1、- 1 -课时 1 碳、硅及其重要化合物2018 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、硅及其氧化物的性质(考点层次 A自学、识记、辨析)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A 族 第三周期A 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
2、的物理性质和用途(用短线连接起来)：(2)碳的化学性质- 2 -(3)硅的化学性质及制取与氢氟酸反应：Si4HF= =SiF42H 2。与 NaOH 溶液反应：Si2NaOHH 2O=Na2SiO32H 2；与 O2反应：SiO 2 SiO2。= = = = = 工业制法：提醒：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。Si 的还原性强于 C，但 C 能还原 SiO2生成 Si，且氧化产物为 CO：2CSiO 2Si2CO，其原因是产物 CO 为气体，它的放出降低了生成物浓度，促使= = = = =高 温 反应向正反应方向进行。且该反应必须在隔绝空气的条件下进行。3.
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- 3 -与水反应不反应 CO2H 2O H2CO3与酸反应只与氢氟酸反应：SiO24HF= =SiF42H 2O不反应与碱反应SiO22NaOH= =Na2SiO3H 2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)CO2少量：CO22NaOH= =Na2CO3H 2O、CO2过量：CO 2NaOH= =NaHCO3与盐反应如与 Na2CO3反应：SiO 2Na 2CO3Na2SiO3CO 2= = = = =高 温 如与 Na
4、2SiO3反应：Na2SiO3H 2OCO 2(不足)=H2SiO3Na 2CO3或Na2SiO32H 2O2CO 2(足量)=H2SiO32NaHCO 3化学性质 与碱性氧化物反应如与 CaO 反应：SiO 2CaOCaSiO3= = = = =高 温 如与 Na2O 反应：Na2OCO 2=Na2CO3用途光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐提醒：SiO 2和 CO2都是酸性氧化物，与碱反应生成盐和水；CO 2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。SiO 2不能与盐酸、硝酸、硫酸等酸反应，但能与氢氟酸反应。不能依据反应 SiO2Na 2CO3 N
5、a2SiO3CO 2来说明 SiO2对应的水化物= = = = =高 温 (即 H2SiO3)的酸性比 H2CO3强。教材 高考 VS 1(RJ 必修 1P8110 改编)下列关于碳、硅的叙述正确的是( )A碳、硅都是A 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 C2(溯源题)(2016课标全国，7)判断下列关于燃料的说法是否正确(1)燃料燃烧产物 CO2是温室气体之一()(2)化石燃料完全燃烧不会造成大气污染()(3)以液化石油气代替燃油可减少大气
6、污染()- 4 -(4)燃料不完全燃烧排放的 CO 是大气污染物之一()探源：本题源于教材 LK 必修 1 P66图 3111“碳及其化合物在自然界中的转化示意图”，对碳及其化合物的循环，特别是化石燃料的燃烧对环境的影响进行了考查。诊断性题组1基础知识判断，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)SiSiO 2H 2SiO3均能一步转化()(7)不能用 SiO
7、2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；SiO 2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。
8、答案 B3(2017陕西质检)下列关于 SiO2和 CO2的叙述中不正确的是( )A都是共价化合物BSiO 2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 SiO 2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；SiO 2不溶于水且与水不反应，C 项错误；SiO 2与强碱溶液反应生- 5 -成硅酸盐，CO 2与强碱溶液反应生成碳酸盐或碳酸氢盐，D 项正确。答案 C4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
9、烧 NaOH 固体时不能使用瓷坩埚，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 SiO22C 高温,Si2CO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 B【练后归纳】硅、二氧化硅的特殊性1硅的特性非金属的一般规律 硅的特性硅还原性强于碳 2CSiO2 Si2CO= = = = =高 温 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：Si2NaOHH 2O=Na2SiO32
