高考化学考点18 碳、硅及其化合物 18页

1 一、碳族元素 原子结构：相同点——最外层有 4 个电子；不同点——电子层数、原子半径。 1．相似点： （1）主要化合价：+2、+4、−4。 （2）气态氢化物通式：RH4。 （3）氧化物的常见形式：RO、RO2。 （4）最高价氧化物的水化物的通式：H2RO3 或 H4RO4。 2．递变规律： （1）原子半径逐渐增大。 （2）单质的密度逐渐增大。 （3）单质的熔沸点逐渐降低。 （4）元素非金属性逐渐减弱。 （5）元素金属性逐渐增强。 （6）气态氢化物的稳定性逐渐减弱。 （7）最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强。 （8）C、Si、Ge、Sn 的+4 价化合物稳定，而 Pb 的+2 价化合物稳定。 二、碳、硅单质的性质、用途及制法 1．碳、硅在自然界中的存在 碳、硅均为第ⅣA 族元素，非金属性较强的是碳。碳在自然界中以游离态和化合态存在；硅元素在自 然界中只以化合态存在，因其有亲氧性。 2．碳、硅单质的化学性质及用途 （2）硅Error! 3．硅的工业制法 （1）四氯化硅还原法 2 ①工艺流程 石英砂 粗硅 SiCl4 高纯硅 ②反应原理 Si(粗)+2Cl2 SiCl4 SiCl4+2H2 Si(纯)+4HCl （2）三氯甲硅烷还原法制备高纯度硅(常用方法) ①工艺流程 ②反应原理 SiO2+2C Si+2CO↑， Si+3HCl SiHCl3+H2， SiHCl3+H2 Si+3HCl。 三、碳、硅的氧化物 1．一氧化碳 （1）物理性质：无色无味的有毒气体，难溶于水。 （2）化学性质： ①可燃性：2CO+O2 2CO2 ②还原性：CO 还原 Fe2O3 的反应为：3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 2．二氧化碳和二氧化硅的比较 物质 二氧化硅 二氧化碳 结构 四面体结构，不存在单个分子 直线形结构，存在单个 CO2 分子 晶体类型 原子晶体 分子晶体 点燃 高温 3 化学式 SiO2 分子式：CO2 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 ①与水反应[ 不反应[来源：。网 Z。X。X。 CO2+H2O H2CO3[来源：] ②与酸反应 只与 HF 反应： SiO2+4HF SiF4↑+2H2O 不反应 ③与碱（NaOH）反应 SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O(盛碱 液的试剂瓶用橡胶塞) CO2+2NaOH Na2CO3+H2O 或 CO2+NaOH NaHCO3 ④与盐的反应 如与 Na2CO3 反应：SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑ 如与 C a ( C l O ) 2 反应： Ca(ClO)2+CO2+H2O CaCO3↓+2HClO 化 学 性 质 ⑤与碱性氧化物反应 如与 CaO 反应： SiO2+CaO CaSiO3 如与 Na2O 反应： CO2+Na2O Na2CO3 用途 光导纤维、光学仪器、电子部件 灭火、人工降雨、制饮料、制碳 酸盐 注意： 玻璃中含有 SiO2，SiO2 能够与碱液缓慢反应，带玻璃塞的玻璃试剂瓶一般都是磨砂口的，接触非常严 密，接触碱液时间长了会生成具有黏合性很强的 Na2SiO3 水溶液，从而使瓶塞与瓶颈黏在一起，不易分开。 四、碳、硅元素的酸及其盐 （一）碳酸及其盐 1．碳酸是一种二元弱酸，酸性：CH3COOH>H2CO3> 。 2．热分解：碳酸>酸式盐>正盐（盐中金属阳离子相同时）。 3．盐在水中的溶解性：钾、钠、铵盐和酸式盐均可溶于水，钾、钠、铵盐和酸式盐的溶解度小于其正 盐；Mg2+、Ca2+、Ba2+等高价阳离子的酸式盐溶解度大于其正盐的溶解度（正盐均难溶于水）。 4．在可溶性碳酸盐溶液中慢慢滴加 H+，并不断振荡，反应是分步进行的，先生成 ，再生成 CO2； 因此利用两者滴加顺序不同，出现现象不同，可将它们互相鉴别出来。但难溶于水的碳酸盐与 H+的 反应，因其反应只是发生在固体表面，故不能分步进行。 （二）硅酸和硅酸盐 高温 高温 △ 3HCO 4 1．硅酸 （1）物理性质：硅酸难溶于水。 （2）化学性质 ①弱酸性：其酸性比碳酸弱，不能使紫色石蕊试液变红。与 NaOH 溶液反应的化学方程式为： H2SiO3+2NaOH Na2SiO3+2H2O ②不稳定性：受热易分解，化学方程式为 H2SiO3 SiO2+H2O （3）制备：通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得，如 Na2SiO3 溶液与盐酸反应：Na2SiO3+2HCl H2SiO3↓+2NaCl （4）用途：硅胶可用作干燥剂、催化剂的载体等。 