第四章非金属及化合物

第四章非金属及其化合物

弟一不考

碳、硅及无雕金属睇%了解碇、硅单质及其亚要化合物的制备方法.掌握其主要性质及其应用

2.了解娓、硅单质及再重要化合物对环境的影响

求

考点一碳、硅单质及氧化物的性质

科学什么双基为本•基德才能楼⑤

一'对比掌握碳、硅单质的性质与用途

1.碳、硅单质的存在形式

碳硅

存在形式既有游离态，又有化合态因有亲氧性，所以仅有化合态

单质金刚石、石墨、C60等同素异形体晶体硅和无定形硅两大类

2.碳、硅单质的结构、物理性质与用途

⑴碳、硅单质的结构

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。

(2)碳、硅的物理性质和用途(用短线连接起来):

(①金刚石)a.质软、能导电.可制电极

［②石墨)b.作吸附剂、脱色剂

C.熔点高、硬度大。制饰品和切削

［③C60］

工具

d.熔点高。半导体材料和制光电池

1④活性炭）

的材料

1⑤晶体硅)e.具有特殊结构。可能成为新型催

化剂或催化剂载体

提示：①一c②一a③一e④一b⑤一d

［注意］(1)碳单质的结构不同导致物理性质不同，但化学性质相似。

(2)同素异形体之间的转化是化学变化，但不是氧化还原反应。

［基点小练］

1.判断正误(正确的打“J”，错误的打“X”)。

(1)碳有多种同素异形体，而氧不存在同素异形体(X)

⑵单质硅常用作半导体材料和光导纤维(X)

⑶硅在自然界中只以化合态的形式存在(v)

(4)石墨在一定条件下能转化成金刚石，该转化属于物理变化(X)

二'碳、硅单质的化学性质——还原性

碳、硅的最外层都是£个电子，位于元素周期表的第WA族,不容易失也不容易得电

子，通常化学性质稳定，但在一定条件下也能与许多物质发生化学反应，一般表现为还原

性(如图)。

1.碳的性质与用途

碳有重要的用途，除了在氧气中燃烧利用其热能外，还能用于金属冶炼(如铜)、制取粗

硅、生产水煤气等，完成上图转化关系中①、③的化学方程式。

®C+CO2=^=2CO；

高‘3

@C+H2O(g)=^=CO+H2o

2.硅的化学性质

硅的化学性质不活泼，在常温下只能与氟气、氢氟酸、NaOH溶液反应，不能与Hz、

。2、。2、浓硫酸、浓硝酸反应，但加热时能与。2、反应。

完成上图转化关系中④〜⑦的化学方程式：

@Si+O2^=SiO2：

⑤Si+2c121=SiC14；

@Si+4HF=SiF4t+2H2t；

⑦Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2t。

3.硅的工业制法

用焦炭和二氧化硅在电炉中反应得到粗硅，反应的化学方程式为2C+SiO2MSi+

2C0to

［注意］工业上常用焦炭在电炉中还原SiO2得到粗硅，但反应需隔绝空气(或。2),生

成的是CO而不是CO2。

［基点小练］

2.下列物质能与单质硅起化学反应的是.

①浓HNO3②水③浓H2sCh④氢氟酸⑤NaOH溶液⑥氟气⑦氯气

答案：④⑤⑥⑦

三、性质迥异的两种氧化物——CCh与Si()2

1.物理性质

(1)熔、沸点：SiO2的熔、沸点比CO?的熔、沸点高。

(2)溶解性：COZ可溶于水,SiOz不溶于水。

2.化学性质

物质二氧化硅二氧化碳

与水反应不反应CO2+H2OH2c

只与氢氟酸反应：

与酸反应不反应

SiO2+4HF=SiF4t+

2H2O

CC>2少量：co2+

SiO2+2NaOH=Na2SiO3

2NaOH=Na2CO3+H2O

与碱(NaOH)溶液反应+$0(盛碱液的试剂瓶用

CO2足量：co2+

橡胶塞)

