1、 第 1 讲 碳 、 硅及 无 机 非 金 属 材料 考纲要 求 1. 了解 C 、Si 元素单 质及 其重 要化 合物 的主要 性质 及应 用 。2.了解 C、Si 元素 单质及 其重 要化 合物 对环 境质量 的影 响 。 考点一 碳 、硅 单质 及重 要化合 物的 性质 1.C 、Si 单 质的 存在 形态 、 物理性 质及 用途 (1) 自 然界 中碳元 素既 有游离 态 ， 又有 化合态 ，而 硅元 素因 有亲 氧性 ， 所以 仅有 化合 态。 碳单质 主要 有金 刚石 、 石墨 、 C 60 等 同素 异形 体 ， 硅 单质主 要有 晶体 硅 和 无定 形 硅两大类。 (2) 单质
2、的 结构 、物 理性 质 与用途 比较 碳 硅 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 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 为灰 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.碳、 硅单 质的 化学 性质 碳、硅 在参 与化 学反 应时 ，一般 表现 还原 性 。 (2)Si 与非金 属单 质反 应 O 2 ：Si O 2 = SiO 2
3、 F 2 ：Si 2F 2 =SiF 4 Cl 2 ：Si 2Cl 2 = SiCl 4 与氢氟 酸反 应 ：Si 4HF=SiF 4 2H 2 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 CO 2 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 与水 反应 不反应 CO 2 H 2 O H 2 CO 3与酸 反应 只与氢 氟酸 反应 ：SiO 2 4HF=SiF 4 2H 2 O 不反应 与碱 反应
4、 SiO 2 2NaOH=Na 2 SiO 3 H 2 O( 盛碱 液的 试剂 瓶用 橡胶 塞) CO 2 少量 ： CO 2 2NaOH=Na 2 CO 3 H 2 O 、CO 2 过量 ：CO 2 NaOH=NaHCO 3与盐 反应 如与 Na 2 CO 3 反 应：SiO 2 Na 2 CO 3 = 高温 Na 2 SiO 3 CO 2 如与 Na 2 SiO 3 反 应：Na 2 SiO 3 H 2 O CO 2 (不足)=H 2 SiO 3 Na 2 CO 3 或 Na 2 SiO 3 2H 2 O 2CO 2 ( 足 量)=H 2 SiO 3 2NaHCO 3与碱 性氧 化物反 应
5、 如与 CaO 反应： SiO 2 CaO= 高温 CaSiO 3如与 Na 2 O 反 应：Na 2 O CO 2 =Na 2 CO 3用途 光导纤 维、 光学 仪器 、电 子部件 制饮料 、制 碳酸 盐 4.硅酸 和硅 酸钠 (1) 硅酸 硅酸不 溶于 水 ， 其酸 性比 碳 酸弱 ， 硅酸 不能( 填“ 能” 或“不能 ”) 使紫 色石 蕊试 液变红 色 。 硅酸 不稳 定 ， 受热 易分解 ：H 2 SiO 3 = SiO 2 H 2 O 。 硅酸 能与 碱溶 液反 应 ， 如与 NaOH 溶液 反应 的化 学 方程式 为 H 2 SiO 3 2NaOH=Na 2 SiO 3 2H 2
6、 O 。 硅酸 在水 中易 聚合 形成 胶体 。 硅胶 吸附 水分 能力 强 ，常 用作 干燥 剂 。 (2) 硅酸钠(Na 2 SiO 3 ) 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 。 它能 与酸 性较 硅酸 强的 酸反应 ，化 学方 程式 分别 为 与盐酸 反应 ：Na 2 SiO 3 2HCl=2NaCl H 2 SiO 3 。 与 CO 2 水溶 液反 应 ：Na 2 SiO 3 CO 2 H 2 O=H 2 SiO 3 Na 2 CO 3 。 用途 ：黏 合剂( 矿物 胶) ， 耐火阻 燃材 料 。 深度思 考 1.
