2018届一轮复习人教版̼硅及无机非金属材料学案 18页

第四章 非金属及其化合物 考点一　碳、硅单质及氧化物的性质 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 ‎(1)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)：‎ 提示：①－c　②－a　③－e　④－b　⑤－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“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)碳有多种同素异形体，而氧不存在同素异形体(×)‎ ‎(2)单质硅常用作半导体材料和光导纤维(×)‎ ‎(3)硅在自然界中只以化合态的形式存在(√)‎ ‎(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(×)‎ 二、碳、硅单质的化学性质——还原性 碳、硅的最外层都是4个电子，位于元素周期表的第ⅣA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。‎ ‎①C＋CO22CO；‎ ‎③C＋H2O(g)CO＋H2。‎ ‎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H2、O2、Cl2、浓硫酸、浓硝酸反应，但加热时能与O2、Cl2反应。‎ 完成上图转化关系中④～⑦的化学方程式：‎ ‎④Si＋O2SiO2；‎ ‎⑤Si＋2Cl2SiCl4；‎ ‎⑥Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑；‎ ‎⑦Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。‎ ‎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＋SiO2Si＋2CO↑。‎ ‎[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O2)，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HNO3　②水　③浓H2SO4　④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——CO2与SiO2‎ ‎1．物理性质 ‎(1)熔、沸点：SiO2的熔、沸点比CO2的熔、沸点高。‎ ‎(2)溶解性：CO2可溶于水，SiO2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＋H2OH2CO3‎ 与酸反应 只与氢氟酸反应：‎ SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 不反应 与碱(NaOH) 溶液反应 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)‎ CO2少量：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O ‎ CO2足量：CO2＋NaOH===NaHCO3‎ 与盐反应 如与Na2CO3反应：‎ SiO2＋Na2CO3 ‎ Na2SiO3＋CO2↑‎ 如与Ca(ClO)2反应：‎ Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO 与碱性氧化物反应 如与CaO反应：SiO2＋CaO CaSiO3‎ 如与Na2O反应：CO2＋Na2O=== 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．CO2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：‎ CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O。‎ ‎(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SiO2不溶于水，不能用SiO2与水反应制备硅酸。‎ ‎(2)SiO2既能与HF反应，又能与NaOH溶液反应，但SiO2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 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“×”)。‎ ‎(1)(2016·全国甲卷)燃料燃烧产物CO2是温室气体之一(√)‎ ‎(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CO(×)‎ ‎(3)(2016·四川高考)标准状况下，‎5.6 L CO2气体中含有氧原子数为0.5NA(√)‎ ‎(4)(2016·海南高考)将澄清石灰水滴入某溶液证明其中存在CO(×)‎ ‎(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(√)‎ ‎(6)(2014·全国卷Ⅱ)利用如图装置除去CO气体中的CO2气体(×)‎ ‎(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(×)‎ ‎(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：甲乙丙，若甲为焦炭，则丁可能是O2(√)‎ ‎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CO2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CO2的排放，D错误。‎ ‎3．(2017·信阳模拟)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：‎ ‎(1)A装置的作用是____________。‎ ‎(2)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CO2，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CO。‎ 答案：(1)吸收CO2‎ ‎(2)点燃　2CO＋O22CO2‎ ‎(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 确认混合气体(CO、CO2)中含有CO气体的实验设计方法 各装置的作用是：‎ A——除去混合气体中的CO2气体 B——检验混合气体中CO2是否除尽 C——CO还原CuO：CO＋CuOCu＋CO2‎ D——验证CO的氧化产物CO2‎ E——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“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(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(√)‎ ‎(2)(2016·江苏高考)下列转化在一定条件下能够实现：‎ SiO2SiCl4Si(×)‎ ‎(3)(2016·海南高考)石英砂可用于生产单晶硅(√)‎ ‎(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(×)‎ ‎(5)(2015·江苏高考)物质间转化能一步实现：‎ 粗硅SiCl4Si(√)‎ ‎(6)(2015·广东高考)硅的最高价氧化物可用于制造光导纤维(√)‎ ‎(7)(2015·安徽高考)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(×)‎ ‎(8)(2014·海南高考)Si和SiO2都用于制造光导纤维(×)‎ ‎(9)(2013·广东高考)SiO2可与HF反应，因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中(√)‎ ‎(10)(2013·广东高考)高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅(√)‎ ‎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(　　)‎ A．