2．硅酸与碳酸的比较 物质 硅酸 碳酸 化学式 H2SiO3 H2CO3 酸酐 SiO2 CO2 制法 Na2SiO3+2HCl H2SiO3↓+2NaCl CO2+H2O H2CO3 颜色与状态 白色、粉末状 无色液态，只存在于水溶液中 水溶性 不溶于水 只存在于水溶液中 酸性比较 弱 强 3．硅酸盐 （1）概念：由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。 （2）表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，多用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示它们的组成，如 硅酸 Na2SiO3 可表示为 Na2O·SiO2，长石 KAlSi3O8 可表示为：K2O·Al2O3·6SiO2。 4．硅酸钠 （1）物理性质：白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性。 （2）化学性质： ①水解显碱性。 ②与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为： 与盐酸反应：Na2SiO3+2HCl H2SiO3↓+2NaCl 与 CO2 的水溶液反应：Na2SiO3+CO2+H2O Na2CO3+H2SiO3↓ △ 5 （3）用途：黏合剂（矿物胶），防腐剂，耐火阻燃材料。 五、无机非金属材料 1．物质的分类 2．传统无机非金属材料 玻璃 水泥 陶瓷 主要原料 纯碱、石灰石、石英 石灰石、黏土 黏土 设备 玻璃熔炉 水泥回转窑 陶瓷窑 生产过程中 的主要变化 SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑， CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑ 复杂的物理、化学变化 复杂的物理、 化学变化 主要成分 Na2SiO3，CaSiO3，SiO2 3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、 CaO·Al2O3 3．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、较强的抗化学浸蚀性和电绝缘性等。 （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。 考向一 碳、硅的性质和用途 典例 1 下列关于碳、硅的叙述正确的是 A．碳、硅都是ⅣA 族元素，它们在自然界中都以化合态形式存在 B．二氧化碳、二氧化硅的物理性质相似 C．二氧化碳、二氧化硅都是酸性氧化物，能与 NaOH 溶液反应生成相应的盐 D．高纯度的二氧化硅用于制造半导体材料                      纯金属金属材料 合金 传统无机非金属材料无机非金属材料 新型无机非金属材料 塑料 有机高分子材料 材料 橡胶 纤维 复合材料 6 【答案】C 1．硅被誉为无机非金属材料的主角。有科学家提出硅是“21 世纪的能源”“未来的石油”。下列有关说法正确 的是 A．硅的含量居第二位，在地球上有丰富的单质硅资源，如石英、水晶的主要成分都是 SiO2 B．单质硅是一种良好的半导体材料，可用于制造太阳能电池 C．存放 NaOH 溶液的试剂瓶应用玻璃塞 D．60 g SiO2 含有 NA 个 SiO2 分子 考向二 CO2、SiO2 的性质 典例 1 下列关于 SiO2 和 CO2 的说法中正确的是 A．CO2、SiO2 分别是碳酸和硅酸的酸酐 B．SiO2 既能与 KOH 反应，又能与浓盐酸反应，而 CO2 不能 C．CO2 是酸性氧化物，SiO2 是两性氧化物 D．CO2 和 SiO2 都是由相应的分子构成的 【答案】A 2．二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。a～e 是对 ①～⑤反应中 SiO2 所表现的化学性质或作用进行判断，其中正确的是 ①SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O ②SiO2+2C Si+2CO↑ ③SiO2+4HF SiF4↑+2H2O ④Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑ ⑤SiO2+3C SiC+2CO↑ a.