浙江省备战高考化学一遍过考点20含硅矿物与信息材料（含解析）.docx

考点20 含硅矿物与信息材料一、硅单质1硅在自然界中的存在（1）存在形式：硅均为第A族元素，硅元素在自然界中只以化合态存在，主要存在于硅酸盐及岩石中。地壳中含量居第二位，仅次于氧。（2）晶体结构：正四面体构型的空间，网状结构。属原子晶体硅晶体的熔点高，硬度大。（3）导电性介于导体和绝缘体之间可以作半导体材料2硅单质的化学性质及用途常温下，性质稳定，与O2、Cl2、HNO3、H2SO4都很难反应。但常温下，Si可以与F2、氢氟酸、NaOH溶液反应；加热或高温下能与O2、Cl2等反应。硅3硅的工业制法（1）四氯化硅还原法（2）三氯甲硅烷还原法制备高纯度硅(常用方法)工艺流程反应原理SiO2+2CSi+2CO，Si+3HClSiHCl3+H2，SiHCl3+H2Si+3HCl。二、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，微溶于水化学性质与水反应不反应CO2+H2OH2CO3与酸反应只与HF反应：SiO2+4HFSiF4+2H2O不反应与碱（NaOH）反应SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)CO2少量：CO2+2NaOHNa2CO3+H2O CO2足量：CO2+NaOHNaHCO3与盐的反应如与Na2CO3反应：SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2如与Ca(ClO)2反应：Ca(ClO)2+CO2+H2OCaCO3+2HClO与碱性氧化物反应如与CaO反应：SiO2+CaOCaSiO3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。三、硅酸和硅酸盐1硅酸（1）物理性质：硅酸难溶于水。（2）化学性质弱酸性：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+2NaOHNa2SiO3+2H2O向Na2SiO3溶液中通入少量CO2的化学方程式：Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3。 不稳定性：受热易分解，化学方程式为H2SiO3SiO2+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+2HClH2SiO3+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H2SiO3H2CO3酸酐SiO2CO2制法Na2SiO3+2HClH2SiO3+2NaClCO2+H2OH2CO3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Na2OSiO2，长石KAlSi3O8可表示为：K2OAl2O36SiO2。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，水溶液显碱性。（2）化学性质：水解显碱性。与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为：与盐酸反应：Na2SiO3+2HClH2SiO3+2NaCl与CO2的水溶液反应：Na2SiO3+CO2+H2ONa2CO3+H2SiO3（3）用途：黏合剂（矿物胶），防腐剂，耐火阻燃材料。四、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+Na2CO3Na2SiO3+CO2，CaCO3+SiO2CaSiO3+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硅酸二钙2CaOSiO2硅酸三钙3CaOSiO2铝酸三钙3CaOAl2O33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 硅的性质和制备典例1 科学家最新研制的利用氯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)H2(g)；容器中进行的反应为SiHCl3H2=Si(纯)3HCl。下列说法正确的是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反应和均属于可逆反应【解析】从反应流程容易看出，HCl可循环使用，A项正确；Si为固体，SiHCl3为液体，用过滤法分离，B项错误；反应中HCl作氧化剂，反应中HCl为氧化产物，C项错误；反应和都不是可逆反应，D项错误。【答案】A1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SiO2B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D60 g SiO2含有NA个SiO2分子硅的特殊性1Si的还原性强于C，但C能还原SiO2生成Si，且氧化产物为CO：2CSiO2Si2CO，其原因是产物CO为气体，它的放出降低了生成物浓度，促使反应向正反应方向进行。2非金属单质跟碱溶液作用一般无H2产生，但Si能跟碱液作用放出H2，如Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。3非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但Si却能与氢氟酸反应。考向二 CO2、SiO2的性质典例1 下列关于SiO2和CO2的叙述中不正确的是A都是共价化合物BSiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨C都能溶于水且与水反应生成相应的酸D都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应【解析】ASiO2和CO2只含有共价键，都是共价化合物，故A正确；B光导纤维的主要成分是二氧化硅，干冰可用于人工降雨，故B正确；C二氧化硅不溶于水，不与水反应，故C错误；DCO2和SiO2均能和碱反应生成盐和水，属于酸性氧化物，所以都能与强碱溶液反应，故D正确。【答案】C2二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。ae是对反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行判断，其中正确的是SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2OSiO2+2CSi+2COSiO2+4HFSiF4+2H2ONa2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2SiO2+3CSiC+2COa.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12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 无机非金属材料及硅酸盐典例1 青石棉是一种致癌物质，是鹿特丹公约中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸处理时，还原产物只有NO。