第10讲碳、硅及其重要化合物（讲义）-2023年高考化学一轮复习讲义（解析版）

第10讲碳、硅及其重要化合物

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考纲要求：

ɪ.了解碳、硅单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。

2.了解碳、硅单质及其重要化合物对环境的影响。

考点一碳、硅及其氧化物的性质与用途

1.碳、硅元素在自然界中的存在形态

(1)碳：既有游离态又有化合态。

(2)硅：因有亲氧性，所以自然界中只有化合态。硅在地壳中的含量占第二位。

2.碳、硅单质的物理性质和用途

X碳硅

结构金刚石：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

物理金刚石熔点高、硬度大晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬

性质石墨熔点高、质软，有滑腻感度大、熔点高

金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太

用途

笔芯阳能电池

3.碳和硅的化学性质—还原性

⑴碳单质的化学性质。

①与。2反应。

占燃

A.。2不足：2C+O2^=2CO.,

L„点燃

B.。2足量：c+θ2^⅛cθ2o

②与其他物质反应。

A.与CUO反应：2CUO+C0=2CU+CO2T0(冶炼金属)

B.与CO2反应：CO2+C色遢=2CO。

C.与水蒸气反应：C+H2θ(g)=≡^Cθ+H2o(制取水煤气)

D.与浓硫酸反应：C+2H2SO4(^)=^=CO2T+2SO2↑+2H2O»

碳的还原性还表现为可将强氧化性的浓硫酸、浓硝酸分别还原为SO2和NO2,本身被氧化

为CO2。

(2)硅单质的化学性质。硅的化学性质不活泼，在常温下只能与氟气(F2)、氢氟酸(HF)、强碱

反应，不能与氢气、氧气、氯气、硫酸、硝酸反应，加热时能与氧气、氯气反应。

①与02反应：Si+θ2=A=Sio2。

②与反应：

ChSi+2Cl2^^SiCl4o

③与氢氟酸反应：

Si+4HF=SiF4↑+2H2↑0

④与溶液反应：

NaOHSi+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑»

