江苏专用2025版高考化学专题三第1讲含硅矿物与信息材料学案

PAGEPAGE22第1讲含硅矿物与信息材料【2024·备考】最新考纲：1.了解C、Si单质及其重要化合物的主要性质和重要应用。2.了解碳元素、硅元素的单质及重要化合物对环境的影响。新课标要求：结合实例相识非金属及其化合物的多样性，了解通过化学反应可以探究物质性质、实现物质转化，相识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境爱护中的重要价值。最新考情：硅、碳作为ⅣA族的代表元素，须要驾驭碳、硅单质，氧化物，酸及其盐的性质，一是在选择题中考查Si、SiO2、Na2SiO3的用途及相互转化关系，二是在流程题中考查SiO2的性质。考点一碳、硅及其氧化物的性质[学问梳理]1.碳、硅元素的原子结构与存在碳硅原子结构示意图在元素周期表中的位置第2周期ⅣA族第3周期ⅣA族单质的结构金刚石：空间网状结构石墨：层状结构晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构元素在自然界中的存在形式既有游离态又有化合态只有化合态2.碳、硅单质的性质(1)碳、硅的物理性质和用途(用短线连接起来)：(2)碳的化学性质(3)硅的化学性质及制取①与氢氟酸反应：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑。②与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。③与O2反应：Si＋O2SiO2。④工业制法：提示：①自然界中没有游离态硅，工业上常用焦炭在电炉中还原SiO2得到粗硅。②Si的还原性强于C，但C能还原SiO2生成Si，且氧化产物为CO：2C＋SiO2Si＋2CO↑，其缘由是产物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。且该反应必需在隔绝空气的条件下进行。3.二氧化碳和二氧化硅的比较物质二氧化硅二氧化碳结构空间立体网状结构，不存在单个分子存在单个分子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①与水反应不反应CO2＋H2OH2CO3②与酸反应只与氢氟酸反应：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O不反应③与碱反应SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)CO2少量：CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O、CO2过量：CO2＋NaOH=NaHCO3④与盐反应如与Na2CO3反应：SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑如与Na2SiO3反应：Na2SiO3＋H2O＋CO2(不足)=H2SiO3↓＋Na2CO3或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足量)=H2SiO3↓＋2NaHCO3⑤与碱性氧化物反应如与CaO反应：SiO2＋CaOeq\o(=,\s\up7(高温))CaSiO3如与Na2O反应：Na2O＋CO2=Na2CO3用途光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐提示：①SiO2和CO2都是酸性氧化物，与碱反应生成盐和水；CO2与水反应生成碳酸，但SiO2不溶于水，故不能用SiO2与水反应制备硅酸。②SiO2不能与盐酸、硝酸、硫酸等酸反应，但能与氢氟酸反应。③不能依据反应SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑来说明SiO2对应的水化物(即H2SiO3)的酸性比H2CO3强。[题组诊断]碳、硅的性质及应用1.下列关于碳和硅的叙述中，正确的是()A.其氧化物都能与NaOH溶液反应B.其单质在加热时都能跟O2反应C.其氧化物都能溶于水生成相应的酸D.碳和硅两种元素共有两种单质解析CO不溶于水，不能生成相应的酸，也不能与NaOH溶液反应；SiO2不溶于水，也不能生成相应的酸；碳有金刚石、石墨等同素异形体，硅有晶体硅和无定形硅等，所以两种元素有多种单质。答案B2.下列物质间的转化不能通过一步反应完成的是()A.SiO2→Si B.CO2→CC.SiO2→H2SiO3 D.Si→Na2SiO3解析A项，SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑；B项，CO2＋2Mgeq\o(=,\s\up7(高温))2MgO＋C；C项，SiO2不能与水反应生成H2SiO3，也无法与其他物质通过一步反应生成H2SiO3；D项，Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。答案C3.制备硅半导体材料必需先得到高纯硅。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：eq\x(石英砂)eq\o(→,\s\up7(焦炭),\s\do5(高温))eq\x(粗硅)eq\o(→,\s\up7(HCl),\s\do5(573K以上))eq\x(SiHCl3（粗）)eq\o(→,\s\up7(粗馏))eq\x(SiHCl3（纯）)eq\o(→,\s\up7(H2),\s\do5(1357K))eq\x(高纯硅)(1)写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式为__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)整个制备过程必需严格限制无水无氧。SiHCl3遇水猛烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出该反应的化学方程式__________________________________________________________________________________________________________________________________________；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析(1)H2还原SiHCl3得到Si和HCl。