专题8硅及其化合物

1、专题8 硅及其化合物考纲解读1. 认识二氧化硅和硅酸的组成、性质和用途。2. 了解几种硅酸盐的组成和用途。3. 了解硅的性质、结构和用途。4. 了解玻璃、水泥和陶瓷的组成、生产原料及生产原理。知识梳理+典型例题Yinc1. 硅的性质和用途（1） 硅在自然界中的存在硅主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在，因此硅是以化合态存在于自然界的。（2） 结构硅的原子结构示意图为，最外层有4个电子，和碳一样，其原子既不容易失去电子也不易得到电子，主要形成正四价的化合物。（3） 物理性质单质硅有晶体和无定形两种。晶体硅具有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大，有脆性。晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是

2、良好的半导体材料。（4） 化学性质SiSi2NaOHH2O=Na2SiO32H2（5） 硅的制备高纯硅在信息产业中的应用越来越广泛，故其制取也就成了热点题型。其制取过程一般为：SiO2粗硅SiCl4高纯硅 反应的方程式：粗硅的制备：SiO22CSi2CO 粗硅的提纯：Si(粗)2Cl2SiCl4SiCl42H2Si(纯)4HCl（6） 硅的用途 半导体材料；光电池。【典型例题1】下列关于硅的说法中，不正确的是A硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，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反应D加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应【答

3、案】C【迁移训练1】下列说法正确的是A高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维B化工生产时将氯气通入到饱和的石灰水中可制得大量漂粉精CSO2被氧气氧化的条件一般选择高温、高压、催化剂D矿青石棉的化学式为：Na2Fe5Si8O22(OH)2改写成氧化物的形式则为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O【答案】D【典型例题2】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(反应温度为450500)，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置图：相关信息

4、如下：四氯化硅遇水极易水解硼、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）装置A中g管的作用是 ；装置C中的试剂是 。（2）甲方案：f接装置；乙方案：f接装置。但是装置、都有不足之处，请你评价后填写下表。方案优点缺点甲乙（3）在上述（2）的评价基础上，请你设计一个合理方案并用文字表述： 。（4）SiCl4与H2反应的化学方程式为 。【答案】（1）平衡压强，使液体从分液漏斗中顺利流下浓硫酸（2）方案优点缺点甲

5、收集产品的导管粗，不会堵塞导管冷凝产品，减少产品损失空气中的水蒸气进入产品收集装置，使SiCl4水解尾气没有处理，污染环境乙有尾气处理装置，注重环保避免空气中的水蒸气进入装置产品易堵塞导管没有冷凝装置，产品易损失（3）在装置的i处接干燥管j（4）SiCl4+2H2=Si+4HCl【迁移训练2】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【答案】D2. 二

6、氧化硅的性质和用途（1） 存在燧石、沙子、石英、水晶、硅藻土登都含有天然存在的二氧化硅。存在形式：硅石、石英（结晶的二氧化硅）包含水晶和玛瑙、沙子。（2） 结构每个硅原子与周围4个氧原子相结合，每个氧原子与2个硅原子相结合，实际上，二氧化硅晶体是有硅和氧按1:2的比例所组成的立体网状结构的晶体。（3） 物理性质熔点高、硬度大、不溶于水的固体。（4） CO2和SiO2性质比较物质二氧化硅二氧化碳化学式SiO2CO2晶体类型原子晶体分子晶体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SiO24HF=S

7、iF42H2O不反应与碱反应SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(盛碱液的试剂瓶用橡皮塞)CO22NaOH=Na2CO3H2OCO2NaOH=NaHCO3与盐反应SiO2Na2CO3=Na2SiO3CO2Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO32HClOCO2Na2CO3H2O=2NaHCO3与碱性氧化物反应SiO2CaO=CaSiO3CO2Na2O=Na2CO3【典型例题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。（1）SiO22NaOH=Na2SiO3H2O ()（2）SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2()（3）SiO22CSi2CO()