4.硅的工业制法及提纯

如②氯气③氢气

石英砂Kfa高纯硅

-------------rs3tπn.≡⅛J⅛∏⅛√LiiCkJ

涉及的化学方程式：

①SiO2+2C通堡Si+2COJ

②Si+2C12=^=SiCL

③SiCl4+2H2再‰i+4HCL

①用焦炭还原SiO2,产物是CO而不是Co2。

②粗硅中含碳等杂质，与Cb反应生成的SiCI4中也含CC14等杂质，经过分储提纯SiCI4后,

再用H2还原，得到高纯度硅。

5.CCh和SiCh深度对比

物质

SiO2CO2

1个Si周围有4个0,1个0周围有2个

构成Co2分子

Si,呈空间网状结构，无SiCh分子

硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不熔、沸点低，常温下为气体，能

物理性质

溶于水溶于水

与水

不反应CO+HO=HCO

反应2223

与酸只与氢氟酸反应SiO2+4HF=SiF仃+

不反应

反应

2H2O

与碱SiO+2NaOH==NaSiO+HOCO+2NaOH=NaCO+HO

化学22322232

反应（盛碱液的试剂瓶用橡皮塞）或CO+NaOH==NaHCO

性质23

如与Ca(Clo2)、Na2CO3反应：

如与Na2C03∖CaCO3反应：

Ca(ClO)+CO+

与盐22

SiO2+Na2CO3=^⅛Na2SiO3+CO2↑>HO=CaCO;+2HC10

反应23

CO2+Na2CO3+

SiO2+CaCO3=S^CaSiO3+C02↑

H2O=2NaHCO3

与碱性

如与CaO反应：如与NaiO反应：

氧化物

SiO2+CaO^≡=CaSiO3CO2+Na2O=Na2Cθ3

反应

与碳

CO+C=S⅛2CO

SiO+2C=≡⅛Si+2C0↑2

反应2

制光学仪器、石英玻璃、常用来制造通讯合成肥料-，F冰川作制冷剂，人

用途

材料光导纤维、制饰品工降雨

彳础通关练

1.我国提出争取在2030年前实现碳达峰，2060年实现碳中和。下列有关说法中正确的是

A.使用光导纤维进行太阳能发电，获得绿色电力

B.利用新型材料和技术将二氧化碳“填埋”有利于实现碳中和

C.利用催化技术将二氧化碳氧化制成甲醇等清洁能源

D.向燃煤中添加碳酸钙，减少污染气体排放，有利于碳中和

【答案】B

【解析】A.太阳能发电即光伏发电使用的材料是单质硅，而不是二氧化硅，A错误；

B.利用新型材料和技术将二氧化碳"填埋'’可减少空气中二氧化碳含量，有利于实现碳中和，

B正确；

C.二氧化碳转化为甲醇的过程中，碳的化合价降低，二氧化碳是被还原而不是被氧化，C

错误；

D.向燃煤中添加碳酸钙，可减少二氧化硫的排放量，但增加了二氧化碳的排放量，D错误；

故选B∙

2.下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是

A.晶体硅具有半导体特性，用于制耐温差硅橡胶B.焦炭具有高熔点，用作工业炼铁原料

C.石英晶体具有高熔点，用作生产用烟D.Co具有还原性，用作工业炼铝

【答案】C

【解析】A.晶体硅具有半导体特性，是应用最为广泛的半导体材料。而耐温差的硅橡胶是

以Si-O单元为主链，以有机基团为侧基的线性聚合物，是典型的半无机半有机聚合物，既

具有无机高分子的耐热性，又具有有机高分子的柔顺性。两者并无时应关系,A不符合题意；

B.工业炼铁利用的是焦炭的还原性，与焦炭的熔点无关，B不符合题意；

C.石英晶体熔点高，广泛用于玻璃、铸造、陶瓷及耐火材料、冶金、建筑、化工、塑料、

橡胶，磨料等工业，因此可用作生产堀蜗，C符合题意：

D.Co确实具有还原性，但是铝却是活泼金属，需要电解熔融的氧化铝才能获得铝单质，

两者没有对应关系，D不符合题意；

故合理选项为Co

3.制造芯片用到高纯硅，用SiHCI3（沸点：31.85,SiHCl3遇水会剧烈反应，易自燃）与过

量H2在1100~1200」反应制备高纯硅的装置如图所示（夹持装置和尾气处理装置略去），下列

说法不正确的是

A.整个实验的关键是控温、检查装置气密性和排尽装置中的空气

B.装置n、IlI中依次盛装的是浓H2SO4、温度高于32口的温水

C.实验时，先打开装有稀硫酸仪器的活塞，收集尾气验纯，再预热装置IV石英管

D.尾气处理可直接通入NaOH溶液中

【答案】D

【解析】实验装置可知，I中Zn与稀硫酸反应生成氢气，II中浓硫酸干燥氧气，「中气化的

SiHCl3与过量H2混合，「中高温下反应硅，且SiHCb遇水发生

SiHCh+3H2θ=H2Siθ3+H2↑+3HCl,以此来解答。

A.SiHCl3的沸点为31.85。（2,且易自燃，因而整个实验的关键是控温、检查装置气密性和

排尽装置中的空气，故A正确；

B.装置中浓H2SO4可干燥域气，中盛装温度高于32U的温水，目的是使滴入烧瓶中的

SiHCb气化，与氢气反应，故B正确；

C.实验时应先打开装有稀硫酸仪器的活塞制取氢气，用氢气将装置内的空气排出，收集尾

气验纯，再预热装置」石英管，防止氢气不纯加热易爆炸，故C正确；

D.SiHeb与氢气在HOO〜1200。C反应制备高纯硅,因而处理尾气时,因该在通入NaOH

溶液前加上防倒吸装置，故D错误；

故选：D„

4.改革开放40年，我国取得了很多世界瞩目的科技成果，下列说法不氐峋的是

B.用到石墨烯，是

C.用到的氮化硅

A.用到钛合金，22号碳原子紧密堆积成D.传输信息用的光纤

陶瓷是新型无机非

钛元素属于过渡元素单层二维蜂窝状晶材料是硅

金属材料

格结构的新材料

A.AB.BC.CD.D

【答案】D

【解析】A.钛元素的原子序数为22,位于元素周期表第四周期IVB族，属于过渡元素,

故A正确；

B.石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料，故B正确；

C.氮化硅陶瓷是性能优良的新型无机非金属材料，故C正确；

D.光纤材料的主要成分是二氧化硅，故D错误；

故选D。

5.下列有关物质的用途与化学原理具有对应关系的是

选项用途化学原理

A用氢氟酸雕刻玻璃氢氟酸显弱酸性

B用FeCb溶液蚀刻印刷电路板FeCb溶液显酸性

C用SiO2制造地摒Sio2熔点高

D用HNO3制备硝酸镂HNO3具有强氧化性

A.AB.BC.CD.D

【答案】C

【解析】A.用氢氟酸雕刻玻璃化学原理为HF能与玻璃中的二氧化硅反应生成SiF4气体和

水，其用途与HF是否为弱酸无关，故不选A；

B.用FeCh溶液蚀刻印刷电路板，反应方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+,化学原理为Fe3+具有氧

