H2SiO3 (说明碳酸酸性比硅酸酸性要强)2硅酸钠Na2SiO3 俗名泡花碱，水溶液俗名水玻璃。3 硅酸盐及其工业 性质特征：性质稳定，熔点较高，大都难溶于水。 主要原料：黏土（Al2O3·2SiO2·2H2O）、石英（SiO2）和长石（钾长石（KalSi3O8）K2

9、O·Al2O3·6SiO2或钠长石Na2O·Al2O3·6SiO2、高岭土Al2Si2O5(OH)4 Al2O3·2SiO2·2H2O）。 主要制品：玻璃、水泥、陶瓷、砖瓦、水玻璃（Na2SiO3的水溶液）等。(3)主要用途：CO2：制饮料、碳酸盐，干冰用作制冷剂。SiO2：作光导纤维，制光学仪器、电子部件，水晶可制作饰品。命题点含硅化合物的特性物质一般规律含硅化合物的特性SiO2酸性氧化物一般与水反应生成相应酸SiO2不溶于水，不与水反应酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应SiO24HF=SiF42H2O“较强酸制较弱酸”是复分解反应

10、的一般规律，H2CO3酸性强于H2SiO3 Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3以下反应不能说明酸性的强弱Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2CaCO3SiO2CaSiO3CO2H2SiO3无机酸一般易溶于水硅酸难溶于水硅酸盐大多数硅酸盐难溶于水常见的可溶性硅酸盐为Na2SiO3，水溶液俗称水玻璃考点三 硅酸、硅酸盐、无机非金属材料1硅酸(1)弱酸性：H2SiO3难溶于水，其酸性比碳酸弱，不能使指示剂变色，能与强碱(如NaOH)反应，反应的化学方程式为H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O。(2)不稳定性：H2SiO3不稳定，受热易分解，反应的化学方程式为H2SiO

11、3,SiO2H2O。(3)硅酸的制备及硅胶：制备原理：可溶性硅酸盐(如Na2SiO3)与其他酸(如盐酸)反应的化学方程式为Na2SiO32HCl=H2SiO32NaCl。硅胶：硅酸在水中易聚合形成硅酸凝胶，经干燥脱水后即得硅胶，常用作干燥剂和催化剂的载体。2硅酸盐(1)硅酸盐：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)硅酸盐组成的表示方法：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Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。(3)硅酸钠：白色、可溶于

12、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：a与盐酸反应的化学方程式：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3。b与CO2水溶液反应的化学方程式：Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3。用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。3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。常见硅酸盐材料如下表。水泥玻璃陶瓷生产原料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英黏土主要设备水泥回转窑玻璃熔窑陶瓷窑3 硅酸盐及其工业 性质特征：性质稳定，熔点较高，大都难溶于水。 主要原料：黏土（Al2O3·2SiO2·2H2O）

13、、石英（SiO2）和长石（钾长石（KalSi3O8）K2O·Al2O3·6SiO2或钠长石Na2O·Al2O3·6SiO2、高岭土Al2Si2O5(OH)4 Al2O3·2SiO2·2H2O）。 主要制品：玻璃、水泥、陶瓷、砖瓦、水玻璃（Na2SiO3的水溶液）等。 水泥和玻璃的生产： 水泥玻璃（普通）原料石灰石、粘土纯碱、石灰石、石英设备水泥回转窑玻璃熔炉反应复杂的物理化学变化Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2主要成分3CaO·SiO22CaO· SiO23C

14、aO·Al2O3Na2O·CaO· 6SiO2特性水硬性（加石膏调节硬化速度）玻璃态物质（在一定温度范围内软化）非晶体注意：硅在地壳中的含量排第二位，仅次于氧元素。(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。 方法技巧硅酸盐改写成氧化物形式的方法(1)氧化物的书写顺序：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应化为整数。如正长石：KAlSi3O8不能写成K2O·Al2O

15、3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。基础达标1 1. 光纤通信是一种现代化的通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务。目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络，即信息高速公路。光纤通信所使用的光缆，其主要部件为光导纤维。下列说法正确的是制造光导纤维的主要原料是CaCO3；制造光导纤维的主要原料是SiO2；光导纤维传递光信号的基本物理原理是光的全反射；光导纤维传递光信号的基本物理原理是光的折射A B C D2下列各组物质间，不能发生反应的是 A二氧化硅与氧化钙（高温） B二氧化硅与氢氧化钠（常温）C二氧化硅与碳（高温） D二氧化硅

