无机非金属材料的主角——硅.ppt

第四章 常见的非金属及其化合物,第1讲 无机非金属材料的主角硅,基础盘点,一、碳、硅 自我诊断 1.有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的 石油”的观点。假如硅作为一种普遍使用的新型 能源被开发利用,关于其有利因素的下列说法中, 你认为不妥的是 ( ),A.硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳 的燃料 B.自然界中存在大量的单质硅 C.硅燃烧放出的热量多，且燃烧产物对环境污染程 度低，容易有效控制 D.自然界的硅易开采，且可再生 解析 硅在自然界中主要是以化合物的形式存在， 硅的含量在地壳中之所以多,是因为沙石的主要成 分是二氧化硅。 答案 B,基础回归 1.C、Si单质的存在形态、物理性质及用途 （1）碳在自然界既有 态又有 态。碳的同 素异形体有 、 、无定形碳、 等。 （2）硅在地壳中的含量占第 位，仅次于 ， 全部以 态存在，是一种亲 元素,单质硅有 和 形两种。晶体硅是良好的 材料， 在计算机等电子工业，可用作 、大规 模 等。硅是人类将 能转化为 能的 常用材料，所以硅还用于制造 。,游离,化合,金刚石,石墨,C60,二,氧,化合,氧,晶体,无定,半导体,半导体芯片,集成电路,太阳,电,光电池,2.C、Si的化学性质 （1）碳单质的化学性质 常温下 （填“不”或“很”）活泼，在高温条 件下有强 性。 可燃性：2C+O2 2CO、C+O2 CO2。 还原性 a.与Fe2O3反应的化学方程式：3C+2Fe2O3 4Fe+3CO2; b.与CO2反应的化学方程式：C+CO2 2CO; c.与水蒸气反应的化学方程式:C+H2O(g) CO+H2; d.与浓H2SO4反应的化学方程式： C+2H2SO4(浓) CO2+2SO2+2H2O。,不,还原,（2）硅单质的化学性质 常温下化学性质不活泼,但能与 、 、 反应。 与氢氟酸反应的化学方程式： Si+4HF SiF4+2H2。 与烧碱反应的离子方程式：Si+2OH-+H2O SiO +2H2。 加热时与O2 、Cl2等非金属单质反应，其化学方 程式为 。,F2,HF,强碱,Si+O2 SiO2；Si+2Cl2 SiCl4,二、碳、硅的氧化物 自我诊断 2.下列关于SiO2和CO2的叙述中，不正确的是（ ） A.都是共价化合物 B.都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应，但不能 与任何酸反应 C.都能溶于水且与水反应生成相应的酸 D.SiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨 E.CO2通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸 F.根据反应SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2可推知 硅酸酸性比碳酸强,BCF,基础回归 1.碳的氧化物比较,非极性,酸性,C+H2O(g) CO+H2,CaCO3 CaO+ CO2,2CO+O2 2CO2,3CO+Fe2O3,2Fe+3CO2,2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2,2Mg+CO2 2MgO+C,剧,温室,2.二氧化硅与二氧化碳的性质比较 二氧化碳和二氧化硅都是酸性氧化物，其结构和 主要性质可比较如下：,大,高,不,低,微,CO2+H2O H2CO3,SiF4+2H2O,SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O；,橡胶,CO2+2NaOH Na2CO3+H2O,CO2+NaOH NaHCO3,或,Na2SiO3+CO2,难挥发,CaCO3+2HClO,2NaHCO3,CaSiO3,CaCO3,三、硅酸、硅酸盐 自我诊断 3.从下面所给的四个词中选出一个与陶瓷、玻璃、 水泥同类的是 （ ） A.光导纤维 B.有机玻璃 C.人造纤维 D.砖瓦 解析 从题干所给的信息：陶瓷属于硅酸盐，也 属于传统无机非金属材料，玻璃和水泥属于硅酸 盐,很明显,另一物质必须属于硅酸盐才能使其归纳 在一起，由此不难得出选项D是正确的。A的主要 成分SiO2,不属于硅酸盐；有机玻璃和人造纤维都 属于有机物，不符合题意；砖瓦是陶瓷器中的土 器，属于硅酸盐。,D,4.