1、1第 1 节 无机非金属材料的主角硅【考纲要求】了解碳、硅元素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。 了解碳、硅元素单质及其重要化合物对环境的影响。 以上各部分知识的综合应用。考点一 碳、硅单质的重要性质及应用1碳、硅的存在形态、物理性质和用途碳 硅 存在形态 游离态和化合态 化合态 物理性质金刚石：熔点高、硬度大石墨：硬度小、电的良导体灰黑色固体，有金属光泽、熔点高、硬度大，有脆性用途金刚石用于制造切割刀具；石墨用于制造电极、铅笔芯 半导体材料和合金材料2.碳、硅单质的化学性质(1)碳单质的化学性质还原性与 O2的反应(用化学方程式表示)O2不足：2CO 2 2CO；= =
2、= = =点 燃 O2充足：CO 2 CO2。= = = = =点 燃 与其他物质的反应(用化学方程式表示)a与 CuO 反应：C2CuO 2CuCO 2(可用于金属的冶炼)；= = = = =高 温 b与 CO2反应：CCO 2 2CO；= = = = =高 温 c与水蒸气反应：CH 2O(g) COH 2(制水煤气)；= = = = =高 温 d与浓硫酸反应：C2H 2SO4(浓) CO22SO 22H 2O。= = = = = (2)硅单质的化学性质还原性与氢氟酸反应(用化学方程式表示，下同)：Si4HF= =SiF42H 2；与 NaOH 溶液反应：Si2NaOHH 2O=Na2SiO
3、32H 2；与 O2反应：SiO 2 SiO2。= = = = = 3硅的制备(1)原料：二氧化硅、焦炭。2(2)原理：SiO 22C Si(粗)2CO。= = = = =高 温 (3)提纯：Si(粗)2Cl 2 SiCl4，SiCl 42H 2 Si(纯)= = = = = = = = = =高 温 4HCl。1硅在自然界中只以化合态的形式存在( )2高温下用焦炭还原 SiO2制取粗硅( )3单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料( )4晶体硅熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料( )5硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应( )答案：1. 2. 3. 4. 5.题组一 考查碳、硅单质的
4、重要性质及应用1下列关于硅单质及其用途的说法不正确的是( )A硅和碳的单质都具有同素异形体B硅的晶体结构类似于金刚石，熔点高，硬度大C硅属于金属，所以是良好的半导体材料D硅可用作光电转换材料解析：选 C。硅属于非金属，C 不正确。2下列关于碳和硅的叙述中，正确的是( )A其氧化物都能与 NaOH 溶液反应B其单质在加热时都能跟 O2反应C碳和硅都可以和浓 H2SO4反应D碳和硅两种元素共有两种单质解析：选 B。CO 不溶于水，也不能与 NaOH 溶液反应；碳可以和浓 H2SO4在加热条件下反应，而硅不和浓 H2SO4反应；碳有金刚石、石墨、C 60等同素异形体，硅有晶体硅和无定形硅等，所以两种
5、元素共有多种单质。题组二 考查晶体硅的制备3从石英砂制取高纯硅的主要化学反应如下：SiO 22C Si(粗)2CO= = = = =高 温 Si(粗)2Cl 2 SiCl4= = = = = SiCl 42H 2 Si(纯)4HCl= = = = =高 温 关于上述反应的叙述不正确的是( )3A是置换反应，是化合反应B高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅C任一反应中，每消耗或生成 28 g 硅，均转移 4 mol 电子D高温下在炉子里将石英砂、焦炭、氯气、氢气按比例混合就能得到高纯硅解析：选 D。在氧化还原反应中，还原剂的还原性比还原产物的还原性强，B 正确；根据元素化合价的变化，每消耗或生成
6、28 g(1 mol)硅，均转移 4 mol 电子，C 正确；题中的三个反应是在三个不同反应器中发生，D 错误。4制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl 3)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：石 英 砂 焦 炭 高 温 粗 硅 HCl 573 K以 上 SiHCl3(粗 ) 精 馏 SiHCl3(纯 ) H2 1 357 K高 纯 硅(1)写出由纯 SiHCl3制备高纯硅的化学方程式：_。(2)整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl 3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：_；H2还原 SiHCl3过程中若混入