16、与浓HNO3（常温）3在浓硝酸 水 盐酸 氢氟酸 氢氧化钾溶液中，能与二氧化硅起化学反应的有A . B. C. D. 4硅元素在自然界只以化合态的形式存在，如铁矿石中的硅主要以脉石（SiO2）的形式存在。炼铁时为了除去脉石，向炼铁高炉中加入石灰石。该过程可能涉及的化学反应是A. CaCO3 CaO + CO2 B. 2FeO + Si 2Fe + SiO2 C. SiO2 + 3C SiC + 2CO D. CaO + SiO2 CaSiO3 5下列盛放试剂的方法正确的是A氢氟酸或浓硝酸存放在带橡皮塞的棕色玻璃瓶中B汽油或煤油放存放在带橡皮塞的棕色玻璃瓶中C碳酸钠溶液或氢氧化钙溶液存放在配有磨

17、口塞的棕色玻璃瓶中D氯水或硝酸银溶液存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中6生石灰中往往含有杂质CaCO3和SiO2，检验它是否存在着两种杂质的最好试剂是A.水 B.盐酸 C.硫酸 D.烧碱溶液7熔化烧碱应选用的坩埚应该是A.铁坩埚 B.玻璃坩埚 C.石英坩埚 D.瓷坩埚8接触法制硫酸是重要的化工原理：4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2。现有1g含脉石（SiO2）的黄铁矿（FeS2）样品，将其在氧气流中充分灼烧，反应完全后得0.78g残渣，则此黄铁矿的纯度是 A.33% B.66% C.78% D.88%9向下列溶液中，通过量的CO2 ，溶液出现浑浊的是 A澄清石灰水 BCaCl2溶液 C

18、NaAlO2溶液 D NaHCO3溶液10下列物质有固定熔点的是A钢化玻璃 B过磷酸钙 C消石灰 D水玻璃11有一类物质可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O，这类物质是一种A.混合物 B.含氧酸 C.硅酸盐 D.铝酸盐12过量的泥沙、纯碱和生石灰熔化后生成水泥、玻璃、瓷器、混凝土、一种硅酸盐产品。A. B. C. D.132MgO·SiO2中的酸根离子是A.SiO32- B.Si2O64- C.SiO44- D.SiO22- 14下列说法正确的是A.我国从唐代时期就能生产陶瓷 B.化学实验的坩埚、蒸发皿是陶瓷制品C.水泥、陶瓷的生产过程都需要混合、成型、干燥、

19、冷却D.敲打一块石英之后，使之失去天然面而变成没有规则几何外型，但它仍是晶体15关于硅及其化合物的叙述中，不正确的是A.水玻璃可作粘合剂及耐火材料 B.硅可做半导体材料C.二氧化硅是光导纤维的原料 D.氮化硅陶瓷是做电子元件的材料16人造骨是一种具有生物功能的新型无机非金属材料。它类似于人骨和天然牙的性质和结构。人造骨可以依靠从人体液中补充某些离子形成新骨。可在骨骼接合界面产生分解、吸收、析出等反应，实现与骨骼牢固结合。人遗骨植入人体内需要吸收人体中（ ）离子形成新骨。 A. Ca2 B. Cl C. Na D. Cl17普通玻璃中Na2O占13%，CaO占11.7%，SiO275.3%用氧化

20、物的形式表示普通玻璃的是A.Na2O·2CaO·6SiO2 B.2Na2O·CaO·6SiO2C.Na2O·CaO·6SiO2 D.2Na2O·3CaO·6SiO218下列说法摘自某科普杂志，你认为无科学性错误的是（ ）A铅笔芯的原料是重金属铅，儿童在使用时不可能用嘴吮咬铅笔，以免引起铅中毒B一氧化碳有毒，生有煤炉的居室，可放置数盆清水，这样可有效地吸收一氧化碳，防止煤气中毒C“汽水”浇灌植物有一定的道理，其中二氧化碳的缓释，有利于作物的光合作用D硅的提纯与应用，促进了半导体元件与集成芯片业的发展，可以说“硅是信息

21、技术革命的催化剂”19纯净的碳酸氢钙试样在高温下分解，当剩余固体质量为原试样质量的一半时，碳酸氢钙的分解率是 A50% B75% C92.7% D100%20工业上制取金刚砂的化学反应方程式如下：SiO2+3CSiC+2CO。在这个氧化还原反应中，氧化剂和还原剂物质的量之比为A1：2 B2：1 C5：3 D3：521. 新型无机材料碳化钛（TiC）、碳化硼（B4C）、氮化硅（Si3N4）等称为非氧化物陶瓷，合成这些物质需在高温下进行，在合成工艺中必须注意 A. 通入充足的氧气 B. 避免与氧气接触C可在氮气气氛中合成 D通入少量氧气参考答案：1234567891011BDCADDBABCBC1