NaOH=NaHCO3

如与Na2c反应：如与Ca(ClO)2反应：

SiCh+Na2c。3亚逞

与盐反应Ca(ClO)2+CO2+

H2O=CaCO31+2HC1O

Na2SiO3+CO21

如与CaO反应：SiO+

2如与N^O反应：0CO+

与碱性氧化物反应2

高温

CaO^=CaSiOjNa2O=Na2cO3

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。

4.COZ的实验室制法

(1)反应原理

用大理石与稀盐酸或稀硝酸反应离子方程式：

+2+

CaCO3+2H=Ca+CO2t+H2O1>

(2)发生装置

通常用启普发生器。

［注意］(1)CO2与水反应生成碳酸，但Si。?不溶于水，不能用SiCh与水反应制备硅酸。

(2)Si€>2既能与HF反应，又能与NaOH溶液反应，但SiCh不是两性氧化物。

［基点小练］

3.依据SiO2的性质，选择下列试剂，除去括号中的杂质。

A.盐酸B.NaOH溶液

粉末状混合物选择的试剂实验操作

(1)CaCO3(SiO2)

(2)SiO2(CaCO3)

(3)SiO2(Fe2O3)

(4)Fe2O3(SiO2)

答案：（1）B过滤（2）A过滤（3）A过滤（4）B过滤

一考什么「［高考为标•全练题点无盲区备考

题点（一）碳及其化合物的性质

1.判断下列描述的正误（正确的打“，错误的打“X”）。

（1）（2016•全国甲卷）燃料燃烧产物CO?是温室气体之一（J）

（2）（2016•四川高考）将某溶液与稀盐酸反应产生的气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊,

