2021高三化学人教版一轮学案：第四章 第一节 碳、硅及其重要化合物 Word版含解析
www.ks5u.com
第一节 碳、硅及其重要化合物
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。
核心素养：1.宏观辨识与微观探析；能从不同层次认识碳、硅及其化合物的多样性，并对物质进行分类。能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。2.科学精神与社会责任：了解二氧化碳对环境的影响，具有可持续性发展意识，绿色低碳的生活方式；赞赏碳、硅单质及其化合物对社会发展的重大贡献。
知识点一 碳及其化合物
1．碳单质
(1)存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为同素异形体。
(2)主要化学性质——还原性
可燃性
2C＋O2(不足)2CO、C＋O2(足量)CO2
与氧化
物反应
CuO：2CuO＋C2Cu＋CO2↑(冶炼金属)
SiO2：SiO2＋2CSi＋2CO↑(制取粗硅)
H2O：C＋H2O(g)CO＋H2(制取水煤气)
(续表)
可燃性
2C＋O2(不足)2CO、C＋O2(足量)CO2
与强氧化
性酸反应
浓H2SO4：
C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
浓HNO3：
C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
2.一氧化碳(CO)
(1)物理性质
无色气体，有毒，难溶于水。
(2)化学性质——还原性
①燃烧：2CO＋O22CO2，淡蓝色火焰；
②还原CuO：CuO＋COCu＋CO2(冶炼金属)。
3．二氧化碳(CO2)
(1)物理性质：CO2是一种无色的、无味的气体，能溶于水，固态CO2俗称干冰。
(2)化学性质：与H2O、Na2O、Ca(OH)2(足量、澄清)、Mg反应的方程式表示为CO2＋H2OH2CO3、Na2O＋CO2===Na2CO3、CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O、2Mg＋CO22MgO＋C。
(3)CO2在自然界中的循环
①CO2的主要来源：大量含碳燃料的燃烧。
②自然界消耗CO2的主要反应：
a．溶于江水、海水中：CO2＋H2OH2CO3；
b．光合作用将CO2转化为O2；
c．岩石的风化：CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2。
4．碳酸(H2CO3)
弱酸性、不稳定性。碳酸(H2CO3)只能在水中存在。H2CO3在水中与CO2共存，因此常把CO2＋H2O当碳酸用。
5．碳酸的酸式盐和正盐的比较
(1)在水中的溶解性
含K＋、Na＋、NH的正盐易溶于水，其余一般不溶于水；酸式盐均能溶于水。
一般来说，在相同温度下，难溶性正盐溶解度小于其酸式盐溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2>CaCO3；可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度，如溶解度Na2CO3>NaHCO3。
(2)水溶液酸碱性强弱
物质的量浓度相同时，正盐溶液的pH大于其酸式盐溶液，如pH：Na2CO3溶液>NaHCO3溶液。
(3)热稳定性
一般来说，热稳定性顺序为正盐>酸式盐>碳酸，如稳定性Na2CO3>NaHCO3>H2CO3。可溶性正盐>难溶性正盐，如CaCO3高温分解，而K2CO3不易分解。
(4)与酸的反应
①CaCO3与盐酸反应的离子方程式：
CaCO3＋2H＋===H2O＋CO2↑＋Ca2＋。
②Ca(HCO3)2与盐酸反应的离子方程式：
HCO＋H＋===H2O＋CO2↑。
(5)与碱的反应
①Na2CO3与Ca(OH)2反应的离子方程式：
CO＋Ca2＋===CaCO3↓。
②NaHCO3与足量Ca(OH)2反应的离子方程式：
HCO＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O。
Ca(OH)2与足量NaHCO3反应的离子方程式：
Ca2＋＋2OH－＋2HCO===CaCO3↓＋CO＋2H2O。
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．碳酸钡可用于胃肠X射线造影检查( × )
2．溶解度：Na2CO3
CH3COOH>H2CO3> >HCO
1．(2020·武汉模拟)碳循环(如图)对人类生存、发展有着重要的意义。下列说法错误的是( D )
A．碳是构成有机物的主要元素
B．光合作用是将太阳能转化为化学能的过程
C．化石燃料的大量燃烧是产生温室效应的原因之一
D．石油的年产量是一个国家石油化工发展水平的标志
2．(2020·南通二调)我国《可再生能源法》倡导碳资源的高效转化及循环利用(如图所示)。下列做法与上述理念相违背的是( B )
A．大力发展煤的气化及液化技术
B．加快石油等化石燃料的开采和使用
C．以CO2为原料生产可降解塑料
D．将秸秆进行加工转化为乙醇燃料
解析：煤的气化和液化是通过化学变化将煤转化为气体和液体燃料的先进洁净煤技术，可以减少污染物的排放，A项正确；石油等化石燃料为不可再生能源，加快化石燃料的开采和使用，会破坏环境，加重环境污染，B项错误；可降解塑料不会造成“白色污染”，C项正确；将秸秆转化为乙醇燃料，可以减少PM2.5的产生，D项正确。
3．(2020·山东莱芜月考)下列关于碳及其氧化物的说法不正确的是( D )
A．过度排放CO2会导致“温室效应”，应提倡“低碳生活”
B．一氧化碳易与血液中的血红蛋白结合
C．金刚石和石墨都是碳单质，但原子排列方式不同，物理性质也不同
D．CO、CO2、葡萄糖都属于有机物
解析：CO、CO2不属于有机物。
4．标准状况下，将3.36 L CO2气体通入200 mL 1.00 mol·L－1 NaOH溶液中，充分反应后溶液中c(CO)与c(HCO
)的比值为(不考虑CO、HCO的水解)( B )
A．1∶1 B．1∶2
C．2∶1 D．1∶3
解析：设Na2CO3为x mol，NaHCO3为y mol，则x＋y＝＝0.15 mol,2x＋y＝0.2 L×1.00 mol·L－1＝0.2 mol，则x＝0.05 mol，y＝0.1 mol，则CO∶HCO＝1∶2。
5．研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。