下列说法不正确的是A青石棉是一种硅酸盐材料B青石棉中含有一定量的石英晶体C青石棉的化学组成可表示为Na2O3FeOFe2O38SiO2H2OD1 mol青石棉能使稀硝酸中的1 mol HNO3被还原【解析】硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总称，故青石棉是一种硅酸盐产品；青石棉是一种纯净物，不可能含有一定量的石英晶体；1 mol Na2O3FeOFe2O38SiO2H2O跟硝酸反应时，失去3 mol电子，故能使稀硝酸中的1 mol HNO3被还原。【答案】B3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Al2O32SiO22H2OC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硅酸盐改写成氧化物形式的方法（1）氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水，不同氧化物间以“”隔开。（2）各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来化学式的组成比例。（3）氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。1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B纯碱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2“金华玉”主要成分为黄蜡石，某种黄蜡石组成为Al2O34SiO2H2O，下列观点不正确的是A黄蜡石雕刻作品要避免与酸、碱接触B黄蜡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黄蜡石作品表面溶解变质D置于干燥空气中可能会导致黄蜡石作品脱水变质3下列除杂方法正确的是ASiO2中含Al2O3杂质，可以加入足量NaOH溶液然后过滤除去BCO2中含有CO杂质，可以通入盛有CuO的玻璃管并加热CCO2中含有HCl杂质，可以通入盛有Na2CO3溶液的洗气瓶DNa2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可以通入足量的CO2，然后过滤除去4常温下，下列不发生反应的物质是硅与NaOH溶液硅与盐酸硅与氢氟酸二氧化硅与碳酸钠二氧化硅与NaOH溶液ABC D5下列说法正确的是ASiO2 是硅酸的酸酐，可以与水反应生成硅酸B向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶C氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，分子式为Si3N4D石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能6SiO2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反应器中发生的复分解反应为SiO22NaOH=Na2SiO3H2O8已知A、B、D、E、F、G、X、Y、Z满足下列转化关系。其中A、B、E为固体化合物，D、G为固体单质，F、X、Z为可燃性气体，F和X的燃烧火焰分别为蓝色和淡蓝色。（1）写出E的名称：_。（2）B的电子式为_。（3）E生成Z的反应中用饱和食盐水的目的是_。（4）A和D反应的化学方程式：_。9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+H2OCO2+2HCl+Pd(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。（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： _。10下面是改良西门子法生产多晶硅的工艺流程。（1）用惰性电极电解饱和食盐水，写出常温下X与Z反应的化学方程式：_。（2）在合成SiHCl3的过程中，还会有副产物SiCl4生成。已知两种物质的沸点分别为57.6 和31.8 ，则提纯SiHCl3的方法是_。（3）SiHCl3提纯后用H2还原：SiHCl3(g)H2(g)Si(s)3HCl(g)。不同温度及不同时，反应物A的平衡转化率变化如图甲所示。反应物A是_(填“H2”或“SiHCl3”)。上述反应的平衡常数K(1 150 )_K(950 )(填“”“H2SiO3。10【答案】（1）Cl22NaOH=NaClNaClOH2O（2）蒸馏（3）SiHCl3（4）Si4H4e=SiH4【解析】（1）根据流程图可知，X为NaOH溶液，Y和Z分别为H2和Cl2，常温下Cl2与NaOH溶液反应的化学方程式为Cl22NaOH=NaClNaClOH2O。（2）根据物质的沸点不同，提纯SiHCl3应采用蒸馏法。（3）对于可逆反应，增加一种反应物的量，另一种反应物的转化率增大，自身的转化率反而减小，增大，表示氢气的量增多，反应物A的转化率增大，则反应物A应为SiHCl3；根据图甲，当一定时，温度越高，SiHCl3的转化率越大，即反应正向进行的程度越大，说明升高温度，化学平衡常数增大，即该反应的平衡常数随温度升高而增大，则K(1 150 )K(950 )。（4）根据图乙可知，H向阳极移动生成SiH4，阳极的电极反应式为Si4H4e=SiH4。直通高考浙江真题题组1【答案】B【解析】A液氯就是液态的氯气，与钢瓶不反应，可以储存在钢瓶中，A项正确；B天然气的主要成分是甲烷，可燃冰的主要成分是甲烷的水合物，B项错误；C石英、水晶、硅石、沙子的主要成分均为二氧化硅，C项正确；D硫在地壳中主要以硫化物、硫酸盐等形式存在，火山口处有硫单质，D项正确。故答案选B。2【答案】D【解析】A、钠钾合金为液态，可作快中子反应堆作热交换剂，故A正确；B、硅是半导体，所以硅可用于制造芯片，故B正确；C、利用二氧化碳制造全降解塑料，减少了二氧化碳的排放，可以缓解温室效应，故C正确；D、氯气是有毒气体，但可以合成药物所需的化合物，能用于药物的合成，故D错误；故选D。全国真题题组1【答案】D【解析】A项，NaHCO3能与HCl反应，NaHCO3用于制胃酸中和剂，NaHCO3用于制胃酸中和剂与NaHCO3受热易分解没有对应关系；B项，SiO2传导光的能力非常强，用于制光导纤维，SiO2用于制光导纤维与SiO2熔点高硬度大没有对应关系；C项，Al2O3的熔点很高，用作耐高温材料，Al2O3用作耐高温材料与Al2O3是两性氧化物没有对应关系；D项，CaO能与水反应，用于食品干燥剂，CaO用于食品干燥剂与CaO与水反应有对应关系；答案选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。3【答案】C【解析】A、四氯化硅被氢气还原可以制备单质硅，但SiO2与盐酸不反应，A错误；B、煅烧FeS2可以得到氧化铁和二氧化硫，但SO2和H2O反应生成H2SO3，B错误；C