高考化学大一轮复习 第四章 第一节 无机非金属材料的主角——硅（含解析）(1).doc

2015届高考化学大一轮复习 第四章 第一节 无机非金属材料的主角硅（含解析）第一节无机非金属材料的主角硅1.了解碳、硅单质及其重要化合物的主要性质及应用。(中频)2.了解碳、硅单质及其重要化合物对环境质量的影响。3.了解常见的无机非金属材料。碳和硅的存在和性质1存在形态及常见单质自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有化合态。碳单质主要有金刚石、石墨等同素异形体，硅单质主要有晶体和无定形两大类。2碳、硅单质的物理性质和用途(用短线连接)3碳、硅的化学性质(一般表现还原性)(写出化学方程式)(1)si(2)c碳、硅的氧化物的性质1co的主要性质(1)可燃性：其化学方程式为2coo22co2。(2)还原性：3cofe2o32fe3co2。2co2与sio2的主要性质比较物质sio2co2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co2h2o=h2co3与酸反应sio24hf=sif42h2o不反应与碱反应sio22naoh=na2sio3h2o盛碱液的试剂瓶用橡胶塞co2naoh=nahco3或co22naoh=na2co3h2o与碱性氧化物反应sio2cao casio3co2caocaco3与碳反应sio22csi2coco2c2co用途制光学仪器、石英玻璃、常用来制造通讯材料光导纤维化工原料、灭火剂。干冰用作致冷剂，人工降雨硅酸及其盐1硅酸(1)弱酸性比碳酸弱(填“强”或“弱”)与naoh溶液反应的化学方程式为h2sio32naoh=na2sio32h2o，向na2sio3溶液中通入少量co2的反应方程式为na2sio3co2h2o=na2co3h2sio3。(2)不稳定性受热分解，化学方程式为h2sio3h2osio2。(3)用途：硅胶可用作干燥剂、催化剂的载体等。(4)制备：na2sio3与盐酸反应，离子方程式为sio2h=h2sio3(胶体)。2硅酸盐由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称(1)硅酸盐的表示氧化物组合表示法如na2sio3：na2osio2，camg3si4o12：cao3mgo4sio2。(2)硅酸钠硅酸钠水溶液俗称水玻璃，是无色黏稠液体，呈碱性，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。3传统无机非金属材料水泥玻璃陶瓷生产原料黏土、石灰石纯碱、石灰石、石英黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑生产条件高温1易误诊断(正确的打“”，错误的打“”)。(1)对于反应3csio2sic2co，被氧化的物质与被还原的物质的质量比为21()(2)c、si在自然界中均存在游离态()(3)sio2是酸性氧化物，不能与任何酸反应()(4)sio2与co2是同族元素的氧化物，化学性质相同()(5)co2通入硅酸钠溶液中，有白色沉淀生成，说明酸性h2co3h2sio3()(6)sio2既能与强碱反应又能与氢氟酸反应，故sio2为两性氧化物()(7)利用sio2与水反应制备h2sio3()(8)sio2(含杂质fe2o3)滤液h2sio3()(9)co和co2均为大气污染物，均可用碱液吸收()【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)2指出下列反应中sio2所表现的化学性质或作用，在ae选项中选择正确答案填入括号内。sio22naoh=na2sio3h2o()sio2na2co3na2sio3co2()sio22csi2co()sio23csic2co()sio24hf=sif42h2o()a作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀b氧化性c酸性氧化物的通性d将挥发性的酸酐从其盐中置换出来e未参加氧化还原反应【答案】cdbea3写出下列反应的离子方程式：(1)sio2与naoh溶液反应：_。(2)水玻璃中充入过量co2：_。(3)水玻璃中加入盐酸：_。【答案】(1)sio22oh=sioh2o(2)sio2co22h2o=h2sio32hco(3)sio2h=h2sio3(胶体)2种物质的2个应用：晶体硅制硅芯片和太阳能电池；二氧化硅制光导纤维和光学仪器。硅的2个反应：si4hf=sif42h2；si2naohh2o=na2sio32h2。二氧化硅的3个反应：sio24hf=sif42h2o；sio22oh=sioh2o；sio22csi2co。生成硅酸的3个反应：sioco2h2o=h2sio3cosio2co22h2o=h2sio32hcosio2h=h2sio3(胶体)碳、硅及其化合物的特性及应用1.