7、 O2，可能引起的后果是_。解析：(1)H 2还原 SiHCl3得到 Si 和 HCl。(2)SiHCl 3遇水剧烈反应生成 H2SiO3、HCl 和另一种物质，依据原子守恒，判断另一物质是 H2。因 H2还原 SiHCl3的反应条件是高温(1 357 K)，若混入 O2，则 H2与 O2混合加热可能发生爆炸，同时，O 2也可能氧化 SiHCl3。答案：(1)SiHCl 3H 2 Si3HCl (2)= = = = =1 357 K SiHCl33H 2O=H2SiO33HCl H 2 氧气与氢气混合，可能引起爆炸；氧气可能会氧化SiHCl3制备纯硅实验题中常常涉及到的九方程式(1)高温下用碳
8、还原二氧化硅制得粗硅：SiO22C Si(粗)2CO= = = = =高 温 (2)粗硅与干燥 HCl 气体反应制得 SiHCl3：Si(粗)3HCl SiHCl3H 2= = = = =300 (3)粗硅与干燥 Cl2反应制得 SiCl4：Si(粗)2Cl 2 SiCl4= = = = = (4)SiHCl3与过量 H2在高温下反应制得纯硅：SiHCl3H 2 Si(纯)3HCl= = = = =高 温 (5)SiCl4与过量 H2在高温下反应制得纯硅：4SiCl42H 2 Si(纯)4HCl= = = = =高 温 (6)SiO2与 Mg 在高温下反应：SiO22Mg 2MgOSi= =
9、= = =高 温 (7)SiHCl3与水发生反应：SiHCl33H 2O=H2SiO33HClH 2(8)SiCl4与水发生反应：SiCl43H 2O=H2SiO34HCl(9)SiH4在空气中易自燃：SiH42O 2=SiO22H 2O 考点二 二氧化硅和二氧化碳二氧化硅 二氧化碳结构立体网状结构，不存在单个分子存在单个 CO2分子物理性质硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水与水反应 不反应 CO2H 2OH 2CO3与酸反应只与氢氟酸反应：SiO24HF= =SiF42H 2O不反应与碱(NaOH)反应SiO22NaOH= =Na2SiO3H 2O(
10、盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)CO2少量：CO22NaOH= =Na2CO3H 2O；CO2过量：CO 2NaOH= =NaHCO3与盐反应如与 Na2CO3反应：SiO2Na 2CO3Na2SiO3C= = = = =高 温 O2如与 Na2SiO3反应：Na2SiO3H 2OCO 2(不足)=H2SiO3Na 2CO3或Na2SiO32H 2O2CO 2(足量)=H2SiO32NaHCO 3化学性质与碱性氧化物反应如与 CaO 反应：SiO 2CaOCaSiO3= = = = =高 温 如与 Na2O 反应：Na 2OCO 2=Na2CO3用途光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐51因
11、SiO2有导电性，所以 SiO2可用于制备光导纤维( )2SiO 2不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器( )3SiO 2是酸性氧化物，能与 NaOH 溶液反应( )4二氧化硅是生产光纤制品的基本原料( )5NaOH 溶液应贮存在带有橡胶塞的玻璃试剂瓶中( )答案：1. 2. 3. 4. 5.题组一 考查二氧化硅的性质及重要应用1下列物质：氢氟酸；浓 H2SO4；烧碱溶液；Na 2CO3 固体；氧化钙；浓HNO3。其中在一定条件下能与 SiO2反应的有( )A B C D全部解析：选 C。SiO 2可与烧碱溶液、氧化钙反应，表现出酸性氧化物的性质；SiO 2可以与氢氟酸反应；在制玻璃过程中 S
12、iO2与 Na2CO3固体反应；SiO 2不能与浓硫酸和浓硝酸反应。2据报道，科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解，从中提取一种叫做生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料，将少量这种材料掺入混凝土中，即可制备出超高强度的高性能混凝土。下列关于二氧化硅的说法正确的是( )A二氧化硅可以和浓盐酸反应B将二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以得到硅酸C因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸的强D水晶是比较纯净的二氧化硅，沙子的主要成分是硅酸盐解析：选 B。二氧化硅不与浓盐酸反应；硅酸的酸性比碳酸的弱；沙子的主要成分也是二氧化硅。题组二 考查 SiO2和 CO2的性质比较3下列关于 SiO
