2019届一轮复习苏教版含硅矿物和信息材料学案

2019届一轮复习苏教版含硅矿物和信息材料学案

第1讲　含硅矿物和信息材料 ‎【2019·备考】‎ 最新考纲：1.掌握碳元素、硅元素的单质的主要性质及应用。2.掌握碳元素、硅元素的重要化合物的主要性质及应用。3.了解碳元素、硅元素的单质及重要化合物的制备方法。4.了解碳元素、硅元素的单质及其重要化合物对环境质量的影响。‎ 考点一　碳、硅单质及氧化物 ‎(频数：★☆☆　难度：★☆☆)‎ ‎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 第二周期ⅣA族 第三周期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：‎ ‎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＋H2OH2CO3‎ ‎②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===NaHCO3‎ ‎④与盐 反应 如与Na2CO3反应：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑‎ 如与Na2SiO3反应：Na2SiO3＋H2O＋CO2(不足)===H2SiO3↓＋Na2CO3或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3‎ ‎⑤与碱 性氧化 物反应 如与CaO反应：SiO2＋CaOCaSiO3‎ 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 硅及其化合物的特殊性 ‎①Si的还原性强于C，但C能还原SiO2生成Si，且氧化产物为CO：‎2C＋SiO2Si＋2CO↑。‎ ‎②SiO2是H2SiO3的酸酐，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反应，但SiO2能与HF反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。‎ ‎④H2CO3的酸性大于H2SiO3，但在高温下SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑也能发生。‎ ‎1．(RJ必修1·P8110改编)下列关于碳、硅及其化合物的叙述正确的是(　　)‎ A．碳、硅都是ⅣA族元素，它们在自然界中都以化合态形式存在 B．二氧化碳、二氧化硅的物理性质相似 C．二氧化碳、二氧化硅都是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成相应的盐 D．高纯度的二氧化硅用于制造半导体材料 答案　C ‎2．根据教材SiO2性质的一般性与特殊性完成下列表格。‎ 可供选择的试剂：A.盐酸　B．氢氧化钠溶液　C．氧气　D．水　E．二氧化碳 可选用的操作：①水洗　②加热　③高温灼烧　④过滤　⑤结晶 粉末状混合物 选择的试剂 选用的操作 ‎(1)‎ CaCO3(SiO2)‎ B ‎④‎ ‎(2)‎ NaCl(SiO2)‎ D ‎④⑤‎ ‎(3)‎ SiO2(Fe2O3)‎ A ‎④‎ ‎(4)‎ SiO2(CaCO3)‎ A ‎④‎ ‎(5)‎ SiO2(NH4Cl)‎ ‎②‎ ‎3.(溯源题)判断下列说法是否正确 ‎(1)燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放(　　)‎ ‎(2017·课标全国Ⅲ)‎ ‎(2)燃料燃烧产物CO2是温室气体之一(　　)‎ ‎(2016·全国Ⅱ卷)‎ ‎(3)将某溶液与稀盐酸反应产生的气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，说明该溶液中一定含有CO(　　)‎ ‎(2016·四川高考)‎ ‎(4)因为HF与SiO2反应，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记(　　)‎ ‎(2016·全国Ⅲ卷)‎ ‎(5)石英砂可用于生产单晶硅(　　)‎ ‎(2016·海南高考)‎ 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√‎ 探源：本题源于教材LK必修1 P66图3－1－11“碳及其化合物在自然界中的转化示意图”RJ必修1 P76“思考与交流”，对碳、硅及其化合物的性质进行了考查。‎ 题组一　碳、硅单质的结构、性质及用途 ‎1．近年来科学家制造出大量的新物质，对下列三种物质的相关说法错误的是(　　)‎ 石墨烯：从石墨中分离出来，是最薄、最坚硬的纳米材料 石墨炔：平面网状结构的全碳分子，具有优良的化学稳定性 纳米碳管：具有优良的场发射性能，制作阴极显像管、储氢材料 A．石墨烯具有良好的导电性 B．上述三种物质与金刚石互为同素异形体 C．石墨炔孔径略大于H2分子的直径，可作H2的提纯薄膜 D．上述三种物质与浓硫酸都能发生反应，但反应产物不同 解析　‎ A项，石墨烯是一种新发现的材料，它的物理性质是拉力好、导电性和导热性好、硬度大、熔点高等；B项，同种元素的不同单质互称同素异形体；C项，碳原子半径大于氢原子，则石墨炔孔径大于H2分子的直径，可以容纳H2分子；D项，碳与浓硫酸反应产物均为二氧化碳和二氧化硫。‎ 答案　D ‎2．下列关于硅的说法不正确的是(　　)‎ A．硅是非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体 B．硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，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起反应 D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应 解析　晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。硅在常温下化学性质不活泼，但仍能与氟气、氟化氢和NaOH溶液等发生反应，加热至一定温度时，硅能与氯气、氧气等发生反应。‎ 答案　C ‎3．(2018·银川模拟)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①中进行的反应①为Si(粗)＋3HCl(g)===SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中进行的反应②为SiHCl3＋H2===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SiHCl3‎ C．反应①和②中HCl均作氧化剂 D．反应①和②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①中HCl作氧化剂，反应②中HCl为氧化产物，C项错误；反应①和②都不是可逆反应，D项错误。‎ 答案　A ‎【练后归纳】‎ 在设计制备纯硅的实验题中，常遇到的知识点 ‎(1)高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅：‎ SiO2＋‎2CSi(粗)＋2CO↑‎ ‎(2)粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：‎ Si＋3HClSiHCl3＋H2‎ ‎(3)粗硅与干燥Cl2反应制得SiCl4：‎ Si(粗)＋2Cl2SiCl4‎ ‎(4)SiHCl3与过量H2在高温下反应制得纯硅：‎ SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl ‎(5)SiCl4与过量H2在高温下反应制得纯硅：‎ SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl ‎(6)SiO2＋2Mg2MgO＋Si ‎(7)SiHCl3、SiCl4能与水发生反应：‎ SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑‎ SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl ‎(8)SiH4在空气中易自燃：‎ SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O 题组二　碳、硅氧化物的性质用途 ‎4．(2018·杭州质检)用4种溶液进行实验，下表中“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 通入足量CO2，溶液变浑浊 饱和Na2CO3‎ B 通入CO2，溶液变浑浊；继续通CO2至过量，浑浊消失 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；继续通CO2至过量，浑浊消失；再加入足量NaOH溶液，又变浑浊 Ca(OH)2溶液 解析　A项，CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3↓，由于NaHCO3的溶解度小，生成的NaHCO3的质量多而析出；B项，CO2＋Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，H2SiO3与CO2不反应，浑浊不会消失；C项，CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，所以溶液变浑浊，加入的品红被HClO氧化褪色；D项，首先，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，继续通CO2至过量，产生可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH，则发生反应：2NaOH＋Ca(HCO3)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又变浑浊。‎ 答案　B ‎5．二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判断，其中正确的是(　　)‎ ‎①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ‎②SiO2＋‎2CSi＋2CO↑‎ ‎③SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O ‎④Na2CO3＋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符合用难挥发性酸酐制取易挥发性酸酐 e．反应⑤中SiO2未参加氧化还原反应 A．ace B．bde ‎ C．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判断错误，c判断也错；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判断正确；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判断正确；反应⑤中硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因此二氧化硅没有参加氧化还原反应，e判断正确，所以选项B正确。