（全国通用版）201x版高考化学一轮复习 第四章 非金属及化合物 4.1 无机非金属材料的主角——硅

1、第一节 无机非金属材料的主角硅,考点一碳、硅单质及其氧化物 【基础回顾】 1.碳、硅单质的存在形式、结构、物理性质和用途,化合态,立体网状,很高,很大,较小,良,高,大,金刚石,石墨,半导,体,2.化学性质碳、硅在化学反应中,一般表现还原性,2C+O2 2CO,Fe2O3+3C 2Fe+3CO,2C+SiO2 Si+2CO,C+2H2SO4(浓) 2SO2+CO2+2H2O,C+4HNO3(浓) 4NO2+CO2+2H2O,Si+O2 SiO2,Si+2Cl2 SiCl4,Si+4HF=SiF4+2H2,Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2,3.硅的制备: 对应化学方程式为 _;

2、_; _,SiO2+2C Si(粗)+2CO,Si(粗)+2Cl2 SiCl4,SiCl4+2H2 Si(纯)+4HCl,4.碳和硅的氧化物: (1)一氧化碳:CO是无色无味的有毒气体,_溶于水, 可用作气体燃料和冶金工业的_,不,还原剂,2)二氧化碳和二氧化硅,酸性,二氧化碳分子,立体网状,低,大,高,CO2+2OH,+H2O,CO2+OH,SiO2+4HF,SiF4+2H2O,SiO2+2NaOH,Na2SiO3+H2O,橡胶,CO2+Na2SiO3+H2O,H2SiO3+Na2CO3,SiO2,Na2CO3,Na2SiO3+CO2,CO2+Na2O=Na2CO3,SiO2+CaO,CaS

3、iO3,题组过关】 1.(RJ必修1P81改编题)Si、SiO2广泛用于制造晶体管、光导纤维等。下列有关说法正确的是() A.附着油污的晶体管可用碱液浸泡 B.光导纤维遇碱会影响光信号传输 C.工业上用SiO2热分解法冶炼硅 D.自然界中硅以游离态形式存在,解析】选B。晶体管中的硅可以和碱液反应,A错误;SiO2用于制造光导纤维,而SiO2会和碱液反应,故会影响光信号传输,B正确;SiO2受热不分解,C错误;硅是亲氧元素,在自然界中硅以化合态形式存在,D错误,2.(2018怀化模拟)单质Z是一种常见的半导体材料,可由X通过如图所示的路线制备,其中X为Z的氧化物,Y为氢化物,分子结构与甲烷相似,

4、下列说法正确的是导学号79100045(,A.X为酸性氧化物,能与碱反应不能与酸反应 B.Y的化学式为SiH4 C.光纤主要成分是X,具有导电性 D.X与Mg在加热条件下反应的化学方程式为SiO2+2Mg 2MgO+Si,解析】选B。Z是半导体材料,即Z为Si,X为SiO2,SiO2 是酸性氧化物,能与碱反应,能和HF反应,A错误;根据 元素守恒,Y是SiH4,B正确;SiO2无导电性,C错误; 根据 反应过程,反应方程式为SiO2+4Mg Mg2Si+2MgO, D错误,加固训练】 1.四氯化硅还原法是当前制备较高纯度硅的一种方法, 有关反应的化学方程式为SiCl4+2H2 4HCl+Si,

5、下 列说法不合理的是(,A.硅为亲氧元素,在自然界中以化合态形式存在 B.增大压强有利于加快上述反应的化学反应速率 C.四氯化硅可以由粗硅与氯气通过化合反应制得 D.混入少量空气对上述反应无影响,解析】选D。硅为亲氧元素,在自然界中以硅的氧化物和硅酸盐的形式存在,A正确;制备较高纯度硅的反应有气体参加,所以增大压强能加快化学反应速率,B正确;粗硅与氯气通过化合反应制得四氯化硅,C正确;混入少量空气后,空气中的氧气会与生成的硅反应,影响硅的质量,D不合理,2.下列说法正确的是() A.红宝石、玛瑙、水晶、钻石等装饰品的主要成分都是二氧化硅 B.SiO2是碱性氧化物,能溶于酸,故可用氢氟酸蚀刻玻璃

6、,C.向Na2SiO3溶液中通入过量CO2制备硅酸凝胶: +2CO2+2H2O=H2SiO3+2HC D.高纯度的SiO2对光有很好的折射和全反射作用, 可以制成光电池,将光能直接转化为电能,解析】选C。红宝石的主要成分是Al2O3,钻石的主要成分是单质碳,玛瑙和水晶的主要成分是SiO2,A错误;SiO2是酸性氧化物,B错误;酸性:H2CO3H2SiO3,故可用Na2SiO3溶液与CO2反应制H2SiO3凝胶,C正确;高纯度的SiO2对光有很好的折射和全反射作用,可用作光导纤维,而光电池由单质硅制成,D错误,3.下列除杂方法正确的是() A.SiO2中含Al2O3杂质,可以加入足量NaOH溶液

7、然后过滤除去 B.CO2中含有CO杂质,可以通入盛有CuO的玻璃管且加热,C.CO2中含有HCl杂质,可以通过盛有Na2CO3溶液的洗气瓶 D.Na2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质,可以通入足量的CO2,然后过滤,解析】选B。SiO2、Al2O3均与NaOH溶液反应,A错误; CO2中含有HCl杂质,应通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶,C错误;Na2CO3溶液与CO2反应,引入NaHCO3,D错误,考点二硅酸、硅酸盐及无机非金属材料 【基础回顾】 1.硅酸的性质、制备与应用,难,弱,Na2CO3+H2SiO3,H2SiO3 SiO2+H2O,Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(胶体