13、2和 CO2的说法中正确的是( )ACO 2、SiO 2都能与强碱溶液反应 BCO 2和 SiO2与水反应分别生成相应的酸CCO 2是酸性氧化物，SiO 2是两性氧化物 DCO 2和 SiO2都是由相应的分子组成的 解析：选 A。SiO 2、CO 2都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应，A 正确、C 错误；CO 2可溶于水生成 H2CO3，SiO 2却不能溶于水生成 H2SiO3，B 错误；CO 2是由 CO2分子构成的，而 SiO2则是由硅原子和氧原子构成的，SiO 2中不存在分子，D 错误。4下列叙述正确的是( )6ACO 2和 SiO2都是酸性氧化物，所以两者物理性质相似B因为 CaCO3
14、SiO 2 CaSiO3CO 2，所以硅酸的酸性比碳酸强= = = = =高 温 CCO 2和 SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂DSiO 2既能和 NaOH 反应，又能和 HF 反应，所以 SiO2属于两性氧化物解析：选 C。CO 2的熔、沸点低，可溶于水，SiO 2的熔、沸点高，硬度大，不溶于水，两者都是酸性氧化物，和其物理性质没有因果关系，A 错；CaCO 3和 SiO2反应是因为生成的CO2为气体，脱离反应体系，不能说明 H2CO3的酸性比 H2SiO3弱，B 错；SiO 2和 HF 反应是SiO2的特殊性质，不能说明 SiO2是两性氧化物，D 错。硅及其氧化物的特性物质 一般规律 硅
15、及其氧化物的特性 硅的还原性比碳强 SiO22C Si2CO= = = = =高 温 非金属单质与强碱反应一般不生成氢气 Si2NaOHH 2O=Na2SiO32H 2非金属单质一般不与非氧化性酸反应 Si4HF= =SiF42H 2Si一般非金属单质为绝缘体 硅为半导体酸性氧化物一般与水反应生成相应的酸 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 SiO24HF= =SiF42H 2OSiO2 “较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律，碳酸酸性大于硅酸Na2SiO3CO 2(少量)H 2O=H2SiO3Na 2CO3，但在高温下Na2CO3SiO 2 Na2SiO3=
16、= = = =高 温 CO2考点三 CO 2与盐或碱溶液反应产物的判断1CO 2与盐溶液反应产物或现象的判断(一般从强酸制弱酸的角度分析)(1)碳酸比硅酸、次氯酸、Al(OH) 3(偏铝酸)的酸性强，能用 CO2制取上述弱酸：CO2Na 2SiO3H 2O=Na2CO3H 2SiO3(或 CO2Na 2SiO32H 2O=H4SiO4Na 2CO3)；CO2Ca(ClO) 2H 2O=CaCO32HClO；CO2(过量)NaAlO 22H 2O=Al(OH)3NaHCO 3，CO2(少量)2NaAlO 23H 2O=2Al(OH)3Na 2CO3。7(2)2CO 2与碱反应产物的判断(1)CO
17、2与单一组分反应(如 CO2通入 NaOH 溶液)产物的分析反应原理：NaOH Na2CO3 NaHCO3 少 量 CO2 CO2 反应后溶质成分的判断xn(NaOH)n(CO2) 溶质成分x11 NaHCO311 x21 Na2CO3、NaHCO 3x21 Na2CO3x21 NaOH、Na 2CO3用数轴来表示(2)CO2与多组分如 CO2通入 NaOH、Ca(OH) 2的混合溶液反应的顺序是Ca(OH) 2CO 2=CaCO3H 2O；2NaOHCO 2=Na2CO3H 2O；Na 2CO3CO 2H 2O=2NaHCO3；CaCO 3CO 2H 2O=Ca(HCO3)2。1向 Na2S
18、iO3溶液中通入 CO2，溶液变浑浊，继续通入 CO2至过量，浑浊消失( )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( )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( )4向饱和 Na2CO3溶液中通入过量的 CO2气体，有晶体析出( )5向 NaAlO2溶液中通入 CO2气体，一开始有白色沉淀生成，CO 2过量，沉淀溶解( )6向饱和 NaCl 的氨溶液中通入过量 CO2气体，有晶体析出( )答案：1. 2. 3. 4. 5. 6.1将足量 CO2通入 KOH 和 Ca(OH)2的混合稀溶液中，
19、生成沉淀的物质的量( n)和通入CO2体积( V)的关系正确的是( )8解析：选 D。CO 2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)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