北京2008年奥运金牌“金镶玉”环形玉壁由昆仑玉 制成,昆仑玉的成分可简单看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2, 则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为（ ） A.CaOMgOSiO2H2O B.2CaO5MgO8SiO2H2O C.2CaOMgOSiO22H2O D.5CaO2MgO8SiO2H2O 解析 根据硅酸盐改写成氧化物的要求和元素守恒, 昆仑玉的氧化物形式为2CaO5MgO8SiO2H2O。,B,基础回归 1.硅酸 （1）硅酸的性质 硅酸 溶于水，其酸性比碳酸 ，硅酸 (填 “能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红色。 硅酸不稳定,受热易分解: 。 硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化 学方程式为： 。 硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能 力强，常用作 。,不,弱,不能,H2SiO3 SiO2+H2O,H2SiO3+2NaOH Na2SiO3+2H2O,干燥剂,2.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 ，有黏性。 （2）化学性质 水解显 性。 与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为： 与盐酸反应： 。 与CO2水溶液反应： 。 （3）用途：黏合剂（矿物胶），耐火阻燃材料。,水玻璃,碱,Na2SiO3+2HCl 2NaCl+H2SiO3,Na2SiO3+CO2+H2O,H2SiO3+Na2CO3,3.硅酸盐 （1）概念： 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，多用氧化物的形式表示 它们的组成，如硅酸钠（Na2SiO3）写成 ,钾云母（KH2Al3Si3O12）写成 。,由硅、氧和金属元素组成的化合物,Na2OSiO2,K2O3Al2O36SiO22H2O,4.传统无机非金属材料 （1）普通玻璃 主要原料： 。 主要成分： 、 、 。,纯碱、石灰石、石英,Na2SiO3 CaSiO3 SiO2,（2）普通硅酸盐水泥 主要原料： 、 。 主要成分（写出名称和化学式）： 。,石灰石,黏土,硅酸三钙(3CaOSiO2)、硅酸二钙(2CaOSiO2)、 铝酸三钙(3CaOAl2O3),要点一 碳、硅及其化合物的特性及应用 1.碳、硅元素单质及其化合物的特性 （1）一般情况，非金属元素单质熔、沸点低，硬 度小，但硅、金刚石熔、沸点高，硬度大，其中 金刚石为硬度最大的物质。 （2）一般情况，非金属元素单质为绝缘体，但硅 为半导体，石墨为电的良导体。 （3）一般情况，较强氧化剂+较强还原剂 较弱氧化剂+较弱还原剂，而碳却还原出比它更 强的还原剂：SiO2+2C Si+2CO,FeO+C Fe+CO。,要点精讲,（4）非金属单质与碱反应一般是非金属既作氧化 剂又作还原剂，而Si与碱溶液反应却只作还原剂。 Si+2NaOH+H2O Na2SiO3+2H2。 （5）一般情况，较活泼金属+酸 盐+氢气， 然而Si是非金属，却能与氢氟酸发生反应： Si+4HF SiF4+2H2。 （6）一般情况，碱性氧化物+酸 盐+水， SiO2是酸性氧化物却能与氢氟酸反应： SiO2+4HF SiF4+2H2O(SiF4也不属于盐)。 （7）无机酸一般能溶于水，而H2SiO3及H4SiO4却 难溶于水。,（8）H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以有 Na2SiO3+CO2+H2O H2SiO3+Na2CO3,但 高温下：Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2也能 发生（CO2离开反应体系）。 （9）一般情况，非常活泼金属（Na、K等）才能够置换出水中的氢，但C+H2O（g） CO+H2。 （10）一般情况，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如CO2+H2O H2CO3，但SiO2不溶于水，不与水反应。,2.硅与铝的相似性及区别 （1）与强碱溶液反应时相似 Si、Al均与NaOH溶液反应生成盐和H2。 SiO2、Al2O3、H2SiO3、H3AlO3Al(OH)3均 与NaOH溶液反应生成盐和水。 Na2SiO3、NaAlO2溶液通入过量CO2均生成白色 沉淀。 （2）区别 除氢氟酸外，Si、SiO2、H2SiO3不与其它酸反 应。 Al2O3、Al(OH)3属两性化合物。 