1、第1讲 碳、硅及无机非金属材料【真题速递】1.（2019.全国1卷）陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是( )A. “雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁B. 闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成C. 陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐D. 陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点【答案】A【解析】A项、氧化铁为棕红色固体，瓷器的青色不可能来自氧化铁，故A错误；B项、秦兵马俑是陶制品，陶制品是由粘土或含有粘土的混合物经混炼、成形、煅烧而制成的，故B正确；C项、陶瓷的主要原料是取之于自然界的硅酸盐矿物，
2、陶瓷的主要成分是硅酸盐，与水泥、玻璃等同属硅酸盐产品，故C正确；D项、陶瓷的主要成分是硅酸盐，硅酸盐的化学性质不活泼，具有不与酸或碱反应、抗氧化的特点，故D正确。2.（2019.北京）下列我国科研成果所涉及材料中，主要成分为同主族元素形成的无机非金属材料的是( )A4.03米大口径碳化硅反射镜B2022年冬奥会聚氨酯速滑服C能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线D“玉兔二号”钛合金筛网轮A. AB. BC. CD. D【答案】A【解析】A.碳化硅(SiC)是由碳元素和硅元素组成的无机非金属材料，且碳元素与硅元素均位于元素周期表第IVA族，故A符合题意；B.聚氨酯为有机高分子化合物，故B不符合题意；C.碳
3、包覆银纳米材料中银为金属元素，故C不符合题意；D.钛合金为含有金属钛元素的合金，故D不符合题意；3.（2019.全国2卷）下列实验现象与实验操作不相匹配的是( )实验操作实验现象A向盛有高锰酸钾酸性溶液的试管中通入足量的乙烯后静置溶液的紫色逐渐褪去，静置后溶液分层B将镁条点燃后迅速伸入集满CO2的集气瓶集气瓶中产生浓烟并有黑色颗粒产生C向盛有饱和硫代硫酸钠溶液的试管中滴加稀盐酸有刺激性气味气体产生，溶液变浑浊D向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉，充分振荡后加1滴KSCN溶液黄色逐渐消失，加KSCN后溶液颜色不变A. AB. BC. CD. D【答案】A【解析】A. 乙烯被酸性高锰酸钾氧化生
4、成二氧化碳无机小分子，则实验现象中不会出现分层，A项错误；B. 将镁条点燃后迅速伸入集满二氧化碳的洗气瓶，发生反应为：CO2+2Mg2MgO+C，则集气瓶因反应剧烈冒有浓烟，且生成黑色颗粒碳单质，实验现象与操作匹配，B项正确；C. 向盛有饱和硫代硫酸钠溶液的试管中滴加稀盐酸，则发生氧化还原反应，其离子方程式为：S2O32-+2H+=S+SO2+H2O，则会有刺激性气味产生，溶液变浑浊，实验现象与操作匹配，C项正确；D. 向盛有氯化铁溶液的试管中加过量的铁粉，铁粉会将溶液中所有的铁离子还原为亚铁离子，使黄色逐渐消失，充分震荡后，加1滴KSCN溶液，因震荡后的溶液中无铁离子，则溶液不会变色，实验现
5、象与操作匹配，D项正确；4下列有关硅及其化合物的叙述错误的是()ASO2通入Na2SiO3溶液产生胶状沉淀，证明酸性H2SO3H2SiO3(2017北京理综，10D)BSiO2硬度大，故可用于制造光导纤维(2017江苏，3C)CHF能与SiO2反应，可用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记(2016全国卷，7D)D石英砂可用于生产单晶硅(2016海南，4C)【答案】B【解析】A项，依据强酸制弱酸原理判断；B项，前后无因果关系。5下列说法正确的是()A硅胶作袋装食品的干燥剂的过程中没有发生化学变化(2016四川理综，1B)BpH2的溶液中可能大量存在Na、NH、SiO(2016四川理综，3B)C向Na2S
6、iO3溶液中滴加稀盐酸的离子方程式：Na2SiO32H=H2SiO32Na(2016江苏，5D)D向Na2SiO3溶液中通入过量SO2的离子方程式：SiOSO2H2O=H2SiO3SO(2015山东理综，12B)【答案】A【解析】B项，酸性条件下，SiO不能大量存在；C项，Na2SiO3是可溶于水的强电解质；D项，应生成HSO。62017全国卷，26(1)(2)(3)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：回答下列问题：(1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸
7、。加入硝酸的目的是_，还可使用_代替硝酸。(2)沉淀A的主要成分是_，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为_。(3)加氨水过程中加热的目的是_。沉淀B的主要成分为_、_(填化学式)。【答案】(1)将Fe2氧化为Fe3 双氧水(2)SiO2 SiO24HF=SiF42H2O(3)防止胶体生成，易沉淀分离Fe(OH)3 Al(OH)3 【解析】(1)Fe3容易在pH较小时转化为沉淀，所以需要将Fe2氧化为Fe3。双氧水可以将Fe2氧化为Fe3且不会引入杂质。(2)二氧化硅不溶于一般酸性溶液，所以沉淀A是二氧化硅。SiO2与HF反应的化学方程式为SiO24HF=SiF42H2O。(3