说明该溶液中一定含有COf（X）

（3）（2016•四川高考）标准状况下，5.6LCO2气体中含有氧原子数为0.5NMJ）

（4）（2016•海南高考）将澄清石灰水滴入某溶液证明其中存在COf（X）

（5）（2014•全国卷II）用活性炭去除冰箱中的异味，没有发生化学反应（J）

（6）（2014•全国卷II）利用如图装置除去CO气体中的CC>2气体（义）

（7）（2015•江苏高考）元素碳的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体（X）

（8）（2013•江苏高考）甲、乙、丙均含有相同的某种元素，它们之间具有转化关系：甲一J

乙;丙，若甲为焦炭，则丁可能是。2（/）

2.（2016•江苏高考）大气中CO2含量的增加会加剧“温室效应”。下列活动会导致大气

中CO?含量增加的是（）

A.燃烧煤炭供热B.利用风力发电

C.增加植被面积D.节约用水用电

解析：选A燃烧煤炭供热会产生CO2,A正确；利用风力发电不会产生CO2,B错

误；增加植被面积，会增加植物的光合作用，减少大气中CO2的含量，C错误；节水节电

不会增加CO?的排放，D错误。

3.（2017•信阳模板）为检验二氧化碳气体中是否混有一氧化碳，某课外兴趣小组的同学

设计了如下图所示的实验装置：根据装置回答问题：

（DA装置的作用是

⑵实验后怎样处理尾气，发生反应的化学方程式为

（3）若实验时观察到,则证明原气体中一定含有一氧化碳。

解析：（1）除去混合气体的CO2时，可先将混合气体通入盛有浓NaOH溶液的洗气瓶中，

故A装置的作用是吸收C02,以排除对下面实验的干扰。

（2）CO有毒，故将CO点燃生成CO2才能排放到空气中。

（3）CO还原CuO的实验现象是黑色粉末变成红色，故利用这一现象来证明原气体中一

定含有COo

答案：⑴吸收CO2

（2）点燃2co+。2望=2CC）2

（3）B中无明显现象，装置C中黑色粉末变成光亮的红色，D中澄清石灰水变浑浊

规律•方法〃〃〃

确认混合气体（CO、CO2）中含有CO气体的实验设计方法

A——除去混合气体中的CO2气体

B——检验混合气体中CO?是否除尽

C——CO还原CuO：CO+CuO^^=Cu+CO2

D——验证CO的氧化产物CO2

E一除去尾气中的CO2气体

F——除去尾气中的CO气体、防止污染环境

确定混合气体中含有co气体的实验现象是：

C中的物质由黑色变成红色，B中无明显现象，D中的澄清石灰水变浑浊。

题点（二）硅及其氧化物的性质与制备

4.判断下列描述的正误（正确的打“J”，错误的打“X”）。

（1）（2016•全国丙卷）因为HF与SiO2反应，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记（V）

（2）（2016・江苏高考）下列转化在一定条件下能够实现：

!

SiO2^sici4-^rSi（x）

（3）（2016•海南高考）石英砂可用于生产单晶硅（V）

（4）（2016•上海高考）用NaOH溶液不能分离氧化铁中混有的二氧化硅（X）

（5）（2015•江苏高考）物质间转化能一步实现：

粗硅4*SiCl40*Si(V)

r»jzjn.两K

(6)(2015•广东高考)硅的最高价氧化物可用于制造光导纤维(V)

(7)(2015•安像高考)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(X)

(8)(2014•海/高考)Si和SiO2都用于制造光导纤维(X)

(9)(2013•广东高考)Si()2可与HF反应，因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中(V)

(10)(2013•广东高考)高温下用焦炭还原SiC>2制取粗硅(J)

5.半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”,即由SiO2制取Si»制取过程中

不涉及的化学反应是()

高''日

A.2C+SiO2^^Si+2COt

B.SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

C.Si+2Cl2=^=SiCl4

D.SiCl4+2H2^^Si+4HC1

解析：选B工业制取纯硅的工艺流程为：SiCh-J粗硅W'SiCL-2'纯硅，该工

艺流程中不涉及SiCh与NaOH溶液的反应。

〃/“拓展•归纳〃〃//

熟记硅及其化合物的特殊性质

物质一般规律硅及其化合物的特性

硅还原性强于碳高

2C+SiO2==Si+2COt

非金属单质与强碱溶液反应一般不产生H硅可与强碱溶液反应产生H

Si22

非金属单质一般不与非氧化性酸反应

Si+4HF=SiF4t+2H21

非金属单质一般为绝缘体硅为半导体

酸性氧化物一般与水反应生成相应酸Si。?不溶于水，也不与水反应

酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应

SiO2+4HF=SiF4t+2H,O

以下反应不能说明酸性的强弱：

“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般

Na2CO3+SiO2=^=

SiO2

规律，H2c酸性大于H2SiO3,故可发生

Na2SiO3+CO2t

反应NaSiO+CO+HO=NaCO+

232223高温

CaCO3+SiO2=^=

H2SiO31

CaSiO3+CO2t

无机酸一般易溶于水硅酸难溶于水

H2SiO3

考点二硅酸、硅酸盐及无机非金属材料

:双基为本•基德才能横高二

i.硅酸

瞳溶于水

酸性比碳酸还勃

INa^SiOs+COz+H2。=Na2cCyH'SiCM

在⑥~~|HzSiOs：^：SiOg+HzO

可溶性硅酸盐与盐酸等反应制得：

k

,------JNa2siC)3+2HCl=ZNaCHHzSiOj

厂前展硅胶可用作催化剂的载体和袋装食品、瓶装

药品等的干燥剂

［思考］如何通过实验证明硅酸的酸性比碳酸的弱？

提示：向硅酸钠溶液中通入CO2气体，若溶液变浑浊，说明H2c。3的酸性强于H2SiO3o

2.硅酸盐

⑴硅酸钠

①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻瓒，有黏性，水溶液显碱性。

②与酸性较硅酸强的酸反应：

a.与盐酸反应的化学方程式：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3I.