Na2SiO3溶液、NaAlO2溶液与过量盐酸反应时 现象不同。,【典例导析1】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: Si+3HCl SiHCl3+H2 SiHCl3与过量H2在1 0001 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 。 （2）粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3（沸 点33.0)中含有少量SiCl4（沸点57.6)和HCl（沸点 -84.7),提纯SiHCl3采用的方法为 。 （3）用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下（热 源及夹持装置略去）：,装置B中的试剂是 。 装置C中的烧瓶需要加热，其目的是 。 反应一段时间后，装置D中观察到的现象是 ， 装置D不能采用普通玻璃管的原因是 ， 装置D中发生反应的化学方程式为 。 为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验 装置的气密性，控制好反应温度以及 。,为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸 溶解，取上层清液后需再加入的试剂（填写字母代号） 是 。 a.碘水 b.氯水 c.NaOH溶液 d.KSCN溶液 e.Na2SO3溶液,解析 （1）根据题给信息，粗硅可以用碳还原二氧化硅 的办法来制得，故反应方程式为SiO2+2C Si+2CO； （2）因HCl易溶于水，而SiHCl3与H2O强烈反应，故提 纯SiHCl3的方法只能在无水的条件下利用它们的沸点不 同，采用分馏的方法进行； （3）因SiHCl3与水强烈反应，故A中产生的H2必须干 燥，故B中的液体一定为浓H2SO4，且C中烧瓶需加热， 其目的是使SiHCl3气化，加快与H2的反应。根据题给 信息石英管中产生的物质应为硅，故D中现象为有固体 产生，由题给信息，制纯硅的反应条件为1 0001 100， 此温度下普通玻璃容易软化。因高温下H2与O2容易反,应而爆炸，故还应排尽装置中的空气。铁与盐酸反应 产生Fe2+，其检验方法常常采用先将Fe2+氧化为Fe3+然后 再加入KSCN溶液看是否变红来检验。 答案 （1）SiO2+2C Si+2CO (2)分馏（或蒸馏） （3）浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3气化 有固体物质生成 在反应温度下，普通玻璃会软化 SiHCl3+H2 Si+3HCl 排尽装置中的空气 bd,迁移应用1 下列说法正确的是 （ ） A.因SiO2不溶于水，故SiO2不是H2SiO3的酸酐 B.CO2通入水玻璃可以得到原硅酸 C.CO2通入饱和氯化钙溶液中能生成白色沉淀 D.水晶项链是硅酸盐制品 解析 SiO2、硅酸（H2SiO3）、原硅酸（H4SiO4） 中硅均为+4价，故SiO2是H2SiO3和H4SiO4的酸酐， A错误；CO2通入水玻璃可生成原硅酸（习惯上写 生成硅酸H2SiO3），B正确；CO2通入CaCl2溶液不 会生成CaCO3沉淀，C错误；水晶项链的成分是 SiO2而不是硅酸盐。,B,迁移应用2 已知A是一种不溶于水的酸酐。根据图 示转化关系，回答：,（1）A是 ，B是 ，D是 。 （2）写出各步反应的化学方程式，如是离 子反应请改写成离子方程式。 。 。 。 。 。 答案 （1）SiO2 Na2SiO3 H2SiO3 （2）SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2 SiO +CO2+H2O H2SiO3+CO SiO2+2OH- SiO +H2O SiO +2H+ H2SiO3 H2SiO3 SiO2+H2O,要点二 无机非金属材料的使用 无机非金属材料在日常生活中有广泛的用途， 这些知识大多数属于识记知识。 【典例导析2】 下列关于无机非金属材料的说法 中不正确的是 （ ） A.传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷 等硅酸盐材料 B.新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非 金属材料的缺点，但强度比较差 C.高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬 度大、耐磨损、密度小等优点 D.传统无机非金属材料和新型无机非金属材料 的主要成分不同,解析 无机非金属材料分为传统无机非金属材料和 新型无机非金属材料两大类。