1、大一轮复习讲义 无机非金属材料硅 第四章第19讲 1.了解无机非金属材料的性质和用途。 2.了解硅及其重要化合物的性质及应用。 3.了解硫的同素异形体的结构特点与性质，了解CO、CO2的性质及 对环境的影响。 考点二碳及其氧化物 考点一硅、无机非金属材料 真题演练明确考向 课时精练巩固提高 微专题8二氧化碳与盐或碱溶液反应产物的判断 考点一硅、无机非金属材料 知识梳理夯基础 1.硅单质 高大 Na2SiO3 2.二氧化硅 高大 Na2SiO3H2O CaSiO3 Na2SiO3CO2 SiO24HF=SiF42H2O 光导纤维 3.硅酸 难 弱 H2SiO3Na2CO3 Na2SiO32HCl
2、=H2SiO32NaCl 4.硅酸盐 (1)硅酸盐是由硅、氧与其他化学元素结合而成的化合物的总称，是构成 地壳岩石的主要成分。 (2)硅酸钠 白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称_。有黏性，水 溶液显碱性。 与酸性比硅酸强的酸反应 a.与盐酸反应的化学方程式： _。 b.与CO2水溶液反应的化学方程式： _。 用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。 水玻璃 Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3 Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3 (3)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。 氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物
3、二氧化硅 水，不同氧化物间以“”隔开。 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。 如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为_，长石(KAlSi3O8)可表示为 _。 Na2OSiO2 K2OAl2O36SiO2 5.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。 常见硅酸盐材料比较 水泥玻璃陶瓷 生产原料_ 主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑 石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英黏土 玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3SiO2 _； CaCO3SiO2 _。 Na2SiO3CO2 CaSiO3CO2 (2)新型无机非金属材料 材料类型主
4、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 错误的写明原因错误的写明原因易错易混辨析 (1)工业上用焦炭和石英制取粗硅的反应方程式为SiO2C SiCO2( ) 错因：_。 (2)Si和SiO2都可用于制造光导纤维() 错因：_。 (3)非金属性：CSi，则热稳定性：CH4SiH4() 错因：_。 (4)SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸() 错因
5、：_。 在高温条件下生成CO而不是CO2 Si是半导体材料，SiO2用于制造光导纤维 SiO2能与氢氟酸反应 (1)工业上可用以下流程制取高纯硅，完成各步反应的化学方程式： 深度思考 反应：_； 反应：_； 反应：_。 (2)能否依据反应Na2CO3SiO2 Na2SiO3CO2说明H2SiO3的酸性比 H2CO3强？ 答案不能。强酸弱酸盐=强酸盐弱酸，该规律仅适用于常温下 水溶液中进行的反应，而该反应是在高温且熔融态下进行的，只能从化 学平衡移动角度去解释反应发生的原因CO2为气体，能及时分离出 反应体系，使化学反应向右进行。 递进题组练能力 题组一硅无机非金属材料的性质及应用题组一硅无机非
6、金属材料的性质及应用 1.(2019康定教学质量检查)“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞 誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥 和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是 A.玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品 B.制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英 C.硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高 D.沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐 解析陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A项错误； 纯碱、石灰石和石英是制玻璃的原料，而制水泥的原料是黏土和石灰石， B项错误； 硅酸盐制品性质稳定、熔点高，C项正确； 沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成分是硅酸盐，D项错误。 2.(2020河南期末
7、)下列关于二氧化硅的说法正确的是 A.二氧化硅是酸性氧化物，因此能与水反应生成硅酸 B.二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆 C.二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发生反应 D.用二氧化硅制取单质硅时，当生成2.24 L气体(标准状况)时，得到2.8 g硅 解析二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，与水不反应， 故A错误； 二氧化硅制成的光导纤维，由于其良好的光学特性而被用于制造光缆， 故B错误； 碳酸的酸性强于硅酸，二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但在高温时， 二氧化硅能够与碳酸钠固体反应生成硅酸钠和二氧化碳，故C正确； 由化学方程式SiO22C S