反应①中 SiO2 作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃 b.反应②中 SiO2 表现出氧化性 7 c.反应③中 SiO2 表现了酸性氧化物的通性 d.反应④符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐的道理 e.反应⑤中 SiO2 未参加氧化还原反应 A．ace B．bde C．cde D．ab 二氧化硅的特殊性 （1）非金属氧化物一般由分子构成，而 SiO2 是由 Si 和 O 按个数比 1∶2 直接构成。Si、SiC、Si3N4、BN 等也是直接由原子构成。 （2）SiO2 是 H2SiO3 的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备 H2SiO3。 （3）酸性氧化物一般不与酸作用，但 SiO2 能跟 HF 作用：SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O。 （4）不要混淆二氧化硅和硅的用途 用于制作光导纤维的是 SiO2，用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅。 （5）水晶、石英、玛瑙的主要成分是 SiO2；珍珠的主要成分是 CaCO3；钻石是金刚石；红、蓝宝石的 主要成分是 Al2O3。 考向三 CO2 与盐或碱溶液反应的规律 1、CO2 与 NaOH 溶液反应产物的定量判断方法 CO2+2NaOH(足量) Na2CO3+H2O 反应原理 CO2+NaOH(少量) NaHCO3 x≤1∶1 NaHCO3 1∶1< x <2∶1 Na2CO3、NaHCO3 x =2∶1 Na2CO3 反应后溶质成分的判断， x=n(NaOH)∶n(CO2) x >2∶1 NaOH、Na2CO3 也可用数轴表示： 与 碱 的 反 应 ①CO2+Na2CO3+H2O 2NaHCO3↓ ②CO2(少量)+2NaAlO2+3H2O 2Al(OH)3↓+Na2CO3 CO2(足量)+NaAlO2+2H2O Al(OH)3↓+NaHCO3 8 ③CO2(少量)+Ca(ClO)2+H2O CaCO3↓+2HClO ④CO2(少量)+Na2SiO3+H2O H2SiO3↓+Na2CO3 典例 1 浓度相同的 NaOH 溶液各 100 mL 倒入 A、B、C 三个烧杯中，分别向三份溶液中通入不等量的 CO2，充分反应后，再向三份所得溶液中逐滴加入 0.2 mol·L－1 的盐酸，产生 CO2 的体积与所加盐酸 体积之间的关系如图所示。下列判断不正确的是 A．原 NaOH 溶液的浓度为 0.2 mol·L－1 B．B 烧杯中通入的 CO2 体积为 448 mL(标准状况) C．通入 CO2 后，A 烧杯中的溶质为 Na2CO3 和 NaHCO3 D．通入 CO2 后，C 烧杯中溶质成分的物质的量之比为 n(NaOH)∶n(Na2CO3)＝2∶1 【答案】B 3．将过量的 CO2 分别通入：①CaCl2 溶液；②Na2SiO3 溶液；③Ca(OH)2 溶液；④饱和 Na2CO3 溶液。最终 9 溶液中有白色沉淀析出的是 A．①②③④ B．②④ C．③④ D．②③④ 考向四 无机非金属材料及硅酸盐的表示方法 典例 1 下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是 ①硅酸盐 Na2Fe2Si3O10 用氧化物的形式表示为：Na2O•2FeO•3SiO2 ②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 ③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 ④单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料. A．②③ B．①③ C．①④ D．④ 【答案】D 4．中国的瓷器驰名世界，传统陶瓷是以黏土[主要成分为 Al2Si2O5(OH)4]等天然硅酸盐为主要原料烧成的制 品。下列有关说法不正确的是 A．黏土也是制备玻璃的原料之一 B．黏土的主要成分可以表示为 Al2O3·2SiO2·2H2O C．陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料 D．传统陶瓷材料的成分与新型陶瓷材料的成分不同 1．下列叙述正确的是 10 A．