传统无机非金属材 料是指我们常说的硅酸盐材料，包括玻璃、水泥、 砖瓦、陶瓷等；新型无机非金属材料是指一些新 型的具有特殊结构和特殊功能的非硅酸盐型材料。 新型无机非金属材料与传统无机非金属材料相比， 具有许多优良性能,如耐高温、耐磨损、耐酸碱腐 蚀、具有压电效应、具有生物功能等。 答案 B,迁移应用3 下列表述正确的是 （ ） 人造刚玉的熔点很高，可用作高级耐火材料， 主要成分是二氧化硅 化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶 剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐 提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是 硅酸盐材料 夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化 硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛 太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于 环保、节能 A. B. C. D.,解析 本题主要考查学生对身边常见的化学制品的 了解情况。侧重考查学生应用化学知识解释和解 决身边化学问题的能力。人造刚玉主要成分为 Al2O3，错；玛瑙的主要成分是SiO2，错；变 色眼镜镜片应是在普通硼酸盐玻璃中加入光敏物 质AgBr等,并加入极少光敏化剂如CuO等制成，故 错。 答案 D,要点三 置换反应问题探究 有关置换反应题是高考的热点，在高考试题中多 次出现。通过对下列高考案例的探究，希望能弄 清该类题的命题特点，掌握解题规律。 置换反应的类型 （1）金属 金属 如Zn+Cu2+ Zn2+Cu, 2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe,（2）金属 非金属 固态金属 气态非金属 如Zn+2H+ Zn2+H2, 2Na+2H2O 2NaOH+H2, 3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 固态金属 固态非金属 如2Mg+CO2 2MgO+C,（3）非金属 非金属 固态非金属 固态非金属 如2C+SiO2 Si+2CO 固态非金属 气态非金属 如C+H2O（g） CO+H2 气态非金属 固态非金属 如Cl2+2KI 2KCl+I2, O2+2H2S 2S+2H2O 气态非金属 气态非金属 如2F2+2H2O 4HF+O2 气态非金属 液态非金属 如Cl2+2KBr 2KCl+Br2,(4)非金属 金属 如C+2CuO 2Cu+CO2, 3H2+Fe2O3 2Fe+3H2O 【典例导析3】 置换反应的通式可以表示为： 单质（1）+化合物（1） 化合物（2）+单质（2） 请写出满足以下要求的3个置换反应的化学方程式： 所涉及的元素的原子序数都小于20； 6种单质分属6个不同的主族。,解析 根据题意：方程式所涉及的元素的原子序数 都小于20，且所涉及的6种单质应分属6个不同的 主族，所以满足要求的置换反应的化学方程式为： 2Mg+CO2 2MgO+C，2Al+6HCl 2AlCl3+3H2 2F2+2H2O 4 HF+O2(或Cl2+H2S 2HCl+S) 答案 2Mg+CO2 2MgO+C 2Al+6HCl 2AlCl3+3H2 2F2+2H2O 4HF+O2（或Cl2+H2S 2HCl+S),迁移应用4 X、Y为由短周期元素组成的单质,X、 Y的组成元素为同主族元素，U、V为它们的化合 物，这些物质之间的转化关系如图所示,其中反应 条件和某些反应物和产物已经略去。 （1）若V是水，则X是 ， U是 。 （2）若U、V均为氧化物，则反 应的化学反应方程式为 ； 答案 （1）O2 H2S （2）SiO2+2C Si+2CO,题组一 碳族元素性质的相似性和递变性 1.下列关于碳族元素的说法中，错误的是 ( ) A.它们从上到下非金属性向金属性递变的趋势 比卤素明显 B.碳族元素的气态氢化物的稳定性从上到下逐 渐减弱 C.碳族元素原子的最外层都有4个电子 D.主要化合价有+2价和+4价，大多数+2价化合 物稳定 解析 碳族元素的C、Si、Ge、Sn的+4价稳定， Pb的+2价稳定。,对点训练,D,2.