b.与CO?水溶液反应的化学方程式：Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3I0

③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。

(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(NazSiCh)可表

示为NazOfiO2,长石(KAlShOQ可表示为KQAhOy6SiO2。

［注意］(1)氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由

氧化物混合而成的。

(2)硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐是硅酸钠，其水溶液称为泡花碱或水玻璃，

但却是盐溶液。硅胶WSiChFHzO)是一种很好的无毒干燥剂。

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

水泥坡墙陶瓷

生产原料石灰石、黏土纯碱、石英、石灰石黏土

主要设备水泥回转窑玻璃熔窑陶瓷窑

②玻璃生产中的两个重要反应:

高温

Na2CO3+SiO2：：Na2SiO3+CO2t;

高'*

CaCO3+SiO2===CaSiO3+CO21»

(2)新型无机非金属材料

①高温结构陶瓷：如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学侵蚀性和电

绝缘性等。

②生物陶瓷：对机体无排异反应，不会引起代谢作用异常。

③压电陶瓷：具有压电效应。

［注意］(1)玻璃中含有二氧化硅，因此氢氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氢氯酸不用玻璃

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而使用橡胶塞。

高考为标•全练题点无盲区备考

题点(一)硅酸盐、无机非金属材料

1.判断下列说法的正误(正确的打“，错误的打“X”)。

(1)(2016•四川高考)硅胶作袋装食品的干燥剂的过程中没有发生化学变化(J)

(2)(2016•四川高考)pH=2的溶液中可能大量存在Na*、NH：、SiOf(X)

+

(3)(2016•江苏高考)向NazSiCh溶液中滴加稀盐酸的离子方程式：Na2SiO3+2H

+

=H2SiO3I+2Na(X)

(4)(2015•山东高考)向NazSifh溶液中通入过量SCh的离子方程式：SiOf+SO2+

H,O=H2SiO3I+SO『(X)

(5)(2015•重庆高考)烧结黏土制陶瓷，不涉及化学反应(X)

2.大多数物质的俗名是根据其特殊的物理性质或用途得来的。下列物质的俗名与化学

式或用途不相符的一组是()

选项俗名主要成分(化学式)用途

石英集成电路

ASiO2

B纯碱Na2cO3制备玻璃

水玻璃制备硅胶

CNa2SiO3

铁红用作油漆和涂料

DFe2O3

解析：选A石英主要用于生产玻璃和光导纤维等，晶体硅才用于制作集成电路。

3.(2017•洛阳模拟)胃舒平主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁(Mg2Si3O『"H2O)

等化合物。

⑴三硅酸镁的氧化物形式为

⑵AI2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是

a.AI2O3、MgO和SiO2都是白色固体

b.AI2O3、MgO和SiCh都是金属氧化物

c.AI2O3、MgO和SiCh都有很高的熔点

解析：(l)Mg2Si3O8，“H2O改写成氧化物的形式为2MgO-3SiO2・"H2O。

(2)A12O3>MgO和Si()2均具有很高的燧点，故可作为耐火材料。

答案：(l)2Mg03Si02・〃H20(2)c

〃/“规律•方法〃

硅酸盐改写成氧化物形式的方法

(1)氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物一较活泼金属氧化物一二氧化硅一水。

(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;RO』

Al2O3-3SiO2,应写成KzOAbChWSiCh。

题点(二)硅及其化合物的转化

4.下列变化中，不能一步实现的是()

A.Na2SiO3—►nzSiOiB.H2SiO3—►SiOz

C.SiO2―►HzSiOjD.SiO2-Na2SiO3

杜酸

解析：选CNa2SiO3——-HzSiOi；H2SiO3A,SiO2,SiO2NaOH,Na2SiO3,SiO2不与

H2。反应，故不能一步转化为H2SK)3。

5.如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是()