8、)+2NaCl,2.硅酸盐: (1)概念:由_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,常用氧化物的 形式表示它们的组成,如硅酸钠(Na2SiO3)写成 _,钾云母(KH2Al3Si3O12)写成_,硅、氧,Na2OSiO2,K2O3Al2O36SiO22H2O,3)硅酸钠(Na2SiO3)又称泡花碱。 白色、可溶于水的粉末状固体,其水溶液俗称_ _,有黏性,水溶液显_性。 与较强的酸反应生成硅酸:如Na2SiO3溶液与稀硫酸 反应:_; 与CO2水溶 液反应:_。 用途:黏合剂、耐火阻燃材料,水玻,璃,碱,Na2SiO3+H2SO4=H2S

9、iO3+Na2SO4,Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3,3.无机非金属材料: (1)传统无机非金属材料,纯碱、石灰石,和石英砂,水泥回,转窑,玻璃的生产,Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2,CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2,2)新型无机非金属材料,如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。 (3)特殊功能的含硅物质。 碳化硅具有金刚石结构,可用作磨料。 含硅元素4%的硅钢具有导磁性。 硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质,方法点拨】 硅酸盐用氧化物形式书写的原则: (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。 (2)硅酸盐

10、用氧化物的形式表示时,遵循各元素化合价不变的原则,3)氧化物前系数配置原则:除氧元素外,其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数,4)氧化物之间以“”隔开;系数配置出现分数 应化为整数。例如:长石:KAlSi3O8不能写成 K2O Al2O33SiO2,应写成K2OAl2O36SiO2,题组过关】 1.(RJ必修1P80改编题)能证明碳酸比硅酸酸性强的 实验事实是() A.H2CO3比H2SiO3受热易分解 B.高温下能发生反应Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2 C.CO2能溶于水生成碳酸,而SiO2却不溶于水 D.CO2通入Na2SiO3溶液中有胶状沉淀生成,解析】选D。A项说

11、明的是热稳定性的相对强弱;B项是由于SiO2的熔、沸点高于CO2,不能据此说明碳酸与硅酸酸性的相对强弱;C项只能说明CO2和SiO2的溶解性的相对大小,也不能说明碳酸与硅酸酸性的相对强弱;D项说明碳酸能制硅酸,据此可确定碳酸的酸性比硅酸强,2.(2018合肥模拟)天工开物记载:凡埏泥造瓦,掘地二尺余,择取无沙粘土而为之”,“凡坯既成,干燥之后,则堆积窑中燃薪举火”,“浇水转釉(主要为青色),与造砖同法”。下列说法错误的是() 导学号79100046,A.沙子和黏土主要成分为硅酸盐 B.“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理化学变化 C.烧制后自然冷却成红瓦,浇水冷却成青瓦 D.黏土是制作砖瓦和陶瓷等

12、的主要原料,解析】选A。沙子的主要成分为SiO2,不属于硅酸盐,A错误;“燃薪举火”是使成型的黏土器皿发生复杂的物理化学变化而制成陶器,B正确;烧制过程中铁的化合物被氧化为氧化铁,得到红瓦,若浇水则发生还原反应得到氧化亚铁而成为青瓦,C正确;砖瓦、陶瓷的主要原料是黏土,D正确,3.(2018安庆模拟)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,下列说法正确的是导学号79100047() 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,

13、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SiO2+2NaOH= Na2SiO3+H2O,解析】选A。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,A正确;操作A为过滤,操作B为蒸发浓缩,是两种不同的操作,B错误;二氧化硅中,硅元素的化合价是+4价,硅酸钠中,硅元素的化合价是+4价,所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变,C错误;由复分解反应的概念可知,SiO2+2NaOH= Na2SiO3+H2O不属于复分解反应,D错误,加固训练】 1.昆仑玉的主要成分是Ca2Mg5Si8O22(OH)2,则其用氧化物的形式可表示为() A.CaOMgOSiO2H2O

14、B.2CaO5MgO8SiO2H2O C.2CaOMgOSiO22H2O D.5CaO2MgO8SiO2H2O,解析】选B。根据硅酸盐改写成氧化物的形式要遵循原子守恒,Ca2Mg5Si8O22(OH)2可表示为 2CaO5MgO8SiO2H2O,选B,2.将足量CO2气体通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中,然后 加热蒸干,再在高温下充分灼烧,最后得到的固体物 质是() A.Na2SiO3 B.Na2CO3、Na2SiO3 C.Na2CO3、SiO2 D.SiO2,解析】选A。足量CO2与水玻璃反应生成NaHCO3和H2SiO3,在高温条件下H2SiO3变为SiO2,NaHCO3变为Na2CO3,Na2CO3与SiO2反应又生成Na2SiO3和CO2,所以最后得到的固体物质是Na2SiO3,A正确,3.蛇纹石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3组成。现取一份蛇纹石试样进行实验,首先将其溶于过量的盐酸中,过滤后,在所得的沉淀X和溶液Y中分别加入NaOH溶液至过量。下列叙述不正确的是(,A.沉淀X的成分是SiO2 B.将蛇纹石试样直接溶于过量的NaOH溶液后过滤,可得到红色颜料Fe2O3 C.在溶液Y中加入过量的NaOH溶液,过滤得到的沉淀的主要成分是Fe(