根据碳族元素的相似性与递变性、一般性与特殊 性的知识，判断下列说法正确的是 ( ) A.CO2、PbO2都是强氧化剂 B.CO2和PbO2都是弱氧化剂,CO和PbO都是还原剂 C.Sn(OH)4可与NaOH反应，但不与盐酸反应 D.Ge、Si是半导体材料 解析 碳族元素中，C、Si、Ge、Sn的+4价化合物 稳定，而Pb的+2价化合物稳定,+4价不稳定的元素 表现强氧化性，+2价不稳定的元素则表现强还原 性，故A、B都错；Sn是典型金属，所以其最高价 氧化物对应的水化物Sn(OH)4与HCl易反应；D的 说法正确。,D,3.根据锡、铅的主要化合价及其稳定性，完成下列 填空： （1）锡的+2价化合物应具有较强的 性，铅 的+4价化合物应具有较强的 性。 （2）已知Sn2+的还原性比Fe2+的还原性强，PbO2 的氧化性比Cl2的氧化性强。试写出下列反应的化 学方程式： 氯气与锡共热 。 氯气与铅共热 。 PbO2与浓盐酸共热 。,答案 （1）还原 氧化 （2）Sn+2Cl2 SnCl4 Pb+Cl2 PbCl2 PbO2+4HCl(浓) PbCl2+Cl2+2H2O,解析,题组二 硅、无机非金属材料 4.硅及其化合物在材料领域中应用广泛。下列叙述 不正确的是 ( ) A.硅单质可用来制造太阳能电池 B.二氧化硅是制造光导纤维的材料 C.二氧化硅是制造玻璃的主要原料 D.硅酸盐可用来制作水晶、玛瑙等工艺品 解析 光导纤维的材料是SiO2，B项对;制造玻璃 的主要原料有SiO2、Na2CO3、CaCO3，故C项对； 制作水晶、玛瑙的材料主要成分是SiO2，并非是 硅酸盐，故D项错。,D,5.世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟 博士考证说：“中国至少在距今3 000年以前，就 已经使用玻璃了。”下列有关玻璃的说法不正确 的是 ( ) A.制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英 B.普通玻璃的主要成分之一是二氧化硅 C.普通玻璃有固定的熔点 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生成硅酸钠而使瓶塞与瓶 口粘在一起,解析 制造普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂在 玻璃熔炉中发生反应：Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2,CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2, 所以普通玻璃的成分是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2的 混合物，没有固定的熔点。 答案 C,6.青石棉（cricidolite）是一种致癌物质，其化学式 为Na2Fe5Si8O22(OH)2 (化学组成可表示为Na2O 3FeOFe2O38SiO2H2O)。青石棉用稀硝酸溶液处 理时,还原产物只有NO，下列说法正确的是( ) A.青石棉不属于硅酸盐原料 B.青石棉中含有一定量的石英晶体 C.青石棉属于新型无机非金属材料 D.1 mol青石棉能使1 mol稀硝酸被还原,解析 由3FeO+10HNO3 3Fe(NO3)3+NO+5H2O 得关系式： Na2Fe5Si8O22(OH)23FeOHNO3 1 mol 1 mol 答案 D,7.对于化学方程式SiO2+3C SiC+2CO,有关 叙述正确的是 ( ) A.反应中SiO2是氧化剂，C是还原剂 B.硅元素被还原了，碳元素被氧化了 C.在反应中C是氧化剂 D.在反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为12 解析 双线桥法表示反应中电子转移的方向及数目 如下： 反应中只有C元素 化合价改变，因此碳在反应中既是氧化 剂，又是还原剂，且n（氧化剂）n（还原剂） =12。,D,8. 含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含 A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯 材料光导纤维，C与烧碱反应生成含A元素的化 合物D。 （1）在元素周期表中，A位于 族，与A同族 但相对原子质量比A小的元素B的原子结构示意图 为 ，A与B在原子的电子层结构上的相 同点是 。 （2）易与C发生化学反应的酸是 ，反应的 化学方程式是 。,（3）将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生 成D，同时还生成B的最高价氧化物E；将全部的E 与全部的D在足量的水中混合后，又发生化学反应 生成含A的化合物F。 写出生成D和F的化学反应方程式： 。 