熔沸点一般情况下，非金属单质熔沸点低，硬度小，但硅、金刚石熔沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质，所以可用金刚石制作钻头和切割工具。2导电性一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨是电的良导体，所以晶体硅可作半导体材料，石墨可作电极。3sio2作为酸性氧化物的特性(1)一般情况下，碱性氧化物与酸反应，酸性氧化物只与碱反应，不与酸反应，但sio2是酸性氧化物，却能与氢氟酸反应：sio24hf=sif42h2o，所以不能用玻璃容器盛放氢氟酸，而用氢氟酸刻蚀玻璃。(2)一般情况下，酸性氧化物与水反应均能生成相应的酸，如co2h2oh2co3，但sio2不溶于水，不与水反应。(3)一般情况下，因为碳酸的酸性比硅酸强，可发生反应，如na2sio3co2h2o=h2sio3na2co3，即符合“较强酸制较弱酸”的复分解反应规律。而sio2与na2co3、caco3高温可以发生反应：玻璃生产的两反应4碳与水反应、硅与强碱溶液反应一般情况下，只有活泼金属(k、na、fe等)才能够置换出水中的氢，但碳单质却能与水蒸气反应：ch2o(g)coh2，所以工业用焦炭制取水煤气或氢气。而si与naoh溶液也生成h2：si2naohh2o=na2sio32h2。5硅酸和硅酸盐的溶解性一般情况下，大多数酸均可溶于水，如盐酸、醋酸、碳酸，但硅酸却不溶于水。硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐是na2sio3，其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料，也可作粘合剂。(高考组合题)下列说法正确的是_(填字母)。a(2013福建高考)石英只能用于生产光导纤维b(2012新课标全国高考)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料c(2012新课标全国高考)合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料d(2012山东高考)盛放naoh溶液时，使用带玻璃塞的磨口瓶e(2012广东高考)mg2、h、sio、so在水溶液中能大量共存f(2012安徽高考)向含k、na、br、sio的溶液中通入co2后仍能大量共存g(2012天津高考)sio2与酸、碱均不反应【解析】a项，石英用途很广，还可制玻璃、石英钟等；c项，合成纤维是有机高分子材料不属于无机非金属材料；d项，naoh能与玻璃中的sio2反应；e项，h与sio生成h2sio3；f项，通入co2后sio形成h2sio3；g项，sio2与氢氟酸反应。【答案】b试剂瓶和瓶塞的选择(1)不能用玻璃塞的试剂瓶：碱溶液、碱性盐溶液如na2co3、na2sio3溶液。(2)不能用橡胶塞的试剂瓶：酸性溶液，氧化性溶液，有机溶剂。(3)氢氟酸不能用玻璃瓶，可以用塑料瓶或铅皿等。考向1新材料、新技术中硅的性质和用途1下列关于硅的说法中，不正确的是()a硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料b硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料c硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应d加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应【解析】硅在常温下能与f2、氢氟酸等发生反应。【答案】c考向2硅酸及其盐的性质2在水玻璃中通入少量的co2气体，充分反应后加热蒸干，再高温充分灼烧，冷却后所得的固体物质为()ana2sio3bna2sio3与na2co3csio2与na2co3 dsio2、na2sio3及na2co3【解析】通入少量co2生成少量na2co3和h2sio3，高温充分灼烧又发生反应：h2sio3sio2h2o，sio2na2co3na2sio3co2。【答案】a考向3试剂瓶和瓶塞的选择3玻璃的主要成分是sio2，以下物质不能贮存在带有橡胶塞的玻璃试剂瓶中的是_。koh溶液饱和na2co3溶液(碱性溶液)盐酸水玻璃(na2sio3的水溶液)naoh溶液氢氟酸澄清石灰水硝酸【解析】酸性溶液不能用橡胶塞。【答案】考向4考查有关sio的离子共存问题4下列离子组能大量共存的是()a(2012广东高考)mg2、h、sio、sob(2012安徽高考)通入co2后：k、na、br、sioc(2010安徽高考)ph1的溶液中：na、k、sio、cld使酚酞变红的溶液中：na、k、sio、cl【解析】a项，2hsio=h2sio3；b项，sio2co22h2o=h2sio32hco或sioco2h2o=h2sio3co；c项，ph1的溶液呈酸性；d项，该溶液呈碱性。