‎2C＋SiO2Si＋2CO↑‎ B．SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O C．Si＋2Cl2SiCl4‎ D．SiCl4＋2H2Si＋4HCl 解析：选B　工业制取纯硅的工艺流程为：SiO‎2粗硅SiCl4纯硅，该工艺流程中不涉及SiO2与NaOH溶液的反应。‎ 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 Si 硅还原性强于碳 ‎2C‎＋SiO2Si＋2CO↑‎ 非金属单质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 非金属单质一般不与非氧化性酸反应 Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑‎ 非金属单质一般为绝缘体 硅为半导体 SiO2‎ 酸性氧化物一般与水反应生成相应酸 SiO2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===SiF4↑＋2H2O ‎“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律，H2CO3酸性大于H2SiO3，故可发生反应Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓‎ 以下反应不能说明酸性的强弱：‎ Na2CO3＋SiO2 ‎ Na2SiO3＋CO2↑‎ CaCO3＋SiO2 ‎ CaSiO3＋CO2↑‎ H2SiO3‎ 无机酸一般易溶于水 硅酸难溶于水 考点二　硅酸、硅酸盐及无机非金属材料 ‎1．硅酸 ‎[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H2CO3的酸性强于H2SiO3。‎ ‎2．硅酸盐 ‎(1)硅酸钠 ‎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＋H2SiO3↓。‎ b．与CO2水溶液反应的化学方程式：Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。‎ ‎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(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。‎ ‎[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(mSiO2·nH2O)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 玻璃 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：‎ Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑；‎ CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。‎ ‎(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，盛放氢氟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。‎ 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“×”)。‎ ‎(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(√)‎ ‎(2)(2016·四川高考)pH＝2的溶液中可能大量存在Na＋、NH、SiO(×)‎ ‎(3)(2016·江苏高考)向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸的离子方程式：Na2SiO3＋2H＋===H2SiO3↓＋2Na＋(×)‎ ‎(4)(2015·山东高考)向Na2SiO3溶液中通入过量SO2的离子方程式：SiO＋SO2＋H2O===H2SiO3↓＋SO(×)‎ ‎(5)(2015·重庆高考)烧结黏土制陶瓷，不涉及化学反应(×)‎ ‎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 A 石英 SiO2‎ 集成电路 B 纯碱 Na2CO3‎ 制备玻璃 C 水玻璃 Na2SiO3‎ 制备硅胶 D 铁红 Fe2O3‎ 用作油漆和涂料 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(Mg2Si3O8·nH2O)等化合物。‎ ‎(1)三硅酸镁的氧化物形式为________________________________________________________________________。‎ ‎(2)Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是_______。‎ a．Al2O3、MgO和SiO2都是白色固体 b．Al2O3、MgO和SiO2都是金属氧化物 c．Al2O3、MgO和SiO2都有很高的熔点 解析：(1)Mg2Si3O8·nH2O改写成氧化物的形式为2MgO·3SiO2·nH2O。‎ ‎(2)Al2O3、MgO和SiO2均具有很高的熔点，故可作为耐火材料。‎ 答案：(1)2MgO·3SiO2·nH2O　(2)c 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·Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。‎ 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―→H2SiO3　 　B．H2SiO3―→SiO2‎ C．SiO2―→H2SiO3 D．SiO2―→Na2SiO3‎ 解析：选C　Na2SiO3H2SiO3；H2SiO3△,SiO2，SiO2NaOH,Na2SiO3，SiO2不与H2O反应，故不能一步转化为H2SiO3。‎ ‎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(　　)‎ A．SiO2属于两性氧化物 B．盛放Na2CO3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C　SiO2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SiO2与NaOH溶液的反应，D错误。‎ ‎[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．SiO2　　　　　　　　　 　B．Si C．H2SiO3 D．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．