要将纯碱高温熔化,下列坩埚中不可选用的是 （ ） 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）100 g C与石灰石的混合物充分反应后，生成 的气体在标准状况下的体积为11.2 L,100 g混合物 中石灰石的质量分数是 。,解析 （1）A的单质可作半导体材料，可知A为Si， 位于A族,与之同族且相对原子质量较小的是碳 元素，二者共同点是最外层均有4个电子。 （2）C为SiO2，易与氢氟酸反应生成SiF4和H2O。 （3）SiO2与纯碱高温反应生成Na2SiO3（D）和CO2 （E）。,（4）不论CaCO3过量与否，生成CO2由CaCO3决 定，由关系式CaCO3CO2得： 解得m(CaCO3)=50 g 混合物中石灰石的质量分数为 =50%。,答案 （1） A 最外层均有4个电子 （2）氢氟酸 SiO2+4HF SiF4+2H2O （3）SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2， Na2SiO3+CO2+H2O Na2CO3+H2SiO3 ABC (4)50%,9.在下图所示的物质相互转化关系中，A是一种固 体单质，E是一种白色不溶于水的物质。据此填 空。,（1）写出各物质的化学式： A 、B 、C 、D 、E 、 F 。 （2）B与a溶液反应的离子方程式是 。 （3）A与a溶液反应的离子方程式是 。 解析 本题“突破口”是C中加入过量HCl产生不溶于 盐酸的白色沉淀，推知E可能是硅酸。A可能是Si， 代入题目验证，B为SiO2，能与Si和SiO2反应的溶 液可能为HF溶液或NaOH溶液，结合题目知a溶液 为NaOH溶液，C为Na2SiO3,D为H2O，F为H2。 答案 （1）Si SiO2 Na2SiO3 H2O H2SiO3 H2 （2）SiO2+2OH- SiO +H2O （3）Si+2OH-+H2O SiO +2H2,一、选择题（本题包括12小题，每题5分，共60分） 1.(2009广东理基，22)下列关于硅单质及其化合物 的说法正确的是 （ ） 硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 水泥、 玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 高纯度的硅 单质广泛用于制作光导纤维 陶瓷是人类应用 很早的硅酸盐材料 A. B. C. D. 解析 硅元素在地壳中的含量仅次于氧，排第二 位，是构成岩石和矿物的基本元素;水晶的主要成 分为SiO2，错;制作光导纤维的原料是石英，而 不是高纯硅，错。,定时检测,C,2.(2009重庆理综，6)材料与化学密切相关，表中对 应关系错误的是 （ ） 解析 金刚石是一种碳单质，所以A项错。,A,3.(2009全国理综,7)将15 mL 2 mol/L Na2CO3溶液 逐滴加入到40 mL 0.5 mol/L MCln盐溶液中，恰好 将溶液中的Mn+离子完全沉淀为碳酸盐，则MCln 中n值是 （ ） A.4 B.3 C.2 D.1 解析 含有Mn+碳酸盐的化学式为M2(CO3)n, 即2Mn+ nCO 2 n 40 mL0.5 mol/L 15 mL2 mol/L 解得n=3。,B,4.（2008上海，22改编）在石灰窑中烧制生石灰， 1 mol CaCO3完全分解所需要的能量，可燃烧 0.453 mol碳来提供。设空气中O2体积分数为0.21, N2为0.79, 则石灰窑产生的气体中CO2的体积分数 可能是 ( ) A.0.50 B.0.46 C.0.49 D.0.52,解析 由反应CaCO3 CaO+CO2、C+O2 CO2，若0.453 mol C与空气中的氧气恰好完全反 应生成0.453 mol CO2,其与1 mol CaCO3分解生成 的CO2的和为1.453 mol，空气中的N2的物质的量 为n（N2）= 0.79=1.7 mol,CO2的 体积分数为 =0.46,因此CO2 的体积分数应小于或等于0.46。 答案 B,5.(2008全国理综,8)对于A族元素，下列叙述中 不正确的是 （ ） A.SiO2和CO2中，Si和O、C和O之间都是共价键 B.C、Si和Ge的最外层电子数都是4，次外层电子 数都是8 C.CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都 能和氧化钙反应 D.该族元素的主要化合价是+4和+2 解析 C的原子序数为6，最外层电子数是4，次外 层电子数为2，所以B不正确；CO2和SiO2都是共 价化合物、酸性氧化物，因此A、C正确；第A 族元素的主要化合价为+4价和+2价，D正确。