(2)SiHCl3遇水猛烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，依据原子守恒.推断另一物质是H2。因H2还原SiHCl3的反应条件是高温(1357K)，若混入O2，则H2与O2混合加热可能发生爆炸，同时，O2也可能氧化SiHCl3。答案(1)SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si＋3HCl(2)SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋3HCl↑＋H2↑氧气与氢气混合，可能引起爆炸；氧气可能会氧化SiHCl3【总结归纳】硅的特性非金属的一般规律硅的特性硅还原性强于碳2C＋SiO2Si＋2CO↑非金属与强碱溶液反应一般不产生H2硅可与强碱溶液反应产生H2：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑非金属一般不与非氧化性酸反应Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑一般非金属单质为绝缘体硅为半导体，常用于电子部件CO2、SiO2的结构与性质4.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.SiO2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SiO2和CO2中都只含有共价键，均为共价化合物，A项正确；干冰升华吸热，可用于人工降雨，B项正确；SiO2不溶于水且与水不反应，C项错误；SiO2与强碱溶液反应生成硅酸盐，CO2与强碱溶液反应生成碳酸盐或碳酸氢盐，D项正确。答案C5.下列有关说法中错误的是()A.氢氟酸不能盛放在玻璃试剂瓶中B.单晶硅可将太阳能转化为电能但不能将太阳能转化为热能C.灼烧NaOH固体时不能运用瓷坩埚，因坩埚中的SiO2能与NaOH反应D.由沙子制备光伏材料的反应之一为SiO2＋2CSi＋2CO↑解析氢氟酸能与玻璃中的SiO2反应，A正确；单晶硅也可将太阳能转化为热能，B错误；高温下NaOH能与瓷坩埚中的SiO2反应，C正确；沙子的主要成分是SiO2，与碳反应时得到的是CO，D正确。答案B6.探讨CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学探讨的前沿领域。(1)溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在，其中HCOeq\o\al(－,3)占95%。写出CO2溶于水产生HCOeq\o\al(－,3)的方程式：_____________________________________________________________________。(2)在海洋碳循环中，通过下图所示的途径固碳。①写出钙化作用的离子方程式：_________________________________________。②同位素示踪法证明光合作用释放出的O2只来自于H2O。用18O标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整：________＋________eq\o(=,\s\up7(光能),\s\do5(叶绿体))(CH2O)x＋x18O2＋xH2O(3)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上，其精确测量是探讨海洋碳循环的基础。测量溶解无机碳，可采纳如下方法：①气提、汲取CO2。用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液汲取(装置示意图如下)。将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。②滴定。将汲取液汲取的无机碳转化为NaHCO3，再用xmol·L－1HCl溶液滴定，消耗ymLHCl溶液。海水中溶解无机碳的浓度＝________mol·L－1。解析(1)CO2溶于水生成H2CO3，H2CO3电离出H＋和HCOeq\o\al(－,3)。(2)①依据钙化作用的反应物是HCOeq\o\al(－,3)和Ca2＋，生成物是CaCO3和CO2，故不难写出反应的离子方程式为2HCOeq\o\al(－,3)＋Ca2＋=CaCO3↓＋CO2↑＋H2O。②依据元素守恒及示踪原子的标记知，方程式中的空白处为xCO2和2xHeq\o\al(18,2)O。(3)①该装置为洗气装置，要留意装置中长管进、短管出，且用分液漏斗滴加酸化所用试剂为稀硫酸，因HCl易挥发出来影响后续的滴定而不能用盐酸。②依据该滴定过程得关系式：CO2～HCOeq\o\al(－,3)～HCl，n(CO2)＝n(HCl)＝xmol·L－1×y×10－3L＝xy×10－3mol，所以c(CO2)＝eq\f(xy×10－3,z×10－3L)＝eq\f(xy,z)mol·L－1。答案(1)CO2＋H2OH2CO3、H2CO3H＋＋HCOeq\o\al(－,3)(2)①2HCOeq\o\al(－,3)＋Ca2＋=CaCO3↓＋CO2↑＋H2O②xCO22xHeq\o\al(18,2)O(3)①②eq\f(xy,z)【归纳总结】SiO2特性一般规律SiO2的特性酸性氧化物一般与水反应生成相应酸SiO2不溶于水，不与水反应酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律，H2CO3酸性强于H2SiO3，Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓以下反应不能说明酸性的强弱Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑考点二硅酸、硅酸盐、无机非金属材料[学问梳理]1.硅酸2.硅酸盐(1)硅酸盐：是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要成分。(2)硅酸盐组成的表示方法：通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。(3)硅酸钠：①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与酸性较硅酸强的酸反应：a.