‎ 答案　B 考点二　硅酸盐　无机非金属材料 ‎(频数：★☆☆　难度：★☆☆)‎ ‎1．硅酸 ‎2．硅酸盐 ‎(1)概念：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)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。‎ 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。‎ ‎(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：‎ 溶液中通入CO2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。‎ ‎①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。‎ ‎②玻璃中含有二氧 化硅，因此氢氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。‎ ‎③NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶。‎ ‎④硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐是硅酸钠，其水溶液称为水玻璃，但却是盐溶液。硅胶(mSiO2·nH2O)是一种很好的无毒干燥剂。‎ ‎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常。‎ ‎③压电陶瓷：具有压电效应。‎ ‎1．教材基础知识判断 ‎(1)玻璃是一种晶体，有较高的熔点(　　)‎ ‎(2)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱(　　)‎ ‎(3)传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料(　　)‎ ‎(4)光导纤维、碳纳米管、氮化硅结构陶瓷等都是新型无机非金属材料(　　)‎ ‎(5)高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点(　　)‎ ‎(6)普通玻璃、石英玻璃、水泥、玛瑙都属于硅酸盐产品(　　)‎ 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√　(6)×‎ ‎2．教材基础知识探究 实验室中要熔化烧碱固体，现有三种坩埚：石英坩埚、陶瓷坩埚、铁坩埚。你认为选哪一种？简述选择的依据。‎ 答案　选择铁坩埚。依据：铁不与烧碱反应，而石英坩埚、陶瓷坩埚中都含有SiO2，能与NaOH反应使得坩埚受损。‎ 题组一　硅酸、硅酸盐的性质、用途 ‎1．能证明硅酸的酸性弱于碳酸的实验事实是(　　)‎ A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水 B．CO2通入可溶性硅酸盐溶液中析出硅酸沉淀 C．高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2‎ D．氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀 解析　酸的酸性强弱与酸酐及酸本身的溶解性无关，A错误；CO2(少量)与硅酸钠溶液的反应为CO2＋H2O＋Na2SiO3===Na2CO3＋H2SiO3↓，符合强酸制弱酸的规律，B正确；高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2，不能证明硅酸和碳酸酸性的强弱，C错误；选项D只能证明盐酸的酸性比碳酸和硅酸强，不能证明碳酸与硅酸的强弱，D错误。‎ 答案　B ‎2．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SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O 解析　A项，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，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改变，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　A 题组二　无机非金属材料 ‎3．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，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　B ‎4．下列关于硅材料的说法不正确的是(　　)‎ A．钢化玻璃与普通玻璃的主要成分基本相同 B．制普通玻璃的原料是石灰石、纯碱和石英砂 C．陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 D．水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂 解析　钢化玻璃是普通玻璃经一定物理方法处理后得到的，A项正确；水玻璃是Na2SiO3水溶液，是混合物，D项不正确。‎ 答案　D ‎ [试题分析]‎ ‎(2016·课标全国Ⅱ卷，7)下列关于燃料的说法错误的是(　　)‎ A．