SiO2

A.SiO2属于两性氧化物

B.盛放Na2cth溶液的试剂瓶用玻璃塞

C.硅胶吸水后可重复再生

D.图中所示的转化都是氧化还原反应

解析：选CSi()2是酸性氧化物，A错误；Na2cO3溶液呈碱性，试剂瓶不能用玻璃塞,

B错误；题图中有的转化不是氧化还原反应，例如SiCh与NaOH溶液的反应，D错误。

［综合演练提能］

［课堂巩固练］

对应学生用书P63

1.4G网络让手机“飞”起来了。手机芯片的核心是硅板，其成分是()

A.SiO2B.Si

C.H2SiO3D.Na2SiO3

解析：选B手机芯片的核心是硅板，其成分是Si单质，故选项B正确。

2.(2017•湖北八校联考)如何解决好碳排放问题是关系到人类可持续发展的重大课题之

一。目前，采用较多的方法是对二氧化碳进行捕集封存和富集再利用。下列与二氧化碳有

关的叙述正确的是()

A.CO?是形成酸雨的主要物质

B.CO2导致温室效应，是一种大气污染物

C.CO2(g)+C(s)=^=2CO(g)AH>0,高温有利于该反应自发进行

D.实验室常用大理石与稀盐酸或稀硫酸反应制取二氧化碳

解析：选C硫的氧化物和氮的氧化物是形成酸雨的主要物质，A项错误；CO?不属

于大气污染物，B项错误；C(h(g)+C(s)/三=2CO(g)为炳增的吸热反应，当AG=A〃一

TAS<0时，反应能自发进行，故高温有利于该反应自发进行，C项正确；实验室不能用稀

硫酸与大理石反应制取二氧化碳，因为生成的硫酸钙微溶，包裹在大理石的表面，会阻止

大理石与稀硫酸接触，使反应停止，D项错误。

3.高纯度晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引

起计算机的一场“革命”。它可以按下列方法制备：

C9①C-②HC".,…③过一生c“站、

'—高温S"粗)3ootSiHCbiooo〜1100tsi(纳)

下列说法正确的是()

A.步骤①的化学方程式为SiO2+C=^=Si+CO2t

B.步骤①②③中生成或消耗1molSi,转移2mol电子

C.二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应

D.SiHCb(沸点33.0C)中含有少量的SiCR沸点67.6℃),可通过蒸储提纯SiHCb

解析：选DA项，高温下SiC>2与C反应生成Si和CO气体，即步骤①的化学方程式

为SiO2+2cW=Si+2COt,错误；B项，步骤①中生成1molSi,转移4moi电子，步

骤②中生成1molSiHCb,消耗1molSi,转移2moi电子，步骤③中生成1molSi,转移2

mol电子，错误；C项，硅能与氢氯酸反应生成SiF』和氧气，错误；D项，SiHCh和SiCk

的沸点相差较大，可以采用蒸储的方法分离，正确。

4.硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。

(1)下列物质不属于硅酸盐的是.

A.陶瓷B.玻璃

C.水泥D.生石灰

(2)SiCh是玻璃的主要成分之一，Si(h与NaOH溶液反应的化学方程式为

，工艺师常用(填物质名称)来雕刻玻璃。

(3)用NazSiCh水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明NazSiCh可用作。Na2SiO3

可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得,高温熔融纯碱时下列出堪可选用的是.

A.普通玻璃生蜗B.石英玻璃组烟

C.氧化铝珀蜗D.铁用竭

(4)工业上常利用反应2C+SiO2上望Si+2COt制备硅单质，该反应中所含元素化合

价升高的物质是(填化学式，下同)，氧化剂是o

解析：⑴生石灰是CaO,为碱性氧化物且不含Si元素，不属于硅酸盐<,(2)SiC>2与NaOH

溶液反应的化学方程式为SiO2+2NaOH-Na2SiO3+H2。。由于SiO2能溶于氢氨酸，因此

工艺师常用氢氤酸来雕刻玻璃。(3)Na?SiO3水溶液又称“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此

可用作防火剂。SiC>2、AI2O3和Na2cO3在高温下反应分别生成NazSiCh、NaAlO2^CO2,

故含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及AI2O3等都能与Na2cO3在高温下反应，故不能