与盐酸反应的化学方程式：Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓。b.与CO2水溶液反应的化学方程式：Na2SiO3＋H2O＋CO2=Na2CO3＋H2SiO3↓。③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。3.常见无机非金属材料(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。①常见硅酸盐材料比较水泥玻璃陶瓷生产原料石灰石、黏土纯碱、石灰石和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②玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。(2)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、较强的抗化学侵蚀性和电绝缘性等。②生物陶瓷：对机体无排异反应，不会引起代谢作用异样。③压电陶瓷：具有压电效应。[题组诊断]硅酸盐的结构与性质1.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，最终得到的固体物质是()A.Na2SiO3 B.Na2CO3、Na2SiO3C.Na2CO3、SiO2 D.SiO2解析将足量CO2气体通入水玻璃中，发生反应：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O=H2SiO3↓＋2NaHCO3；加热蒸干高温灼烧时发生反应：H2SiO3H2O＋SiO2；2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O；SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑，各反应物存在如下关系：H2SiO3～2NaHCO3，H2SiO3～SiO2，2NaHCO3～Na2CO3～SiO2，由上述关系可知，最终所得固体物质是Na2SiO3，故选A项。答案A2.青石棉是世界卫生组织确认的一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一。青石棉的化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸处理时，还原产物只有NO。下列说法中正确的是()A.青石棉是一种易燃品且易溶于水B.青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为Na2O·FeO·2Fe2O3·8SiO2·H2OC.1molNa2Fe5Si8O22(OH)2与足量的硝酸作用，至少需消耗6L3mol·L－1HNO3溶液D.1molNa2Fe5Si8O22(OH)2与足量氢氟酸作用，至少需消耗5.5L2mol·L－1HF溶液解析依据青石棉的组成可知，该物质属于硅酸盐，不是一种易燃品且难溶于水，A不正确；依据氧原子守恒可知应当是Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，B不正确；依据组成可知和硝酸作用生成2mol硝酸钠、5mol硝酸铁和1molNO，因此须要硝酸的物质的量是18mol，选项C正确；和氢氟酸反应生成SiF4、NaF，物质的量分别是8mol和2mol，所以须要HF的物质的量是34mol，D不正确。答案C3.胃舒平的主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)等化合物。(1)三硅酸镁的氧化物形式为______________________________________。(2)Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其缘由是________。a.Al2O3、MgO和SiO2都是白色固体b.Al2O3、MgO和SiO2都是金属氧化物c.Al2O3、MgO和SiO2都有很高的熔点解析(1)Mg2Si3O8·nH2O改写成氧化物的形式为2MgO·3SiO2·nH2O。(2)Al2O3、MgO和SiO2均具有很高的熔点，故可作为耐火材料。答案(1)2MgO·3SiO2·nH2O(2)c【归纳总结】硅酸盐改写成氧化物形式的方法(1)氧化物的书写依次：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。(2)氧化物前计量数的配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置计量数，且不同氧化物间以“·”隔开。(3)当计量数配置出现分数时应化为整数。如正长石：KAlSi3O8不能写成eq\f(1,2)K2O·eq\f(1,2)Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。无机非金属材料4.据报道我国科学家近年来研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅陶瓷和碳纤维复合而成的。下列相关叙述不正确的是()A.它耐高温抗氧化B.它比钢铁轻、硬，但质地较脆C.它没有固定的熔点D.它是一种新型无机非金属材料解析由航空材料的成分组成知其质轻、具有耐高温抗氧化等性质，由于这种材料能增加韧性，故质地不会较脆，故B错，A正确；复合材料属于混合物，没有固定的熔点，由碳化硅高温结构陶瓷和碳纤维复合而成的材料均属于新型无机非金属材料，C、D正确。答案B5.(2024·徐宿连一模)从石墨中分别出来的石墨烯是已知最薄、最坚硬的物质，可制成电阻率最小的纳米材料，其结构如右图所示。下列关于石墨烯的说法正确的是()A.具有良好的导电性 B.属于高分子化合物C.与金刚石互为同位素 D.不能与氧气发生反应解析石墨烯是由碳原子组成的单质，与金刚石互为同素异形体，与氧气反应生成CO2。答案A含硅物质间的转化6.二氧化硅(SiO2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料。下列说法正确的是()A.SiO2既能与HF反应，又能与NaOH反应，属于两性氧化物B.SiO2和Si都是光导纤维材料C.利用SiO2与NaOH溶液反应可制取“水玻璃”D.