化性，能将单质铜氧化为铜离子，与铁离子的酸性无关，故不选B；

C.Sio2是原了•晶体，SiO2的熔点r⅛,所以可用SiO2制造烟，故选C；

D.硝酸镂是一种盐，利用硝酸制备硝酸核体现了硝酸的酸性，与硝酸的强氧化性无关，故

不选D；

选c。

6.“轻轨电车”是重庆一道美丽的风景线。当电车启动时，电车电刷跟导线的接触点由于摩

擦会产生高温，因此接触点上的材料应该具有耐高温、能导电且化学性质稳定的特点。该接

触点上材料的选用较为合适的是

A.金刚石B.铝C.石墨D.钠

【答案】C

【解析】金刚石不容易导电，是绝缘体，排斥金刚石。铝和钠在常温下容易被氧化，排除铝

和钠。石墨的熔点为3850±501耐高温。石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍，导热性

超过钢、铁、铅等金属材料。石墨在常温下有良好的化学稳定性。摩擦系数越小，润滑性能

越好。石墨做轻轨电车跟架空电线的接触头是最好的材料。

故选Co

7.海洋碳循环是全球碳循环的重要组成部分，是影响全球气候变化的关键控制环节。下图

为海洋中碳循环的简单原理图。下列说法车肯送的是

A.海洋碳循环过程中能将太阳能转化为化学能

2+

B.钙化释放CCh的离子方程式：2HC0；+Ca=CaC03∣+C02↑+H20

C.影响海洋碳循环的因素主要有海水的酸碱性、水温、藻类生物的分布等

D.光合作用，每生成O.lmol(CH2O)x转移电子数为4M(M表示阿伏伽德罗常数)

【答案】D

【解析】如图CCh在弱碱性条件下转化成NaKCh、NaHCO3,遇氯化钙发生2HC0；

+Ca2,=CaCOU+CO2↑+H2O,生成CaCo3沉淀钙化同时释放CO2,再经光合作用，形成有机

物参与海洋碳循环。

A.Co2经光合作用形成有机物参与海洋碳循环，过程中能将太阳能转化为化学能，故A

正确；

2+

B.钙化生成CaCO3沉淀同时一，释放CO2的离子方程式:2HC0；+Ca=CaCO3i+CO2↑+H2O,

故B正确；

C.温度高或酸性条件下，二氧化碳在水中溶解度小，影响海洋碳循环的因素主要有海水的

酸碱性、水温、藻类生物的分布等，故C正确；

D.光合作用，碳由+4价降为O价，每生成0.1mol(CH2O)x转移电子数为0.4XNX(M表示阿

伏伽德罗常数)，故D错误；

故选D。

(1)玻璃中含有二氧化硅，因此氢氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸不能用玻璃瓶而用塑料

