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硅和硅酸盐工业竞赛讲义一、碳族元素在周期表中位置、原子结构和性质。 元 素性质碳（C）硅（Si）锗（Ge）锡（Sn）铅（Pb）主化合价单质色态氢化物RH4稳定性主要氧化物最高氧化物的水化物化学式酸碱性金属性、非金属性例1列关于碳族元素的说法正确的是 （ ） A单质都是无色晶体 B单质中硅单质熔点最高 C碳族元素形成的化合物种类最多 D在化合物中最稳定的化合价都是4价练习1如果发现114号新元素（位于第7周期IVA族），下列有关X可能具有的性质合理的是 （ ） AX是非金属元素 BX的+2价化合物比+4价化合物稳定CXO2具有强氧化性 DX有稳定的气态氢化物练习2根据碳族元素相关知识，判断下列说法正确的是 （ ） ACO2、PbO2都是强氧化剂 BCO2和PbO2都是弱氧化剂，CO和PbO都是还原剂 CSn(OH)4可与NaOH反应，但不与盐酸反应 DGe单质的熔点介于Si、Pb之间，是半导体材料二、 碳及其化合物的知识网络例2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 （ ）练习3向某NaOH溶液中通人CO2气体后得溶液M，因CO2通入量的不同，溶液M的组成也不同。若向M中逐滴加人盐酸，产生的气体体积V（CO2）与加入盐酸的体积V（HCl）的关系有下列图示四种情况，且（2）、（3）、（4）图中分别有OAAB，OAAB，OAAB,则下列分析与判断不正确的是（不计CO2的溶解） （ ）AM中只有一种溶质的有（1）和（3） BM中有两种溶质的有（2）和（4）C（2）图显示M中c（NaHCO3）c（Na2CO3）D（4）图显示M中c（NaHCO3）c（Na2CO3）三、硅及其化合物的知识网络例3如图，已知： 单质E可作为半导体材料；化合物F是不能生成盐的氧化物；化合物I能溶于水呈酸性，它能够跟氧化物A起反应。据此，请填空： （1）化合物F是 （2）化合物I是 。（3）反应的化学方程式是 。（4）反应的化学方程式是 练习4目前科学家拟合成一种“二重构造”的球形分子，即把足球型的C60分子熔进Si60的分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键结合，下列说法正确的是 （ ）A它是一种高聚物 B它是一种新型化合物C它是一种硅酸盐 D它是由两种单质组成的混合物例4下列说法正确的是 （ ）A硅材料广泛用于光纤通讯 B工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品C水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品D粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应练习5下面叙述正确的是 （ ）A石英玻璃属于原子晶体B盐酸与水玻璃相遇一定有硅酸或原硅酸沉淀呈白色胶状物析出C水玻璃又称泡花碱呈碱性，它掺在水泥里能提高水泥的耐酸性D生产水泥，普通玻璃都要用到主要原料是石灰石例5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”的说法中不正确是 （ ）A用盐的形式表示：BaSiO3CuSiO3 B用氧化物形式表示：BaOCuO2SiO2C易溶于强酸、强碱 D性质稳定，不易褪色例6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O2，可能引起的后果是 。 （2）下列有头硅材料的详法正确的是 （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 。例7有A、B、C三种不溶于水的固体。A是某元素的一种单质，它在氧气中完全燃烧得到一种无色气体，此气体能使澄清石灰水变浑浊，另外测得这种气体密度为同温、同压下氧气密度的1375倍。B固体能溶于热氢氧化钠溶液，再往所得溶液中加入过量盐酸时，析出白色胶状沉淀。此沉淀干燥后，成为不溶于水的白色粉末，这是一种比碳酸酸性还弱的酸。将B与石灰石、纯碱按比例混合加热得到C，C在高温时软化，无固定熔点。根据以上事实，判断A为哪种元素的单质？B、C各是什么物质？写出有关反应的化学方程式。课后练习11mol金刚石中含有C-C键的数目为 ，1mol晶体硅中含有Si-Si键的数目为 ，1molSiO2中含有Si-O键的数目为 。高温2氮化硅（Si3N4）是一种新型陶瓷材料，它可由石英与焦炭在高温的氮气流中，通过以下反应制得：SiO2 C N2 Si3N4 CO （1）配平上述反应的化学方程式（将化学计量数填在方框内）； （2）该反应的氧化剂是 ，其还原产物是 ； （3）该反应产生标准状况下112升CO气体，则电子转移 摩尔。 （4）若有1摩尔焦炭与足量的SiO2、氮气反应，电子转移 （填大于、等于或小于）2 摩尔，理由是 。3将一定体积的CO2通入V L NaOH溶液中，已知NaOH完全反应。在反应的溶液中加入足量石灰水，得到m g沉淀。（1） 能否用上述数据确定参加反应的CO2的体积（标准状况）？ （“能”或“不能”），若能，列式表示为 。若不能，理由是 。（2）能否用以上数据确定NaOH溶液的物质的量浓度？（“能”或“不能”）。若在上述CO2和NaOH反应后的溶液不加入石灰水而是加入足量CaCl2溶液，结果得到了沉淀n g。设原NaOH溶液的物质的量浓度为c，则：当nm时，c ；当n=0时，c ；当nm时，c ；4已知SiO2、SO2、CO2都是酸性氧化物，化学性质具有一定的相似性；Mg和Na的化学性质也具有一定的相似性（提示：2Mg+CO22MgO+C）、用如图所示的装置进行Mg和SO2的实验：（1）选择制取SO2的合适试剂 。10%的H2SO4溶液；80%的H2SO4溶液； Na2SO3固体； CaSO3固体（2）写出装置B中发生的主要反应的化学方程式： 。（3）你认为该装置是否有不足之处？ ，如果有，请说明 。、某研究性学习小组进行了“实验室制Si”的研究，它们以课本为基础，查阅资料后得到以下可供参考的信息：工业上在高温时用C还原SiO2可制得Si； Mg在点燃的条件下即可与SiO2反应；金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐和SiH4；Si和SiO2均不与稀H2