燃料燃烧产物CO2是温室气体之一 B．化石燃料完全燃烧不会造成大气污染 C．以液化石油气代替燃油可减少大气污染 D．燃料不完全燃烧排放的CO是大气污染物之一 解题思路：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 我的答案：　　　　‎ 考查意图：本题密切联系社会现实，既瞄准社会发展对能源需求的日益增长，又恰当的结合了“化石”能源大量使用，对人类赖以生存的环境造成的危害。以“化石燃料完全燃烧不会造成大气污染”的错误选项，加深考生对“化石燃料”的进一步认识，使考生明白“化石燃料”即使完全燃烧，也会因排放氮、硫氧化物而造成大气污染；同样，由纯碳氢化合物组成的燃料完全燃烧转化为二氧化碳，其依然是大气的温室气体之一，使考生从思想上认清“化石燃料”在造福人类的同时，亦会产生危害，以便从思想上意识到减少“化石燃料”使用的重要性，学会用辩证的思维认识社会。本题抽样统计难度为0.50。‎ 解题思路：燃料燃烧产物是CO2，温室气体包括CO2、CH4等气体；化石燃料包括石油、煤和天然气等，其中主要含碳、氢外，还含氮、硫等，完全燃烧产生除大量CO2气体外，还产生NxOy、SO2等，这些都是大气污染物；液化石油气是一种比较清洁的能源，以液化石油气代替燃油可减少大气污染；CO是有毒气体，燃料不完全燃烧排放的CO是大气污染物之一。教学中一定抓好基础知识的落实，注重化学与生产生活、环境、社会、科技的密切关系。部分学生对“燃油”可能不清楚。‎ 正确答案：B ‎[真题演练]‎ ‎1．(2016·江苏化学，1)大气中CO2含量的增加会加剧“温室效应”。下列活动会导致大气中CO2含量增加的是(　　)‎ A．燃烧煤炭供热 B．利用风力发电 C．增加植被面积 D．节约用水用电 解析　煤炭燃烧会生成大量CO2，加剧“温室效应”‎ ‎，A正确；风力发电，不产生CO2，B错误；增加植被面积，植物会将CO2转化为O2，C错误；节约用电用水，不产生CO2，D错误。‎ 答案　A ‎2．(2015·安徽理综，9)下列有关说法正确的是(　　)‎ A．在酒精灯加热条件下，Na2CO3、NaHCO3固体都能发生分解 B．Fe(OH)3胶体无色、透明，能产生丁达尔现象 C．H2、SO2、CO2三种气体都可用浓H2SO4干燥 D．SiO2既能和氢氧化钠溶液反应又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物 解析　A项，Na2CO3固体在酒精灯加热条件下，不分解，错误；B项，Fe(OH)3胶体呈红褐色，错误；C项，H2、SO2、CO2三种气体都可用浓硫酸干燥，正确；D项，由于SiO2与氢氟酸反应不能生成盐，所以SiO2是酸性氧化物而不是碱性氧化物，错误。‎ 答案　C ‎3．(2017·课标全国Ⅱ，26)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是______________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________，‎ 还可使用________代替硝酸。‎ ‎(2)沉淀A的主要成分是________，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为_____________________________________________________‎ ‎_______________________________________________________________。‎ ‎(3)加氨水过程中加热的目的是_____________________________________‎ ‎____________________________________________________________。‎ 沉淀B的主要成分为______________、______________(填化学式)。‎ ‎(4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为：MnO＋H＋＋H‎2C2O4―→Mn2＋＋CO2＋H2O。实验中称取‎0.400 g水泥样品，滴定时消耗了0.050 0 mol·L－1的KMnO4溶液36.00 mL，则该水泥样品中钙的质量分数为________。‎ 解析　(1)Fe3＋容易在pH较小时转换为沉淀，所以需要将Fe2＋氧化为Fe3＋。双氧水可以将Fe2＋氧化为Fe3＋且不会引入杂质。(2)二氧化硅不与强酸反应，但与HF反应，所以沉淀A是二氧化硅。SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。(3)加热可以促进Fe3＋、Al3＋水解生成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀。pH为4～5时Ca2＋、Mg2＋不沉淀，Fe3＋、Al3＋沉淀，所以沉淀B为Fe(OH)3、Al(OH)3。(4)5Ca2＋～5H‎2C2O4～2KMnO4，n(KMnO4)＝0.050 0 mol/L×36.00 mL×10－‎3 L·mL－1＝1.80×10－3 mol，n(Ca2＋)＝4.50×10－3 mol，水泥中钙的质量分数为×100%＝45.0%。‎ 答案　(1)将Fe2＋氧化为Fe3＋ 　双氧水 ‎(2) SiO2 　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O ‎(3)防止胶体生成，易沉淀分离　Fe(OH)3 　Al(OH)3 ‎ ‎(4)45.0%‎ 一、选择题 ‎1．硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。在无机非金属材料中，硅一直扮演着主角。下面几种物质中含有硅单质的是(　　)‎ 解析　玛瑙、光导纤维和水晶的主要成分是SiO2，硅单质可用来制造太阳能电池板。‎ 答案　C ‎2．如何解决好碳排放问题是关系到人类可持续发展的重大课题之一。目前，采用较多的方法是对二氧化碳进行捕集封存和富集再利用。下列与二氧化碳有关的叙述正确的是(　　)‎ A．CO2是形成酸雨的主要物质 B．CO2导致温室效应，是一种大气污染物 C．CO2(g)＋C(s)2CO(g)　ΔH＞0，高温有利于该反应自发进行 D．实验室常用大理石与稀盐酸或稀硫酸反应制取二氧化碳 解析　A项，CO2是形成温室效应的主要物质，而二氧化硫、氮氧化物是形成酸雨的主要物质，故A错误；B项，二氧化碳不是大气污染物，故B错误；D项，大理石与稀硫酸反应生成二氧化碳和硫酸钙，硫酸钙微溶于水，附着在大理石的表面，阻止了稀硫酸与大理石的进一步接触，这时反应就会停止，只能制取很少的二氧化碳，所以实验室常用大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳，而不用稀硫酸，故D错误。‎ 答案　C ‎3．下列有关硅酸盐及无机非金属材料的说法正确的是(　　)‎ A．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中 B．反应①Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，反应②Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，两反应是相互矛盾的，不可能都能发生 C．普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料 D．祖母绿的主要成分为Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示为3BeO·Al2O3·6SiO2‎ 解析　A项，Na2SiO3溶液是一种黏合剂，易造成磨口玻璃塞与瓶口黏结；B项，两反应条件不同，反应①是在溶液中进行，相对强的酸可以制相对弱的酸，而反应②CO2是气体，逸出反应体系，能促使反应发生；C项，石英玻璃的成分为SiO2，SiO2是氧化物不是盐。‎ 答案　D ‎4．甲气体可发生如下变化：‎ 甲气体乙气体丙气体乙气体丁固体。则甲、乙、丙、丁分别为(　　)‎ A．CO2、CO、O2、CaO B．O2、CO、CO2、CaCO3‎ C．O2、CO2、CO、CaCO3 D．CO、CO2、O2、Ca(OH)2‎ 解析　以丙气体为突破口，丙通过灼热的CuO后，生成的乙气体可与澄清石灰水反应生成固体，说明乙是CO2，则反推丙是CO，则甲是O2，丁是CaCO3。‎ 答案　C ‎5．(2018·安徽合肥高三一次质检)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　C ‎6．据报道，科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解，从中提取到一种叫作生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料，将少量这种材料掺入混凝土中，即可制备出超高强度的高性能混凝土。下列关于二氧化硅的说法中，正确的是(　　)‎ A．二氧化硅溶于水显酸性，所以二氧化硅属于酸性氧化物 B．将二氧化碳通入硅酸钠溶液可以得到硅酸 C．因为高温时二氧化硅能与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强 D．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸 解析　二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，不能和水反应生成硅酸，A错误；碳酸的酸性比硅酸强，B正确；高温下二氧化硅与碳酸钠的反应是在非溶液状态下进行的，属于用不挥发性的酸酐来制取挥发性的酸酐，所以该反应不能作为判断硅酸与碳酸酸性强弱的依据，C错误；二氧化硅可以与氢氟酸发生反应，D错误。‎ 答案　B ‎7．下列有关说法正确的是(　　)‎ A．生活中常见的陶瓷、水泥、石英玻璃都属于硅酸盐产品 B．干冰只能用于人工降雨 C．用二氧化碳生产肥料可以缓解温室效应 D．二氧化硅制成的玻璃纤维，因导电能力强而用于制造通信光缆 解析　A项，石英玻璃的主要成分为SiO2，不是硅酸盐，错误；B项，干冰气化会吸收热量，可作制冷剂使用，也可用于人工降雨，错误；D项，二氧化硅具有很强的导光能力从而用于制造通信光缆，错误。‎ 答案　C ‎8．下列叙述不正确的是(　　)‎ A．粗硅SiCl4Si的转化均能一步实现 B．甲乙丙的转化中，若甲为焦炭，则丁可能是O2‎ C．单质硅常用作半导体材料和光导纤维 D．高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅 解析　粗硅与氯气在高温下化合生成四氯化硅：Si＋2Cl2SiCl4，再在高温条件下用氢气还原SiCl4得到纯硅：2H2＋SiCl4Si＋4HCl，A正确；甲为焦炭，丁为氧气，焦炭不充分燃烧生成CO(乙)，CO继续被氧气氧化生成CO2(丙)，CO2(丙)在高温时被焦炭(甲)还原为CO(乙)，B正确；单质硅常用作半导体材料，但不能用作光导纤维，SiO2可用作光导纤维，C错误；‎2C＋SiO2Si＋2CO↑，是工业上制取粗硅的主要反应，D正确。‎ 答案　C ‎9．