【答案】d考向5co2与强碱反应产物的判断5向含有0.2 mol naoh和0.1 mol ba(oh)2的溶液中持续稳定地通入co2气体，当通入气体为8.96 l(0 ，1.01105 pa)时立即停止，则这一过程中，溶液中离子的物质的量与通入co2气体的体积关系图像正确的是(气体的溶解和离子的水解忽略不计)()【解析】本题涉及的化学反应方程式：ba(oh)2co2=baco3h2o2naohco2=na2co3h2obaco3co2h2o=ba(hco3)2na2co3co2h2o=2nahco3当未通入co2气体时，溶液中离子的物质的量为0.2 mol na、0.1 mol ba2、0.4 mol oh；当通入2.24 l co2气体时，发生反应，此时溶液中离子的物质的量为0.2 mol na、0.2 mol oh；当通入4.48 l co2时，发生反应，此时溶液中离子的物质的量为0.2 mol na、0.1 mol co；当通入6.72 l co2时，发生反应，此时溶液中离子的物质的量为0.2 mol na、0.2 mol hco；当通入8.96 l co2时，发生反应，此时溶液中离子的物质的量为0.2 mol na、0.1 mol ba2、0.4 mol hco。对比图像可知选项c正确。【答案】c产物探究型实验题【典题例证】已知co2为酸性氧化物，co2与mg反应，其化学方程式为：2mgco22mgoc。试探究so2、sio2与mg反应。.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：_。a10%的h2so4溶液b80%的h2so4溶液cna2so3固体 dcaso3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，请列出两点：_。.某研究性学习小组进行了“实验室制si”的研究，他们以课本为基础，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simg在高温的条件下即可与sio2反应金属硅化物与稀硫酸反应生成硫酸盐和sih4si和sio2均不与稀硫酸反应sih4在空气中自燃他们在研究报告中记录“选用合适的物质在适宜的条件下充分反应；再用足量稀硫酸溶解固体产物；然后过滤、洗涤、干燥；最后称量在用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，其产率也只有预期值的63%左右”。(4)该小组“实验室制si”的化学方程式是_。(5)你估计“用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花”的原因是_。解题关键点：(1)要明确实验目的和反应原理，明确各装置的作用。a是制备so2的装置，反应原理：na2so3h2so4(浓)=na2so4so2h2o；b是so2与mg反应的装置，反应原理可根据mg与co2的反应进行类推。c是尾气处理装置，反应原理：so22naoh=na2so3h2o。(2)要明确“爆鸣声和火花”产生的原因不纯的可燃性气体燃烧时产生爆鸣声，可根据不纯的h2燃烧时产生爆鸣声进行类推。解题疑惑点：(1)so2的溶解度较大，应选用浓度较大的h2so4溶液；为了使反应顺利进行须选择na2so3固体与硫酸反应(caso3固体与硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水)。(2)根据mg与co2的反应知mg与so2反应能生成氧化镁与单质硫，但单质硫能与镁反应生成硫化镁。(3)sio2、co2都是酸性氧化物，所以镁与玻璃中的二氧化硅能发生反应，镁不能与玻璃管直接接触；又因为镁与钠的性质相似，能与水反应，因此a、b间应加干燥装置；从整个装置看是完全封闭的，这是不允许的，因此c应与大气相通。(4)根据二氧化碳与镁的反应可写出二氧化硅与镁反应的化学方程式。(5)根据信息可知，用稀h2so4溶解固体产物时产生了sih4，所以固体产物中有金属硅化物，从而可知镁与二氧化硅反应时生成的硅与镁反应生成了硅化镁。【答案】(1)bc(2)3mgso22mgomgs(或写成2mgso22mgos、mgsmgs)(3)有在a和b之间未连接一干燥装置；c装置未与大气相通；在镁下方未垫一不锈钢片，镁能与玻璃管反应；未设计防倒吸装置(任写两点即可)(4)2mgsio22mgosi(5)金属镁与生成的硅继续反应生成硅化镁，硅化镁与稀硫酸反应生成的sih4可自燃(或用方程式表示：2mgsimg2si，mg2si2h2so4=2mgso4sih4，sih42o2sio22h2o)硅的制备与提纯高考母题(2008广东高考节选