8、)加热可以促进Fe3、Al3水解生成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀。pH45时Ca2、Mg2不沉淀，Fe3、Al3沉淀，所以沉淀B为Fe(OH)3、Al(OH)3。72015北京理综，27(1)(2)(3)研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。(1)溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在，其中HCO占95%。写出CO2溶于水产生HCO的方程式：_。(2)在海洋碳循环中，通过下图所示的途径固碳。写出钙化作用的离子方程式：_。同位素示踪法证实光合作用释放出的O2只来自于H2O。用18O标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整：_(CH2O)xx18O2xH2O
9、(3)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上，其准确测量是研究海洋碳循环的基础。测量溶解无机碳，可采用如下方法：气提、吸收CO2。用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收(装置示意图如下)。将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。滴定。将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3，再用x molL1 HCl溶液滴定，消耗y mL HCl溶液。海水中溶解无机碳的浓度_ molL1。【答案】(1)CO2H2OH2CO3、H2CO3HHCO (2)2HCOCa2=CaCO3CO2H2O xCO22xH218O(3)【解析】 (1)CO2溶于水生成H2CO3，H2CO3电离出H和HCO 。(2)根据钙化
10、作用的反应物是HCO 和Ca2，生成物是CaCO3和CO2，故不难写出反应的离子方程式为2HCOCa2=CaCO3CO2H2O。根据元素守恒及示踪原子的标记知，方程式中的空白处为xCO2和2xH218O。(3)该装置为洗气装置，要注意装置中长管进、短管出，且用分液漏斗滴加酸化所用试剂为稀硫酸，因HCl易挥发出来影响后续的滴定而不能用盐酸。根据该滴定过程得关系式：CO2HCOHCl，n(CO2) n(HCl)x molL1y103Lxy103 mol，所以c(CO2) molL1。【考纲解读】考点内容说明碳、硅及无机非金属材料1. 了解C、Si元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及应
11、用。2. 了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。高考必考点之一，常以选择题、非选择题的形式出现【知识梳理】一、碳及其化合物性质1碳单质(1)碳单质的存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为 。(2)结构金刚石： 空间网状结构；石墨：平面 层状结构。(3)物理性质：金刚石熔点 、硬度 ；石墨熔点 、质软，有滑腻感。(4)主要化学性质还原性 2一氧化碳(1)物理性质： 。(2)化学性质还原性 3二氧化碳(CO2)(1)一种无色、无味的气体，能溶于水，固态CO2俗称 。(2)与H2O、Na2O、Ca(OH)2(足量、澄清)、Mg反应的方程式分别为 ， ， ， 。二、硅及其化合
12、物性质1硅(Si)(1)硅的存在：硅在自然界中以 存在，在地壳中的含量仅次于氧。(2)物理性质： 。(3)化学性质： (4)制法： 。(5)用途： 。2二氧化硅(SiO2)(1)二氧化硅存在于沙子、石英、水晶、玛瑙(含杂质的石英)等中。SiO2是由Si和O按个数比 直接构成。Si、SiC、Si3N4、BN等也是直接由原子构成的。(2)二氧化硅的性质及用途主要物理性质化学性质与水反应不反应与酸反应与碱反应(NaOH)与盐反应与碱性氧化物反应 用途光导纤维、光学仪器、电子部件3.硅酸和硅酸钠(1)硅酸硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸 使紫色石蕊溶液变红色。硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3Si
13、O2H2O。硅酸能与碱溶液反应。硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作干燥剂。(2)硅酸钠(Na2SiO3)白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称 ，有黏性，水溶液显碱性。它能与酸性比硅酸强的酸反应，分别写出以下化学方程式：与盐酸反应： 。与CO2水溶液反应： 。用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。(3)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)中表示为 ，石棉(CaMg3Si4O12)可表示为 。4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。常见硅酸盐材料比较水泥玻璃陶瓷生产原料石灰石、黏土