20、反应，直至沉淀完全溶解，故选 D。2将足量的 CO2不断通入 KOH、Ba(OH) 2、KAlO 2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)2CO 2=BaCO3H 2OB ab 段与 cd 段所发生的反应相同C de 段沉淀减少是由于 BaCO3固体的消失D bc 段反应的离子方程式是 2AlO 3H 2OCO 2=2Al(OH)3CO 2 23解析：选 B。CO 2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
21、(图像中 bc 段)，再与 K2CO3反应(图像中 cd 段)，最后与 BaCO3反应(图像中 de 段)。3向 300 mL KOH 溶液中缓慢通入一定量的 CO2气体，充分反应后，在减压低温下蒸发溶液得到白色固体，请回答下列问题：(1)由于 CO2通入量不同，所得到的白色固体的量及组成也不同，试推断有几种可能的组成，并分别列出。(2)若通入 CO2气体 2.24 L(标准状况)，得到 11.9 g 白色固体，请通过计算确定：此白色固体是由哪些物质组成的？其质量分别为多少？KOH 的物质的量浓度为多少？解析：(1)可能发生的反应有9CO2不足时，CO 22KOH= =K2CO3H 2O CO
22、2过量时，CO 2KOH= =KHCO3 其中 分别为 、1。所以可确定 、1 为临界点。n(CO2)n(KOH) 12 12画数轴：根据数轴、列表得出结果。(2)根据题意： n(CO2) 0.1 mol，若生成的固体全部为 K2CO3，则其2.24 L22.4 Lmol 1质量为 0.1 mol138 gmol1 13.8 g，若生成的固体全部为 KHCO3，则其质量为 0.1 mol100 gmol1 10 g。现固体质量为 11.9 g。所以，此固体为 K2CO3和 KHCO3的混合物。设 K2CO3和 KHCO3的物质的量分别为 a mol 、 b mol，则： ，a b 0.1138
23、a 100b 11.9)解得 a b0.05，所以，白色固体中 m(K2CO3)0.05 mol138 gmol 1 6.9 g，m(KHCO3)0.05 mol100 gmol 1 5 g，反应中消耗 n(KOH)2 a mol b mol0.15 mol。故 c(KOH) 0.5 molL 1 。0.15 mol0.3 L答案：(1)n(CO2)n(KOH) 固体组成0 n(CO2)n(KOH) 12 KOH、K2CO3n(CO2)n(KOH) 12 K2CO3 112 n(CO2)n(KOH) K2CO3和 KHCO31n(CO2)n(KOH)KHCO3(2)该白色固体为 K2CO3和
24、KHCO3的混合物，质量分别为 K2CO3 6.9 g 和 KHCO3 5 g， c(KOH)0.5 molL 1 。考点四 硅酸和硅酸盐1硅酸(1)弱酸性：H 2SiO3难溶于水，其酸性比碳酸弱，不能使指示剂变色，能与强碱(如NaOH)反应，反应的化学方程式为 H2SiO32NaOH= =Na2SiO32H 2O。(2)不稳定性：H 2SiO3不稳定，受热易分解，反应的化学方程式为 H2SiO310SiO2H 2O。= = = = = (3)硅酸的制备及硅胶制备原理：可溶性硅酸盐(如 Na2SiO3)与其他酸(如盐酸)反应，化学方程式为Na2SiO32HCl= =H2SiO32NaCl。硅胶
25、：硅酸在水中易聚合形成硅酸凝胶，经干燥脱水后即得硅胶，常用作干燥剂和催化剂的载体。2硅酸盐(1)硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要成分。(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(Na 2SiO3)可表示为 Na2OSiO2，长石(KAlSi 3O8)可表示为 K2OAl2O36SiO2。(3)硅酸钠物理性质：白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。化学性质：与酸性较硅酸强的酸反应a与盐酸反应的化学方程式：Na2SiO32HCl= =2NaClH 2SiO3。b与少量 CO2水溶液反应的
26、化学方程式：Na2SiO3H 2OCO 2=Na2CO3H 2SiO3。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。水泥 玻璃 陶瓷生产原料 石灰石、黏土 纯碱、石灰石、石英砂 黏土主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑(2)新型无机非金属材料：如高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等。1合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料( )2水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱( )3传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分是硅酸盐( )4瓷坩埚可用于加热熔化烧碱或纯碱( )5高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小