用以上材质的甜蜗燃融纯碱。(4)题给反应中C(碳)被氧化，SiCh中+4价的硅被还原，因此

竽。2作氧化剂。

答案:(1)D(2)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O氢氟酸(3)防火剂D(4)CSiO2

5.在下列物质的转化关系中，A是一种固体单质，且常作半导体材料，E是一种白色

沉淀，F是最轻的气体单质。

据此填写：

(DB的化学式是,目前在现代通讯方面B已被用作__________主要原料。

(2)B和a溶液反应的离子方程式是o

(3)A和a溶液反应的离子方程式是.

(4)C和过量盐酸反应的离子方程式是»

解析：A是一种固体单质，且常作半导体材料，则A是Si,所以B为SiOz,由图中转

化关系可知E为H2SiO3,a为NaOH,C为Na2SiO3,D为H2O,由于F是最轻的气体单

--

质，则F为H2,Si与NaOH溶液反应的离子方程式为Si+2OH+H2O=SiO3+2H2t,

-

SiCh与NaOH溶液反应的离子方程式为SiO2+2OH=SiOr+H2Oo

答案：(l)Si()2光导纤维

-

(2)SiO2+2OH=SiOr+H2O

--

(3)Si+2OH+H2O=SiO3+2H2t

+

(4)SiOf+2H=H2SiO3I

［课下提能练］

1.硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤，在无机非金属材料

中，硅一直扮演着主角，下面几种物质中含有硅单质的是（）

A.玛瑙B.光导纤维C.太阳能电池板D.水晶

解析：选CA.玛瑙的主要成分是二氧化硅，错误；B.光导纤维的主要成分是二氧化

硅，错误；C.太阳能电池板的主要成分是硅单质，正确；D.水晶的主要成分是二氧化硅，

错误。

2.材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是（）

选项材料主要化学成分

A刚玉、金刚石三氧化二铝

B大理石、石灰石碳酸钙

C普通水泥、普通玻璃硅酸盐

D沙子、石英二氧化硅

解析：选A金刚石的化学成分是碳，A项错误。

3.据报道我国科学家近年来研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分

是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成的。下列相关叙述不正确的是（）

A.它耐高温抗氧化

B.它比钢铁轻、硬，但质地较脆

C.它没有固定的熔点

D.它是一种新型无机非金属材料

解析：选B由航空材料的成分组成知其质轻、具有耐高温抗氧化等性质，由于这种

材料能增加韧性，故质地不会较脆，故B错，A正确；复合材料属于混合物，没有固定的

熔点，由碳化硅、高温结构陶瓷和碳纤维复合而成的材料均属于新型无机非金属材料，C、

D正确。

4.下列有关硅的叙述中，正确的是（）

A.工业上通常以SiO2为原料，用氧化剂与其反应制备单质硅

B.硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位

C.硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在

D.硅在电子工业中，是重要的半导体材料

解析：选DA项，工业上制单质Si的反应为SiO2+2C=^=Si+2COt,C为还原

剂，错误；B项，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第二位，错误；C项，硅在自然界中

都以化合态存在，错误。

5.下列说法正确的是（）

A.在粗硅的制取中发生2C+SiO2=^2COt+Si,硅被还原，所以碳的还原性大于

硅的还原性

B.硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在带磨口玻璃塞的试剂瓶中

C.用SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后再通入CO?