瓶。

(2)NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶。

(3)用石英砂和焦炭制备粗硅的反应必须要隔绝空气在电炉中进行，得到的氧化产物是CO

而不是CO2。

(4)硅与碱溶液反应时，硅为还原剂，H2O为氧化剂。

Si+2NaOH+4H2O=Na2SiO3+2H2↑+3H2O。

(5)Siθ2虽然即能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，但不属于两性氧化物，属于酸性

氧化物。

(6)酸性氧化物一般和水反应生成相应的酸，SiO2虽然是H2SiO3的酸醉，但它不与水反应,

不能直接与水作用制备H2SiO3o

(7)不能依据反应2C+SiCh逋选Si+2C0↑来说明C的还原性比Si强，也不能依据反应SiO2

+Na2CO3至遢=Na2SiO3+CO2T来说明SiCh水化物的酸性比H2CO3强。

(8)Siθ2是空间网状立体结构，不存在单个分子，这与CO2、So2、SCh等酸性氧化物的单分

子结构不同。

(9)碳、硅单质的特殊性

①一般情况下，非金属元素的单质熔、沸点低，硬度小，但晶体硅、金刚石熔、沸点高、硬

度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质。

②非金属单质大多为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。

③Si的还原性大于C,但C却能在高温下还原出Si：SiO2+2C=≡^Si+2CO↑o

④非金属单质与碱反应一般无氢气放出，但硅与强碱溶液作用却放出氢气：Si+2NaOH+

H2O=Na2SiO3+2H2↑o

⑤非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能与HF反应：Si+4HF=SiF4↑+2H2↑o

⑥一般情况下，金属(Na、K)能置换出水中的氢，但C在高温下也能置换出H2O中的氢：C

+H2O(g)^^H2+CO,

'查缺补漏练

1.关于下列反应的叙述正确的是

高温

A.由Sio2+2C^Si+2COT可推知硅的非金属性比碳强

高温

B.由CaCCh+SiChCaSio3+CO2T可推知H2SiO3的酸性比H2CO3强

C.由Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3l可推知碳的非金属性比硅强

D.H2CO3比H2SiO3受热易分解可推知H2SiO3的酸性比H2CO3强

【答案】C

【解析】A.非金属元素的单质的氧化性越强，则非金属性越强，反应SiCh+2C0Si+

2C0T之所以能发生，不是因为C的还原性比Si强，而是因为生成CO是气体，可以脱离反

应体系，所以不能推知硅的非金属性强于碳的非金属性，选项A错误；

B.比较酸性强弱，应在溶液中进行，CaCO3和SQ在高温下熔融反应，是因为在高温条件

下C02离开反应体系，使反应向生成C02的方向进行，不能说明硅酸酸性强于碳酸，选项

B错误；

C.由Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3J可推知，碳酸酸性比硅酸强，又最高价氧化

物对应水化物的酸性越强其非金属性也越强，所以碳的非金属性比硅强，选项C正确；

D.不能通过H2CO3与H2SiO3的热稳定性比较它们的酸性，选项D错误；

答案选C。

2.硅是无机非金属材料的主角之一、下列关于硅及其化合物性质的说法，不正确的是

A.硅与碳元素均属第IVAB.硅酸钠可溶于水

C.SiCh与氢氟酸能反应D.硅原子易失去或得到电子

【答案】D

【解析】A.根据硅与碳元素在元素周期表中的位置，可知均属第IVA族，A项正确；

B.硅酸钠属于钠盐，根据其物理性质可知溶于水，B项正确；

C.二氧化硅与氢氨酸可反应生成四氟化硅和水，所以SiCh与氢氟酸能反应，C项正确；

D.硅原子最外层有4个电子，既不容易失电子也不容易得电子，D项错误；

故答案选D。

3.干冰和SiO2均属于口A族元素的最高价氧化物，它们的熔沸点差别很大的原因是

A.二氧化硅的相对分子质量大于二氧化碳的相对分子质量

B.硅的原子半径大于碳的原子半径

C.干冰为分子晶体，二氧化硅为原子晶体

D.干冰易升华，二氧化硅不易升华

【答案】C

【解析】干冰由分子构成，属于分子晶体，熔沸点与分子间作用力有关；而二氧化硅由原子

构成，属于原子晶体，熔沸点与共价键有关，以此来解答。

干冰和二氧化硅晶体同属二A族元素的最高价氧化物，它们的熔、沸点差别很大的原因是干

冰为分子晶体，二氧化硅为原子晶体，而原子晶体熔沸点较高，与A、B、D解释无关无关；

故选：Co

4.碳、硅及其化合物常用做性能优异的无机非金属材料。比如氮化硅，其熔点高、硬度大，

电绝缘性好，化学性质稳定。有关碳、硅及其化合物的说法正确的是

口硅在自然界中主要以单质形式存在，硅是应用最广泛的半导体材料

［硅是构成一些岩石和矿物的基本元素

［石墨烯是一种新型的纳米化合物

口氮化硅的化学式为Si3N4,其可制作用烟，制作切削刀具

口光导纤维的通信容量大，导电性强

口水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂

A.□□□B.□□□C.□□□D.□□□

【答案】D

【解析】I硅是亲氧元素，在自然界中以化合态的形式存在，不能以单质形式存在，错误；

I硅元素是地壳中大量存在的元素，是许多种岩石和矿物的基本构成元素之一，正确；

口石墨烯是碳单质，不属于化合物，口错误；