22、2131415161718192021ACDDACDDABC第十讲无机非金属材料的主角碳和硅碳及其化合物的性质1.(2013年广东理综,10,4分)下列叙述和均正确并且有因果关系的是()选项叙述叙述ANH4Cl为强酸弱碱盐用加热法除去NaCl中的NH4ClBFe3+具有氧化性用KSCN溶液可以鉴别Fe3+C溶解度:CaCO3<Ca(HCO3)2溶解度:Na2CO3<NaHCO3DSiO2可与HF反应氢氟酸不能保存在玻璃瓶中2.(双选题)(2011年海南化学,9,4分)“碳捕捉技术”是指通过一定的方法将工业生产中产生的CO2分离出来并利用。如可利用NaOH溶液来“捕捉”CO2,其基本

23、过程如图所示(部分条件及物质未标出)。下列有关该方法的叙述中正确的是()A.能耗大是该方法的一大缺点B.整个过程中,只有一种物质可以循环利用C.“反应分离”环节中,分离物质的基本操作是蒸发结晶、过滤D.该方法可减少碳排放,捕捉到的CO2还可用来制备甲醇等产品3.(2010年福建理综,9,6分)下表各组物质中,满足如图物质一步转化关系的选项是()选项XYZANaNaOHNaHCO3BCuCuSO4Cu(OH)2CCCOCO2DSiSiO2H2SiO34.(2010年上海能力综合,15,3分)如图是某“泡腾片”的标签。将这样一粒泡腾片放入水中,药片完全溶解,同时产生大量气泡。这个过程()(相对原子

24、质量:Ca40,C12,O16)泡腾片每片含:碳酸钙500 mg维生素C1 000 mg柠檬酸1 350 mg用量:××××用法:××××A.溶解了500 mg的Ca2+B.释放了224 mL(标准状况)的气体C.发生了反应: C+2H+CO2+H2OD.说明了柠檬酸的酸性比碳酸强5.(2009年山东理综,13,4分)下列推断合理的是()A.明矾KAl(SO4)2·12H2O在水中能形成Al(OH)3胶体,可用作净水剂B.金刚石是自然界中硬度最大的物质,不可能与氧气发生反应C.浓H2SO4有强氧化性,不能

25、与Cu发生剧烈反应D.将SO2通入品红溶液,溶液褪色后加热恢复原色;将SO2通入溴水,溴水褪色后加热也能恢复原色硅及其化合物的性质、无机非金属材料1.(2013年广东理综,11,4分)下列措施不合理的是()A.用SO2漂白纸浆和草帽辫B.用硫酸清洗锅炉中的水垢C.高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅D.用Na2S作沉淀剂,除去废水中的Cu2+和Hg2+2.(2011年山东理综,10,4分)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3.(2010年江苏化

26、学,4,2分)下列有关物质的性质或应用的说法不正确的是()A.二氧化硅是生产光纤制品的基本原料B.水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂C.盐析可提纯蛋白质并保持其生理活性D.石油分馏可获得乙烯、丙烯和丁二烯4.(2009年广东理基,22,2分)下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是()硅是构成一些岩石和矿物的基本元素水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料A.B.C.D.5.(2013年海南化学,20,14分)硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久,在现代生活中有广泛应用。回答下列问题:(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英

27、砂、木炭和铁时,得到一种“金属”。这种“金属”可能是 。 (2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中,生产普通玻璃的主要原料有 。 (3)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:发生的主要反应电弧炉SiO2+2CSi+2CO流化床反应器Si+3HClSiHCl3+H2还原炉SiHCl3+H2Si+3HCl用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅,该反应的化学方程式为;碳化硅又称,其晶体结构与 相似。 在流化床反应的产物中,SiHCl3大约占85%,还有SiCl4、SiH

28、2Cl2、SiH3Cl等,有关物质的沸点数据如下表,提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和 。 物质SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸点/2 35557.631.88.2-30.4-84.9-111.9SiHCl3极易水解,其完全水解的产物为 。 (4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料,这些原料是。 6.(2009年浙江理综,28,15分)单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质),粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450500 ),四氯化硅经提纯后用氢气还原可