10、H 2非金属一般不与非氧化性酸反应 Si4HF= =SiF42H 2一般非金属单质为绝缘体 硅为半导体，常用于电子部件2SiO 2特性一般规律 SiO2的特殊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 SiO24HF= =SiF42H 2O“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律，H 2CO3酸性强于H2SiO3，Na 2SiO3CO 2H 2O=Na2CO3H 2SiO3以下反应不能说明酸性的强弱Na2CO3SiO 2 Na2SiO3CO 2= = = = =高 温 CaCO3SiO 2 CaSiO3CO 2= = = = =高 温 拓
11、展根据 SiO2性质的一般性与特殊性完成下列表格(其中括号内为要除去的杂质)。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- 6 -可选用的操作：水洗 加热 高温灼烧 过滤 结晶粉末状混合物 选择的试剂 选用的操作(1) CaCO3(SiO2) B (2) NaCl(SiO2) D (3) SiO2(Fe2O3) A (4) SiO2(CaCO3) A (5) SiO2(NH4Cl) 考点二 硅酸、硅酸盐、无机非金属材料(考点层次 A自学、识记、辨析)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：
12、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(Na 2SiO3)可表示为 Na2OSiO2，长石(KAlSi 3O8)可表示为 K2OAl2O36SiO2。(3)硅酸钠：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。与酸性较硅酸强的酸反应：a与盐酸反应的化学方程式：Na 2SiO32HCl= =2NaClH 2SiO3。b与 CO2水溶液反应的化学方程式：Na 2SiO3H 2OCO 2=Na2CO3H 2SiO3。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。- 7 -常见硅酸盐材
13、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 高温玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3SiO 2 Na2SiO3CO 2；= = = = =高 温 CaCO3SiO 2 CaSiO3CO 2。= = = = =高 温 (2)新型无机非金属材料高温结构陶瓷：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。生物陶瓷：对机体无排异反应，不会引起代谢作用异常。压电陶瓷：具有压电效应。教材 高考 VS 1(RJ 必修 1P8111 改编)世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“至少在距今 3 00
14、0 年以前，中国就已经使用玻璃了。 ”下列关于普通玻璃的叙述中，正确的是( )A玻璃是人类最早使用的硅酸盐材料B玻璃在加热熔化时有固定的熔点C制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英D普通玻璃的成分主要是 Na2O、CaO 和 SiO2答案 C2(溯源题)判断正误(20142016 高考题精选)(1)玻璃仪器可盛放各种酸()(2)氢氟酸刻蚀玻璃不涉及化学变化()(3)烧结黏土制陶瓷不涉及到化学变化()(4)硅胶可用作食品干燥剂()(5)可用磨口玻璃瓶保存 NaOH 溶液()探源：本题组源于教材 RJ 必修 1 P78“应用广泛的硅酸盐产品”及其拓展，对硅酸及硅酸盐的性质进行了考查。- 8 -诊
15、断性题组1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 B2水玻璃(Na 2SiO3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(SiO 2
16、：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 SiO22NaOH= =Na2SiO3H 2O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改变，错误；D 项，由复分解反应的概念可知，SiO 22NaOH
17、= =Na2SiO3H 2O，不属于复分解反应，错误。答案 A3胃舒平的主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁(Mg 2Si3O8nH2O)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，其原因是_。aAl 2O3、MgO 和 SiO2都是白色固体bAl 2O3、MgO 和 SiO2都是金属氧化物cAl 2O3、MgO 和 SiO2都有很高的熔点- 9 -解析 (1)Mg 2Si3O8nH2O 改写成氧化物的形式为 2MgO3SiO2nH2O。(2)Al2O3、MgO 和 SiO2均具有很高的熔点，故可作为耐火材料。答案 (1)2MgO3SiO
18、2nH2O (2)c【易错警示】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。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。NaOH 溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶。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( mSiO2nH2O)是一种很好的无毒干燥剂。碳及化合物的性质及对环境的影响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