7、从元 素周 期表 的位 置看 ， 碳和硅 均为 A 族 元素 ， 自然界 中有 碳的 多种 单质 存在， 自然 界 中有硅 的单 质吗 ？为 什么 ？ 答案 没有 ， 因 为硅 有很 强的亲 氧性 ， 在 地壳 形成 时硅与 氧易 结合 ， 难 分离 ， 因而 硅在 自 然界中 主要 以氧 化物 和硅 酸盐形 式存 在 。 2.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(CO 2 ) ：_ 。 (2)CO 2 (CO) ：_ 。 (3)CO 2 (O 2 ) ：_ 。 (4)CO 2 (SO 2 ) ：_ 。 (5)CO 2 (HCl) ：
8、_ 。 答案 (1) 通过 盛有 浓 NaOH 溶 液的 洗气 瓶 (2) 通过 盛放灼 热 CuO 的硬 质玻 璃 管 (3)通过 盛放灼 热铜 网的 硬质 玻璃 管 (4) 通 过饱 和NaHCO 3 溶液或 酸 性 KMnO 4 溶液 (5) 通过饱 和 NaHCO 3 溶液 3.如何用所提供的 试剂和 方法除去各粉末 状混合物 中的杂质( 括号内为杂 质) 。将所选答案 的 编号填 入下 表内 相应 的空 格内( 如 果不 需要 外加 试剂 ，则对 应答 案栏 可空 着) 。 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
9、： 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) CaCO 3 (SiO 2 ) (2) NaCl(SiO 2 ) (3) SiO 2 (Fe 2 O 3 ) (4) SiO 2 (CaCO 3 ) (5) SiO 2 (NH 4 Cl) 答案 (1)B (2)D (3)A (4)A (5) 解析 可根 据二 氧化 硅是 不溶于 水的 酸性 氧化 物； 它可跟 强碱 反应 ， 不 跟酸( 氢氟酸 除外) 反应； 它受 热不 分解 等性 质选择 。 而 三氧 化二 铁、 碳酸钙 跟盐 酸反 应； 硅酸 、 氯化 铵能 受 热分解 。通 过一 定操 作，
10、 除去杂 质。 除杂 过程 中所 发生反 应的 化学 方程 式如 下： (1)SiO 2 2NaOH=Na 2 SiO 3 H 2 O (3)Fe 2 O 3 6HCl=2FeCl 3 3H 2 O (4)CaCO 3 2HCl=CaCl 2 CO 2 H 2 O (5)NH 4 Cl= NH 3 HCl 题组一 CO 2 、SiO 2 结 构 与性质 的考 查 1.下列 关于 SiO 2 和 CO 2 的 说法中 正确 的是 ( ) A.CO 2 、SiO 2 分 别是 碳酸 和硅酸 的酸 酐 B.CO 2 和 SiO 2 与水 反应 分 别生成 相应 的酸 C.CO 2 是酸 性氧 化 物
11、 ，SiO 2 是两 性氧 化物 D.CO 2 和 SiO 2 都是 由相 应 的分子 组成 的 答案 A 解析 SiO 2 不 能与 水反 应 ，B 项错 ；SiO 2 也 是酸 性 氧化物 ，C 项 错；SiO 2 中 不存在 分子 ， 其化学 式仅 代 表 Si 、O 原 子个数 比 为 12。 2.下列 说法 正确 的是 ( ) A.反应 ：SiO 2 Na 2 CO 3 = 高温 Na 2 SiO 3 CO 2 ， 说明 H 2 SiO 3 的酸 性大 于 H 2 CO 3 的酸 性 B.可 在试 管内 完成 焦炭 和 石英砂(SiO 2 ) 制 取硅 的反 应 C.二 氧化 硅是
12、生产 光导 纤 维 、玻 璃的 基本 原料 D.CO 2 、CH 4 、N 2 是温 室气 体 答案 C 解析 强酸 制弱 酸都 是在 溶液中 进行 的反 应， 而 SiO 2 与 Na 2 CO 3 是 高温 下的 反应， 生 成 CO 2 气体逸出， 有利于反应的 进行，A 项错；在高温下 试管会熔化， 甚至玻璃试 管中的 SiO 2 会与 焦炭 反应 ，B 项 错；N 2 不是 温室 气体，D 项错。 熟记 硅及 其化 合物 的特 殊性质 1.硅单 质的 特殊 性 (1)Si 的还 原性 大于 C，但 C 却 能在 高温 下还 原出 Si ：SiO 2 2C= 高温 Si 2CO ； (
13、2) 非金属单质跟碱液作用一般无 H 2 放出，但 Si 与碱液作用却放出 H 2 ：Si 2NaOH H 2 O=Na 2 SiO 3 2H 2 ； (3) 非金属 单质 一般 不跟 非 氧化性 酸作 用， 但 Si 能与 HF 作用： Si 4HF=SiF 4 2H 2 ； (4) 非金属 单质 大多 为非 导 体， 但 Si 为 半导 体。 2.含硅 化合 物的 特殊 性 (1)SiO 2 是 H 2 SiO 3 的酸 酐， 但它不 溶于 水， 不能 直接 与水作 用制 备 H 2 SiO 3 ； (2) 酸性氧 化物 一般 不与 酸 作用， 但 SiO 2 能跟 HF 作用：SiO 2