口氮化硅的化学式为Si3N4,氮化硅硬度大、熔点高可以用来制作用烟：熔点高、化学性质

稳定可制作耐高温轴承，切削刀具等，」正确；

「二氧化硅晶体对光具有全反射作用，能传递光信号，可以用二氧化硅晶体制备光导纤维，

无导电性，口错误：

口水玻璃具有黏性，不易燃烧，可用于生产黏合剂和防火剂，口正确；

综上所述，正确的是:3ΞI□,故选D。

5.下列关于硅及其化合物的说法正确的是

A.硅在自然界中主要以单质形式存在

B.太阳能电池板、光导纤维、玻璃的主要成分均为硅酸盐

C.二氧化硅溶于氢氟酸，不属于酸性氧化物的通性

D.利用碳高温下置换硅的反应，可以比较碳、硅的非金属性强弱

【答案】C

【解析】A.硅是亲氧元素，硅在自然界中全部以化合态的形式存在，A错误；

B,太阳能电池板的主要成分为硅，光导纤维的主要成分是二氧化硅，玻璃的主要成分为硅

酸盐，B错误：

C.：氧化硅溶于氢氟酸，生成四氟化硅和水，不是生成盐和水，不属于酸性氧化物的通性，

C正确；

D.不能利用碳高温下置换硅的反应比较碳、硅的非金属性强弱，一般应该在溶液中，D错

误；

答案选C。

6.二氧化硅又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料.下列说法正确的是

A.SiO2既能与HF反应，又能与NaOH反应，属于两性氧化物

B.在高温条件下Sio2能与过量的碳反应生成SiC,体现了二氧化硅的氧化性

C.高温下SiO2能与Na2CO3反应放出CO2,不能说明H2SiO3的酸性强于H2CO3

D.二氧化硅溶于水显酸性

【答案】C

【解析】A、二氧化硅能和强碱反应，反应方程式为Sio2+2NaOH=Na2SiO3+H2O;虽然也能

和特殊的酸氢氟酸反应,反应方程式为:Siθ2+4HF=SiFH+2H2θ,但二氧化硅是酸性氧化物，

选项A错误;B、在高温条件下SiCh能与过量的碳反应生成SiC：3C+SiO2⅛⅞SiC+2C0,

反应中碳由0价变为一价和+2价，二氧化硅中的氧和硅的化合价不变，既不是氧化剂也

不是还原剂，选项B错误；C、高温下SiCh能与NazCCh反应生成硅酸钠和C02,常温下

SiCh与Na2CO3不反应，所以不能说明H2SiO3的酸性强于H2CO3,选项C正确；D、二氧化

硅不溶于水，选项D错误。答案选C。

在设计制备纯硅的实验题中，常遇到的知识点有：

(1)高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅：

SiO2+2C=^‰i(粗)+2CoT

(2)粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3:

Si+3HC曲=SiHCl3+H2

(3)粗硅与干燥CL反应制得SiCl4:

Si(粗)+2C屋⅛iCLl

(4)SiHCl3与过量也在高温下反应制得纯硅：

SiHCI3+&晅遗Si(纯)+3HCl

(5)SiCl4与过量H2在高温下反应制得纯硅：

SiCI4+2H2^^Si(纯)+4HCl

⅛jS

(6)SiCh+2Mg=卫驾2MgO+Si

⑺SiHCl3、SiCU能与水发生反应:

SiHCl3+3H2O=H2SiO3l+3HC1+H2↑SiCl4+3H2O=H2SiO3;+4HCI

(8)SiH4在空气中易自燃：

SiH4+2O2=Siθ2+2H2O

能力提升练

1.制造芯片用到高纯硅，用SiHCI3（沸点：31.85,SiHCl3遇水会剧烈反应，易自燃）与过

量H2在1100~1200」反应制备高纯硅的装置如图所示（夹持装置和尾气处理装置略去），下列

说法不正确的是

A.整个实验的关键是控温、检查装置气密性和排尽装置中的空气

B.装置n、In中依次盛装的是浓H2SO4、温度高于32口的温水

C.实验时，先打开装有稀硫酸仪器的活塞，收集尾气验纯，再预热装置IV石英管

D.尾气处理可直接通入NaOH溶液中

【答案】D

【解析】由实验装置可知，I中Zn与稀硫酸反应生成氢气，II中浓硫酸干燥氢气，U中气化

的SiHCI3与过量H2混合，中高温下反应硅，且SiHeb遇水发生

SiHCl3+3H2θ=H2SiO3+H2↑+3HCl,以此来解答。

A.SiHCb的沸点为31.85。（2,且易自燃，因而整个实验的关键是控温、检查装置气密性和

排尽装置中的空气，故A正确；

B.装置中浓H2SO4可干燥氢气，中盛装温度高于32的温水，目的是使滴入烧瓶中的

SiHCb气化，与城气反应，故B正确；

C.实验时应先打开装有稀硫酸仪器的活塞制取氢气，用氢气将装置内的空气排出，收集尾

气验纯，再预热装置」石英管，防止氢气不纯加热易爆炸，故C正确；

D.SiHCI3与气气在IIOO~1200。C反应制备高纯硅，因而处理尾气时，因该在通入NaOH

溶液前加上防倒吸装置，故D错误；

故选：D。

2.多晶硅是单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅制品的主要原料。

⑴已知多晶硅第三代工业制取流程如图所示。

发生的主要反应

1600-1800。C

电弧炉

SiO2÷2CSi+CO↑

250-300°C

流化床反应器

Si+3HC1SiHCl3+H2

口物质Z的名称是。

□用石英砂和焦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

口在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%,还有SiCl4、SiH2Cl2.SiFbCl等，有关物质