红宝石、珍珠、水晶、钻石等装饰的主要成分都是硅酸盐 B．硅酸钠的水溶液俗名为水玻璃，可用于制备硅胶和木材防火剂 C．制造玻璃是复杂的物理过程，玻璃的组成不同，性能不同 D．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 2．寿山石主要成分为叶蜡石，叶蜡石组成为 Al2O3·4SiO2·H2O，下列观点不正确的是 A．寿山石雕刻作品要避免与酸、碱接触 B．寿山石颜色丰富多彩是因为含有不同形态的金属氧化物 C．潮湿的空气可能导致寿山石作品表面溶解变质 D．久置于干燥空气中可能会导致寿山石作品脱水变质 3．下列除杂方法正确的是 A．SiO2 中含 Al2O3 杂质，可以加入足量 NaOH 溶液然后过滤除去 B．CO2 中含有 CO 杂质，可以通入盛有 CuO 的玻璃管并加热 C．CO2 中含有 HCl 杂质，可以通入盛有 Na2CO3 溶液的洗气瓶 D．Na2CO3 溶液中含有 Na2SiO3 杂质，可以通入足量的 CO2，然后过滤除去 4．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．反应器中发生的反应为氧化还原反应 5．下列关于硅及其化合物的叙述错误的是 A．硅是良好的半导体材料，二氧化硅可用于制造光导纤维 B．二氧化硅能与石灰石反应：SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑ C．可以用焦炭还原二氧化硅生产硅：SiO2+2C Si+2CO↑ 11 D．水泥的主要成分是 Na2SiO3、CaSiO3 和 SiO2 6．SiO2 是一种化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法错误的是 A．高炉炼铁时，加入石灰石将铁矿石中的脉石(主要成分为 SiO2)转化为易熔的炉渣 B．纯净的二氧化硅和单晶硅都是信息产业的重要基础材料 C．用盐酸可除去石英砂(主要成分为 SiO2)中少量的碳酸钙 D．图中所含反应都不属于氧化还原反应 7．将足量的 CO2 不断通入 KOH、Ba(OH)2、KAlO2 的混合溶液中，生成沉淀的物质的量与所通入 CO2 的体 积关系如图所示。下列关于整个反应过程中的叙述不正确的是 A．Oa 段反应的化学方程式是 Ba(OH)2+CO2 BaCO3↓+H2O B．ab 段与 cd 段所发生的反应相同 C．de 段沉淀减少是由于 BaCO3 固体溶解 D．bc 段反应的离子方程式是 2 +3H2O+CO2 2Al(OH)3↓+ 8．某实验小组设计了如图装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。 已知：PdCl2 溶液可用于检验 CO，反应的化学方程式为 CO+PdCl2+H2O CO2+2HCl+Pd↓(产生黑色金 属钯粉末，使溶液变浑浊)。 2AlO 2 3CO  12 （1）实验前要通入足够长时间的 N2，其原因是______________________。 （2）装置 B 的作用是__________________________________________。 （3）装置 C、D 中所盛试剂分别为__________、____________，若装置 C、D 中溶液均变浑浊，且经检 测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为____________________________________。 （4）该装置的缺点是_________________________________________。 （5）资料表明，上述反应在焦炭过量时会生成副产物 SiC。取 18 g SiO2 和 8.4 g 焦炭充分反应后收集到 标准状况下的气体 13.44 L，假定气体产物只有 CO，固体产物只有 Si 和 SiC，则 Si 和 SiC 的物质的量之 比为______________。 （6）设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强： __。 9．硅是带来人类文明的重要元素之一，在传统材料发展到信息材料的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 的作 用 下 ， 使 SiCl4 与 N2 反 应 生 成 Si3N4 沉 积 在 石 墨 表 面 ， 该 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ____________________________。 （2）一种用工业硅(含少量铁、铜的单质及化合物)和氮气(含少量氧气)合成氮化硅的工艺主要流程如下： 已知硅的熔点是 1 420 ℃，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。 ①N2 净化时，铜屑的作用是_____________________；硅胶的作用是________________________。 ②在氮化炉中反应为 3Si(s)+2N2(g) Si3N4(s)　ΔH=-727.5 kJ·mol-1，开始时须严格控制氮气的流速以控 制温度的原因是___________________。 ③X 可能是________(选填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”)。 （3）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 ， 该 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ______________________________。 13 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 ______________。 1．[2018 江苏]下列有关物质性质与用途具有对应关系的是 A．NaHCO3 受热易分解，可用于制胃酸中和剂 B．SiO2 熔点高硬度大，可用于制光导纤维 C．Al2O3 是两性氧化物，可用作耐高温材料 D．CaO 能与水反应，可用作食品干燥剂 2．[2017 江苏]下列有关物质性质与用途具有对应关系的是 A．Na2O2 吸收 CO2 产生 O2，可用作呼吸面具供氧剂 B．ClO2 具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒 C．SiO2 硬度大，可用于制造光导纤维 D．NH3 易溶于水，可用作制冷剂 3．[2016·江苏]在给定的条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是 A．SiO2 SiCl4 Si B．FeS2 SO2 H2SO4 C．N2 NH3 NH4Cl(aq) D．MgCO3 MgCl2(aq) Mg 1．【答案】B 2．【答案】B 【解析】通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是③，a、c 判断错误；反应②是一个置换反应，SiO2 HCl(aq) 2H高温 2O煅烧 2H O 2H高温、高压、催化剂 HCl(aq) HCl(aq) 电解 14 表现出氧化性，b 正确；反应④是一个复分解反应，符合用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d 正确；反应⑤中硅的化合价和氧的化合价都没有改变，e 正确。&网 3．【答案】B 【解析】CO2 溶于水：CO2+H2O H2CO3，H2CO3 的酸性比盐酸弱，而比硅酸强。根据酸与盐反应的规 律，CO2 通入 CaCl2 溶液中无明显现象(一般弱酸不能制强酸)；过量的 CO2 通入 Na2SiO3 溶液中有白色沉 淀 H2SiO3 生成；CO2 通入 Ca(OH)2 溶液至过量：Ca(OH)2+CO2 CaCO3↓+H2O、CaCO3+H2O+CO2 Ca(HCO3)2，最终生成 Ca(HCO3)2 而无沉淀产生；过量的 CO2 通入饱和 Na2CO3 溶液中：Na2CO3+H2O+CO2 2NaHCO3↓，生成的 NaHCO3 的溶解度比 Na2CO3 的溶解度小，从而有晶体析出。 4．【答案】A 【解析】制备玻璃的主要原料是石英、石灰石与纯碱，不包括黏土，A 项错误。 1．【答案】B 【解析】红宝石的主要成分为 Al2O3，珍珠的主要成分为 CaCO3，水晶的主要成分为 SiO2，钻石为碳单 质，A 选项错误；制造玻璃包含复杂的物理变化和化学变化，C 选项错误；金刚石是碳单质，具有碳单 质的化学性质，D 选项错误。 2．【答案】C 【解析】根据寿山石的主要成分，可知其能与酸或碱发生反应，A 正确；寿山石中含有不同形态的 Al2O3，造成其色彩丰富，B 正确；其中的氧化物 Al2O3 和 SiO2 不溶于水也不和水反应，在潮湿的空气中 不会溶解变质，C 错误；久置于干燥空气中，会失去其中的结晶水变质，D 正确。 3．【答案】B 【解析】A 项，SiO2、Al2O3 均与 NaOH 溶液反应；C 项，应通入盛有饱和 NaHCO3 溶液的洗气瓶；D 项， 引入了 NaHCO3 杂质。&网 4．