(2018·太原模拟)下列叙述正确的是(　　)‎ ‎①氧化铝是一种比较好的耐火材料，可用来制造耐火坩埚 ‎②氧化铁常用于制作红色油漆和涂料　③硅酸钠是制备硅胶和木材防火剂的原料　④用纯碱、石灰石、石英为原料可制普通玻璃　⑤石灰石、石英和水晶的主要成分都是SiO2‎ A．①③④⑤ B．②③④⑤‎ C．①②④⑤ D．①②③④‎ 解析　①氧化铝具有很高的熔点，是一种比较好的耐火材料，可用来制造耐火坩埚，故①正确；②氧化铁俗称铁红，常用于制作红色油漆和涂料，故②正确；③硅酸钠具有黏性，是用来制备硅胶和木材防火剂的原料，故③正确；④工业上以纯碱、石灰石、石英为原料制普通玻璃，故④正确；⑤石灰石的主要成分是碳酸钙，石英和水晶的主要成分都是SiO2，故⑤错误。‎ 答案　D ‎10．(2018·济南联考)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＋＋CO＋H2SiO3‎ B．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO2===Ca2＋＋2HCO 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－===SiO＋H2O 解析　Na2SiO3是强电解质，应拆成Na＋、SiO，且应生成HCO，A错；B项正确写法是CO2＋OH－===HCO；C项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成H＋和F－。‎ 答案　D ‎11．下列说法正确的是(　　)‎ A．高温下，可在试管内完成焦炭和石英砂(SiO2)制取硅的反应 B．CO2和钠在一定条件下反应可以得到金刚石和碳酸钠，反应中氧化剂和还原剂物质的量之比是3∶4‎ C．现代海战通过喷放液体SiCl4(极易水解)和液氨可产生烟幕，其主要成分是NH4Cl D．从燃煤烟道灰中(含GeO2)提取半导体材料单质锗(Ge)，不涉及氧化还原反应 解析　玻璃的主要成分SiO2在高温下也与C反应，A错误；C由＋4价到0价，化合价变化为4，Na由0价到＋1价，化合价变化为1，根据化合价升降值相等原则，CO2与Na物质的量之比为1∶4，B错误；SiCl4水解生成HCl和硅酸，HCl与氨气反应生成NH4Cl，C正确；由化合态到游离态，一定发生氧化还原反应，D错误。‎ 答案　C ‎12．如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是(　　)‎ A．SiO2除能与HF反应外，还能与其他强酸反应 B．盛放Na2CO3溶液的试剂瓶能用玻璃塞 C．硅胶吸水后可重复再生 D．图中所示转化反应都是氧化还原反应 解析　SiO2是酸性氧化物，与HF反应是其特殊性质，A项错误；Na2CO3水溶液显碱性，保存时不能用带玻璃塞的试剂瓶，B项错误；在图示转化关系中，只有第一行为氧化还原反应，其余的均为非氧化还原反应，D项错误。‎ 答案　C 二、填空题 ‎13．为测定大理石中碳酸钙的纯度(设含杂质SiO2)，某兴趣小组设计了如下几个方案：‎ 方案Ⅰ　按下图连接好装置开始实验，通过测定装置E反应前后的质量，计算纯度。‎ ‎(1)B中发生反应的离子方程式为_________________________________‎ ‎_____________________________________________________________。‎ ‎(2)装置C中所装的试剂是________，F的作用是____________________‎ ‎_____________________________________________________________。‎ ‎(3)当样品充分反应完后，缓慢通入空气的目的是：_____________________‎ ‎_____________________________________________________________，‎ A中所装的试剂是_____________________________________________。‎ 方案Ⅱ　①称取碳酸钙样品m g　②将样品充分高温煅烧，冷却后称量，剩余固体质量为m‎1 g。‎ ‎(4)该方案中高温煅烧应选用的仪器名称是________；判断碳酸钙样品完全分解的方法是_________________________________________________；‎ ‎“冷却”应如何操作_________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________，‎ 理由是____________________________________________________‎ ‎____________________________________________________________。‎ ‎(5)有同学认为方案Ⅱ高温煅烧的过程中会发生CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，会导致测定结果有误，你认为这位同学的观点正确吗？________(填“正确”或“错误”)；请说明自己的理由：_______________________________‎ ‎____________________________________________________________。‎ 解析　方案Ⅰ的原理是大理石与盐酸反应产生CO2，通过CO2的质量可测得大理石中CaCO3的质量。但实验过程中要注意：一是要用空气将产生的CO2全部排出，空气要事先经过NaOH溶液处理；二是生成的CO2要先除HCl，再干燥；三是防止外界空气中的H2O和CO2进入装置影响结果的测定。