(1)溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在，其中HCO占95%。写出CO2溶于水产生HCO的方程式：CO2＋H2OH2CO3、H2CO3H＋＋HCO。
(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：2HCO＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O。
②同位素示踪法证实光合作用释放出的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：
xCO2＋2xHO(CH2O)x＋x18O2＋xH2O
(3)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上，其准确测量是研究海洋碳循环的基础。测量溶解无机碳，可采用如下方法：
①气提、吸收CO2。用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收(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。
答案：
②滴定。要吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3，再用x mol·L－1 HCl溶液滴定，消耗y mL HCl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HCO。(2)①根据钙化作用的反应物是HCO和Ca2＋，生成物是CaCO3和CO2，故不难写出反应的离子方程式为2HCO＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O。②根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2xHO。(3)①该装置为洗气装置，要注意装置中长管进、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根据该滴定过程得关系式：CO2～HCO～HCl，n(CO2)＝n(HCl)＝x mol·L－1×y×10－3 L＝xy×10－3 mol，所以c(CO2)＝＝ mol·L－1。
素养一 CO、CO2的净化
1．CO、CO2气体的除杂方法
CO中混有CO2
通过盛有NaOH溶液的洗气瓶，然后干燥气体
CO2中混有CO
通过盛有灼热CuO的硬质试管
CO2中混有少量SO2或HCl
通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，然后干燥气体
①澄清石灰水只用于检验CO2，不能用于除去混合气体中的CO2，应用NaOH溶液除去；
②CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液均无沉淀产生
2.确认混合气体(CO、CO2)中含有CO气体的实验设计方法
各装置的作用是：
A——除去混合气体中的CO2气体
B——检验混合气体中CO2是否除尽
C——除去CO中携带的H2O
D——CO还原CuO：CO＋CuOCu＋CO2
E——验证CO的氧化产物CO2
F——除去尾气中的CO2气体
G——除去尾气中的CO气体、防止污染环境
确定混合气体中含有CO气体的实验现象是：
D中的物质由黑色变成红色，B中无明显现象，E中的澄清石灰水变浑浊。
1．写出除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法。
(1)CO(CO2)：通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶。
(2)CO2(CO)：通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管。
(3)CO2(O2)：通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管。
(4)CO2(SO2)：通过盛有饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液的洗气瓶。
(5)CO2(HCl)：通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶。
2．(2020·重庆七校联考)一氧化碳在工业上常用作燃料、精炼金属的还原剂和化学合成的原料等。回答下列问题：
(1)实验室常用甲酸与浓硫酸共热制取CO，其装置如图所示。
①图中仪器M为滴液漏斗，实验时用其代替分液漏斗来滴加甲酸效果更佳，原因是系统内气体上下相通，甲酸更易滴入烧瓶中。
②制取CO的化学方程式为HCOOHCO↑＋H2O。
(2)为探究CO的化学性质，某课外小组的同学按如图所示装置进行实验。打开K2，关闭K1和K3。已知Cu2Cl2的氨水溶液可以将CO氧化为草酸铵，同时本身被还原为Cu。
①实验前需进行的操作是检查装置的气密性。
②一段时间后b处活鼠中毒死亡(填现象)，打开K1，并在F处点燃CO，试管中氧化铜由黑色逐渐变红，a处澄清石灰水变浑浊。说明CO具有的化学性质有毒性和还原性。
(3)待试管中固体颜色全部变为红色，关闭K1，稍后关闭K2，停止通入CO, 再打开K3。c装置的作用是吸收尾气CO，此处反应的离子方程式为2CO＋Cu2Cl2＋4NH3＋2H2O===2Cu↓＋2Cl－＋4NH＋C2O。
解析：(1)①滴液漏斗内气体上下相通，甲酸更容易滴入烧瓶中。②该实验利用浓硫酸的脱水性，用HCOOH制取CO，其化学方程式为HCOOHCO↑＋H2O。(2)①有气体通过的装置在实验前都需要检查装置的气密性。②b处的活鼠因CO而中毒死亡；在加热条件下，CO还原氧化铜得到二氧化碳，试管中黑色的氧化铜变为红色的铜，生成的二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，由以上实验现象可以说明CO有毒性和还原性。(3)CO有毒，不能直接排放到空气中，由题意Cu2Cl2的氨水溶液可以将CO氧化为草酸铵，同时本身被还原为Cu，则c装置的作用是吸收尾气CO，结合题给条件写出离子方程式：Cu2Cl2＋2CO＋4NH3＋2H2O===4NH＋C2O＋2Cl－＋2Cu↓。
素养二 CO2与碱、盐溶液反应规律
1．与碱溶液的反应
(1)反应原理