上图中所示转化反应都是非氧化还原反应解析两性氧化物的定义为与酸和碱反应均生成盐和水的氧化物，SiO2与HF反应得到的SiF4不属于盐类，且SiO2只与氢氟酸反应，A项错误；SiO2是光导纤维材料，Si为半导体材料，B项错误；“水玻璃”是Na2SiO3的水溶液，C项正确；制取Si的过程中涉及了氧化还原反应，D项错误。答案C7.已知A是灰黑色的、有金属光泽的固体单质。依据如图所示的物质之间的转化关系，回答下列有关问题。(1)写出B、C两物质的名称：B________，C________。(2)写出D→B的化学方程式：_________________________________________。(3)写出B→C的离子方程式：____________________________________________。解析A为灰黑色固体单质，推知A为Si，则D为SiO2，B为Na2SiO3，C为H2SiO3。答案(1)硅酸钠硅酸(2)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O(3)SiOeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋COeq\o\al(2－,3)或SiOeq\o\al(2－,3)＋2CO2＋2H2O=H2SiO3↓＋2HCOeq\o\al(－,3)【反思归纳】解答硅及其化合物的推断题，高温反应条件、特征反应、单质与碱反应、盐溶液与过量盐酸反应产生白色沉淀等往往是推断题的“突破口”。【学问网络回顾】1.基础学问推断，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)碳有多种同素异形体，而氧不存在同素异形体(×)(2)单质硅常用作半导体材料和光导纤维(×)(3)硅在自然界中只以化合态的形式存在(√)(4)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应(×)(5)SiO2不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器(×)(6)Si→SiO2→H2SiO3均能一步转化(×)(7)不能用SiO2与水反应的方法来制取硅酸，不能用瓷坩埚来加热烧碱或纯碱使其熔化(√)(8)将气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊，证明原气体是CO2(×)(9)SiO2可与HF反应，因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中(√)(10)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料(√)2.(2024·江苏化学，1)CO2是自然界碳循环中的重要物质。下列过程会引起大气中CO2含量上升的是()A.光合作用 B.自然降雨C.化石燃料的燃烧 D.碳酸盐的沉积解析光合作用过程中植物汲取CO2使CO2含量下降，A项不符合题意；自然降雨的过程会消耗CO2，使CO2含量下降，B项不符合题意；化石燃料燃烧时会产生CO2，使CO2含量上升，C项符合题意；碳酸盐能够与CO2反应生成可溶性的碳酸氢盐，消耗CO2，使CO2含量下降，D项不符合题意。答案C3.二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。a～e是对①～⑤反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行的推断，其中正确的是()①SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O②SiO2＋2CSi＋2CO↑③SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O④Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑⑤SiO2＋3CSiC＋2CO↑a.反应①中SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃b.反应②中SiO2表现出氧化性c.反应③中SiO2表现了酸性氧化物的通性d.反应④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⑤中SiO2未参与氧化还原反应A.ace B.bdeC.cde D.ab解析通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是③，因此a、c推断错误；反应②是一个置换反应，其中二氧化硅被还原，表现出氧化性，b推断正确；反应④是一个复分解反应，用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d推断正确；反应⑤中碳的化合价由0价变为－4和＋2价，硅的化合价和氧的化合价都没有变更，因此二氧化硅没有参与氧化还原反应，e推断也正确。答案B4.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C.向Na2SiO3溶液中通入过量CO2制备硅酸凝胶：SiOeq\o\al(2－,3)＋2CO2＋2H2O=H2SiO3＋2HCOeq\o\al(－,3)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，将光能干脆转化为电能解析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项错误；SiO2是酸性氧化物，不能与HCl、H2SO4、HNO3等反应，但能被氢氟酸腐蚀，B项错误；酸性：H2CO3>H2SiO3，故可用Na2SiO3溶液与CO2反应制H2SiO3凝胶，C项正确；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项错误。答案C5.单质Z是一种常见的半导体材料，可由X通过如下图所示的路途制备。其中X为Z的氧化物；Y为氢化物，分子结构与甲烷相像。回答下列问题：eq\x(X)eq\o(→,\s\up7(Mg),\s\do5(加热))eq\x(Mg2Z)eq\o(→,\s\up7(盐酸))eq\x(Y)eq\o(→,\s\up7(加热))eq\x(Z)(1)能与X发生化学反应的酸是________；由X制备Mg2Z的化学方程式为_____________________________________________________________________。