,B,6.（2008北京理综，12）工业上制备纯硅反应的热 化学方程式如下： SiCl4（g）+2H2（g） Si（s）+4HCl（g） H=+Q kJ/mol（Q0） 某温度、压强下，将一定量反应物通入密闭容器 进行以上反应（此条件下为可逆反应），下列叙 述正确的是 （ ）,A.反应过程中，若增大压强能提高SiCl4的转化率 B.若反应开始时SiCl4为1 mol，则达到平衡时，吸 收热量为Q kJ C.反应至4 min时，若HCl浓度为0.12 mol/L,则H2的 反应速率为0.03 mol/（Lmin） D.当反应吸收热量为0.025Q kJ时，生成的HCl通入 100 mL 1 mol/L的NaOH溶液中恰好反应,解析 因反应是气体体积增大的反应，所以加压会减小SiCl4的转化率，A错；因反应为可逆反应，SiCl4不可能反应1 mol，故达平衡时吸收热量应小于 QkJ，B错；列式计算v（HCl）= =0.03 mol/（Lmin），v（H2）= v（HCl）=0.015 mol/Lmin-1，C错误；据热化学方程式比例关系计 算，吸收0.025Q kJ能量，则有0.1 mol HCl生成，可 中和0.1 mol NaOH，D正确。 答案 D,7.下列说法不正确的是 ( ) 将CO2通入溶有足量氨的BaCl2溶液中，无白色 沉淀生成 将盐酸、KSCN溶液和Fe(NO3)2溶液 三种溶液混合，混合溶液显红色 向某溶液中 滴入盐酸酸化的BaCl2溶液产生白色沉淀，证明 溶液中一定含有SO 将两小块质量相等的 金属钠，一块直接投入水中,另一块用铝箔包住, 在铝箔上刺些小孔，然后按入水中，两者放出的 氢气质量相等 A.只有 B. C. D.,解析 中的反应有2NH3+H2O+CO2 （NH4）2CO3，（NH4）2CO3+BaCl2 BaCO3+2NH4Cl，故不正确；可能会生成 AgCl白色沉淀，有Ag+的干扰，故不正确； 中2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2,用铝 箔包住的钠块产生的氢气多，故不正确。 答案 C,8.金属镁在二氧化碳中燃烧生成MgO和C，将一定 量金属镁在含二氧化碳、氧气的混合气体中燃烧 后得到的固体，加入足量盐酸中，充分反应后， 将溶液蒸干，然后隔绝空气灼烧，得到的固体成 分可能是 ( ) A.MgO和Mg(OH)2 B.MgO C.MgCl2和C D.Mg(OH)2,解析 发生的反应依次为：2Mg+O2 2MgO、2Mg+CO2 2MgO+C、C+O2 CO2、MgO+2HCl MgCl2+H2O、MgCl2+2H2 O Mg(OH)2+2HCl,加热使得HCl挥发逸出,促进MgCl2 的水解生成Mg(OH)2，Mg(OH)2 MgO+H2O， 故最终得到的固体成分可能是MgO和C，或是MgO。 答案 B,9.白云石化学式为CaCO3xMgCO3。以它为原料，可制 取耐火材料MgO等。称取27.6 g白云石样品，高温 加热到质量不再变化，收集到CO2的体积为6.72 L （标准状况）。下列说法正确的是 ( ) A.x=3 B.x=2 C.该样品高温条件下充分反应后剩余固体的质量 是14.4 g D.该样品高温条件下充分反应后剩余固体中MgO 的质量是4.0 g,解析 CaCO3xMgCO3 CaO+xMgO+(x+1)CO2 (100+84x) g (x+1) mol 27.6 g 0.3 mol 所以x=1 剩余固体的质量为27.6 g-0.3 mol44 g/mol=14.4 g。 答案 C,10.现有下列五个转化，其中不可能通过一步反应实 现的是 （ ） SiO2Na2SiO3 CuSO4CuCl2 SiO2H2SiO3 CuOCu(OH)2 Na2O2NaOH A. B. C. D. 解析 SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O, CuSO4+BaCl2 BaSO4+CuCl2, 2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2,SiO2和CuO 均不溶于水，因此SiO2、CuO不可能通过一步反 应分别生成H2SiO3、Cu(OH)2。,B,11.下列离子方程式书写正确的是 ( ) A.往NaOH溶液中通入少量CO2: CO2+OH- HCO B.单质Si与氢氟酸反应: Si+4HF H2+SiF4 C.石英砂与烧碱反应制水玻璃: SiO2+2OH- SiO +H2O D.往水玻璃中通入二氧化碳: Na2SiO3+H2O+CO2 H2SiO3+2Na+CO,C,12.汉代器物上的颜料“汉紫” 至今尚没有发现其自然存 在的记载。