14、纯碱、石灰石、石英黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑玻璃生产中的两个重要反应： 。(2)新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。【答案】一、1、（1）同素异形体 （2）正四面体 正六边形（3）高 大 高 软（4）可燃性与氧化物反应与强氧化性酸反应2、（1）无色气体，有毒，难溶于水（2）燃烧：2COO22CO2，淡蓝色火焰；还原CuO：CuOCOCuCO2(冶炼金属)。3、（1）干冰（2）CO2H2OH2CO3Na2OCO2=Na2CO3CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O2MgCO22MgOC二、1、 (1)化合态(2)灰黑色，硬度大，熔、沸点高，具有金属光泽(3
15、)与非金属单质反应与氢氟酸反应：Si4HF=SiF42H2。与NaOH溶液反应：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。(4)SiO22CSi2CO(5)良好的半导体材料；太阳能电池；计算机芯片2、 （1）12 （2）硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水（3）只与氢氟酸反应：SiO24HF=SiF42H2OSiO22NaOH=Na2SiO3H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)如与Na2CO3反应：SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2如与CaO反应：SiO2CaOCaSiO33、 （1）不能（2） 水玻璃 Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3Na2SiO3CO2H2O=H2S
16、iO3Na2CO3（3）Na2OSiO2 CaO3MgO4SiO24、Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2；CaCO3SiO2CaSiO3CO2【考点精讲】考点一、碳及其重要化合物1碳单质(1)碳单质的存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为同素异形体。(2)结构金刚石：正四面体空间网状结构；石墨：平面正六边形层状结构。(3)物理性质：金刚石熔点高、硬度大；石墨熔点高、质软，有滑腻感。(4)主要化学性质还原性可燃性与氧化物反应与强氧化性酸反应2一氧化碳(1)物理性质：无色气体，有毒，难溶于水。(2)化学性质还原性燃烧：2COO22CO2，淡蓝色火焰；还原CuO：CuOCOCuCO
17、2(冶炼金属)。3二氧化碳(CO2)(1)一种无色、无味的气体，能溶于水，固态CO2俗称干冰。(2)与H2O、Na2O、Ca(OH)2(足量、澄清)、Mg反应的方程式分别为CO2H2OH2CO3，Na2OCO2=Na2CO3，CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O，2MgCO22MgOC。(3)CO2在自然界中的循环CO2的主要来源：大量含碳燃料的燃烧。自然界消耗CO2的主要反应：a溶于江水、海水中：CO2H2OH2CO3；b光合作用将CO2转化为O2；c岩石的风化：CaCO3H2OCO2=Ca(HCO3)2。4碳酸(H2CO3)弱酸性、不稳定性。碳酸(H2CO3)只能在水中存在。H2CO3在
18、水中与CO2共存，因此常把CO2H2O当碳酸用。5碳酸的酸式盐和正盐的比较(1)在水中的溶解性含K、Na、NH的正盐易溶于水，其余一般不溶于水；酸式盐均能溶于水。一般来说，在相同温度下，难溶性正盐溶解度小于其酸式盐溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2CaCO3；可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度，如溶解度Na2CO3NaHCO3。(2)热稳定性一般来说，热稳定性顺序为正盐酸式盐碳酸，如稳定性Na2CO3NaHCO3H2CO3。可溶性正盐难溶性正盐，如CaCO3高温分解，而K2CO3不易分解。(3)水溶液酸碱性强弱物质的量浓度相同时，正盐溶液的pH大于其酸式盐溶液，如pH：Na2CO3溶液NaHC
19、O3溶液。 【典例1】1二氧化碳与盐溶液反应的判断(1)向Na2SiO3溶液中通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失()【解析】H2SiO3不溶于H2CO3。(2)向Ca(ClO)2溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失()【解析】开始生成CaCO3沉淀，CO2过量时，CaCO3又与CO2、H2O反应生成Ca(HCO3)2。(3)向CaCl2溶液中通入CO2，无明显现象，若先通入NH3再通CO2，溶液会变浑浊()【解析】向CaCl2溶液中通入CO2，无明显现象，不符合强酸制弱酸原理，再通氨气，制造碱性环境，生成CaCO3沉淀。(4)向饱和Na2CO3溶