【答案】A 【解析】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，硅元素的化合价也是＋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，反 应器中发生的反应为 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，此反应没有化合价的变化，属于非氧化还原反应， 错误。 15 5．【答案】D 【解析】水泥的主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙，普通玻璃的主要成分是 Na2SiO3、CaSiO3 和 SiO2，D 错误。 6．【答案】D 7．【答案】B 【解析】本题考查二氧化碳的化学性质。KOH、Ba(OH)2、KAlO2 的混合溶液中不断通入二氧化碳气体 至过量，依次发生反应：Ba(OH)2+CO2 BaCO3↓+H2O、2KOH+CO2 K2CO3+H2O、2 +3H2O+CO2 2Al(OH)3↓+ 、K2CO3+H2O+CO2 2KHCO3、BaCO3+H2O+CO2 Ba(HCO3)2。根据以上 分析，A．Oa 段反应的化学方程式是 Ba(OH)2+CO2 BaCO3↓+H2O，正确；B．ab 段发生反应 2KOH+CO2 K2CO3+H2O，cd 段发生反应 K2CO3+H2O+CO2 2KHCO3，不相同，错误；C．de 段发生反应 BaCO3+H2O+CO2 Ba(HCO3)2，沉淀减少是由于 BaCO3 固体溶解，正确；D．bc 段反应的离子方程 式是 2 +3H2O+CO2 2Al(OH)3↓+ ，正确，故选 B。 8．【答案】（1）将装置中的空气排尽，避免空气中的氧气等对实验产生干扰 （2）作安全瓶，防止倒吸 &网 （3）澄清石灰水　PdCl2 溶液 3SiO2+4C 2CO2↑+2CO↑+3Si （4）缺少尾气吸收装置 （5）2∶1 （6）向硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体，溶液变浑浊，证明碳酸酸性大于硅酸 2AlO 2 3CO  2AlO 2 3CO  16 9．【答案】（1）3SiCl4+2N2+6H2 Si3N4+12HCl （2）①除去原料气中的氧气　除去水蒸气 ②这是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化熔合成团，阻碍与 N2 的充分接触 ③硝酸 （3）①SiHCl3+3H2O H2SiO3+3HCl+H2↑ ②5∶1 【解析】（1）制备 Si3N4 的反应中，反应物是 H2、SiCl4 和 N2，根据质量守恒，除了 Si3N4 外，还有 HCl 气体生成，从而写出该反应的化学方程式。 （2）①氮气中含有少量氧气及水蒸气，需将氮气净化，用 Cu 除去氧气，硅胶除去水蒸气。 ②氮化炉温度为 1 200～1 400 ℃，硅的熔点为 1 420 ℃，该反应是放热反应，严格控制氮气流速，以控制 温度为 1 200～1 400 ℃，防止硅熔化熔合成团，阻碍硅与氮气的充分接触。&网 17 ③Si3N4 与氢氟酸反应，而与硝酸不反应，且硝酸可将硅块中的 Fe、Cu 杂质溶解而除去。 （3）①SiHCl3 与 H2O 反应生成 H2SiO3、HCl 和 H2。 ②制取 1 mol 纯硅第一轮次： 反应Ⅰ：Si　+ 3HCl SiHCl3 + H2， 1 mol 3 mol÷90% 1 mol 1 mol 反应Ⅱ： SiHCl3 + H2 　　 Si　+　　3HCl， 1 mol 1 mol÷93.75% 1 mol 3 mol 第二轮次生产中，需补充 HCl 物质的量为 3 mol÷90%-3 mol，需补充 H2 物质 的量为 1 mol÷93.75%-1 mol，则 n(HCl)∶n(H2)=(3 mol/90%-3 mol)∶(1 mol/93.75%-1 mol)=5∶1。 1．【答案】D 2．【答案】A 【解析】A．过氧化钠可以和二氧化碳反应生成氧气，A 正确；B．因二氧化氯具有氧化性才用于自来水 的杀菌消毒，B 错误；C．二氧化硅透光性好，用于制造光导纤维，C 错误；D．液氨汽化时吸收大量热， 所以氨可用作制冷剂，D 错误。&网 【名师点睛】本题考查常见无机物的性质和用途。解题的关键是要熟悉常见化学物质的重要性质，性质 决定用途，性质和用途之间的对应关系要理清。在学习元素化合物内容时，以“物质的结构决定物质的性 质、物质的性质决定物质的用途”为主线构建知识网络，关注元素化合物性质在生产和生活中的应用。 3．【答案】C 18