20世纪80年代科学家进行超导材料研究 时，偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡（化学式： BaCuSi2Ox，Cu为+2价），下列有关“汉紫”的说法 中不正确的是 （ ） A.用盐的形式表示：BaSiO3CuSiO3 B.用氧化物形式表示：BaOCuO2SiO2 C.易溶于强酸、强碱 D.性质稳定，不易褪色,解析 “汉紫”能稳定存在至今，说明其性质稳定， 不易褪色，不易与酸、碱反应；“汉紫”中Ba为+2 价，Cu为+2价，Si为+4价，则x=6。 答案 C,二、非选择题（本题包括4小题，共40分） 13.(14分)（2009全国理综,29）已知周期表中， 元素Q、R、W、Y与元素X相邻。Y的最高化合 价氧化物的水化物是强酸。回答下列问题： （1）W与Q可以形成一种高温结构陶瓷材料。W 的氯化物分子呈正四面体结构，W的氧化物的晶 体类型是 ； （2）Q的具有相同化合价且可以相互转变的氧化 物是 ; （3）R和Y形成的二元化合物中，R呈现最高化合 价的化合物的化学式是 ；,（4）这5种元素的氢化物分子中，立体结构类型 相同的氢化物的沸点从高到低排列次序是（填化学 式） ， 其原因是 。 电子总数相同的氢化物的化学式和立体结构分 别是 ;,(5)W和Q所形成的结构陶瓷材料的一种合成方法如 下：W的氯化物与Q的氢化物加热反应，生成化合 物W(QH2)4和HCl气体；W(QH2)4在高温下分解生成 Q的氢化物和该陶瓷材料。上述相关反应的化学方 程式（各物质用化学式表示）是 。,解析 （1）由W与Q可形成一种高温结构陶瓷材料且 W的氯化物分子为正四面体结构知W为Si，其氧化物 SiO2为原子晶体。 （2）与Si可形成高温结构陶瓷且相同化合价的氧化 物可相互转变的元素Q为N，其氧化物是NO2和N2O4。 （3）由Y的最高价氧化物的水化物是强酸及5种元 素在周期表中的位置关系知Y为S元素，X为P，R为 As，R和Y形成的二元化合物中，R呈现最高化合价 的化合物的化学式为As2S5。,（4）5种元素分别形成的氢化物为：AsH3、PH3、 NH3、SiH4、H2S，立体结构相同的氢化物为NH3、 PH3、AsH3，由于NH3分子间存在氢键，故NH3沸 点最高，对于组成和结构相似的一类物质，相对分 子质量越大，沸点越高，故AsH3的沸点高于PH3。 电子总数相同的氢化物是SiH4、PH3、H2S,其立 体结构分别是正四面体、三角锥、V形。 (5)由上述已知W为Si、Q为N，故SiCl4与NH3的反 应方程式为:SiCl4+4NH3 Si(NH2)4+4HCl,Si(NH2)4 分解生成Si3N4的化学方程式为：3Si(NH2)4 Si3N4+8NH3。,答案 （1）原子晶体 （2）NO2和N2O4（3）As2S5 （4）NH3、AsH3、PH3 NH3分子间存在氢键， 故沸点最高，相对分子质量AsH3大于PH3，所以 分子间作用力AsH3大于PH3，故AsH3沸点高于PH3 SiH4正四面体，PH3三角锥，H2S角形（V形） （5）SiCl4+4NH3 Si(NH2)4+4HCl、 3Si(NH2)4 Si3N4+8NH3,14.(8分)（2008广东，23）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 配平的化学反应方程式 ； H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是 。,（2）下列有关硅材料的说法正确的是 （填 字母）。 A.碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥 B.氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷 和轴承 C.高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料 光导纤维 D.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的， 其熔点很高 E.盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单 晶硅,（3）硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶 液于试管中，逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡。 写出实验现象并给予解释 。 解析 （1）根据原子守恒即质量守恒可以写出 SiHCl3与H2反应的化学方程式。 SiHCl3和H2O剧烈