NaOHNa2CO3NaHCO3
(2)反应后溶质成分的判断
x＝
溶质成分
x≤1∶1
NaHCO3
1∶12∶1
NaOH、Na2CO3
也可用数轴来表示：
2．与盐溶液的反应
(1)CO2与盐溶液的常见反应
碳酸是一种弱酸，其酸性比盐酸、醋酸要弱，因此，盐酸、醋酸能与碳酸盐反应；其酸性又比硅酸、次氯酸、苯酚、偏铝酸等强，因此，将CO2气体通入Na2SiO3、NaClO、、NaAlO2等盐溶液中，均能发生反应而生成相应的弱酸和碳酸(氢)盐，这就是“强酸制弱酸”原理的应用。如：
①CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3
②CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H4SiO4↓＋Na2CO3
或CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3
当CO2过量时，发生反应如下：
2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3
③CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO
当CO2过量时，发生反应如下：
2CO2＋Ca(ClO)2＋2H2O===Ca(HCO3)2＋2HClO
⑤CO2＋NaAlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3(CO2过量时)
CO2＋2NaAlO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3(CO2少量时)
(2)注意事项
①“强酸制弱酸”是一个重要的化学反应规律，但不可认为弱酸就不能“制取”强酸。在某些条件下，当弱酸的酸根阴离子被沉淀或被氧化后，H＋就被“释放”出来，从而生成了强酸。如将H2S通入CuSO4溶液中或向氢硫酸中滴加氯水，均由氢硫酸这种弱酸生成了强酸：H2S＋CuSO4===CuS↓＋H2SO4(S2－与Cu2＋结合成难溶的CuS)，H2S＋Cl2===S↓＋2HCl(S2－被氧化)。
②CO2与溶液反应的产物与CO2的用量无关，都生成NaHCO3，因为酸性H2CO3>OH>HCO。
③CO2与NaClO溶液反应的产物与CO2的量无关，也只能生成NaHCO3，不能生成Na2CO3，因为酸性H2CO3> >HCO。
④CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液均不反应，无沉淀产生。
1．(2020·吉林模拟)将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2体积(V)的关系正确的是( D )
解析：CO2与KOH和Ca(OH)2都会反应，但存在着竞争，如果先与KOH反应，则反应后生成的K2CO3立即会与Ca(OH)2反应生成CaCO3，因此，可以看成CO2先与Ca(OH)2反应，所以通CO2后立即有CaCO3生成。第二步还要判断CO2是先跟KOH反应还是先与生成的CaCO3反应，同样可以采用假设法判断，即如果先与CaCO3反应，则生成的Ca(HCO3)2又会与KOH反应，因此是先与KOH反应，此过程生成沉淀的物质的量不变，当KOH反应完全，再与CaCO3反应，直至沉淀完全溶解，故选D。
2．(2020·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( B )
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的溶解度比Na2CO3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。故选B。
知识点二 硅及其化合物、无机非金属材料
1．硅(Si)
(1)硅的存在
硅在自然界中以化合态存在，在地壳中的含量仅次于氧。
(2)物理性质
灰黑色，硬度大，熔、沸点高，具有金属光泽。
(3)化学性质
常温下与F2、HF、NaOH反应；加热时能与H2化合生成不稳定的氢化物SiH4，加热时还能与Cl2、O2化合分别生成SiCl4、SiO2。涉及的化学方程式如下：
①与非金属单质反应
②与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
③与NaOH溶液反应：
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
(4)制备方法
①制取粗硅：工业上，用焦炭在电炉中还原SiO2得到含有少量杂质的粗硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑。
②粗硅提纯：Si＋2Cl2SiCl4，SiCl4＋2H2Si＋4HCl。
提醒：①用焦炭还原SiO2，产物是 CO而不是CO2。
②粗硅中含碳等杂质，与Cl2反应生成的SiCl4中含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度硅。
(5)主要用途
①良好的半导体材料；②太阳能电池；③计算机芯片。
2．二氧化硅(SiO2)
(1)二氧化硅的组成
二氧化硅存在于沙子、石英、水晶、玛瑙(含杂质的石英)等中。SiO2是由Si和O按原子个数比1∶2直接构成。Si、SiC、Si3N4、BN等也是直接由原子构成的。
(2)二氧化硅的性质及用途
物理性质
硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水
化学性质
与水反应
不反应
与酸反应
只与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
与碱反应
如与NaOH反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)
与盐反应
如与Na2CO3反应：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑
与碱性氧
化物反应
如与CaO反应：CaO＋SiO2CaSiO3
用途
光导纤维、光学仪器、电子部件
3.硅酸和硅酸盐
(1)硅酸(H2SiO3)
(2)硅酸盐(如Na2SiO3)
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)硅酸盐组成的表示