27、等优点( )6普通玻璃、石英玻璃、水泥、玛瑙都属于硅酸盐产品( )11答案：1. 2. 3. 4. 5. 6.题组一 考查硅酸、硅酸盐的组成和性质1下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是( )A这是一种矿物胶，既不燃烧也不易受腐蚀B在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料C木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧D水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质解析：选 D。水玻璃是一种矿物胶，可作黏合剂、耐酸水泥掺料，木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧，水玻璃的化学性质稳定，但在空气中易与二氧化碳反应生成硅酸。2月球的矿产资源极为丰富，仅月面表层 5 cm 厚的沙土所含铁单质就有上亿
28、吨，月球上的主要矿物有辉石(CaMgSi 2O6)、斜长石(KAlSi 3O8)和橄榄石(Mg，Fe) 2SiO4(逗号表示两种元素各占一部分)等，下列说法或分析不正确的是( )A辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿B斜长石的氧化物形式可表示为 K2OAl2O36SiO2C橄榄石中铁为2 价D月球上有游离态铁是因为月球上铁的活动性比地球上铁的活动性弱解析：选 D。由辉石、斜长石和橄榄石的组成可知其均属于硅酸盐矿，A 正确；斜长石(KAlSi3O8)可以写成氧化物形式，B 正确；橄榄石(Mg，Fe) 2SiO4中 Mg 元素化合价为2价，铁也应为2 价，C 正确；月球上铁的活动性和地球上铁的活动性
29、是一样的，月球上有游离态铁是因为月球上没有氧气，D 错误。题组二 考查无机非金属材料3下列关于材料的叙述中正确的是( )A氮化硅陶瓷耐高温，可用来制造汽车发动机B钢化玻璃属于新型无机非金属材料C水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料都不溶于水，所以所有的硅酸盐都不溶于水D新型陶瓷材料种类很多，但是都属于硅酸盐解析：选 A。钢化玻璃是把普通玻璃高温软化，迅速降温获得的机械强度增大的玻璃，成分还是硅酸盐，属于传统的无机非金属材料，所以 B 错误；大多数硅酸盐都难溶于水，但是 Na2SiO3是可溶的，所以 C 错误；新型陶瓷中的压电陶瓷就不属于硅酸盐，所以 D 错误。4下列有关玻璃的说法不正确的是( )A制普
30、通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英砂12B玻璃在加热熔化时有固定的熔点C普通玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙D盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口黏在一起解析：选 B。玻璃是混合物，没有固定的熔、沸点，B 错误；玻璃中的 SiO2与烧碱反应生成易溶于水的硅酸钠，硅酸钠是无机黏合剂，会将玻璃塞与瓶口黏在一起而不易打开，D 正确。1下列关于硅及其化合物的描述中正确的是( )A(2017高考江苏卷)SiO 2硬度大，可用于制造光导纤维B(2017高考江苏卷)在给定条件下，下列物质间转化可实现：CaCO 3 CaO 高 温 CaSiO3 SiO2 高
31、温C(2017高考天津卷)硅太阳能电池工作时，光能转化成电能，该过程与氧化还原反应有关D(2016高考江苏卷)在给定条件下，下列物质间转化可实现：SiO 2 SiCl4 HCl(aq) Si H2 高 温解析：选 B。SiO 2可用于制造光导纤维的原因是其导光性能好，与硬度无对应关系，A项错误；CaCO 3高温分解生成 CaO，CaO 与 SiO2在高温时反应生成 CaSiO3，B 项正确；硅太阳能电池工作时，利用半导体的光电效应，将光能转化为电能，与氧化还原反应无关，C错误；SiO 2不能与盐酸反应，D 错误。2(2011高考山东卷)某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一