20、液中通入过量的CO2气体，有晶体析出()【解析】NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小。(5)向NaAlO2溶液中通入CO2气体，一开始有白色沉淀生成，CO2过量，沉淀溶解()【解析】Al(OH)3不能溶于H2CO3。(6)向饱和NaCl的氨溶液中通入过量CO2气体，有晶体析出()【解析】会析出NaHCO3晶体。【典例2】2(2018汕头模拟)将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2体积(V)的关系正确的是()【答案】D【解析】CO2与KOH和Ca(OH)2都会反应，但存在着竞争，如果先与KOH反应，则反应后生成的K2CO3立即会与Ca(OH)
21、2反应生成CaCO3，因此，可以看成CO2先与Ca(OH)2反应，所以通CO2后立即有CaCO3生成。第二步还要判断CO2是先跟KOH反应还是先与生成的CaCO3反应，同样可以采用假设法判断，即如果先与CaCO3反应，则生成的Ca(HCO3)2又会与KOH反应，因此是先与KOH反应，此过程生成沉淀的物质的量不变，当KOH反应完全，再与CaCO3反应，直至沉淀完全溶解，故选D。【考点一精练】1新材料的新秀石墨烯、氧化石墨烯已成为物理、化学、材料科学研究的国际热点课题。其结构模型如图所示。下列有关说法正确的是()A石墨烯是一种新型化合物B氧化石墨烯即石墨烯的氧化物C二者和石墨都是碳的同素异形体D氧
22、化石墨烯具有一定的亲水性【答案】D【解析】石墨烯是碳的单质，A错误；氧化石墨烯因为还含有氢元素，故不是石墨烯的氧化物，也不是碳的同素异形体，B、C错误；由于氧化石墨烯结构中含有羟基和羧基等亲水基团，所以具有一定的亲水性，D正确。2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()ACO2是形成酸雨的主要物质BCO2导致温室效应，是一种大气污染物CCO2(g)C(s)2CO(g)H0，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【答案】C【解析】CO2不是大气污染物
23、，也不能形成酸雨，A、B错；C项为熵增的吸热反应，高温有利于自发进行。3“碳捕捉技术”是指通过一定的方法将工业生产中产生的CO2分离出来并利用。如可利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，其基本过程如下图所示(部分条件及物质未标出)。下列有关该方法的叙述中正确的是()能耗大是该方法的一大缺点整个过程中，只有一种物质可以循环利用“反应分离”环节中，分离物质的基本操作是蒸发结晶、过滤该方法可减少碳排放，捕捉到的CO2还可用来制备甲醇等产品A BC D【答案】D【解析】该方法中高温反应炉分离出CO2，需要消耗较多能量，对；整个过程中NaOH和CaO均可循环利用，错；从捕捉室中得到的溶液中含有大量的NaHC
24、O3，加入CaO后生成CaCO3和NaOH，通过过滤的方法即可分离，错；捕捉到的CO2可与H2反应制备甲醇：CO23H2CH3OHH2O，对。4(2018邢台质检)将足量CO2气体通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物质是()ANa2SiO3 BNa2CO3、Na2SiO3CNa2CO3、SiO2 DSiO2【答案】A【解析】将足量CO2气体通入水玻璃中，首先CO2与Na2SiO3反应生成H2SiO3和NaHCO3，灼烧时H2SiO3分解生成SiO2，高温下，SiO2与NaHCO3分解产生的Na2CO3反应，生成Na2SiO3，所以最后所得固体物
25、质是Na2SiO3。5用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是()选项操作及现象溶液A通入CO2，溶液变浑浊饱和Na2CO3溶液B通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失Na2SiO3溶液C通入CO2，溶液变浑浊，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CO2至过量，浑浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊澄清石灰水【答案】B【解析】由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，因而会析出NaHCO3晶体，A项正确；B项，H2SiO3与CO2不反应，浑浊不会消失；C项，CO2Ca(ClO)2H2O=CaCO32HC
26、lO，溶液变浑浊后加入品红溶液，被HClO氧化褪色。6(2017大连一中模拟)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()AOa段反应的化学方程式是Ba(OH)2CO2=BaCO3H2OBab段与cd段所发生的反应相同Cde段沉淀减少是由于BaCO3固体的消失Dbc段反应的离子方程式是2AlO3H2OCO2=2Al(OH)3CO【答案】B【解析】CO2优先与Ba(OH)2反应(图像中Oa段)，然后与KOH反应(图像中ab段)，接着与KAlO2反应(图像中bc段)，再与K2CO