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，石棉(CaMg3Si4O12)可表示为CaO·3MgO·4SiO2。
4．无机非金属材料
(1)传统无机非金属材料
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、石英
黏土
主要设备
水泥回转窑
玻璃窑
陶瓷窑
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
材料类型
主要特性
示例
用途
高温结构
陶瓷
能承受高温，强度高
氮化硅陶瓷
汽轮机叶片、轴承、永久性模具等
半导体
陶瓷
具有电学特性
二氧化锡陶瓷
集成电路中的半导体
光学材料
具有光学特性
光导纤维
光缆通讯、医疗、照明等
生物陶瓷
具有生物功能
氧化铝陶瓷
人造骨骼、人造关节、接骨螺钉
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．硅在自然界中只以化合态的形式存在( √ )
2．晶体硅熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料( × )
3．Si和SiO2都可用于制造光导纤维( × )
提示：Si可用于制造半导体，SiO2用于制造光导纤维。
4．非金属性：C>Si，则热稳定性：CH4>SiH4( √ )
5．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应( × )
6．SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸( × )
提示：SiO2可溶于氢氟酸：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
7．玻璃是一种晶体，有较高的熔点( × )
提示：玻璃是非晶体，没有固定的熔点。
8．水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱( × )
提示：水玻璃是Na2SiO3的水溶液。
1．氢氟酸能腐蚀玻璃并用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，因为SiO2与碱溶液反应生成具有黏性的Na2SiO3。
2．不能依据反应2C＋SiO2Si＋2CO↑来说明C的还原性比Si强，也不能依据反应SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑来说明SiO2水化物的酸性比H2CO3强。此类反应能进行的原因是在高温条件下，生成物中的气体从反应体系中逸出，有利于反应向右进行。
3．SiO2虽然能与NaOH溶液、HF溶液反应，但不属于两性氧化物，属于酸性氧化物，但与水不能直接反应。
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．硅酸酸性比碳酸还弱，且是中学阶段唯一不溶于水的酸，可用作推断题题眼。
6．硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐是硅酸钠，其水溶液称为泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液。
7．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．(2019·全国卷Ⅰ)陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是( A )
A．“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁
B．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成
C．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐
D．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
解析：“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色与氧化亚铁有关，而氧化铁显红色，A项错误；秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成，B项正确；陶瓷以黏土为原料，经高温烧制而成，属于人造材料，主要成分是硅酸盐，C项正确；陶瓷主要成分是硅酸盐，硅酸盐中硅元素化合价处于最高价，化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点，D项正确。
2．(2020·山东寿光现代中学月考)下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是( C )
①硅是构成一些岩石和矿物质的基本元素
②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品
③高纯度的硅单质是良好的半导体材料
④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料
⑤水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂
⑥二氧化硅可用作光纤以及电脑芯片
A．①②③④ B．②③⑤⑥
C．①③④⑤ D．②③④⑤
解析：水晶的主要成分是二氧化硅，故②错误；二氧化硅可用作光纤，单质硅可用作电脑芯片，故⑥错误。本题选C。
3．(2020·合肥质检)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( C )
A．陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐产品
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，不属于硅酸盐产品，A错误；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，属于混合物，B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错误。
4．(2020·黑龙江大庆铁人中学月考)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HNO3溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是( B )
A．青石棉是一种硅酸盐材料
B．青石棉溶于足量的硝酸得到澄清溶液
C．青石棉的化学组成可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O
D．1 mol青石棉能使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，青石棉是一种硅酸盐产品，A正确；青石棉中硅元素以硅酸根离子的形式存在，与硝酸反应时生成硅酸，不溶于水，B错误；硅酸盐写成氧化物形式的先后顺序为：活泼金属氧物、较活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，C正确；青石棉中含有二价铁，根据氧化还原反应中得失电子数目相等，有关系式：Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O～HNO3，所以1 mol青石棉能使1 mol硝酸被还原，故D正确。
5．高纯度晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料。它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。可以按下列方法制备：
SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)
下列说法不正确的是( A )
A．步骤①的化学方程式为：SiO2＋CSi＋CO2↑
B．步骤①中每生成1 mol Si，转移4 mol电子
C．高纯硅是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料
D．SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点67.6 ℃)，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3
解析：A项，二氧化硅高温下与C反应生成CO气体，即步骤①的化学方程式为：SiO2＋2CSi＋2CO↑，故A错误；B项，步骤①中Si的化合价降低4，生成1 mol Si转移电子为4 mol，故B正确；C项，高纯硅是半导体，是制造集成电路、太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料，故C正确；D项，沸点相差30 ℃以上的两种液体可以采用蒸馏的方法分离，故D正确。
素养 硅及其化合物的特殊性质
物质
一般规律
硅及其化合物的特性
Si
硅还原性强于碳
2C＋SiO2Si＋2CO↑
非金属单质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
非金属单质一般不与非氧化性酸反应
Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
硅为半导体
非金属单质一般为绝缘体
(续表)
物质
一般规律
硅及其化合物的特性
SiO2
酸性氧化物一般与水反应生成相应酸
SiO2不溶于水，也不与水反应
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 ，故可发生反应Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓
以下反应不能说明酸性的强弱：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑
CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑
H2SiO3
无机酸一般易溶于水
硅酸难溶于水
1．(2020·江西师大附中模拟)由下列实验事实得出的结论正确的是( C )
A．由SiO2不能与水反应生成H2SiO3，可知SiO2不是H2SiO3的酸酐
B．由SiO2＋2CSi＋2CO↑可知碳的非金属性强于硅
C．CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性H2CO3>H2SiO3
D．SiO2可与NaOH溶液反应，也可与氢氟酸反应，可知SiO2为两性氧化物
解析：SiO2是H2SiO3的酸酐，A错误；SiO2＋2CSi＋2CO↑
，说明还原性C>Si，但不能比较非金属性，B错误；CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，说明酸性H2CO3>H2SiO3，C正确；两性氧化物是指和酸、碱反应生成盐和水的氧化物，二氧化硅和氢氟酸反应是其特殊性质，不能和其他酸发生反应，二氧化硅和碱溶液反应生成盐和水，是酸性氧化物，D项错误。
2．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( C )
A．图中所有反应都不属于氧化还原反应
B．硅酸盐的化学性质稳定，常用于制作光导纤维
C．可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙
D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高
解析：图中SiO2与CaO、CaCO3、Na2CO3的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。
3．(2020·长春统考)如图是利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程。容器A中发生的反应为Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2，容器B中发生的反应为SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl。下列说法正确的是( A )
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②和③中HCl均作氧化剂
D．反应①说明还原性：C>Si
解析：该工艺流程中，HCl和H2可循环使用，A项正确；可用过滤的方法分离Si与SiHCl3，B项错误；反应③中HCl是氧化产物，C项错误；由于碳的非金属性强于硅，故碳的还原性弱于硅，D项错误。