的沸点数据如表，提纯SiHCb的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和。

物质

SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4

沸点/口235557.631.88.2-30.4-84.9-111.9

(2)利用晶体硅的粉末与干燥的氮气在1300~1400下反应，可制取结构陶瓷材料氮化硅

(Si3N4)0现用如图所示装置(部分仪器已省略)制取少量氮化硅。

口装置II中所盛试剂为。

口装置I和装置皿均需要加热，实验中应先(填“皿"或'T')的热源。

(3)由晶体硅制成的n型半导体、p型半导体可用于太阳能电池。一种太阳能储能电池的工作

原理如图所示，已知锂离子电池的总反应为：LimNiO2+xLiCe嚼=LiNio2+xC6.完

成下列问题。

□该锂离子电池充电时，n型半导体作为电源.(填“正”或"负”)极。

□该锂离子电池放电时，b极上的电极反应式为O

高温

【答案】⑴氯气Sio2+3C=SiC+2CθT蒸储

⑵浓H2SO4I

(3)负LiNiO2-Xe=LilxNiO2+xLi

【解析】电解饱和食盐水，产物为氢氧化钠、氯气和⅛i气，丫、Z点燃后和粗硅反应生成

SiHCb,SiHCb能和丫反应生成硅，表明丫是H?,Z是CL,X是NaoH。

(1)物质Z的名称是氯气；

高温

石英砂和焦在电弧炉中高温加热生成碳化硅，化学方程式为：SiO2+3C=SiC+2CO↑:

根据表中沸点数据可知，常温下SiHCI3、SiCl4为液体，SiH2Cl2,SiKCI为气体，沉降除

去固体后，冷凝得到SiHCi3、SiCI4混合液体，将液体蒸储可分离二者；

(2)亚硝酸钠和氯化筱反应生成N2,晶体硅的粉末与干燥的氮气在13007400下反应，可制

取结构陶瓷材料氮化硅(Si3N4),装置II是用来干燥N2,装置II盛放的试剂为浓H2SO4;

装置II中所盛试剂为浓H2SO4;

;为防止SiCh与空气反应，先利用N2排除装置中空气，故应先点燃装置I的热源；

(3)口充电时，a电极的LiC6转化为C6,C的化合价升高，发生还原反应，a电极作阴极，a

电极与n型半导体相连，n型半导体作负极；

□放电时，b电极上发生的反应是LiNio2转化为LiLXNiO2,电极反应式为：

LiNiO2-Xe≈Li,.xNiO2+xLi。

考点二硅酸、硅酸盐和无机非金属材料

L硅酸

硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能使紫色石蕊溶液变红色。

2.硅酸盐

(1)定义：由一硅、氧和金属一元素组成的化合物的总称，是构成地壳一岩石—的重要成分。

(2)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，通常用SiCh和金属氧化物的组合形式表示它们的组

成，如硅酸钠(Na2SiO3)写成_Na2OSiO2_，钾云母(KH2AI3Si3Oi2)写成

-K2O∙3A12θ3∙6Siθ2∙2H2O-,长石(KAlSi3O6)可表示为—KzOAbCh6SiCh—。

⑶硅酸钠(Na2SQ).

①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。

②与较强的酸反应，如与盐酸反应的化学方程式为Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3l;与

CO2水溶液反应的化学方程式为Na2SiO3+CO2÷H2O=Na2CO3+H2SiO3∣0

③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。

①常见硅酸盐材料比较

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炉陶瓷窑

硅酸三钙

(3CaO∙SiO2)

NaSiO

硅酸二钙23

主要成分—

CaSiO3

(2CaOSiO2)

SiO2

铝酸三钙

(3CaO∙Al2O3)

主要性质水硬性没有固定的熔点—

②玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3+SiO2高温,Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2高