27、3反应(图像中cd段)，最后与BaCO3反应(图像中de段)。考点二、硅及其化合物无机非金属材料1硅(Si)(1)硅的存在：硅在自然界中以化合态存在，在地壳中的含量仅次于氧。(2)物理性质：灰黑色，硬度大，熔、沸点高，具有金属光泽。(3)化学性质：常温下与F2、HF、NaOH反应；加热时能与H2化合生成不稳定的氢化物SiH4，加热时还能与Cl2、O2化合分别生成SiCl4、SiO2。涉及的化学方程式如下：与非金属单质反应与氢氟酸反应：Si4HF=SiF42H2。与NaOH溶液反应：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。(4)制法：SiO22CSi2CO。(5)用途：良好的半导体材料；太阳
28、能电池；计算机芯片。2二氧化硅(SiO2)(1)二氧化硅存在于沙子、石英、水晶、玛瑙(含杂质的石英)等中。SiO2是由Si和O按个数比12直接构成。Si、SiC、Si3N4、BN等也是直接由原子构成的。(2)二氧化硅的性质及用途主要物理性质硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水化学性质与水反应不反应与酸反应只与氢氟酸反应：SiO24HF=SiF42H2O与碱反应(NaOH)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)与盐反应如与Na2CO3反应：SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2与碱性氧化物反应如与CaO反应：SiO2CaOCaSiO3 用途光导纤维、光学仪器、
29、电子部件3.硅酸和硅酸钠(1)硅酸硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊溶液变红色。硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3SiO2H2O。硅酸能与碱溶液反应。硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作干燥剂。(2)硅酸钠(Na2SiO3)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。它能与酸性比硅酸强的酸反应，分别写出以下化学方程式：与盐酸反应：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3。与CO2水溶液反应：Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3。用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。(3)硅酸盐组成的表示：通常
30、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)中表示为Na2OSiO2，石棉(CaMg3Si4O12)可表示为CaO3MgO4SiO2。4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。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窑陶瓷窑玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2；CaCO3SiO2CaSiO3CO2。(2)新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。【典例1】1二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
31、有着重要的用途。ae是对反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行的判断，其中正确的是()SiO22NaOH=Na2SiO3H2OSiO22CSi2COSiO24HF=SiF42H2ONa2CO3SiO2Na2SiO3CO2SiO23CSiC2COa反应中SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃b反应中SiO2表现出氧化性c反应中SiO2表现了酸性氧化物的通性d反应符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐的道理e反应中SiO2未参加氧化还原反应Aace Bbde Ccde Dab【答案】B【解析】通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是，因此a、c判断错误；反应是一个置换反应，其中二氧化硅被还原
32、，表现出氧化性，b判断正确；反应是一个复分解反应，用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d判断正确；反应中碳的化合价由0价变为4和2价，硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因此二氧化硅没有参加氧化还原反应，e判断也正确。【典例2】2硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式：_。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，写出并配平该化学反应方程式：_；H2还原SiHCl3过