D.由Na2CO3+SiO2=^CO2t+NazSiO3可知硅酸的酸性大于碳酸

解析：选C依据元素周期律可知，硅的还原性大于碳，上述反应能发生是因为产物

中有CO气体生成，使平衡向右移动，A错误；硅酸钠是一种黏合剂，不能保存在带磨口

玻璃塞的试剂瓶中，B错误；D项中的反应不是在水溶液中进行的，且产物中有气体生成，

与硅酸和碳酸的酸性强弱无关，D错误。

6.水玻璃（NazSiCh溶液）广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业

原料。如图是用稻壳灰（SiO2：65%〜70%、C：30%〜35%）制取水玻璃的工艺流程：

下列说法正确的是（）

A.原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值

B.操作A与操作B完全相同

C.该流程中硅元素的化合价发生改变

D.反应器中发生的复分解反应为SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

解析：选AA项，稻壳灰来源广泛、价格低廉，活性炭具有吸附性，有较高的经济

价值，正确；B项，操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误；C项，

二氧化硅中硅元素的化合价是+4价，硅酸钠中硅元素的化合价是+4价，所以该流程中硅

元素的化合价没有发生改变，错误；D项，由复分解反应的概念可知，SiO2+

2NaOH=Na2SiO3+H2。不属于复分解反应，错误。

7.下列说法中正确的是（）

A.单质一"氧化物工酸或碱盐，硅单质可以按上述关系进行转化

B.若a、b、c分别为Si、SiO2>H2SiO31则可以通过一步反应实现如图所示的转化关

C.二氧化碳和二氧化硅都可溶解在NaOH溶液中

D.青花瓷胎体的原料为高岭土[Al2Si2O5(OH)4],若以氧化物形式可表示为

Al2O3-SiO2H2O

解析：选CA项，Si与。2反应生成Si。?，SiCh不与H2O反应，"氧化物」4酸或

碱”不能实现，错误；B项，b-c,c-a均不能通过一步反应实现，错误；C项，二氧化

碳和二氧化硅都属于酸性氧化物，都能与NaOH溶液反应生成盐和水，正确；D项，硅酸

盐可以用盐的形式或氧化物的形式，[AkSi2O5(OH)4]可表示为AbOrZSiChNHzO,错误。

8.青石棉(crocidolite)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.青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO,下

列说法不正确的是()

A,青石棉是一种硅酸盐产品

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

Na2O-3FeO-Fe2O3-8SiO2H2O

D.1mol青石棉能使1molHNO3被还原

解析：选B硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)

结合而成的化合物的总称，故青石棉是一种硅酸盐产品；青石棉是一种地净物，不可能含

有一定量的石英晶体；1molNa2O-3FeO-Fe2O3-8SiO2-H2O跟足量硝酸反应时，失去3mol

电子，而还原产物只有NO,故能使1molHNO3被还原。

9.用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系正确的是()

选项操作及现象溶液

A通入CO2,溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失饱和Na2c。3溶液

B通入CO2,溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失NazSiOj溶液

通入CO2,溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊不消失，

CCa(ClO)2溶液

再加入品红溶液，红色褪去

通入CO2,溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失，再

DCa(OH)2溶液

加入足量NaOH溶液，又变浑浊

解析：选DA项，向饱和Na2cO3溶液中通入CO2,会发生反应生成NaHCO3,

NaHC()3的溶解度小于Na2cO3,所以会析出NaHCOj晶体，继续通入CO2气体，浑浊不

消失，错误；B项，向NazSiCh溶液中通入CO?,会产生硅酸，硅酸是不溶于水的白色沉淀,

继续通入CO?至过量，浑浊不消失，错误；C项，向Ca(ClO)2溶液中通入CO2,会生成

CaCCh和HC1O,CaCO3与过量CO?反应会转化为Ca(HC()3)2,浑浊消失，HC1O具有强

氧化性，可使品红溶液褪色，错误；D项，Ca(OH)2溶液中通入CO?会生成CaCCh沉淀，

继续通入CC>2气体，CaCO3转化为Ca(HCO3)2,加入NaOH后，Ca(HCO3)2^NaOH

应会生成CaCO3,正确。

10.(2017•九江模•拟)蛇纹石由MgO、AI2O3、SiO2>Fe2C>3组成。现取一份蛇纹石试样

进行实验，首先将其溶于过量的盐酸，过滤后，在所得的沉淀X和溶液Y中分别加入NaOH

溶液至过量。下列叙述不正确的是()