温,CaSiO3+CChT。

(2)新型无机非金属材料

材料类别主要特性示例用途

高温结构能承受高氮化硅汽轮机叶片、轴承、永久

陶瓷温，强度高陶瓷性模具等

半导体具有电学二氧化锡

集成电路中的半导体

陶瓷特性陶瓷

具有光

光学材料光导纤维光缆通信、医疗、照明等

学特性

AW⅛氧化铝人造骨骼、人造关节、接

生物陶瓷

物功能陶瓷骨螺钉

4.特殊功能的含硅材料

(I)SiC(俗称_金刚砂_)具有类似于金刚石的结构，硬度大，可用作砂纸、砂轮的磨料。

(2)含硅4%硅钢具有很高的导磁性，可用作—变压器—的铁芯。

(3)硅橡胶具有耐高温、耐低温的性质。

圄基础通关练

1.无机非金属材料在生产生活中应用广泛。下列说法错误的是

A.玻璃纤维用于高强度复合材料，其主要成分为玻璃

B.陶瓷是一种常见硅酸盐材料，可以用陶瓷增烟熔融纯碱

C.碳纳米材料是一类新型无机非金属材料•，其中石墨烯具有导电性

D.碳化硅俗称金刚砂，可用作砂纸、砂轮的磨料

【答案】B

【解析】A.玻璃纤维是纤维状的玻璃，其主要成分为玻璃，常用于高强度复合材料，故A

正确；

B.陶瓷中的硅酸盐在高温条件下能与纯碱反应，故B错误；

C.碳纳米材料的主要成分为碳，属于新型无机非金属材料，石墨烯具有石墨的层状结构，

具有导电性，故C正确：

D.碳化硅为共价晶体，具有高硬度，可用作砂纸、砂轮的磨料•，故D正确；

故选:Bo

2.陶瓷版“冰墩墩”和“雪容融”均产自中国陶瓷之乡，下列说法错误的是

A.陶瓷、玻璃和水泥均属于无机非金属材料

B.陶瓷版“冰墩墩''上黑色涂料的主要成分为Fe2O3

C.高温结构陶瓷具有耐高温、耐氧化、耐磨蚀等优良性能

D.陶瓷是以黏土及天然矿物岩为原料，经加工烧制而成

【答案】B

【解析】A.陶瓷、玻璃和水泥等硅酸盐材料，属于传统无机非金属材料，故A正确；

B.Fe2O3为红色粉末，陶瓷版“冰墩墩”上黑色涂料的主要成分不可能为Fe2O3,故B错误；

C.高温结构陶瓷具有耐高温、耐氧化、耐磨蚀等优良性能，故C正确；

D.陶瓷是以黏土及天然矿物岩为原料，经加工烧制而成，属于硅酸盐制品，故D正确；

选Bo

3.下列离子方程式正确的是

A.硅酸钠与盐酸反应：Na2SiO3+2H+=H2SiO3∣+2Na++H2O

B.向NaAlO2溶液中加入NaHCO3:AlO；+HC0,+H2O=A1(OH)3J,+CO2↑

C.NaCIo溶液与过量NaHSo3溶液反应：C10+HS0,=01+80;-+H+

i甬⅛

D.以铜为电极电解氯化铁溶液：Cu+2NHJ二已Cu2++2NH3T+H2T

【答案】D

【解析】A.该离子方程式未遵循质量守恒定律，且NazSiCh是强电解质，应拆写并删减,

+

离子方程式为：SiO≡-+2H=H2SiOj5A错误；

B.向NaAIo2溶液中加入NaHCO3，反应生成Al(OH)3沉淀和Na2CO3,离子方程式为：

A1O；+HCO；+H2O=Al(OH)iJ+CO；,B错误：

C.NaClo溶液与NaHSO3溶液反应产生的田会继续和剩余的HSO3反应生成SO2和H2O,

离子方程式为：C10+2HSO,=Cl+SO；"+SO2↑+H2O,C错误；

D.以铜为电极电解氯化镀溶液，阳极的电极反应式为：Cu-2e=Cu2÷,阴极的电极反应式为:

通电

2+

2NH^2e-=2NH3↑+H2↑,反应的离子方程式为：Cu+2NH：^Cu+2NH3↑+H2↑,D正确;

故选D。

4.下列物质的性质与用途有对应关系的是

A.碳酸钠能与酸反应，可用于洗涤油污

B.硅酸钠易溶于水，可用作木材防火剂

C.植物油能发生水解，可用于制人造脂肪

D.维生素C具有还原性，可用于NaNo2中毒的急救药

【答案】D

【解析】A.碳酸钠的水溶液呈碱性，促进油脂水解，可以洗涤油污，A选项错误；

B.硅酸钠水溶液涂在木材匕硅酸钠稳定附着在其缝隙中及表面，有效隔绝了空气，不易

燃烧可作防火剂，B选项错误；

C.植物油的高级脂肪酸燃基中含有不饱和的碳碳双键等，能与氢气发生加成反应硬化，可

用于制造人造脂肪，C选项错误；

D.维生素C具有还原性，NaNo2具有氧化性，两者发生氧化还原反应，故维生素C可用

于NaNO2中毒的急救药，D选项正确；

答案选D。

5.石膏、水泥和石灰是传统的无机胶凝材料中的三大支柱。如图是石膏的部分层状结构，

C)：H2O、^^：Ca2+、Vl

中间的虚线代表层与层的分界线。下列说法错误的是(已知:

硫氧四面体)