(2)由Mg2Z生成Y的化学方程式为___________________________________________________________________________________________________________________________________________，Y分子的电子式为_____________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)氢氟酸(HF)SiO2＋4MgMg2Si＋2MgO(2)Mg2Si＋4HCl=2MgCl2＋SiH4↑一、选择题1.下列我国古代优秀艺术作品中，所用材料不属于无机非金属材料的是()A.商代后母戊鼎B.新石器时代人面鱼纹彩陶盆C.明永乐青花竹石芭蕉纹梅瓶D.三国青瓷羊形烛台解析青铜器属于金属材料，陶瓷是无机非金属材料。答案A2.我国科学家制得了SiO2超分子纳米管，微观结构如图所示。下列叙述正确的是()A.SiO2与干冰的晶体结构相像B.SiO2耐腐蚀，不与任何酸反应C.工业上用SiO2制备粗硅D.光纤主要成分是SiO2，具有导电性解析A项，SiO2为原子晶体，干冰为分子晶体，错误；B项，SiO2可以与HF反应，错误；C项，SiO2与C在高温下还原可制得粗硅和CO，正确；D项，SiO2不导电，错误。答案C3.硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。下列说法正确的是()A.陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐B.水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂C.某硅酸盐的化学式为KAlSi3O8，可用K2O·Al2O3·6SiO2表示D.高纯硅可用于制造光导纤维，高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池解析水晶的主要成分为SiO2，其不属于硅酸盐，A项错误；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，属于混合物，B项错误；用于制造光导纤维的是二氧化硅，用于制造太阳能电池的是高纯硅，D项错误。答案C4.下列物质性质与用途对应关系正确的是()性质用途A硅酸钠化学性质稳定制备木材防火剂B硅酸溶胶具有吸附水分的实力硅作半导体材料C二氧化硅硬度大、熔点高氢氟酸在玻璃上刻花纹D焦炭具有可燃性焦炭还原二氧化硅冶炼粗硅解析硅胶吸附水，与硅作半导体材料无关，B错误；二氧化硅硬度大，与氢氟酸和玻璃反应无关，C错误；焦炭具有可燃性，与焦炭还原二氧化硅无关，D错误。答案A5.《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，则积累窑中燃薪举火”，“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是()A.粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料B.“燃薪举火”使粘土发生困难的物理化学变更C.烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦D.沙子和粘土的主要成分均为硅酸盐解析D项，沙子的主要成分是SiO2，错误。答案D6.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变更D.反应器中发生的复分解反应为SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O解析A项，稻壳灰来源广泛价格低廉，活性碳具有吸附性，有较高的经济价值，正确；B项，操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误；C项，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变更，错误；D项，由复分解反应的概念可知，SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O，不属于复分解反应，错误。答案A7.下列离子方程式的书写正确的是()A.水玻璃中通入过量二氧化碳：Na2SiO3＋CO2＋H2O=2Na＋＋COeq\o\al(2－,3)＋H2SiO3B.澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO2=Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)C.硅与氢氟酸的反应：Si＋4H＋＋4F－=SiF4↑＋2H2↑D.二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O解析Na2SiO3是强电解质，应拆成Na＋、SiOeq\o\al(2－,3)，且应生成HCOeq\o\al(－,3)，A错；B项正确写法是CO2＋OH－=HCOeq\o\al(－,3)；C项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成H＋和F－。答案D8.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A项，SiO2、Al2O3均与NaOH溶液反应；C项，应通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，D项，Na2CO3与CO2反应生成NaHCO3。答案B9.SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是()A.图中全部反应都不属于氧化还原反应B.硅酸盐的化学性质稳定，常用于制造光导纤维C.可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙D.一般玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高解析图中SiO2与CaO、CaCO3、Na2CO3反应不属于氧化还原反应，SiO2与C、Si与Cl2、SiCl4与H2的反应属于氧化还原反应，A错误；光导纤维的主要成分是SiO2而不是硅酸盐，B错误；玻璃没有固定的熔点，D错误。答案C10.