8、i2CO，可知当生成2.24 L(标准状况) 即0.1 mol气体时，得到0.05 mol 即1.4 g硅，故D错误。 3.下列说法不正确的是 A.SiO2能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃 B.向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶 C.氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si3N4 D.石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能 解析氢氟酸与二氧化硅反应生成四氟化硅和水，故HF可用于刻蚀玻璃， 故A正确； 盐酸的酸性强于硅酸，所以向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸可制备硅酸 凝胶，故B正确； 根据N的非金属性强于Si及化合物中正负化合价的代数和为0的原则，
9、得 氮化硅的化学式为Si3N4，故C正确； 晶体硅是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能， 而不是二氧化硅，故D错误。 题组二工业上制取高纯硅题组二工业上制取高纯硅 4.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： 容器中进行的反应为Si(粗)3HCl(g) SiHCl3(l)H2(g)；容器 中进行的反应为SiHCl3H2 Si(纯)3HCl。下列说法不正确的是 A.该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用 B.和互为可逆反应 C.该流程中需要隔绝空气 解析A项，反应中生成的HCl在反应中循环利用，正确； B项，反应与反应对应的反应温度不一致，不是可逆反
10、应，错误； C项，高温条件下，Si、SiHCl3、H2都与O2反应，故需隔绝空气，正确； D项，SiO2不与HCl反应，不能通过上述途径制硅，正确。 5.晶体硅是一种重要的非金属原料，由粗硅制备纯硅的主要步骤如下： 粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3：Si(粗)3HCl SiHCl3H2； 经过纯化的SiHCl3与过量H2在1 0001 100 下反应制得纯硅。 回答相关问题： (1)粗硅与HCl气体反应完全后，经冷凝得到SiHCl3(沸点为36.5 )，只含 有少量SiCl4(沸点为57.6 )和HCl(沸点为84.7 )，提纯SiHCl3的方法 为_。 蒸馏 (2)用SiHCl3与
11、过量H2反应制备纯硅的装置如图所示(热源及夹持装置已略去)： 在加热D装置前应先打开A装置中分液漏斗的活塞，目的是_ _。 C装置中烧瓶需要加热，采用的方法是_。 内的空气，以防爆炸 排出系统 水浴加热 返回 考点二碳及其氧化物 知识梳理夯基础 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 正四面体 高大 正六边形 高 小能 正五正六 (2)主要化学性质还原性 可燃性2CO2(不足) 2CO、CO2(足量) CO2 与氧化物反应 CuO：_(冶炼金属)； SiO2：_(制取粗硅)； H2O：_(制取水煤气) 与强氧化性酸 反应 浓H2SO4：_；
12、 浓HNO3：_ 2.CO、CO2的性质对比 COCO2 物理 性质 _色_味气体 密度比空气小 _溶于水 _色_味气体 密度比空气大 可溶于水(溶解度小) 毒性_毒(易结合_)_毒(温室效应) 无无 难 无无 有血红蛋白无 化 学 性 质 还原性 可燃性 还原氧化铁 无(灭火) 氧化性 与炽热炭反应 Mg在CO2中燃烧 与水反应无CO2H2O H2CO3 与碱反应 (石灰水) 无 _ (检验CO2) 相互转化CO2 CO 用途燃料、冶炼金属 灭火、制汽水、植物肥料、化工原料等 Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O 错误的写明原因错误的写明原因易错易混辨析 (1)金刚石和石墨由相同的元素组成
13、，因此它们具有相同的性质() 错因：_。 (2)石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应() 错因：_。 (3)向空气中排放二氧化碳会形成酸雨() 错因：_。 它们的化学性质相似，但物理性质不同 同素异形体之间的转化，化合价不变，不是氧化还原反应 pHH2SiO3 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 123456789 123456789 解析SiO2是H2SiO3的酸酐，A错误； SiO22C Si2CO，说明还原性CSi，但不能比较非金属性，B 错误； CO2Na2SiO3H2O=H2SiO3Na2CO3，说明酸性H2CO3H2SiO3， C正确；
14、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。 6.向某碳酸钠溶液中逐滴加1 molL1的盐酸，测得溶液中Cl、 的 物质的量随加入盐酸体积的关系如图所示，其中n2n132，则下列 说法中正确的是 A.Oa段反应的离子方程式与ab段反应的离子方程 式相同 B.该碳酸钠溶液中含有1 mol Na2CO3 C.b0.6 D.当V(盐酸)b L时生成CO2的物质的量为0.1 mol 123456789 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意