A.无水CaSO4可以用作干燥剂

B.每个H2O连接在1个Ca?+和相邻两层各1个S0；的。上

C.加热石膏，可以破坏层与层之间的氢键，只发生物理变化

D.工业制备水泥以黏土、石灰石为主要原料，辅料石膏可以调节水泥的硬化速度

【答案】C

【解析】A.硫酸钙可以吸收游离水牛.成结晶水合物石膏，可以做干燥剂，A项正确；

B.已知：C）：H2。、Ca2+.Vl:硫氧四面体（即硫酸根离子，四面体中每个

顶点均代表一个0原子），由图可知每个H2O连接在1个Ca2∙和相邻两层各1个SOΓ的O

上，B项正确；

C.加热石膏可失去结晶水，存在化学变化，C项错误；

D.石膏可调节水泥硬化速度，故工业制备水泥以黏土、石灰石为主要原料，辅料石膏可以

调节水泥的硬化速度，D项正确；

答案选C。

6.钾长石（KAlSi3。8）是一种钾的铝硅酸盐，可用于制备AI2O3、K2CO3等物质，制备流程如

图所示：

下列有关说法正确的是

A.上述流程中可以重复利用的物质只有Na2CO3

B.钾长石用氧化物的形式可表示为K2OAl2O3-SSiO2

C.煨烧过程中Si、K和Al元素转化为CaSiO3、KAIo2和NaAlO2

2

D.沉淀过程中的离子方程式为CO2+2A1O2+3H2O=CO3-+2A1（OH）3;

【答案】C

【解析】A.CCh、Na2CO3既是反应的产物，也是反应过程中需要加入的物质，因此上述流

程中可以重复利用的物质有Na2CO3、CO2,A错误；

B.根据元素守恒可知钾长石用氧化物的形式可表示为K2OAl2OyeSiO2,B错误；

C.煨烧过程中钾长石中的Si元素与CaCO3转化为CaSiO3,K和Al元素与Na2CO3反应转

化为KAlO2和NaAlO2,C正确;

D.向KAIO2和NaAlo2溶液中通入过量Co2气体，会产生HCo3、发生反应

CO2+AIO2+2H2O=HCO3+Al（OH）3I,D错误；

故合理选项是C。

7.下列说法不正确的是

A.“天宫二号”空间实验室的硅电池板将光能直接转换为电能

B.工业生产玻璃、水泥、陶瓷都需要石灰石为原料

C.由植物及其废弃物制成的燃料乙醇属于可再生能源

D.铝土矿制备铝的过程中需用到Nac)H溶液、Co2、冰晶石

【答案】B

【解析】A.太阳能电池可以将光能转化为电能，其主要成分是硅单质，A正确；

B.生产陶瓷的主要原料为黏土，不需要石灰石，B错误；

C.植物及其废弃物中的纤维等成分在发酵条件下转变成乙醇，可以作为燃料使用，视为可

再生资源，C正确；

D.由铝土矿制备较高纯度Al,可用氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠溶液，过滤后通入

二氧化碳生成氢氧化铝，氢氧化铝分解生成氧化铝，电解氧化铝可生成铝，电解时为降低熔

点，可加入冰晶石，D正确；

综上所述答案为Bo

8.中国是瓷器的故乡，有“瓷都”之称的江西景德镇出产的青花瓷是瓷器的代表，蓝紫色的

硅酸铜钱(BaCuSi2O6)是瓷器加工中常用的颜料。下列说法正确的是

A.瓷器属于新型无机硅酸盐产品

B.硅酸铜钢还可表示为BaOCuO∙2SiO2

C.石灰石、黏土是生产瓷器的主要原料

D.瓷器具有较高的强度与硬度

【答案】B

【解析】A.陶瓷为传统无机非金属材料，故A错误；

B.硅酸盐用氧化物形式表示时，书写顺序为：活泼金属氧化物、不活泼金属氧化物、二氧

化硅、水，所以硅酸铜钢(BaCUSi2。6)用氧化物形式表示为：BaO∙CuO∙2SiO2,故B正确；

C.生产陶瓷用到的主要原料为黏土，故C错误；

D.瓷器易碎，强度不大，但具有较高的硬度，故D错误；

故选：Bo

反应①Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3J,说明H2CO3的酸性强于HzSiCh。反应②

Na2CO3+SiO2基外Na2SiO3+CO2↑,能否说明H2SiO3的酸性强于H2CO37

问题剖析：

反应①是离子反应，实质是H2CO3电离出的H卡被SiO2-3结合生成H2SiO3,说明H2CO3

的电离性强于H2SiO3,即酸性H2CO3>H2SiO3;而反应②是高温下的非离子反应，它之所以

能发生是因为CCh气体离开了反应体系，其中并无H2CO