33、程中若混有O2，可能引起的后果是_。(2)化学研究性学习小组在探究硅的制取方法时，从资料查阅到下列信息：.Mg在高温条件下可与SiO2反应；.金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐和SiH4；.SiH4在空气中自燃。他们根据信息进行实验，当用足量稀H2SO4溶解第步实验获得的固体产物时，发现有爆鸣声和火花；然后过滤、洗涤、干燥；最后称量、计算，测得其产率只有预期值的63%左右。第步实验发生反应的化学方程式是_。用稀H2SO4溶解第步实验获得固体产物时，产生爆鸣声和火花的原因_。【答案】(1)SiHCl3H2Si3HClSiHCl33H2O=H2SiO3H23HCl高温下，H2遇O2发生爆炸(2
34、)2MgSiO22MgOSi、2MgSiMg2Si硅化镁与稀硫酸反应生成的SiH4可自燃，即发生反应Mg2Si2H2SO4=2MgSO4SiH4，SiH42O2=SiO22H2O【解析】(1)在SiHCl3中，把硅考虑为4价，则氢为1价，氯为1价，SiHCl3水解时，1价氢还原水中1价的氢，生成氢气。【反思归纳】在设计制备纯硅的实验题中，常遇到的知识点(1)高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅：SiO22CSi(粗)2CO(2)粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si(粗)3HClSiHCl3H2(3)粗硅与干燥Cl2反应制得SiCl4：Si(粗)2Cl2SiCl4(4)SiHCl3与过量H2
35、在高温下反应制得纯硅：SiHCl3H2Si(纯)3HCl(5)SiCl4与过量H2在高温下反应制得纯硅：SiCl42H2Si(纯)4HCl(6)SiO22Mg2MgOSi(7)SiHCl3、SiCl4能与水发生反应：SiHCl33H2O=H2SiO33HClH2SiCl43H2O=H2SiO34HCl(8)SiH4在空气中易自燃：SiH42O2=SiO22H2O【考点二精练】1(2018广州模拟)硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是()A硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应C反应Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2中，Si为氧化剂D硅能与氢氟酸反
36、应，则硅可以与盐酸反应【答案】A【解析】由粗硅制备单晶硅的过程一般为SiSiCl4SiHCl，都是氧化还原反应，B项错误；硅不能与盐酸反应，D项错误。2(2018湖北孝感高中月考)锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)与碳、硅两元素同位于第A族，其原子序数按锗、锡、铅的顺序依次增大，则下列推断一定不正确的是()A铅可形成PbO、PbO2两种氧化物B锗与盐酸不反应，锡、铅能与盐酸反应C锗、锡、铅的4价氢氧化物的碱性：Ge(OH)4Sn(OH)4Pb(OH)4D锗、锡、铅的金属性依次减弱【答案】D【解析】Pb在第A族，有2、4两种化合价因而可形成PbO、PbO2两种氧化物，A正确；锡、铅均排在金属活动
37、性顺序中氢的前面，因而可与盐酸反应，B正确；同一主族从上到下金属性依次增强，因而Ge(OH)4、Sn(OH)4、Pb(OH)4的碱性依次增强，C正确、D错误。 3硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是()A氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4B碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承C光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2D二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为12【答案】D【解析】A项，在氮化硅中N元素为3价，Si元素为4价，则化学式为Si3N4，正确；D项，在SiO2晶体中，一个硅
38、原子与周围4个氧原子形成4个硅氧单键，错误。4(2017甘肃秦安一中第二次检测)下列叙述正确的是()A高温下二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，说明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸强B陶瓷、玻璃、水泥容器都能贮存氢氟酸C石灰抹墙、水泥砌墙的硬化过程原理相同D玻璃窑中出来的气体的主要成分是二氧化碳【答案】D【解析】B项，物质中都含有SiO2，能与氢氟酸反应；C项，石灰硬化的原理是Ca(OH)2与CO2反应生成CaCO3的过程，而水泥硬化过程中发生复杂的物理变化和化学变化。5(2017渭南二模)晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：.高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；.粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si3HClSiHCl3H2；.SiHCl3与过量H2在1 100 反应制得纯硅，已知SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。请回答下列问题：(1)第步制备粗硅的化学反应方程式为_