CO2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)　ΔH>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；CO2不属于大气污染物，B项错误；CO2(g)＋C(s)2CO(g)为熵增的吸热反应，当ΔG＝ΔH－TΔS<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：‎ SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．步骤①的化学方程式为SiO2＋CSi＋CO2↑‎ B．步骤①②③中生成或消耗1 mol Si，转移2 mol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．SiHCl3(沸点‎33.0 ℃‎)中含有少量的SiCl4(沸点‎67.6 ℃‎)，可通过蒸馏提纯SiHCl3‎ 解析：选D　A项，高温下SiO2与C反应生成Si和CO气体，即步骤①的化学方程式为SiO2＋‎2CSi＋2CO↑，错误；B项，步骤①中生成1 mol Si，转移4 mol电子，步骤②中生成1 mol SiHCl3，消耗1 mol Si，转移2 mol电子，步骤③中生成1 mol Si，转移2 mol电子，错误；C项，硅能与氢氟酸反应生成SiF4和氢气，错误；D项，SiHCl3和SiCl4的沸点相差较大，可以采用蒸馏的方法分离，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)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2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Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3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坩埚可选用的是________。‎ A．普通玻璃坩埚 　B．石英玻璃坩埚 C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚 ‎(4)工业上常利用反应‎2C＋SiO2Si＋2CO↑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________。‎ 解析：(1)生石灰是CaO，为碱性氧化物且不含Si元素，不属于硅酸盐。(2)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。由于SiO2能溶于氢氟酸，因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)Na2SiO3水溶液又称“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火剂。SiO2、Al2O3和Na2CO3在高温下反应分别生成Na2SiO3、NaAlO2和CO2，故含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融纯碱。(4)题给反应中C(碳)被氧化，SiO2中＋4价的硅被还原，因此SiO2作氧化剂。‎ 答案：(1)D　(2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　氢氟酸　(3)防火剂　D　(4)C　SiO2‎ ‎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：‎ ‎(1)B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_____________________________________。‎ ‎(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SiO2，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===SiO＋2H2↑，SiO2与NaOH溶液反应的离子方程式为SiO2＋2OH－===SiO＋H2O。‎ 答案：(1)SiO2　光导纤维 ‎(2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O ‎(3)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑‎ ‎(4)SiO＋2H＋===H2SiO3↓‎ ‎[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(　　)‎ 解析：选C　A．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D　A项，工业上制单质Si的反应为SiO2＋‎2CSi＋2CO↑，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＋SiO22CO↑＋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CO2‎ D．由Na2CO3＋SiO2CO2↑＋Na2SiO3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(Na2SiO3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A　A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＋H2O不属于复分解反应，错误。‎ ‎7．下列说法中正确的是(　　)‎ A．单质氧化物酸或碱盐，硅单质可以按上述关系进行转化 B．若a、b、c分别为Si、SiO2、H2SiO3，则可以通过一步反应实现如图所示的转化关系 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·SiO2·H2O 解析：选C　A项，Si与O2反应生成SiO2，SiO2不与H2O反应，“氧化物酸或碱”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，[Al2Si2O5(OH)4]可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O，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·Fe2O3·8SiO2·H2O D．1 mol青石棉能使1 mol HNO3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；青石棉是一种纯净物，不可能含有一定量的石英晶体；1 mol Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O跟足量硝酸反应时，失去3 mol电子，而还原产物只有NO，故能使1 mol HNO3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Na2CO3溶液 B 通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失 Na2SiO3溶液 C 通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊不消失，再加入品红溶液，红色褪去 Ca(ClO)2溶液 D 通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊 Ca(OH)2溶液 解析：选D　A项， 向饱和Na2CO3溶液中通入CO2，会发生反应生成NaHCO3，NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，所以会析出NaHCO3晶体，继续通入CO2气体，浑浊不消失，错误；B项，向Na2SiO3溶液中通入CO2，会产生硅酸，硅酸是不溶于水的白色沉淀，继续通入CO2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CaCO3和HClO，CaCO3与过量CO2反应会转化为Ca(HCO3)2‎ ‎，浑浊消失，HClO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CO2会生成CaCO3沉淀，继续通入CO2气体，CaCO3转化为Ca(HCO3)2，加入NaOH后，Ca(HCO3)2和NaOH反应会生成CaCO3，正确。