8、（4）SiO23CSiC2CO()（5）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】（1） C （2）D （3）B （4）E （5）A【迁移训练3】下列关于SiO2和CO2的叙述中不正确的是A都是共价化合物B都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应C都能溶于水且与水反应生成相应的酸DSiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨【答案】C3. 硅酸和硅酸盐的性质（1） 硅酸溶解性：溶解度很小。化学性质弱酸性：酸性比碳酸还弱。Na2SiO3CO2+H2O=Na2CO3H2SiO3 。制备：可

9、用硅酸钠与盐酸反应制得：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3（2） 硅酸盐硅酸盐：是由 硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要成分。硅酸钠：硅酸钠的水溶液俗称 水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。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：如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为 Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为：K2O·Al2O3·6SiO2 。注意事项：氧化物的顺序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。氧化物之

10、间以“·”隔开；系数配置出现分数应化为整数。例如：长石：KAlSi3O8不能写成 K2O·Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。【典型例题4】在水玻璃中通入少量的CO2气体，充分反应后加热蒸干，再高温充分灼烧，冷却后所得的固体物质为ANa2SiO3BNa2SiO3与Na2CO3CSiO2与Na2CO3 DSiO2、Na2SiO3及Na2CO3【答案】A4. 几种主要的硅酸盐产品【典型例题5】世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“中国至少在距今3000年以前，就已经使用玻璃了。”下列有关玻璃的说法不正确的

11、是A制普通玻璃的原料主要是石灰石和黏土B玻璃在加热熔化时没有固定的熔点C普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅D盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起【答案】A5. CO2与比碳酸弱的酸所对应的盐溶液的反应碳酸酸性比硅酸、次氯酸、苯酚、偏铝酸等强，将CO2气体通入Na2SiO3、NaClO、NaAlO2盐溶液中，均能发生反应而生成相应的弱酸和碳酸(氢)盐，这是“强酸制弱酸”原理的应用。如：CO2CO2Na2SiO3H2O=Na2CO3H2SiO3(或CO2Na2SiO32H2O=H4SiO4Na2CO3)CO2Ca(ClO)2H2O=C

12、aCO32HClOCO2H2ONaHCO3CO2(过量)NaAlO22H2O=Al(OH)3NaHCO3CO2(少量)2NaAlO23H2O=2Al(OH)3Na2CO3易错警示：CO2通入CaCl2或BaCl2溶液不会产生白色沉淀，因为碳酸的酸性弱于盐酸。【典型例题6】在下列各溶液中通入足量CO2气体，最终有浑浊产生的饱和Na2CO3溶液 澄清石灰水 Ca(ClO)2溶液 CaCl2溶液Na2SiO3溶液 NaAlO2溶液A全部 B除外 C除外 D除外【答案】D【迁移训练6】向含有0.2 mol NaOH和0.1 mol Ba(OH)2的溶液中持续稳定地通入CO2气体，当通入气体为8.96

13、L(0 ，1.01×105 Pa)时立即停止，则这一过程中，溶液中离子的物质的量与通入CO2气体的体积关系图像正确的是(气体的溶解和离子的水解忽略不计)【答案】C【典型例题7】A、B、C、D、E五种物质中均含有同一种非金属元素，它们能发生如图所示的转化关系，该元素(用R表示)的单质能与NaOH溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气。请回答下列问题：（1）写出各物质的化学式：A_；B_；C_；D_；E_。（2）写出反应的化学方程式：_，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。（3）写出反应的离子方程式：_。（4）写出反应的离子方程式：_。（5）H2CO3的酸性强于E的，请用离子方程式予