15、。 由加入a L盐酸时生成 为0.5 mol，可知n(HCl) 0.5 mol，n(Na2CO3)0.5 mol，B项错误； 由n2n132，可推知n20.6 mol，n10.4 mol，C项正确； 当盐酸为b L时产生n(CO2)0.1 mol，D项正确。 123456789 7.(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 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
16、3FeOFe2O38SiO2H2O D.1 mol青石棉能使1 mol HNO3被还原 123456789 解析硅酸盐指的是硅、氧与其他元素(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材料，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：活泼金属氧化物，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 Na2O3FeOFe2O38SiO2H2O，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守恒，有关系式： Na2O3FeOFe2O38SiO2H
17、2OHNO3，所以1 mol青石棉能使1 mol硝酸被 还原，故D正确。 123456789 8.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： 123456789 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_， 还可以使用_代替硝酸。 将样品中可能存在的Fe2氧化为Fe3 H2O2 三、非选择题三、非选择题 解析水泥样品中含有铁的氧化物。加入盐酸后的溶液中可能含有Fe3、 Fe2，Fe2在pH为45时不能形成沉淀除去，所以需要
18、先加入氧化剂将 Fe2氧化为Fe3，故加入硝酸的目的是将样品中可能存在的Fe2氧化为 Fe3；双氧水是一种强氧化剂，可将Fe2氧化为Fe3，本身被还原为水， 不会引入新的杂质离子，故可用双氧水代替硝酸。 123456789 解析钙、铁、铝和镁等金属的氧化物都能溶于盐酸和硝酸的混合液， 而二氧化硅不与盐酸、硝酸反应，故沉淀A的主要成分为SiO2；二氧化 硅可与氢氟酸反应，生成四氟化硅和水，该反应的化学方程式为SiO2 4HF=SiF42H2O。 (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_。 123456789 SiO2 SiO24HF=SiF42H2O
19、解析Fe3和Al3在pH为45时可水解生成氢氧化铁、氢氧化铝，水解 过程中会生成氢氧化铁胶体和氢氧化铝胶体，不利于分离出沉淀，加热 可使胶体聚沉，有利于分离出沉淀，所以加热可防止胶体的生成，易于 沉淀分离，故沉淀B的主要成分为Al(OH)3、Fe(OH)3。 (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)。 123456789 防止胶体生成，易于沉淀分离 Al(OH)3 Fe(OH)3 (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： HH2C2O4 Mn2 CO2H2O。实验中称取0.400 g水泥样
20、品，滴定时消耗了0.050 0 mol L1的KMnO4溶液36.00 mL，则该水泥样品中钙元素的质量分数为 _。 123456789 45.0% 解析根据化合价升降法、电荷守恒和质量守恒配平可得：2MnO6H 5H2C2O4=2Mn210CO28H2O，设含钙的物质的量为x mol，由 反应方程式和钙元素守恒可得关系式： 5Ca2 5H2C2O4 5 mol2 mol x mol 0.050 0 molL136.00103 L 解得x4.5103， 则0.400 g水泥样品中钙元素的质量为4.5103 mol40 gmol10.180 g， 123456789 9.某实验小组设计了如图装置
21、对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进 行探究。 123456789 已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为COPdCl2 H2O=CO22HClPd(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。 (1)实验时要通入足够长时间的N2，其原因是_ _。 要用N2将装置中的空气排尽， 避免空气中的O2、CO2、水蒸气对实验产生干扰 解析碳与二氧化硅反应需在高温下进行，高温下，碳与空气中的氧气 也能反应，所以实验时要将装置中的空气排尽，则需要通入足够长时间 的N2。 123456789 (2)装置B的作用是_。 123456789 作安全瓶，防止倒吸 解析根据装置图可知，B装置可以作安全瓶，防
22、止倒吸。 (3)装置C、D中所盛试剂分别为_、_，若装置C、 D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的 化学方程式为_。 123456789 澄清石灰水PdCl2溶液 解析根据元素守恒，碳与二氧化硅反应可能生成一氧化碳，也可能生 成二氧化碳，所以C装置用来检验是否有二氧化碳，D装置用来检验是否 有一氧化碳，装置C、D中所盛试剂分别为澄清石灰水、PdCl2溶液；若 装置C、D中溶液均变浑浊，说明既有二氧化碳又有一氧化碳，且经检测 两气体产物的物质的量相等，根据原子守恒可知，化学方程式为3SiO2 4C 2CO22CO3Si。 123456789 (4)该装置的缺点是_。 123456789 没有尾气吸收装置来吸收CO 解析一氧化碳有毒，不能排放到空气中，而该装置没有尾气吸收装置 来吸收CO。 解析验证碳酸、硅酸的酸性强弱，产生的CO2气体先通过饱和碳酸氢 钠溶液除去混有的杂质气体，然后再通入硅酸钠溶液发生反应CO2 H2ONa2SiO3=Na2CO3H2SiO3，说明酸性：H2CO3H2SiO3。 (5)设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强：_ _。 123456789 向硅酸钠溶液中通入二氧化碳 气体，溶液变浑浊，证明碳酸酸性强于硅酸 返回 更多精彩内容请登录： 大一轮复习讲义