29、得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。相关信息如下:a.四氯化硅遇水极易水解;b.硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物;c.有关物质的物理常数见下表:物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸点/57.712.8315熔点/-70.0-107.2升华温度/180300162请回答下列问题:(1)写出装置A中发生反应的离子方程式  。 (2)装置A中g管的作用是;装置C中的试剂是;装置E中的h瓶需要冷却的理由是。 (3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅,精馏后的残留物中,除铁元素外可能还含

30、有的杂质元素是(填写元素符号)。 (4)为了分析残留物中铁元素的含量,先将残留物预处理,使铁元素还原成Fe2+,再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定,反应的离子方程式是:5Fe2+Mn+8H+5Fe3+Mn2+4H2O。滴定前是否要滴加指示剂?(填“是”或“否”),请说明理由。 某同学称取5.000 g残留物,经预处理后在容量瓶中配制成100 mL溶液,移取25.00 mL试样溶液,用1.000×10-2mol· L-1KMnO4标准溶液滴定。达到滴定终点时,消耗标准溶液20.00 mL,则残留物中铁元素的质量分数是。 碳及其化合

31、物的性质1.(2013安徽江南十校联考)由碳原子构成的纳米碳管可以作为储存氢气的优良容器,其单层部分结构示意图如图所示,下列说法正确的是()A.纳米碳管是一种无机化合物B.纳米碳管中碳原子间以共价键结合C.纳米碳管与石墨互为同位素D.0.12 g纳米碳管中含有6.02×l022个碳原子2.(2013浙江金华十校联考)用4种溶液进行实验,下表中“溶液”与“操作及现象”对应关系正确的是()选项溶液操作及现象ACaCl2 溶液通入CO2,溶液不变浑浊;再通入氨气,溶液变浑浊BNa2SiO3 溶液通入CO2,溶液变浑浊;继续通CO2至过量,浑浊消失CCa(ClO)2 溶液通入CO2,溶液变浑

32、浊;再加入品红溶液,红色不褪去DBaCl2溶液先通入NO2,再通入SO2至过量,先生成沉淀后沉淀消失3.(2012安徽省城名校第一次联考)取一定量的NaOH溶液通入CO2后,再继续向该溶液中逐滴加入0.1 mol/L的盐酸,标准状况下产生的CO2的体积与所加盐酸体积之间的关系如图所示,下列有关说法正确的是()A.原溶液中NaOH的物质的量为0.75 molB.通入CO2后所得的溶液溶质成分为NaOH和Na2CO3C.通入CO2后所得的溶液中含有2.5×10-3 mol NaHCO3D.纵坐标中a的数值为224硅及其化合物的性质、无机非金属材料4.(2013广东天河区二模)下列说法正确

33、的是()A.Na2O2与水的反应中,氧化剂是Na2O2,还原剂是水B.向硅酸钠溶液中滴加盐酸,有白色凝胶生成C.向AlCl3溶液中逐滴滴加氨水至过量,先出现白色沉淀后溶解D.工业上可以电解氯化镁溶液制取金属镁5.(2013安徽合肥第一次质检)下列关于物质的性质与用途的说法中不正确的是()A.氧化铝的熔点很高,因此可用作耐火材料B.某些金属氧化物灼烧时有特殊的颜色,因此可用于制造烟花C.氢氟酸能与二氧化硅反应,因此可用于刻蚀玻璃D.氯气具有强氧化性,因此可用于漂白有色布料6.(2012浙江杭州第一次质检)二氧化硅(SiO2)又称硅石,是制备硅及其化合物的重要原料(见下图)。下列说法正确的是()A

34、.SiO2既能与HF反应,又能与NaOH反应,属于两性氧化物B.SiO2和Si都是光导纤维材料C.在硅胶中加入CoCl2可显示硅胶吸水是否失效D.图中所示转化反应都是非氧化还原反应7.(2012宁波模拟)下列关于工业生产的说法中,不正确的是()A.工业上,用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含杂质的粗硅B.生产普通水泥的主要原料有石灰石、石英和纯碱C.工业上将粗铜电解精炼,应将粗铜连接电源的正极D.在高炉炼铁的反应中,一氧化碳作还原剂8.(2013安徽师大附中、安庆一中联考)下列根据实验操作和现象所得出的结论正确的是()选项实验操作实验现象结 论A将少量Fe(NO3)2试样加水溶解,滴加稀H2SO4