19、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 A2(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，Na 2CO3、NaHCO 3固体都能发生分解BFe(OH) 3胶体无色、透明，能产生丁达尔现象CH 2、SO 2、CO 2三种气体都可用浓 H2SO4干燥DSiO 2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，Na 2CO3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
20、；C 项，H 2、SO 2、CO 2三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硅及其化合物的性质3下列说法正确的是( )A氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记，利用了 HF 与 SiO2反应(2016课标全国，7D)- 10 -B向 Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸：Na 2SiO32H =H2SiO32Na (2016江苏化学，5D)CSiO 2HCl(aq),SiCl4 Si，在给定条件下能实现上述转化 H2 高 温(2016江苏化学，9A)DSiO 2既能和 NaOH 溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性
21、氧化物(2015安徽理综，9D)答案 A4(2015海南化学，14)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线制备。其中 X 为 Z 的氧化物；Y 为氢化物，分子结构与甲烷相似。回答下列问题：X Mg 加 热 Mg2Z 盐 酸 Y 加 热 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) SiO 24Mg Mg2Si2MgO= = = = = (2)Mg2Si4HCl= =2MgCl2SiH 4 揭秘：随着新能源，新材料，新工艺的发展应用，碳、
22、硅及其化合物的性质和应用有逐渐增多的趋势。高考将对碳、硅及其化合物的性质和有关实验进行重点考查，以选择题为基础题型，以化工综合应用题为提高题型，预计 2018 年将有多种考查方式出现。课时跟踪训练一、选择题1下列关于 C、Si 两种非金属元素的说法中，正确的是( )A两者结合形成的化合物是共价化合物B在自然界中都能以游离态存在C氢化物的热稳定性比较：CH 4SiH 4D最高价氧化物都能与水反应生成相应的酸解析 C、Si 都是非金属元素，结合形成的化合物是共价化合物，A 正确；Si 元素为亲- 11 -氧元素，不能以游离态存在，故 B 错；非金属性 CSi，故氢化物的热稳定性 SiH4CH 4，
23、故C 错；SiO 2既不溶于水，也不和水反应，故 D 错。答案 A2(2017安徽合肥高三一次质检，2)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 K2OAl2O36SiO2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 C3下列物质性质与用途对
24、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能力硅作半导体的材料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，与硅作半导体的材料无关，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 A4(2016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( )A大力发展煤的气化及液化技术- 12 -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
25、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。答案 B5(2017吉林大学附中月考)下列有关说法错误的是( )A氢氟酸不能盛放在玻璃试剂瓶中B玻璃、水晶、陶瓷的主要成分均是硅酸盐C灼烧 NaOH 固体时不能使用瓷坩埚，因为瓷坩埚中的 SiO2能与 NaOH 反应D二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反应
26、生成硅酸解析 氢氟酸能腐蚀玻璃，不能盛放在玻璃试剂瓶中，A 正确，水晶的主要成分是SiO2，不是硅酸盐，B 错误；SiO 2是酸性氧化物，能与 NaOH 反应，但不与水反应，C、D 正确。答案 B6(2017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：Na 2SiO3CO 2H 2O=2Na CO H 2SiO323B澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH) 22CO 2=Ca2 2HCO 3C硅与氢氟酸的反应：Si4H 4F =SiF42H 2D二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO 22OH =SiO H 2O23解析 Na 2SiO3是强电解质，应拆成 Na 、Si