14、以证明：_。【答案】(1)SiO2CaSiO3Na2SiO3SiH2SiO3(2) SiO22CSi2CO12(3)Si2OHH2O= SiO2H2(4) SiOCa2=CaSiO3(5) SiOCO2H2O=H2SiO3CO【迁移训练7】已知CO2为酸性氧化物，CO2与Mg反应，其化学方程式为：2MgCO22MgOC。试探究SO2、SiO2与Mg反应。.用如图所示的装置进行Mg和SO2的实验：(1)选择制取SO2的合适试剂：_。A10%的H2SO4溶液B80%的H2SO4溶液CNa2SO3固体 DCaSO3固体(2)写出装置B中发生的主要反应的化学方程式：_。(3)你认为该装置是否有不足之处

15、？_，如果有，请列出两点：_。.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，查阅资料后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在高温的条件下即可与SiO2反应金属硅化物与稀硫酸反应生成硫酸盐和SiH4Si和SiO2均不与稀硫酸反应SiH4在空气中自燃他们在研究报告中记录“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”。(4)该小组“实验室制Si”的化学方程式是_。(5)你估计“用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花”

16、的原因是_。【答案】(1)BC(2)3MgSO22MgOMgS(或写成2MgSO22MgOS、MgSMgS)(3)有在A和B之间未连接一干燥装置；C装置未与大气相通；在镁下方未垫一不锈钢片，镁能与玻璃管反应；未设计防倒吸装置(任写两点即可)(4)2MgSiO22MgOSi(5)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(或用方程式表示：2MgSiMg2Si，Mg2Si2H2SO4=2MgSO4SiH4，SiH42O2SiO22H2O)课堂练习考点基础练习1易误诊断(正确的打“”，错误的打“×”)。(1)对于反应3CSiO2SiC2CO，被氧化的物质与被

17、还原的物质的质量比为21()(2)C、Si在自然界中均存在游离态()(3)SiO2是酸性氧化物，不能与任何酸反应()(4)SiO2与CO2是同族元素的氧化物，化学性质相同()(5)CO2通入硅酸钠溶液中，有白色沉淀生成，说明酸性H2CO3>H2SiO3()(6)SiO2既能与强碱反应又能与氢氟酸反应，故SiO2为两性氧化物()(7)利用SiO2与水反应制备H2SiO3()(8)SiO2(含杂质Fe2O3)滤液H2SiO3()(9)CO和CO2均为大气污染物，均可用碱液吸收()【答案】(1)(2)×(3)×(4)×(5)(6)×(7)×(8

18、)(9)×2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。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】CDBEA3写出下列反应的离子方程式：(1)SiO2与NaOH溶液反应：_。(2)水玻璃中充入过量CO2：_。(3)水玻璃中加入盐酸：_。【答案】(1)SiO22OH=SiOH2O(2)SiO2C

19、O22H2O=H2SiO32HCO(3)SiO2H=H2SiO3(胶体)习题训练 1下列物质中，属于纯净物的是A纯碱 B陶瓷C玻璃 D水玻璃【答案】A2下列推断正确的是 A绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理 B硅是地壳中含量位居第二的元素，玛瑙、光导纤维的主要成分为SiO2 C加碘食盐中加人的是碘单质，可防止甲状腺肿大疾病 D要除去衣服上的顽固污渍，均可将衣服泡在漂白液中【答案】B3下列说法错误的是A二氧化硅是光导纤维的主要原料B硅是信息技术的关键材料C陶瓷餐具所用材料为硅酸盐D水晶镜片所用原料为硅酸盐【答案】D4下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是A水玻璃是一种矿物胶，既

20、不燃烧也不受腐蚀B在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料C木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧D水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质【答案】D5奥运金牌“金镶玉”环形玉璧由昆仑玉制成，昆仑玉的成分可简单看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2，则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为ACaO·MgO·SiO2·H2OB2CaO·5MgO·8SiO2·H2OC2CaO·MgO·SiO2·2H2OD5CaO·2MgO·8SiO2·H2O【答案】B6下列试剂可用带磨口玻璃