35、酸化,再滴加KSCN溶液溶液变成红色Fe(NO3)2试样已变质B将少量某无色气体通入澄清石灰水出现白色沉淀该气体一定是CO2C分别测定常温下0.1 mol·L-1 Na2SiO3溶液和Na2CO3溶液的pHpH:Na2SiO3>Na2CO3非金属性:Si>CD向浓度均为0.1 mol·L-1 NaCl和NaI混合溶液中,滴加少量AgNO3溶液出现黄色沉淀Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)9.(2012安徽蚌埠第九次联考)硅酸钠是一种重要的无机功能材料,某研究性学习小组设计的利用海边的石英砂(含氯化钠、氧化铁等杂质)制备硅酸钠的流程如下:(1)石英砂加水洗

36、涤的目的是  。 研磨后加入NaOH溶液溶解的离子方程式是    。 (2)实验室进行蒸发操作要用到的仪器有铁架台(含铁圈)、和。 (3)残渣的成分是(填化学式)。将残渣溶于盐酸,再加入NaOH溶液得到沉淀,将该沉淀加入到NaClO和NaOH混合溶液中可制得一种优质净水剂,完成反应的离子方程式:  +ClO-+OH- + Cl-+H2O(4)按上述流程制得的硅酸钠晶体可表示为Na2O·nSiO2,若石英砂的质量为10.0 g,其中含SiO2的质量分数为90%,最终得到硅酸钠晶体15.2 g,则n=。

37、60;专题十四无机非金属材料的主角碳和硅真题考点·高效突破考点一:碳及其化合物的性质【真题题组】1.D用加热法除去NaCl中的NH4Cl,是利用NH4Cl的热不稳定性,叙述与叙述两者无因果关系,A项错误;Fe3+具有氧化性,与Fe3+用KSCN溶液的检验无因果关系,B项错误;CaCO3的溶解度小于Ca(HCO3)2,但是Na2CO3的溶解度大于NaHCO3,C项错误;玻璃的主要成分是SiO2,SiO2与HF能反应,所以不能用玻璃瓶保存,两者构成因果关系,D项正确。2.AD根据题意,捕捉室中是用NaOH溶液吸收CO2,转变为Na2CO3,NaOH溶液和Na2CO3溶液然后进入反应分离室

38、,在反应分离室中CaO与Na2CO3作用生成CaCO3和NaOH。经过滤得到CaCO3、NaOH溶液。NaOH溶液返回捕捉室循环使用,CaCO3进入高温反应炉,高温分解生成CaO和CO2,CaO再进入反应分离室循环使用。由于CaCO3分解的条件为高温,所以A正确;通过以上分析,NaOH溶液、CaO都可以循环利用,B错;反应分离环节中只用过滤便可,C错;该方案把工业生产中产生的CO2分离,减少了CO2的排放,分离出的CO2可用于制甲醇等产品,D正确。3.CNaHCO3不能直接转化为Na,A错;Cu(OH)2不能直接转化为Cu,B错;只要能写出2Mg+CO22MgO+C,就可判断C项各变化均能一步

39、转化,C正确;SiO2H2SiO3、H2SiO3Si两个转化都不能一步完成,D项错误。4.D由题意知,一粒药片完全溶解,500 mg指的是CaCO3的质量,A项错误;500 mg CaCO3完全溶解产生CO2:×22 400 mL/mol=112 mL,B项错误;CaCO3为难溶物,不能写成离子形式,柠檬酸为弱酸,不能写成离子形式,故C错误;三种物质放入水中,产生大量气泡,表明产生了CO2,从而说明柠檬酸酸性比碳酸强,D正确。5.AKAl(SO4)2·12H2O电离出的Al3+能水解,生成Al(OH)3胶体,有吸附作用,可用作净水剂,A正确;金刚石的组成元素是C,C能够与O

40、2发生反应,生成CO2,B错误;浓H2SO4有强氧化性,在加热条件下与Cu可剧烈反应,C错误;SO2和溴水发生氧化还原反应,加热不能恢复原来颜色,D错误。考点二:硅及其化合物的性质、无机非金属材料【真题题组】1.B硫酸与水垢CaCO3反应,会生成微溶物CaSO4,其覆盖在水垢表面,不利于进一步处理水垢;同时,H2SO4是强酸,也会对铁质的锅炉造成损害,故B项不合理。2.A短周期非金属元素原子最外层电子数是次外层电子数一半的是Si,在自然界中只以化合态的形式存在,A正确;硅单质是常用的半导体材料,而光导纤维的主要成分是SiO2,B错;硅的最高价氧化物是SiO2,可以与氢氟酸反应,C错;Si的非金