27、O ，且应生成 HCO ，A 错；B 项正确写23 3法是 CO2OH =HCO ；C 项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成 H 和 F 。 3答案 D7下图表示物质通过一步反应的转化关系，下列说法正确的是( )X 酸性氧化物 还原性盐 O2 AX 可能是 Si 单质BX 可能是含 S 元素的化合物C酸性氧化物可能为 CO2D还原性盐可能为 FeCl3解析 若 X 为 Si，则酸性氧化物为 SiO2，由于硅元素处于其最高价态，故由其形成的盐不具有还原性，A 错误；同理 C 错误；FeCl 3中铁元素处于最高价，故其不具有还原性，且铁- 13 -对应的氧化物也不是酸性氧化物，D 错误；X 可以是 H2S
28、，与 O2反应可形成 SO2，再与 NaOH 反应可生成还原性盐 Na2SO3，B 正确。答案 B8下列有关说法中正确的是( )A碳酸、硅酸均是二元弱酸，均能使紫色石蕊变红色B硅胶就是硅酸形成的液溶胶CSiO 2能溶解在 NaOH 溶液中但不能溶解在氨水中D硅、二氧化硅、硅酸对热均很稳定解析 硅酸难溶于水，不能使指示剂变色，A 错误；硅胶是固体，B 错误；SiO 2可与强碱溶液反应但不与弱碱溶液反应，C 正确；硅酸受热易分解，D 错误。答案 C9分别向 Na2SiO3溶液中加入下列物质，能生成不溶于 NaOH 溶液的白色沉淀的是( )AK B稀盐酸CCaCl 2溶液 DKNO 3溶液解析 盐酸
29、与 Na2SiO3反应生成的硅酸可溶解在 NaOH 溶液中，B 错误；CaCl 2与 Na2SiO3反应生成硅酸钙，该物质不溶于水也不溶于 NaOH 溶液。答案 C10下列除杂方法正确的是( )ASiO 2中含 Al2O3杂质，可以加入足量 NaOH 溶液然后过滤除去BCO 2中含有 CO 杂质，可以通入盛有 CuO 的玻璃管且加热CCO 2中含有 HCl 杂质，可以通过盛有 Na2CO3溶液的洗气瓶DNa 2CO3溶液中含有 Na2SiO3杂质，可以通入足量的 CO2，然后过滤解析 A 项，SiO 2、Al 2O3均与 NaOH 溶液反应；C 项，应通过盛有饱和 NaHCO3溶液的洗气瓶，D
30、 项，Na 2CO3与 CO2反应生成 NaHCO3。答案 B11下列关于无机非金属材料的说法中不正确的是( )A传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料B新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的许多缺点C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D传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐解析 无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两大类。传统无机非金属材料是指我们常说的硅酸盐材料，包括玻璃、水泥、砖瓦、陶瓷等；新型无机非金属材料是指一些新型的具有特殊结构和特殊功能的非硅酸盐型材料。新型无机非金属材料与传统无机非金属材料相
31、比，具有许多优良性能，如耐高温、耐磨损、耐酸碱腐蚀、具有压电- 14 -效应、具有生物功能等。答案 D12SiO 2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、CaCO 3、Na 2CO3反应不属于氧化还原反应，SiO 2与 C、Si 与Cl2、SiCl 4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
32、点，D 错误。答案 C二、填空题13工业上，用二氧化硅与焦炭在高温下反应制Si：SiO 22C Si2CO，副反应为 SiC SiC(金刚砂)。= = = = =高 温 = = = = =高 温 请回答下列问题：(1)工业上，冶炼粗硅时焦炭的作用是_。(填序号)氧化剂 还原剂 燃料 催化剂若粗硅中含有较多的碳化硅，主要原因是_ _。(2)碳化硅俗名金刚砂，它具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛。若用二氧化硅与焦炭制备金刚砂，产品中混有杂质硅和二氧化硅，主要原因是_ _。(3)某碳化硅样品中混有 Si、SiO 2。将 20.0 g 该样品加入到过量的氢氧化钠溶液中，充分反应，收集到 2 240
33、mL 氢气(标准状况)，过滤得到 11.4 g SiC 固体，滤液稀释至 500 mL。写出有关反应的离子方程式：_ _；稀释后溶液中硅酸钠的物质的量浓度为_。- 15 -解析 (1)在粗硅冶炼中，焦炭作还原剂和燃料，焦炭燃烧提供能量。若焦炭投料较多，部分碳与硅反应生成碳化硅。(2)如果制备碳化硅，投入焦炭量较少，二氧化硅、硅会残留在产品中。(3)n(H2) 0.1 mol，由 Si2NaOHH 2O=Na2SiO32H 2知，样品中2.24 L22.4 Lmol 1硅单质的物质的量为 0.05 mol，质量为 0.05 mol28 gmol1 1.4 g，所以样品中二氧化硅的质量为 20.0
34、 g1.4 g11.4 g7.2 g，物质的量为 7.2 g60 gmol1 0.12 mol，生成的硅酸钠的物质的量为 0.05 mol0.12 mol0.17 mol，溶液体积为 0.5 L，故硅酸钠溶液的物质的量浓度为 0.34 molL1 。答案 (1) 焦炭投料较多(2)焦炭投料较少(3)Si2OH H 2O=SiO 2H 2、SiO 22OH =SiO H 2O 0.34 molL 123 2314(2016福州质检)晶体硅是一种重要的非金属材料。物质 沸点/SiHCl3 33.0SiCl4 57.6HCl 84模拟制备纯硅的主要步骤如下：高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；粗硅与干燥