用四种溶液进行试验，表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是()选项操作及现象溶液A通入CO2，溶液不变浑浊BaCl2溶液B通入CO2，溶液变浑浊，接着通CO2至过量，浑浊消逝Na2SiO3溶液C通入CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去Ca(ClO)2溶液D通入CO2，溶液变浑浊，接着通CO2至过量，浑浊消逝，再加入足量的NaOH溶液，又变浑浊Ca(OH)2溶液解析A项，CO2与BaCl2溶液不反应；B项，CO2＋Na2SiO3＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓，H2SiO3与CO2不反应，浑浊不会消逝；C项，CO2＋Ca(ClO)2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO，溶液变浑浊后加入品红溶液，品红溶液被HClO氧化褪色；D项，通入CO2少量时发生反应：CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O，接着通入CO2，生成可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH溶液，则：2NaOH＋Ca(HCO3)2=CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又变浑浊。答案B二、填空题11.X是一种新型无机非金属材料，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击性。有关生产过程如下：为了确定C的组成，某同学进行了以下的探究过程。已知F、G都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀，I可作光导纤维。按要求回答下列问题：(1)C的化学式为________；X的化学式为________。(2)写出下列方程式：反应②的化学方程式_____________________________________________________________________________________________________________________；反应⑦的离子方程式___________________________________________________________________________________________________________________。解析由I可作光导纤维知，I为SiO2，依据题给其次个框图中的转化关系和“F、G都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀”知F为硅酸，H为硅酸钠；由E→G是加入了硝酸银和稀硝酸，生成了难溶于水和稀硝酸的白色沉淀，则E中含有氯离子；则化合物C中含硅、氯两种元素，故C为SiCl4，D为Si(NH2)4，X为Si3N4。答案(1)SiCl4Si3N4(2)SiCl4＋4NH3=Si(NH2)4＋4HClSiOeq\o\al(2－,3)＋2H2O＋2CO2=H2SiO3↓＋2HCOeq\o\al(－,3)12.(2024·扬州期中)工业上利用H2SiF6溶液制备BaF2，同时可得到副产品SiO2，其工艺如下：已知：焙烧过程的反应为(NH4)2SiF6＋BaCO3BaSiF6＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O↑(1)焙烧的气体产物能恰好完全反应生成物质A，则A的化学式为________。(2)氨解反应为放热反应，且反应能进行完全。该反应需降温冷却的缘由为________、________。(3)热解的另一产物是含两种元素的气体，该气体水解的化学方程式是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)SiO2可用于制作________，该物质在信息传输中具有重要应用。(5)为保持该过程的持续循环，每生成1molBaF2，理论上需补充原料H2SiF6________mol。答案(1)(NH4)2CO3(2)(NH4)2CO3受热易分解减小(NH4)2SiF6晶体的溶解度(3)3SiF4＋2H2O=2H2SiF6＋SiO2(4)光导纤维(5)1/313.硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。回答下列问题：(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。这种“金属”可能是________。(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中，生产一般玻璃的主要原料有________。(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都须要的基础材料。工业上提纯硅有多种路途，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：发生的主要反应电弧炉SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(1600～1800℃))Si＋2CO↑流化床反应器Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(250～300℃))SiHCl3＋H2还原炉SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1100～1200℃))Si＋3HCl①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为______________________________________________________________________________________________________________________________________；碳化硅又称________。②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和________。物质SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHCl