1、专题四专题四非金属及其化合物非金属及其化合物 第第 1 1 讲讲碳、硅及其化合物碳、硅及其化合物 考试要点核心素养 1.掌握 C、Si 单质及其重要化合物的主要性质及 应用。 2.了解 C、Si 单质及其重要化合物的制备方法。 3.了解 C、Si 单质及其重要化合物对环境的影 响。 1.宏观辨识与微观探析:了解 C、Si 单质 及其重要化合物的主要性质及其应用。 2.科学精神与社会责任:通过实验了解硅 及其化合物的主要性质,认识其在信息技 术、材料科学领域的应用。 一、碳、硅及其化合物 1.C、Si 单质的存在形态、物理性质及用途 碳硅 原子结构 示意图 存在形态游离态和化合态化合态 结构 金
2、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 物理性质 金刚石:熔点高、硬度大 石墨:熔点高、质软,有滑腻感 晶体硅:灰黑色固体,有金属光泽、硬度 大、熔点高 用途 金刚石:用作切割刀具 石墨:用作电极、铅笔芯 晶体硅:用作半导体材料、硅芯片和 硅太阳能电池 2.C、Si 单质的化学性质 涉及的化学方程式: C+CO22CO 或 2C+O22CO CO2+C2CO CuO+CCu+CO C+H2O(g)CO+H2(制水煤气) Si+4HFSiF4+2H2 Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2 3.二氧化硅与二氧化碳的比较 二氧化硅二氧化碳 结构立体网状结构
3、,不存在单个分子存在单个 CO2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 与水反应不反应CO2+H2OH2CO3 与酸反应 只与氢氟酸反应: SiO2+4HFSiF4+2H2O 不反应 与碱反应 SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O(盛碱液的 试剂瓶用橡胶塞) CO2少量:CO2+2NaOHNa2CO3+H2O CO2过量:CO2+NaOHNaHCO3 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 Na2S
4、iO3+2H2O+2CO2(足 量)H2SiO3+2NaHCO3 与碱性 氧化物 反应 如与 CaO 反应:SiO2+CaOCaSiO3 如与 Na2O 反应:Na2O+CO2Na2CO3 与碳反应2C+SiO2Si+2COC+CO22CO 用途 制光导纤维、光学 仪器、电子部件等 制饮料、制碳酸盐等 4.CO2的实验室制法 (1)反应原理:CaCO3+2HClCaCl2+CO2+H2O。 (2)发生装置:启普发生器。 (3)除去 CO2中混有的 HCl 的试剂:饱和 NaHCO3溶液。 (4)收集方法:向上排空气法。 (5)验满方法:用燃着的小木条靠近集气瓶口,火焰熄灭。 5.硅的工业制取及
5、提纯 涉及的化学方程式: SiO2+2CSi+2CO Si+2Cl2SiCl4 SiCl4+2H2Si+4HCl 二、硅酸、硅酸盐和无机非金属材料 1.硅酸的性质、制备及用途 2.硅酸盐 (1)硅酸盐是由硅、氧元素和金属元素组成的化合物的总称,是构成地壳岩石 的主要成分。 (2)Na2SiO3水溶液俗称水玻璃,是无色液体,常用于制作黏合剂、防腐剂和耐火材 料。 (3)硅酸钠溶液在空气中易变质,反应的化学方程式为 Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3。 (4)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,排列顺序:活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物二氧
6、化硅水,如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2OSiO2,石棉 (CaMg3Si4O12)可表示为CaO3MgO4SiO2。 3.无机非金属材料 (1)传统无机非金属材料 水泥玻璃陶瓷 主要原料石灰石、黏土、石膏纯碱、石灰石、石英砂黏土 主要设备水泥回转窑玻璃熔炉陶瓷窑 玻璃生产中的两个重要反应:Na2CO3+SiO2Na2SiO3+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、生物陶瓷等。 (3)特殊功能的含硅物质 a.碳化硅具有金刚石结构,可用作磨料。 b.含硅元素 4%的硅钢具有导磁性。 c.硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。
7、 1.易错易混辨析(正确的画“”,错误的画“”)。 (1)碳元素是形成化合物种类最多的元素 () (2)因为 HF 与 SiO2反应,故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记() (3)下列转化在一定条件下能够实现:SiO2SiCl4Si() (4)Si 和 SiO2都可用于制造光导纤维() (5)SiO2既能和 NaOH 溶液反应,又能和氢氟酸反应,所以是两性氧化物() (6)SiO2与水反应可制取硅酸() (7)CO2通入水玻璃可以得到硅酸沉淀() (8)水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品() (9)陶瓷、玻璃、水泥都用到石灰石作原料() (10)水玻璃的化学性质稳定,在空气中不易变质 () 答案(
8、1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10) 2.将下列物质和其物理性质或用途用短线连接起来。 答案caebdgf 3.硅是无机非金属材料的主角,硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的 90%以上。 (1)用 Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧,说明 Na2SiO3可用作。Na2SiO3可通过 SiO2 与纯碱混合高温熔融反应制得,高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是。 A.普通玻璃坩埚B.石英玻璃坩埚 C.氧化铝坩埚D.铁坩埚 (2)工业上常利用反应 2C+SiO2Si+2CO制备硅单质,该反应中所含元素化合价升高的物质 是(填化学式,下同),氧化剂是。 答案(1)阻燃剂D(2)
9、CSiO2 考点一碳、硅及其化合物 典例探究 例(2020 吉林长春模拟)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() 答案DCO2与 KOH 和 Ca(OH)2都会反应,但如果 CO2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(H
10、CO3)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,CO2再与 CaCO3反应,直至沉淀完全溶解,故选 D。 名师点拨 假设法判断 CO2的反应顺序 假若 CO2先与 KOH 反应,反应的化学方程式为 2KOH+CO2K2CO3+H2O,然后产生的 K2CO3会与 Ca(OH)2反应,产生 CaCO3沉淀和 KOH,故 CO2先与 Ca(OH)2反应生成 CaCO3沉淀。 题组训练 题组一Si 单质的存在形态、性质及用途 1.(2020 河南洛阳月考)在自然界中,只能以化合态存在的元素是() A.碳B.硅 C.硫D.Au 答案BSi
11、为亲氧元素,在自然界中与一定氧结合形成化合物,B 项符合题意。 2.(2020 河北保定月考)高速公路两边的太阳能板使用的材料是() A.硅B.钛合金 C.二氧化硅D.铅合金 答案ASi 常用作半导体材料,应用于芯片、太阳能电池中,A 正确。 题组二二氧化碳的性质 3.(2020 湖北宜昌模拟)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 () 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加剧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 答案D乙烯的年产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志,D 错误
12、。 4.用 4 种溶液进行实验,下表中“溶液”与“操作及现象”对应关系错误的是() 选项溶液操作及现象 ACa(OH)2溶液 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 BNaAlO2溶液通入 CO2,溶液变浑浊,继续通 CO2至过量,浑浊消失 CCa(ClO)2溶液通入 CO2,溶液变浑浊,再加入品红溶液,红色褪去 DCaCl2溶液通入 CO2,溶液没有明显变化,再通入氨气,溶液变浑浊 答案B2NaAlO2+CO2+3H2O2Al(OH)3+Na2CO3,继续通 CO2至过量,Al(OH)3不溶于碳酸,沉淀 不消失,B 错误。 题组三二氧
13、化硅的性质 5.(2020 黑龙江牡丹江模拟)下列有关硅及硅的化合物的叙述中,正确的是() A.硅是光导纤维的主要成分 B.硅是构成岩石与许多矿物的基本元素 C.SiO2是酸性氧化物,不与任何酸发生反应 D.可以通过 SiO2一步制得硅酸 答案B光导纤维的主要成分是二氧化硅,故 A 错误;硅是亲氧元素,岩石与许多矿物的基本元 素中都有 Si 元素,故 B 正确;SiO2是酸性氧化物,但可与氢氟酸发生反应,故 C 错误;二氧化硅不 溶于水,不能通过 SiO2一步制得硅酸,故 D 错误。 6.(2020 吉林延边检测)利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程如下图所示,下列说法正确的是 () A.SiO
14、2属于两性氧化物 B.盛放 Na2CO3溶液的试剂瓶(玻璃瓶)用玻璃塞 C.硅胶吸水后可重复再生 D.流程图中的转化都是氧化还原反应 答案CSiO2是酸性氧化物,A 错误;Na2CO3溶液呈碱性,试剂瓶(玻璃瓶)不能用玻璃塞,B 错误; 题图中有的转化不是氧化还原反应,例如 SiO2与 NaOH 溶液的反应,D 错误。 题组四二氧化碳与碱反应的图像题 7.向含有 0.2molNaOH 和 0.1molBa(OH)2的溶液中持续稳定地通入 CO2,当通入气体 8.96L(0,1.0110 5Pa)时立即停止。则这一过程中,溶液中离子的物质的量与通入 CO 2的体积 关系正确的是(气体的溶解和离子
15、的水解忽略不计)() 答案C本题涉及的化学反应: Ba(OH)2+CO2BaCO3+H2O 2NaOH+CO2Na2CO3+H2O BaCO3+CO2+H2OBa(HCO3)2 Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3 01.0110 5Pa 未通入 CO 2时,溶液中:0.2molNa +、0.1molBa2+、0.4molOH-;当通入 2.24LCO 2时, 发生反应, 此时溶液中:0.2molNa +、0.2molOH-;当通入 4.48LCO 2时,发生反应,此时溶液 中:0.2molNa +、0.1molCO 3 2-,当通入 6.72LCO 2时,发生反应,此时溶液中:0.2m
16、olNa +、 0.2molHCO3 -;当通入 8.96LCO 2时,发生反应,此时溶液中:0.2molNa +、0.1molBa2+、 0.4molHCO3 -。对比选项可知 C 项正确。 8.向体积均为 10mL 且物质的量浓度相同的两份 NaOH 溶液中分别通入一定量的 CO2得到溶液甲 和乙。向甲、乙两溶液中分别滴加 0.1molL -1盐酸。此时反应生成 CO 2体积(标准状况)与所加 盐酸体积间的关系如图所示。则下列叙述中正确的是() A.原 NaOH 溶液的物质的量浓度为 0.5molL -1 B.当 0V(HCl)10mL 时,甲溶液中发生反应的离子方程式为 OH -+H+
17、H2O C.乙溶液中含有的溶质是 Na2CO3、NaHCO3 D.乙溶液中滴加盐酸后产生 CO2体积的最大值为 112mL(标准状况) 答案A在氢氧化钠溶液中通入一定量的二氧化碳后,溶液中溶质的组成可能是 NaOH 和 Na2CO3、 Na2CO3、Na2CO3和 NaHCO3、NaHCO3四种情况,没有产生二氧化碳时的反应可能为 OH -+H+ H2O 和 CO3 2-+H+ HCO3 -,产生二氧化碳的反应为 HCO 3 -+H+ CO2+H2O。根据题图可以知道,当 V(HCl)=50mL 时,得到的产物为 NaCl,由原子守恒可以知 道:n(NaOH)=n(NaCl)=n(HCl)=0
18、.1molL -10.05L=0.005mol,则原氢氧化钠溶液的浓度 c(NaOH)=0.005mol 0.01L =0.5molL -1,A 正确;当 0V(HCl)10mL 时,甲溶液中没有二氧化碳产生,反应的 离子方程式为 CO3 2-+H+ HCO3 -,B 错误;氢氧化钠溶液中通入二氧化碳,溶质不可能为 NaOH、 NaHCO3,根据题图及分析可知,乙溶液中的溶质为 NaOH 和 Na2CO3,C 错误;乙溶液中滴加盐酸,产生 二氧化碳的反应为 HCO3 -+H+ H2O+CO2,根据消耗了 10mL 盐酸可以知道,生成二氧化碳的物质 的量为 0.001mol,标准状况下 0.00
19、1mol 二氧化碳气体的体积为 22.4Lmol - 10.001mol103mLL-1=22.4mL,D 错误。 考点二硅酸、硅酸盐和无机非金属材料 典例探究 例下列说法正确的是() A.晶体硅具有半导体性质,可用于生产光导纤维 B.玻璃中含有的 SiO2可与 NaOH 溶液反应,故常用 NaOH 溶液雕刻玻璃 C.陶瓷、水泥、石英玻璃都属于硅酸盐材料 D.硅酸盐 Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示为 Na2O2FeO3SiO2 答案D晶体硅具有半导体性质,可用于生产电脑芯片,A 错误;雕刻玻璃可用氢氟酸,B 错 误;石英玻璃的主要成分是二氧化硅,C 错误;硅酸盐 Na2Fe2Si3
20、O9用氧化物的形式可表示为 Na2O2FeO3SiO2,D 正确。 名师点拨 硅酸盐写成氧化物形式的方法 (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,不同氧化物 之间以“”隔开。 (2)各元素的化合价保持不变,且满足化合价代数和为零,各元素原子个数比符合原来的组 成。 (3)当计量数出现分数时应化为整数。如正长石:KAlSi3O8不能写成1 2K2O 1 2Al2O33SiO2,应 写成 K2OAl2O36SiO2。 题组训练 题组一硅酸、硅酸盐的性质与用途 1.不属于硅酸盐工业产品的是() A.水泥B.玻璃 C.陶瓷D.化肥 答案D水泥、玻璃、陶瓷属于常见的硅酸盐产品,
21、化肥不是,D 正确。 2.硅是带来人类文明的重要元素之一。下列物质中主要成分是硅酸盐的是() A.陶瓷B.金刚石 C.光导纤维D.大理石 答案A陶瓷的主要成分是硅酸盐,A 正确;金刚石是碳,B 错误;光导纤维的主要成分是二氧化 硅,C 错误;大理石的主要成分是碳酸钙,D 错误。 题组二无机非金属材料 3.硅是构成无机非金属材料的一种主要元素,下列有关硅的化合物的叙述错误的是 () A.氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料,其化学式为 Si3N4 B.碳化硅(SiC)的硬度大、熔点高,可用于制作高温结构陶瓷和轴承 C.光导纤维是一种新型无机非金属材料,其主要成分为 SiO2 D.二氧化硅为立体网状
22、结构,其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为 12 答案DD 项,在 SiO2晶体中,1 个硅原子与周围 4 个氧原子形成 4 个硅氧单键,错误。 4.(2020 湖南武冈二中模拟)材料与化学密切相关,下表中材料与其主要成分对应关系错误的是 () 选项材料主要成分 A刚玉、金刚石三氧化二铝 B大理石、石灰石碳酸钙 C普通水泥、普通玻璃硅酸盐 D沙子、石英二氧化硅 答案A刚玉和金刚石的主要成分分别是三氧化二铝和碳。 1.(2020 浙江 7 月选考,9,2 分)下列说法不正确的是() A.高压钠灯可用于道路照明 B.SiO2可用来制造光导纤维 C.工业上可采用高温冶炼黄铜矿的方法获得粗铜 D.BaC
23、O3不溶于水,可用作医疗上检查肠胃的钡餐 答案DA 项,高压钠灯透雾能力强,可用于道路照明,正确;B 项,光导纤维的主要成分为 SiO2, 正确;C 项,工业上可采用主要成分为 CuFeS2的黄铜矿来高温冶炼制备粗铜,正确;D 项,BaCO3会 与胃酸反应,产生剧毒重金属离子Ba 2+,故 BaCO 3不可用作检查肠胃的钡餐,错误。 2.(2020 课标,9,6 分)二氧化碳的过量排放可对海洋生物的生存环境造成很大影响,其原理如 下图所示。下列叙述错误的是() A.海水酸化能引起 HCO3 -浓度增大、CO 3 2-浓度减小 B.海水酸化能促进 CaCO3的溶解,导致珊瑚礁减少 C.CO2能引
24、起海水酸化,其原理为 HCO3 - H +CO 3 2- D.使用太阳能、氢能等新能源可改善珊瑚的生存环境 答案C海水酸化会引起 H +浓度增大,H+与 CO 3 2-结合生成 HCO 3 -,故 HCO 3 -浓度增大、CO 3 2-浓度减 小;海水酸化会使 CO3 2-浓度减小,平衡 CaCO 3 Ca 2+CO 3 2-朝着 CaCO 3溶解的方向移动,导致珊瑚 礁减少;CO2引起海水酸化的原理是 CO2+H2OH2CO3H +HCO 3 -;使用太阳能、氢能等新能源可 减少二氧化碳的排放,可改善珊瑚的生存环境。故选 C。 3.(2020 浙江 7 月选考,24,2 分)Ca3SiO5是
25、硅酸盐水泥的重要成分之一,其相关性质的说法不正 确的是() A.可发生反应:Ca3SiO5+4NH4ClCaSiO3+2CaCl2+4NH3+2H2O B.具有吸水性,需要密封保存 C.能与 SO2反应生成新盐 D.与足量盐酸作用,所得固体产物主要为 SiO2 答案DA 项,Ca3SiO5可表示为 CaSiO32CaO,NH4Cl 水解使溶液显酸性,故可发生反应 Ca3SiO5+4NH4ClCaSiO3+2CaCl2+4NH3+2H2O,正确;B 项,水泥具有吸水性,需密封保存,正确;C 项,SO2+H2OH2SO3,H2SO3的酸性比 H2SiO3强,故 Ca3SiO5能与 SO2反应生成新
26、盐,正确;D 项,根据 强酸制取弱酸的原理,所得固体产物主要是 H2SiO3,错误。 4.(2019 北京理综,6,6 分)下列我国科研成果所涉及材料中,主要成分为同主族元素形成的无机 非金属材料的是() A.4.03 米大口径碳 化硅反射镜 B.2022 年冬奥会聚 氨酯速滑服 C.能屏蔽电磁波的碳包覆银 纳米线 D.“玉兔二号”钛 合金筛网轮 答案AB 项,2022 年冬奥会的速滑服是由有机合成材料制成的;C 项,碳包覆银纳米线是金属 材料;D 项,钛合金筛网轮是金属材料。 A A 组组基础达标基础达标 1.(2020 广东深圳模拟)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。
27、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 () 答案C玛瑙、光导纤维和水晶的主要成分都是 SiO2,硅单质可用来制造太阳能电池。 2.(2020 山东师范大学附属中学模拟)有科学家提出,硅是“21 世纪的能源”。下面有关硅的叙 述中正确的是() A.硅单质化学性质不活泼,常温下不与任何物质反应 B.硅是构成矿物和岩石的主要元素,硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位 C.硅的化学性质不活泼,在自然界中以游离态存在 D.硅在电子工业中,是重要的半导体材料 答案D硅单质化学性质不活泼,但在常温下可以与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和氢气,故 A 错误;硅是构成矿物和岩石的主
28、要元素,硅在地壳中的含量在所有的元素中居第二位,居第一位 的是氧元素,故 B 错误;硅是亲氧元素,在自然界中以化合态的形式存在,故 C 错误;晶体硅的导 电性介于导体与绝缘体之间,是良好的半导体材料,故 D 正确。 3.下列反应不能一步完成的是() A.SiO2Na2SiO3B.SiO2H2SiO3 C.SiO2CaSiO3D.H2SiO3SiO2 答案B二氧化硅不溶于水,SiO2H2SiO3不能一步完成,B 符合题意。 4.中国是瓷器的故乡,下列关于陶瓷的说法正确的是() A.高品质的白瓷晶莹剔透,属于纯净物 B.瓷器中含有大量的金属元素,因此陶瓷属于金属材料 C.氮化硅陶瓷属于传统无机非金
29、属材料 D.“窑变”是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致颜色的变化 答案DA 项,瓷器主要是由黏土烧结而成,瓷器中含有多种硅酸盐,是混合物,错误;B 项,尽管 瓷器中含有大量的金属元素,但陶瓷不属于金属材料,因为其中的金属元素是以化合态存在的, 陶瓷属于无机非金属材料,错误;C 项,氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料,错误;D 项,不同的 金属化合物颜色可能不同,在高温下,釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致颜色发生变化, 正确。 5.单晶硅是制作电子集成电路的基础材料,对硅的纯度要求很高。制得高纯度硅的化学方程式 为SiO2+2CSi+2CO、Si+3HClSiHCl3+H2、Si
30、HCl3+H2Si+3HCl,则有关反应分类 说法正确的是() A.均属于氧化还原反应 B.只有属于置换反应 C.只有属于氧化还原反应 D.属于复分解反应 答案A均属于氧化还原反应,也均属于置换反应,故 A 正确。 6.(2020 河南许昌模拟)新材料的新秀石墨烯、氧化石墨烯已成为物理、化学、材料科学研 究的热点课题。其结构模型如图所示。 下列有关说法正确的是() A.石墨烯是一种新型化合物 B.氧化石墨烯即石墨烯的氧化物 C.二者和石墨都是碳的同素异形体 D.氧化石墨烯具有一定的亲水性 答案D石墨烯是碳的单质,不是化合物,A 错误;氧化石墨烯还含有氢元素,故不是石墨烯的氧 化物,也不是碳的同
31、素异形体,B、C 错误;氧化石墨烯结构中含有羟基和羧基等亲水基团,所以具 有一定的亲水性,D 正确。 7.(2020 浙江萧山模拟)二氧化硅是一种酸性氧化物,下列物质中不能和二氧化硅发生化学反应 的是() A.氢氟酸B.碳(高温下) C.碳酸钠(高温下)D.水 答案D二氧化硅不能和水反应,故 D 正确。 8.向含 0.2molKOH 和 0.1molCa(OH)2的溶液中持续通入 CO2,当通入气体的体积为 6.72L 时立即 停止,则在这一过程中,溶液中离子的物质的量(n)和通入 CO2的体积(V)的关系图正确的是(气体 的溶解忽略不计,气体体积均在标准状况下测量)() 答案D将 CO2通入
32、混合液中发生反应的离子方程式依次为: 2OH -+CO 2+Ca 2+ CaCO3+H2O 2OH -+CO 2 CO3 2-+H 2O CO3 2-+H 2O+CO2 2HCO3 - 溶液中 Ca 2+的物质的量为 0.1mol,由反应知 Ca2+完全沉淀时需消耗 0.2molOH-,溶液中离子的物 质的量减少 0.3mol,此时消耗 CO2的体积为 2.24L。继续通入 CO2,溶液中剩余的 0.2molOH -发生 反应,生成 0.1molCO3 2-,溶液中离子的物质的量减少 0.1mol,此时共消耗 CO 24.48L。继续通入 CO2,0.1molCO3 2-发生反应,溶液中离子的
33、物质的量增加 0.1mol,此时共消耗 CO 26.72L。 9.(2020 江苏南通模拟)下列各项操作中,不发生先沉淀后溶解现象的是() 向 Na2CO3饱和溶液中通入过量的 CO2 向 Na2SiO3溶液中逐滴加入过量稀硫酸 向澄清石灰水中通入过量的 CO2气体 向 NaAlO2溶液中通入过量 CO2 A.B.C.D. 答案C由于碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠,因此会有晶体析出,符合题意;Na2SiO3和稀硫 酸反应,生成硅酸沉淀,硅酸不溶于水,也不溶于稀硫酸,符合题意;澄清石灰水和 CO2气体反应, 先生成碳酸钙沉淀,继续通入二氧化碳,生成碳酸氢钙,碳酸氢钙溶于水,不符合题意;NaAlO2
34、溶液和 CO2反应生成氢氧化铝沉淀,氢氧化铝不溶于水,也不溶于碳酸,符合题意;故本题选 C。 10.(2020 内蒙古赤峰模拟)碳、硅及其化合物的开发由来已久,在现代生活中有广泛应用。 (1)SiO2是玻璃的主要成分之一,保存氢氧化钠溶液的玻璃瓶应用橡胶塞的原因是 (用化学方程式表示)。 (2)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路 线,其中一种工艺流程示意图及主要反应如下: 用石英砂和焦炭在电弧炉中制粗硅,该反应的化学方程式为。 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
35、下表,提纯 SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和。 物质SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4 沸点/235557.631.88.2-30.4-84.9-111.9 SiHCl3极易水解,常温下其完全水解的化学方程式为。 答案(1)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O (2)SiO2+2CSi+2CO精馏(或蒸馏) SiHCl3+3H2OH2SiO3+H2+3HCl 解析(1)SiO2是玻璃的主要成分之一,保存氢氧化钠溶液的玻璃瓶应用橡胶塞的原因是玻璃中 的二氧化硅和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠能把瓶口和瓶塞黏结在一起,发生反应的化学方程 式为 SiO2
36、+2NaOHNa2SiO3+H2O。(2)石英砂的主要成分是二氧化硅,在反应中生成单质硅,反 应为 SiO2+2CSi+2CO;利用沸点的不同提纯 SiHCl3属于蒸馏,SiHCl3(沸点 31.8)中含 有少量 SiCl4(沸点 57.6)和 HCl(沸点-84.9),由于沸点差别较大,可以通过精馏(或蒸馏)除 去杂质;常温下 SiHCl3水解的反应方程式为 SiHCl3+3H2OH2SiO3+H2+3HCl。 B B 组组综合提升综合提升 11.某固体混合物 X 可能是由 Na2SiO3、Fe、Na2CO3、BaCl2中的两种或两种以上的物质组成的。 某兴趣小组为探究该固体混合物的组成,设
37、计实验方案如下图所示(所加试剂均过量)。下列说 法不正确的是() A.该固体混合物一定含有 Fe、Na2CO3、BaCl2 B.气体 A 一定是混合气体 C.白色沉淀 B 在空气中逐渐变成灰绿色,最后变成红褐色 D.沉淀 A 一定是 H2SiO3 答案A由题给信息可知,气体 A 使澄清石灰水变浑浊,则气体 A 中一定含有 CO2,混合物与盐 酸反应有沉淀 A 生成,沉淀 A 是 H2SiO3,溶液 A 与 NaOH 溶液反应后生成白色沉淀 B,则白色沉淀 B 是 Fe(OH)2,溶液 B 与稀硝酸、硝酸银反应生成的白色沉淀 C 是氯化银,则原混合物中一定有 Na2SiO3、Fe、Na2CO3,
38、可能有 BaCl2,A 错误;气体 A 是二氧化碳和氢气的混合气体,故 B 正确;白色 沉淀 Fe(OH)2在空气中逐渐变成灰绿色,最后变成红褐色,C 正确;沉淀 A 一定是 H2SiO3,D 正确。 12.(2020 浙江台州模拟)青石棉是世界卫生组织确认的一种致癌物质,青石棉的化学式为 Na2Fe5Si8O22(OH)2,青石棉用稀硝酸溶液处理时,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 Na2O3FeOFe2O38SiO2H2O C.1molNa2Fe5Si8O22(OH)2与足量的硝酸作用,至少需消耗
39、8.5L2mol/LHNO3溶液 D.Na2Fe5Si8O22(OH)2不能和氢氟酸作用 答案B青石棉属于硅酸盐,不易燃,也不溶于水,故 A 错误;青石棉中铁元素的化合价有+2 价 和+3 价两种,根据原子守恒和化合价不变,其化学组成用氧化物的形式可表示为 Na2O3FeOFe2O38SiO2H2O,故 B 正确;青石棉用稀硝酸溶液处理时,亚铁离子被氧化为铁离 子,硝酸被还原为一氧化氮,产物为 NaNO3、Fe(NO3)3、NO、H2O、SiO2,1mol 该物质能和 18molHNO3 反应,至少需消耗 9L2mol/LHNO3溶液,故 C 错误;青石棉能与氢氟酸反应生成四氟化硅,故 D 错
40、误。 13.(2020 山西运城模拟)下列说法正确的是() A.在粗硅的制取中发生反应 2C+SiO22CO+Si,硅被还原,所以碳的还原性强于硅的还原性 B.盛放 NaOH 溶液时,使用带玻璃塞的磨口瓶 C.用 SiO2制取硅酸,应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应,然后再通入 CO2 D.由 Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2可知,硅酸的酸性强于碳酸 答案C依据元素周期律,硅元素的还原性大于碳元素,A 项反应能发生是因为产物中有 CO 气 体生成,使平衡向右移动,故 A 错误;玻璃瓶磨口处的二氧化硅能和氢氧化钠反应,生成具有黏性 的硅酸钠,使玻璃塞和瓶体黏在一起,不便于打开,所以盛放
41、氢氧化钠溶液时,不能用带玻璃塞的 磨口瓶,故 B 错误;二氧化硅难溶于水,所以无法用二氧化硅和水直接反应制得硅酸,用 SiO2制取 硅酸时,先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应:SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O,因碳酸酸性强于硅酸且 硅酸是溶解度较小的沉淀,所以再通入 CO2,发生反应 Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3+Na2CO3,制得硅 酸,故 C 正确;D 项反应不是在水溶液中进行的,且产物中有气体生成,与酸性强弱无关,故 D 错误。 14.向 100mLNaOH 溶液中通入一定量的 CO2气体,充分反应后,再向所得溶液中逐滴加入 0.2mol/L 的盐酸,产生 CO2的体
42、积与所加盐酸体积之间的关系如图所示。下列判断正确的是 () A.原 NaOH 溶液的浓度为 0.1mol/L B.通入 CO2的体积为 448mL C.所得溶液的溶质成分的物质的量之比n(NaHCO3)n(Na2CO3)=21 D.所得溶液的溶质成分的物质的量之比n(NaOH)n(Na2CO3)=13 答案C由题图知,加入 100mL0.2mol/L 的盐酸时,得到 NaCl 溶液,由电荷守恒和原子守恒可 得n(NaOH)=n(HCl),NaOH 溶液的浓度为 0.2mol/L,故 A 错误;因没有注明气体的状况,无法计算 CO2的体积,故 B 错误;025mL 没有气体生成,从 25mL 开
43、始加盐酸生成二氧化碳气体,共消耗盐酸 100mL-25mL=75mL,两个过程消耗盐酸的体积比为 13,则 NaOH 溶液通入一定量 CO2反应后溶液 中的溶质物质的量的关系是n(NaHCO3)n(Na2CO3)=21,故 C 正确。 15.(2020 黑龙江齐齐哈尔模拟)硅及其化合物是重要的材料,应用范围很广。请回答下列问题: (1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅,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: 用石英砂和焦炭高温加热时有碳化硅生成,该反应的化学方程式为。 写出由纯 SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式:。 SiHCl3遇水剧烈反应生成
44、 H2SiO3、HCl 和另一种物质,写出并配平该化学反应方程式: 。 (2)水泥属于硅酸盐工业产品,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: 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。 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 。 加氨水过程中加热的目的是。沉淀 B 的主要成分 为、(写化学式)。 答案(1)SiO2+3CSiC+2CO SiHCl3+H2Si+3HClSiHCl3+3H2OH2SiO3+H2+3HCl (2)将样品中可能存在的 Fe 2+氧化为 Fe3+ H2O2SiO2SiO2+4HFSiF4+2H2O防止生 成胶体,使沉淀容易分离Al(OH)3Fe(OH)3 解析(2)铁离子在 pH 较小时易生成沉淀,加入硝酸可氧化亚铁离子生成铁离子,为避免引入 新杂质,还可用过氧化氢溶液代替硝酸;分析可知沉淀 A 为 SiO2,不溶于强酸但可与弱酸 HF 发 生反应,化学方程式为 SiO2+4HFSiF4+2H2O;滴加氨水,溶液呈碱性,加热的目的是防止生 成胶体而难以分离,生成的沉淀主要是 Al(OH)3、Fe(OH)3。