32、半，该元素( )A在自然界中只以化合态的形式存在B单质常用作半导体材料和光导纤维C最高价氧化物不与酸反应D气态氢化物比甲烷稳定解析：选 A。该短周期非金属元素为硅，硅在自然界中只以化合态形式存在，A 项正确；单质硅可用作半导体材料，而光导纤维的主要成分是 SiO2，B 项错误；Si 的最高价氧化物为 SiO2，其可以与氢氟酸反应，C 项错误；由于非金属性：SiC(碳)，因此气态氢化物稳定性：SiH 4CH4，D 项错误。3(2015高考海南卷)单质 Z 是一种常见的半导体材料，可由 X 通过如下图所示的路线制备，其中 X 为 Z 的氧化物，Y 为氢化物，分子结构与甲烷相似，回答下列问题：13(
33、1)能与 X 发生化学反应的酸是_；由 X 制备 Mg2Z 的化学方程式为_。(2)由 Mg2Z 生成 Y 的化学反应方程式为_，Y 分子的电子式为_。解析：Z 为半导体单质，则 Z 是 Si；Si 的氧化物为 SiO2(X)，可与氢氟酸反应。根据反应流程图可知，SiO 2与 Mg 在加热条件下反应生成 Mg2Si，Mg 2Si 与盐酸反应生成的 Y 为氢化物，则 Y 的分子式是 SiH4，加热分解可得到 Si 单质。答案：(1)氢氟酸 SiO 24Mg 2MgOMg 2Si= = = = = (2)Mg2Si4HCl= =2MgCl2SiH 4 4(2015高考北京卷)研究 CO2在海洋中的
34、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 3产生 HCO 的方程式：_。 3(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)x x18O2 xH2O= = = = =光 能 叶 绿 体解析：(1)CO 2溶于水生成 H2CO3、H 2CO3电离生成 HCO ，其方程式分别为 3CO2H 2OH 2CO3、H 2CO3H HCO 。 3(
35、2)根据图示可写出钙化作用的离子方程式：Ca 2 2HCO =CaCO3H 2OCO 2。 3同位素示踪法证实光合作用的化学方程式为 xCO22 xH218O (CH2O)= = = = =光 能 叶 绿 体x x18O2 xH2O。答案：(1)CO 2H 2OH 2CO3、H 2CO3H HCO 314(2)2HCO Ca 2 =CaCO3CO 2H 2O 3 xCO2 2 xH218O一、选择题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。玛瑙、光导纤维和水晶的主要成分是 SiO2，硅单质可用
36、来制造太阳能电池板。2下列关于碳、硅的叙述正确的是( )A碳、硅都是A 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解析：选 C。自然界中含有单质碳(如金刚石、石墨)，A 错误；二氧化碳、二氧化硅的物理性质(如熔、沸点)差别很大，B 错误；高纯度的晶体硅用于制造半导体材料，D 错误。3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 集成电路板B 纯碱
37、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，也可用于制造光导纤维，晶体硅才用于制作集成电路板。4下列离子方程式的书写正确的是( )A水玻璃中通入过量二氧化碳：Na 2SiO3CO 2H 2O=2Na CO H 2SiO323B澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH) 22CO 2=Ca2 2HCO 3C硅与氢氟酸的反应：Si4H 4F =SiF42H 2D二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO 22OH =SiO H 2O23解析：选 D。A 项，Na 2SiO3是强电解质，应拆分成 Na 、SiO ，且应生成 H
38、CO ；B23 3项，正确写法是 CO2OH =HCO ；C 项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成 H 和 F 。 3155下列叙述正确的是( )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解析：选 B。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。6寿山石主要
39、成分为叶蜡石，叶蜡石组成为 Al2O34SiO2H2O，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解析：选 C。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。7下列除杂方法正确的是( )ASiO 2中含 Al2O3杂质，可以