21、塞的玻璃试剂瓶保存的是A氢氟酸 B硫酸C碳酸钠溶液(具有碱性) D氢氧化钠溶液【答案】B7向溶液X中持续通入气体Y，会产生“澄清一浑浊一澄清”现象的是AX：漂白粉溶液 Y：二氧化硫 BX ：硝酸钡溶液 Y：二氧化硫CX：氯化铝溶液 Y：氨气 DX：偏铝酸钠溶液 Y：二氧化氮【答案】D8下列反应的离子方程式中，正确的是(双选)A二氧化硅和氢氟酸反应：SiO24H=Si42H2OB二氧化硅和氢氧化钾溶液反应：SiO22OH=SiOH2OC水玻璃中滴入盐酸：SiO2H=H2SiO3D碳酸钡滴加稀硝酸：CO2H=H2OCO2【答案】BC9下列关于硅的说法中，不正确的是A硅是人类将太阳能转换为电能的常用

22、材料B硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，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反应D加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应【答案】C10石墨烯的结构示意图如图所示，下列关于石墨烯的叙述正确的是A石墨烯可导电，说明它是电解质B石墨烯、金刚石、C60、“碳纳米泡沫”四种物质都是碳的单质C由于C(石墨，s)=C(金刚石，s)H1.9 kJ·mol1知金刚石比石墨烯稳定D尽量使用含C的产品，减少使用含C的产品，此举符合“促进低碳经济”的宗旨【答案】B11向一定浓度的下列物质澄清溶液中通入过量的CO2气体，最后肯定没有沉淀生成的是Ca(OH)2Na2CO3CaCl2

23、Ca(ClO)2A B C D【答案】A12在浓硝酸水浓硫酸氢氟酸氢氧化钾溶液中，能与单质硅起化学反应的是 A B C D【答案】C13下列各种物质在一定条件下反应，所得产物种类与反应物的用量无关的是AlCl3(aq)+NH3（g） Na2SiO3+HCl C+O2 Fe+HNO3 Ca(HCO3)2+Ca(OH)2 C+SiO2A B C D【答案】A14用足量的CO还原13.7 g某铅氧化物，把生成的CO2全部通入到过量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后质量为8.0 g，则此铅氧化物的化学式是APbO BPb2O3CPb3O4 DPbO2【答案】C15将足量的CO2不断通入NaOH、Ba(O

24、H)2、NaAl(OH)4的混合溶液中，生成沉淀与通入CO2的量的关系可表示为A B C D【答案】C16金刚砂(SiC)可由SiO2和碳在一定条件下反应制得，反应方程式为SiO23CSiC2CO，下列有关制造金刚砂的说法中正确的是A该反应中的氧化剂是SiO2，还原剂为CB该反应中的氧化产物和还原产物的物质的量之比为12C该反应中转移的电子数为12eD该反应中的还原产物是SiC、氧化产物是CO，其物质的量之比为12【答案】D17为确认HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如图所示的实验装置，一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。请据此回答：（1）锥形瓶中装某可溶性正盐溶

25、液，分液漏斗所盛试剂应为_。（2）装置B所盛的试剂是_，其作用是_。（3）装置C所盛试剂是_，C中反应的离子方程式是_。（4）由此得到的结论是：酸性_>_>_。【答案】(1)盐酸 (2)饱和NaHCO3溶液 吸收HCl气体 (3)Na2SiO3溶液 SiOCO2H2O=H2SiO3CO (4)HCl H2CO3 H2SiO3 18已知A是一种装饰品的主要成分，根据下图转化关系，回答下列问题。（1）A用途_(任写一种)，B是_，D是_。（2）写出化学方程式_。_。（3）写出离子方程式_。_。_。【答案】（1）制光导纤维 Na2SiO3 H2SiO3 （2）SiO2Na2CO