41、属性弱于C,它的氢化物的稳定性弱于甲烷,D错。3.D光纤制品的主要原料为高纯度的二氧化硅,A正确;水玻璃是Na2SiO3水溶液,具有黏性,可作黏合剂,不燃烧,可作防火剂,B正确;盐析属于物理变化,不改变蛋白质的生理活性,此过程可逆,C正确;石油的主要成分是烷烃、环烷烃和芳香烃,分馏时得不到烯烃和二烯烃,D错误。4.C水晶饰物的主要成分是SiO2,不是硅酸盐制品,错;高纯度的硅单质主要用于半导体芯片,制作光导纤维的是SiO2,错;陶瓷是三大传统硅酸盐无机非金属材料之一,正确,正确的是。5.解析:(1)由题意“金属”两字知,其性质类似金属又不是金属,又根据其原料中有Si、O、C、Fe元素,因此推测

42、其为合金,为硅铁。(3)SiO2和C反应,为氧化还原反应,由SiO2SiC,硅元素的化合价无变化,而CSiC,碳元素的化合价由零价降到-4价,则必有碳元素化合价的升高,由零价升高到+2价,另一产物为CO,故可写出化学方程式。碳化硅为原子晶体,其结构类似于金刚石或晶体硅。比较SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl的沸点,可得常温下SiHCl3、SiCl4为液体、SiH2Cl2、SiH3Cl为气体,沉降除去产物中的固体后,冷凝得到SiHCl3、SiCl4的混合液体,用蒸馏法可分离两者。SiHCl3的结构类似甲烷,其结构为,其中Si为+4价,Cl和H都为-1价,和H2O反应时,把水看

43、成H+和OH-的组合,则显负价的微粒结合H+,显正价的结合OH-,便得到产物HCl,H-+H+H2,Si4+OH-Si(OH)4即H4SiO4,失水成为H2SiO3。(4)氯碱工业可提供H2、Cl2和NaOH,而H2和Cl2可合成HCl,根据前述题目可知,结合题目知,可提供原料H2和HCl。答案:(1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁)(2)石英砂、纯碱和石灰石(3)SiO2+3CSiC+2CO金刚砂金刚石(或单晶硅)精馏(或蒸馏)H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl(4)H2、HCl6.解析:制备四氯化硅的原料为Cl2和Si,所以必须先制Cl2,而SiCl4遇水极易水解,所以Cl2须干燥。

44、A装置为Cl2的制备装置,B、C装置为除杂装置。先用B(饱和食盐水)除去HCl,再用C(浓H2SO4)除去水蒸气。Cl2通入粗硅中反应,由于SiCl4常温下为液态,用冷水将产生的SiCl4冷凝即可。(1)制取氯气用浓盐酸和MnO2在加热条件下反应。(2)g管是将分液漏斗与烧瓶相连,以平衡压强,这样便于盐酸能顺利滴下。SiCl4的沸点很低,只有57.7,而反应的温度达几百度,故需要冷凝收集。(3)精馏粗产物得到SiCl4,温度控制在57.7 ,此时BCl3为气体,但AlCl3、FeCl3、PCl5均为液态,残留在h瓶中,所以残留物中所含杂质元素为Fe、Al、P、Cl。(4)由于高锰酸钾本身是紫红

45、色的,与反应时,可以褪色,故而可以作为指示剂。根据方程式可以找出关系,5Fe2+Mn,n(Fe)=1.000×10-2×20.00×10-3×5.000×100/25.00 mol=4.000×10-3mol。w(Fe)=4.000×10-3 mol××100%=4.480%。答案:(1)MnO2+4H+2Cl-Mn2+Cl2+2H2O(2)平衡压强 浓硫酸 使SiCl4 冷凝(3)Al、P、Cl(4)否KMnO4溶液自身可作指示剂4.480%三年模拟·能力提升1.B纳米碳管是由碳原子构成的,是碳的单质,A错;碳元素是非金属元素,原子间只能以共价键结合,B正确;纳米碳管与石墨都是碳元素的单质,两者互为同素异形体,C错;0.12 g 纳米碳管中碳原子物质的量为=0.01 mol,含有的碳原子个数为6.02×1021,D错。2.A由于弱酸不能与强酸盐反应,当通入氨气后,溶解的CO2与通入的氨气发生反应,CO2+H2O+2NH3(NH4)2CO3,(NH4)2CO3是一种强电解质,以N、C存在,C与Ca2+生成CaCO3沉淀,A正确;Na2SiO3溶液通入CO2生