40、加入足量 NaOH 溶液然后过滤除去BCO 2中含有 CO 杂质，可以通入盛有 CuO 的玻璃管并加热CCO 2中含有 HCl 杂质，可以通入盛有 Na2CO3溶液的洗气瓶DNa 2CO3溶液中含有 Na2SiO3杂质，可以通入足量的 CO2，然后过滤除去解析：选 B。A 项，SiO 2、Al 2O3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。8水玻璃(Na 2SiO3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(SiO 2：65%70%、C：30%35%)制取水玻璃的工艺流程：下列说法正确的
41、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16D反应器中发生的反应为氧化还原反应解析：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SiO22NaOH= =Na2SiO3H 2O，此反应没有化合价的变化，属于非氧化还原反应，错误。9科学家最新研制的利用氯
42、化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示：容器中进行的反应为Si(粗)3HCl(g) SiHCl3(l)H 2(g)；容器= = = = = 中进行的反应为SiHCl 3H 2 Si(纯)3HCl。下列说法正确的是( )= = = = =高 温 A该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用 B最好用分液的方法分离 Si 和 SiHCl3C反应和中 HCl 均作氧化剂 D反应和互为可逆反应解析：选 A。该工艺流程中 HCl 和 H2可循环使用；分离 Si 与 SiHCl3可用过滤的方法；反应中 HCl 是生成物，是氧化产物；反应、不在同一条件下进行，不是可逆反应。10浓度相同的 NaOH 溶液各 10
43、0 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 molL1 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 molL1BB 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 NaHCO3D通入 CO2后，C 烧杯中溶质成分的物质的量之比为 n(NaOH) n(Na2CO3)21解析：选 B。CO 2通入 NaOH 溶液，可能发生反应 2NaOHCO 2=Na2CO3H 2O 或NaOHCO
44、2=NaHCO3，由图示可知，滴加盐酸时均不直接产生 CO2气体，且最终完全反应消耗的盐酸均为 100 mL 生成 NaCl，由原子守恒得 n(Na ) n(Cl )，即 n(NaOH) n(HCl)，17故 c(NaOH) 0.2 molL1 ，A 正确；B 烧杯中从开n(NaOH)V(NaOH) 0.2 molL 10.1 L0.1 L始加入盐酸到开始产生气体与从开始产生气体到气体完全放出需盐酸相同，即通入 CO2后生成的溶液为 Na2CO3溶液，据 2NaOHCO 2可知 n(CO2) 0.01 0.2 molL 10.1 L2mol，标准状况下 V(CO2)224 mL，B 错误；A
45、烧杯中未产生气体消耗的盐酸小于气体完全生成消耗的盐酸，故溶质为 Na2CO3和 NaHCO3，C 正确；C 烧杯中通入 CO2未产生气体消耗的盐酸大于气体完全放出消耗的盐酸，故溶液溶质为 Na2CO3和 NaOH， n(Na2CO3) n(NaHCO3)(10075)10 3 0.2 mol510 3 mol，故 n(NaOH)(500)10 3 0.2 mol110 2 mol，即 n(NaOH) n(Na2CO3)21，D 正确。二、非选择题11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)Si
46、O2是玻璃的主要成分之一，SiO 2与氢氧化钠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_。Na 2SiO3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)工业上常用 2CSiO 2 Si2CO制备粗硅，该反应中所含元素化= = = = =高 温 合价升高的物质是_(填化学式，下同)，氧化剂是_。解析：(1)生石灰(CaO)不含 Si 元素，不属于硅酸盐。(2)SiO 2与 HF 反应，所以通常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)含有 SiO2的坩埚可与 Na2CO3反应，Al 2O3也可与 Na2C