A.沉淀X的成分是Si。？

B.将蛇纹石试样直接溶于过量的NaOH溶液后过滤，可得到红色颜料Fez。？

C.在溶液Y中加入过量的NaOH溶液，过滤得到的沉淀的主要成分是Fe(OH)3和

Mg(OH)2

D.溶液丫中的阳离子主要是Mg2+、A「+、Fe3+、H+

解析：选B向蛇纹石试样中加入过量的盐酸，其中的MgO、AI2O3、FezCh溶解形成

含Mg2+、A「+、Fe3+和H+的溶液Y,而SiCh不溶解形成沉淀X,溶液丫中加入过量NaOH

溶液，将得到Fe(OH)3和Mg(OH)2沉淀，A、C、D正确；将蛇纹石试样直接溶于过量的

NaOH溶液，其中的AI2O3和SiO2溶解形成A1O£和SiOf,而MgO和Fe2()3不溶解形成

沉淀，B错误。

11.硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了

一个又一个奇迹。

(1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法,

在H2的保护下，使SiCk与N2反应生成的Si3N4沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程

式：。

(2)工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅：

①整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCh遇水剧烈反应生成H2Si()3、HC1和另

一种物质，写出该反应的化学方程式：.

②假设每一轮次制备1mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应I中HC1的利

用率为90%,反应II中H?的利用率为93.75%。则在第二轮次的生产中，补充投入HC1和

H,的物质的量之比是o

解析：⑴根据原子守恒可写出化学方程式3SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HCL

(2)①SiHCb遇水剧烈反应生成H2SiO3^HC1和H2:SiHCl3+3H2O=H2SiO3I+3HC1

+H2f;

②由题中条件可知，

Si（粗）+3HCl''生丝=SiHCb+W

1mol3mol1mol1mol

1373*^1453K

SiHCI3+H2Si（她）+3HCl

1mol1mol3mol

由以上数据，循环生产中只能产生3moiHC1,但HC1的利用率为90%,因此需要增

加(不篙一3)molHC1,循环生产中只产生1molH2,但H2的利用率为93.75%,因此需要

增加bl*需-1)m”出，因此，补充投入HCI和药的物质的量之比是

(90%-3)：(93.75%-1卜§：lo

答案：(l)3SiC14+2N2+6H2=Si3N4+12HC1

(2)®SiHCl3+3H2O=H2SiO3I+3HC1+H2t

②5：1

12.某矿石含碳酸镁和石英，制备高纯硅和硅胶的工艺流程如下：

碳

酸

镁

、

石

英

(1)“硅胶”常用作,也可以用作的载体。A的结构式为。

(2)制备粗硅的方程式为°

(3)操作［为,操作H为o

(4)操作田，需要在氯化氢气流中加热脱水的原因是。

(5)溶液G用E酸化的方程式为o

解析：(1)“硅胶”多孔，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用

作催化剂的载体。二氧化碳的结构式为O==C==O。

(2)工业制取纯硅的工艺流程为SiCh-J粗硅一、竽。4」二纯硅，用焦炭还原SiO2,

产物是CO而不是CO2。

(3)操作I为过滤，操作n为蒸发结晶。

(4)MgCl2-6H2O加热脱水制得MgCl2,要在氯化氢气流中进行，氯化氢氛围是防止镁

离子水解。

(5)Na2SiO3与HC1反应，生成NaCI和H2SiOJO

答案：(1)干燥剂催化剂o=c-o

(2)SiO2+2C=^=Si+2CO

(3)过滤蒸发结晶或蒸发浓缩、冷却结晶

(4)防止镁离子水解

(5)Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3I

13.(2016•上海高考)半水煤气是工业合成氨的原料气，其主要成分是Hz、CO,CO2>

N2和H2O(g),半水煤气经过下列步骤转化为合成氨的原料。

H2、N,CO>

2co变换H