‎ ‎10．(2017·九江模拟)蛇纹石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3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SiO2‎ 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Fe2O3‎ 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Y中的阳离子主要是Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、H＋‎ 解析：选B　向蛇纹石试样中加入过量的盐酸，其中的MgO、Al2O3、Fe2O3溶解形成含Mg2＋、Al3＋、Fe3＋和H＋的溶液Y，而SiO2不溶解形成沉淀X，溶液Y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Al2O3和SiO2溶解形成AlO和SiO，而MgO和Fe2O3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SiCl4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。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl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1 mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应Ⅰ中HCl的利用率为90%，反应Ⅱ中H2的利用率为93.75%。则在第二轮次的生产中，补充投入HCl和H2的物质的量之比是________。‎ 解析：(1)根据原子守恒可写出化学方程式3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl。‎ ‎(2)①SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和H2：SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑；‎ ‎②由题中条件可知，‎ Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2‎ ‎1 mol 　3 mol　　　 　　1 mol 　 1 mol SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl ‎1 mol 　 1 mol　　　 　 　　　　　3 mol 由以上数据，循环生产中只能产生3 mol HCl，但HCl的利用率为90%，因此需要增加mol HCl，循环生产中只产生1 mol H2，但H2的利用率为93.75%，因此需要增加mol H2，因此，补充投入HCl和H2的物质的量之比是∶≈5∶1。‎ 答案：(1)3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl ‎(2)①SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑‎ ‎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：‎ ‎(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Ⅰ为________，操作Ⅱ为_________________________________。‎ ‎(4)操作Ⅲ，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______________________________________。‎ 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SiO2粗硅SiCl4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Ⅱ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HCl反应，生成NaCl和H2SiO3。‎ 答案：(1)干燥剂　催化剂　O===C===O ‎(2)SiO2＋‎2CSi＋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＋H2SiO3↓‎ ‎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H2、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。‎ 完成下列填空：‎ ‎(1)半水煤气在铜催化下实现CO变换：‎ CO＋H2OCO2＋H2‎ 若半水煤气中V(H2)∶V(CO)∶V(N2)＝38∶28∶22，经CO变换后的气体中：V(H2)∶V(N2)＝________。‎ ‎(2)碱液吸收法是脱除二氧化碳的方法之一。已知：‎ Na2CO3‎ K2CO3‎ ‎20 ℃‎碱液最高 浓度/(mol·L－1)‎ ‎2.0‎ ‎8.0‎ 碱的价格(元/kg)‎ ‎1.25‎ ‎9.80‎ 若选择Na2CO3碱液作吸收液，其优点是________；缺点是________。如果选择K2CO3碱液作吸收液，用什么方法可以降低成本？_______________________________________；‎ 写出这种方法涉及的化学反应方程式 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)以下是测定半水煤气中H2以及CO的体积分数的实验方案。‎ 取一定体积(标准状况)的半水煤气，经过下列实验步骤测定其中H2以及CO的体积分数。‎ ‎①选用合适的无机试剂分别填入Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ方框中。‎ ‎②该实验方案中，步骤Ⅰ、Ⅱ的目的是：_________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎③该实验方案中，步骤________(选填“Ⅳ”或“Ⅴ”)可以确定半水煤气中H2的体积分数。‎ 解析：(1)经CO变换后CO转化为氢气，则根据化学方程式可知，所得的气体中：V(H2)∶V(N2)＝(38＋28)∶22＝3∶1。(2)根据表中数据可知若选择Na2CO3碱液作吸收液，其优点是价廉，缺点是吸收CO2‎ 的能力差。由于生成的碳酸氢钾受热易分解产生碳酸钾，所以使碱液循环使用可以降低成本，反应的化学方程式为2KHCO3===K2CO3＋CO2↑＋H2O。‎ ‎(3)①由于半水煤气中含有二氧化碳，所以首先利用碱液除去二氧化碳，干燥后再通过氧化铜反应，利用浓硫酸吸收产生的水蒸气，利用碱液吸收产生的二氧化碳，进而计算体积分数。③氢气还原氧化铜生成水蒸气，浓硫酸吸收水蒸气，所以该实验方案中，步骤Ⅳ可以确定半水煤气中H2的体积分数。‎ 答案：(1)3∶1‎ ‎(2)价廉　吸收CO2能力差　碱液循环使用 ‎2KHCO3===K2CO3＋CO2↑＋H2O ‎②除去半水煤气中的CO2和H2O　③Ⅳ