26、3Na2SiO3CO2 H2SiO3SiO2H2O（3）SiOCO2H2O=H2SiO3CO SiO22OH=SiOH2O SiO2H=H2SiO319世博会中国馆“东方之冠”由钢筋混凝土、7 000多块红色铝板和1 200多块玻璃等建成。（1）铝_(填“是”或“不是”)红色的，铝板和玻璃均易被烧碱腐蚀，原因是_、_(用化学方程式表示)。（2）生产硅酸盐水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是_。（3）石英玻璃化学稳定性强、膨胀系数小，是一种特种玻璃，石英玻璃的主要成分是_；有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)实际上不是硅酸盐材料，而是一种_(选填“橡胶”、“纤维”或“塑料”)。【答案】（1）不是 2Al

27、2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 SiO22NaOH=Na2SiO3H2O （2）CaCO3 （3）SiO2 塑料高考真题1. （2014·海南卷）下列关于物质应用和组成的说法正确的是AP2O5可用于干燥Cl2和NH3B“可燃冰”主要成分是甲烷和水CCCl4可用于鉴别溴水和碘水DSi和SiO2都用于制造光导纤维【答案】BC2. （2014·四川卷） 化学与生活密切相关。下列说法不正确的是A乙烯可作水果的催熟剂B硅胶可作袋装食品的干燥剂C福尔马林可作食品的保鲜剂D氢氧化铝可作胃酸的中和剂【答案】C3. （2014·天津卷）运用相关化学知识进行判断，下列结论错

28、误的是A某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应BNH4F水溶液中含有HF，因此NH4F溶液不能存放于玻璃试剂瓶中C可燃冰主要是甲烷与水在低温高压下形成的水合物晶体，因此可存在于海底D增大反应物浓度可加快反应速率，因此用浓硫酸与铁反应能增大生成H2的速率【答案】D4.（2014·福建卷）常温下，下列各组物质中，Y既能与X反应又能与Z反应的是XYZNaOH溶液Al(OH)3稀硫酸KOH溶液SiO2浓盐酸O2N2H2FeCl3溶液Cu浓硝酸A.BCD【答案】B5. （2013·广东卷）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SiO

29、2制取粗硅D用 Na2S作沉淀剂，除去废水中的Cu2+和Hg2+【答案】B6.（2013·江苏卷）下列有关物质性质的应用正确的是A液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂B二氧化硅不与强酸反应，可用石英器皿盛放氢氟酸C生石灰能与水反应，可用来干燥氯气D氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝【答案】A7. （2013·江苏卷）甲、乙、丙、丁四种物质中，甲、乙、丙均含有相同的某种元素，它们之间具有如下转化关系：。下列有关物质的推断不·正确的是A若甲为焦炭，则丁可能是O2 B若甲为SO2，则丁可能是氨水C若甲为Fe，则丁可能是盐酸D若甲为NaOH 溶液，则丁可能是CO2【答

30、案】C8. （2012·广东卷）下列陈述正确并且有因果关系的是选项陈述陈述ASO2有漂白性SO2可使溴水褪色BSiO2有导电性SiO2可用于制备光导纤维C浓硫酸有强氧化性浓硫酸可用于干燥H2和CODFe3+有强氧化性FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜【答案】D9. （2012·天津卷）下列单质或化合物性质的描述正确的是ANaHSO4水溶液显中性BSiO2与酸、碱均不反应CNO2溶于水时发生氧化还原反应DFe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3【答案】C10. （2011·重庆）（15分）金刚石具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛. (1) 碳与周期元素的单质化合仅能生成两种常见气态化合物，其中一种化合物R为非极性分子，碳元素在周期表中的位置是 ，是 ，的电子式为 .(2) 一定条件下，还原CCl4可制备金刚石，反应结束冷却至室温后，回收其中的实验操作名称为 ，除去粗产品中少量钠的试剂为 .(3)碳还原制,其粗产品中杂质为和.先将20.0g粗产品加入到过量的溶液中充分反应，收集到0.1mol氢气，过滤得固体11.4g，滤液稀释到1L，生成氢气的离子方程式为 ，硅盐酸的物质量浓度为 。（4）下列叙述正确的有 （填序号），还原CCl4的反应、Cl2与的反应均是置换反应水晶、干冰熔化时克服粒子间作用力的类型相同溶液与