35、 HCl 气体反应制得 SiHCl3：Si3HCl SiHCl3H 2；= = = = =300 SiHCl 3与过量 H2在 1 0001 100 反应制得纯硅。可能用到的信息如下：已知 SiHCl3能与 H2O 强烈反应，在空气中易自燃；步骤中粗硅与 HCl 反应时会生成少量 SiCl4。请回答下列问题：(1)粗硅与 HCl 反应完全后，依据上表所示沸点差异提纯 SiHCl3，该提纯方法为_。(2)用 SiHCl3与过量 H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：- 16 -依次连接的合理顺序为_(填写字母序号)；装置 D 中 g 管的作用是_；装置 B 中的试剂是_；装置 C 中
36、的烧瓶加热的目的是_。装置 A 中发生反应的化学方程式为_。操作时应先打开装置_(填“C”或“D”)中分液漏斗的旋塞，理由是_。(3)请设计实验证明产品硅中是否含微量铁单质：将产品用稀盐酸溶解，取上层清液后_。解析 (1)根据沸点差异可知提纯 SiHCl3的方法为蒸馏。(2)根据 SiHCl3能与 H2O 强烈反应，故制得的 H2要先干燥，再与 SiHCl3反应，仪器的连接顺序为 DBCAE；装置 D 中 g 管的作用是平衡压强，使分液漏斗中液体能顺利滴下；装置B 中的试剂为浓硫酸，用于干燥氢气；装置 C 中的烧瓶加热的目的是使滴入烧瓶中的 SiHCl3汽化。装置 A 中 SiHCl3、H 2
37、发生置换反应，制得纯硅。因为 SiHCl3容易在空气中自燃，故操作时应先打开装置 D 中分液漏斗的旋塞，使生成的 H2排尽装置中的空气。(3)用盐酸溶解后，可以检验上层清液中是否含有 Fe2 来证明产品硅中是否含微量铁单质。答案 (1)蒸馏(2)DBCAE 平衡压强(其他合理答案均可) 浓硫酸 使滴入烧瓶中的 SiHCl3汽化 SiHCl 3H 2 Si3HCl D SiHCl 3容易在空气中自燃，实验中要注意先= = = = =1 000 1 100 通一段时间 H2排尽装置中的空气(3)先滴加氯水，再滴加硫氰化钾溶液，溶液显红色(或加入氢氧化钠溶液，出现白色沉淀后变灰绿色最后变红褐色，合理
38、答案均可)15(2016鄂豫晋冀陕五省高三二次联考，18)某实验小组设计了如下装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。- 17 -已知：PdCl 2溶液可用于检验 CO，反应的化学方程式为COPdCl 2H 2O=CO22HCl Pd(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_ _。(2)装置 B 的作用是_。(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_。(4)该装置的缺点是_。(5)资料表明，上述反应在焦炭过量时会生成副产物 SiC。取 18 g SiO
39、2和 8.4 g 焦炭充分反应后收集到标准状况下的气体 13.44 L，假定气体产物只有 CO，固体产物只有 Si 和SiC，则 Si 和 SiC 的物质的量之比为_。(6)设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强： _。解析 (1)碳与二氧化硅反应要在高温下进行，而高温下碳与空气中氧气反应，所以实验时要通入足够长时间的 N2将装置中的空气排尽。(2)根据装置图可知，B 装置的作用是作安全瓶，防止倒吸。(3)根据质量守恒，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 装置是用来检验有没有二氧化碳生成，D 装置是用来检验一氧化碳，所以装置 C、D 中所盛放试剂分别为澄清石灰水、PdCl
40、2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，由于检测到两气体产物的物质的量相等，根据质量守恒可写出化学方程式为 3SiO24C 2CO22CO3Si。(4)一氧化碳有毒，不能排放= = = = =高 温 到空气中，而该装置没有吸收 CO 的尾气处理装置。(5)18 g SiO2的物质的量为0.3 mol，8.4 g 焦炭的物质的量为 0.7 mol，充分反应后收集到标准18 g60 g/mol 8.4 g12 g/mol状况下 13.44 L CO 的物质的量为 0.6 mol，则参与形成 SiC 的碳的物质的量为13.4 g22.4 g/mol0.1 mol，若固体
41、产物只有 Si 和 SiC，则有：SiO2 2C 2CO Si= = = = =高 温 - 18 -0.3 mol 0.6 mol 0.6 mol 0.3 mol则剩余 C 的物质的量为 n(C)0.7 mol0.6 mol0.1 mol，Si C SiC= = = = =高 温 0.1 mol 0.1 mol 0.1 mol故得到 Si 和 SiC 的物质的量之比为(0.3 mol0.1 mol)0.1 mol21。(6)验证碳酸、硅酸的酸性强弱可利用强酸制弱酸的原理，产生的 CO2气体先通过饱和的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，若产生白色沉淀，说明酸性 H2CO3H 2SiO3。答案 (1)要用氮气将装置中的空气排尽，避免空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气对实验产生干扰(2)作安全瓶，防止倒吸(3)澄清石灰水 PdCl 2溶液 3SiO 24C 2CO22CO3Si= = = = =高 温 (4)没有尾气处理装置将 CO 吸收(5)21(6)向硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体，溶液变浑浊，证明碳酸酸性大于硅酸