方案Ⅱ的原理是将大理石样品在坩埚中分解，通过计算产生CO2的量求得CaCO3的质量，尽管在煅烧过程中可能发生反应CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，但不影响CaCO3产生CO2的量，故无影响。但要注意冷却一定要在干燥器中进行，以防CaO在冷却时吸收空气中的水和CO2。‎ 答案　(1)CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑‎ ‎(2)饱和NaHCO3溶液　防止空气中的H2O和CO2进入E中影响测定结果　(3)将装置中的残留的CO2全部赶进E中被完全吸收　NaOH溶液　(4)坩埚　样品连续两次高温煅烧，冷却称量质量相差‎0.1 g以内　在干燥器中冷却　防止CaO冷却的时候吸收空气中的水和CO2　(5)错误　无论是否发生该反应，生成的CO2的量一定，由C守衡计算出CaCO3的质量一定 ‎14．以橄榄石(主要成分是Mg9FeSi5O20)等为原料固定CO2并生产硅胶碱式碳酸镁[Mg2(OH)2CO3]的部分工艺流程如图所示：‎ ‎(1)Mg9FeSi5O20中铁的化合价为________，为提高镁的浸出率，可采取的两种主要措施是_________________________________________________‎ ‎___________________________________，渣料Ⅱ的成分是________。‎ ‎(2)若试剂c是氯碱工业中生成的某种气体，写出加入c后反应的离子方程式______________________________________________________________，‎ 试剂d的用途是调节溶液pH，其成分是________，余液中溶质的主要成分是________。‎ ‎(3)操作Ⅰ的内容是________________，若固碳后溶液中的阴离子主要为CO，写出生成碱式碳酸镁的离子方程式________________________________。‎ 解析　(1)由化合价规则易求得Mg9FeSi5O20中铁显＋2价，要提高镁的浸出率需要使橄榄石尽可能与酸接触反应，故可采用的措施有将橄榄石粉碎、不断搅拌反应体系等。Fe2＋被氧化为Fe3＋，然后以Fe(OH)3的形式沉淀下来。(2)试剂C应为Cl2，Cl2将Fe2＋氧化为Fe3＋；为了不引入新杂质，应使用MgO、MgCO3等调节溶液的pH；试剂a、b中的Na＋、Cl－均没有参加反应，故余液中溶质的主要成分是NaCl。(3)通入CO2后得到硅酸沉淀，过滤、洗涤后再干燥脱水得到硅胶；由题给信息和碱式碳酸镁的组成知，反应物有Mg2＋、CO、H2O，再根据原子守恒和电荷守恒可写出相应的离子方程式。‎ 答案　(1)＋2　将橄榄石粉碎，不断搅拌反应混合物　Fe(OH)3‎ ‎(2)2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋　MgO或MgCO3　NaCl ‎(3)过滤、洗涤后再干燥脱水　2Mg2＋＋2CO＋H2O===Mg2(OH)2CO3↓＋CO2↑‎ ‎15．(2018·江西南昌一模)二氯二氢硅(SiH2Cl2)常用于外延法工艺中重要的硅源。易燃、有毒，与水接触易水解，沸点为‎8.2 ℃‎。在铜催化作用下，HCl与硅在250～‎260 ℃‎反应可以制得SiH2Cl2。‎ ‎(1)利用浓硫酸、浓盐酸为原料，选用A装置制取HCl，利用了浓硫酸的________性。‎ ‎(2)D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为_________________________‎ ‎___________________________________________________________。‎ ‎(3)按照气体从左到右的方向，制取SiH2Cl2的装置(h处用止水夹夹好)连接次序为a→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)(填仪器接口的字母，其中装置C用到2次)。‎ ‎(4)按从左到右的顺序，前面装置C中装的药品为________，后面装置C的作用为___________________________________________________________。‎ ‎(5)反应除生成二氯二氢硅之外，还会生成H2和________、________等。‎ ‎(6)新的制取SiH2Cl2的方法是：往硅粉中先通入Cl2，在300～‎350 ℃‎反应生成SiCl4，然后再与HCl在250～‎260 ℃‎反应，可以大大提高产率。如果通入气体次序相反，结果会________(用化学方程式表示)。‎ 解析　(1)浓硫酸有吸水性，使浓盐酸更易挥发出HCl。(2)利用原子守恒法配平。(3)A装置制取HCl，连接C装置干燥，从f进入D中反应，SiH2Cl2从g处挥发出来，在B装置中收集，SiH2Cl2的 民密度比空气大，导气管应长进短出，为防止空气中的水进入B中，则应在B后接干燥管。(4)前面的装置C是用来干燥氯化氢气体的，应选用P2O5或CaCl2，后面装置C的作用为尾气处理和防止空气中的水进入B中，应选碱石灰。(6)如果通入气体次序相反，SiH2Cl2会与Cl2继续反应，生成SiCl4、SiHCl3。‎ 答案　(1)吸水　(2)Si＋2HClSiH2Cl2　(3)d　e　f　g　b　c　d　(4)P2O5或CaCl2　尾气处理和防止空气中的水进入B中　(5)SiCl4　SiHCl3‎ ‎(6)SiH2Cl2＋2Cl2SiCl4＋2HCl(或SiH2Cl2＋Cl2SiHCl3＋HCl)‎