14、 4HF=SiF 4 2H 2 O ； (3) 无机酸 一般 易溶 于水 ， 但 H 2 SiO 3 难溶 于水 ； (4) 因 H 2 CO 3 的 酸性 大于 H 2 SiO 3 ， 所 以在 Na 2 SiO 3 溶液 中通入 CO 2 能发 生下 列反 应： Na 2 SiO 3 CO 2 H 2 O=H 2 SiO 3 Na 2 CO 3 ，但在高温下 SiO 2 Na 2 CO 3 = 高温 Na 2 SiO 3 CO 2 也 能发生 。 题组二 CO 2 与 盐或 碱溶 液反应 的规 律 3.用四 种溶 液进 行实 验 ， 下表中 “操 作及 现象 ”与 “溶液 ” 对 应关 系
15、错 误的 是( ) 选项 操作及 现象 溶液 A 通入 CO 2 ，溶 液变 浑浊 饱和 Na 2 CO 3 溶液 B 通入 CO 2 ，溶 液变 浑浊 ， 继续 通 CO 2 至过 量， 浑浊 消失 Na 2 SiO 3 溶液 C 通入 CO 2 ，溶 液变 浑浊 ， 再加入 品红 溶液 ，红 色褪 去 Ca(ClO) 2 溶液 D 通入 CO 2 ，溶 液变 浑浊 ， 继续 通 CO 2 至过 量， 浑浊 消失， 再 加入足 量 NaOH 溶 液， 又 变浑浊 澄清石 灰水 答案 B 解析 由于 Na 2 CO 3 的溶 解 度大 于 NaHCO 3 ， Na 2 CO 3 CO 2 H
16、2 O=2NaHCO 3 ， 因而 会析 出 NaHCO 3 晶 体，A 项正 确；B 项，CO 2 Na 2 SiO 3 H 2 O=Na 2 CO 3 H 2 SiO 3 ，CO 2 Na 2 CO 3 H 2 O=2NaHCO 3 ， H 2 SiO 3 与 CO 2 不反 应， 浑浊不 会消 失； C 项， CO 2 Ca(ClO) 2 H 2 O=CaCO 3 2HClO ， 溶 液变 浑浊 后加 入品 红 溶液， 被 HClO 氧 化褪 色 ；D 项， 首 先 CO 2 Ca(OH) 2 =CaCO 3 H 2 O ，继 续 通 CO 2 ， 生成可 溶于 水 的 Ca(HCO 3
17、 ) 2 ，再加 入 足量 的 NaOH ，则 ：2NaOH Ca(HCO 3 ) 2 =CaCO 3 Na 2 CO 3 2H 2 O ， 溶液 又 变浑浊 。 4.标准 状况 下 ， 将 3.36 L CO 2 气体 通入 200 mL 1.00 mol L 1NaOH 溶液 中 ， 充分 反应后 溶液 中c(CO 2 3 ) 与c(HCO 3 ) 的比值 为( 不考 虑 CO 2 3 、HCO 3 的水 解) ( ) A.1 1 B.12 C.21 D.1 3 答案 B 解析 n(CO 2 ) 3.36 L 22.4 L mol 1 0.150 mol n(NaOH) 0.200 L 1
18、.00 mol L 1 0.200 mol nNaOH nCO 2 0.2 mol 0.15 mol 4 3 即 1 nNaOH nCO 2 2 ，反 应产 物 为 Na 2 CO 3 、NaHCO 3 ，设 其物质 的量 分别 为x 、y ，则 2x y 0.2 mol x y 0.15 mol解得 x 0.05 mol y 0.10 mol ，所 以 n CO 2 3 nHCO 3 1 2 。 CO 2 与 碱反 应产 物的 定量 判断 CO 2 通入 NaOH 、Ca(OH) 2 等强碱 溶液 的反 应 与 CO 2 气体的 通 入量有 关， 当 CO 2 通 入少 量时生 成碳 酸盐
19、， 当 CO 2 通入过 量时 生成碳 酸氢 盐； 当 CO 2 的 通入量 介于 两者 之间 时， 既有正 盐又 有酸式 盐生 成， 因此 推断 时一定 要注 意 CO 2 与 碱之 间 量的 关系 。 以 CO 2 与 NaOH 溶 液反 应 为例： CO 2 2NaOH=Na 2 CO 3 H 2 O CO 2 NaOH=NaHCO 3当n(OH ) n(CO 2 ) 的值 不 同时产 物如 下： 考点二 硅 酸盐 及无 机非 金属材 料 1.硅酸 盐 (1) 概念： 由硅 、氧 和金 属 组成的 化合 物的 总称 ， 是 构成地 壳岩 石的 主要 成分 。 (2) 表示方法： 硅 酸
20、盐 矿 物 的 成 分 复 杂 ， 多 用 氧 化 物 的 形 式 表 示 它 们 的 组 成 ， 如硅酸钠 (Na 2 SiO 3 ) 写 成 Na 2 O SiO 2 ，钾云 母(KH 2 Al 3 Si 3 O 12 )写成 K 2 O 3Al 2 O 3 6SiO 2 2H 2 O 。 2.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 石灰石 、黏 土 纯碱、 石灰 石、 石英 黏土 主要设 备 水泥回 转窑 玻璃熔 窑 陶瓷窑 玻璃 生产 中的 两个 重要 反应 ：
21、 Na 2 CO 3 SiO 2 = 高温 Na 2 SiO 3 CO 2 ； CaCO 3 SiO 2 = 高温 CaSiO 3 CO 2 。 (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 、 压电 陶瓷 等 。 1.有报 道称 ， 2013 年 太阳 能晶体 硅供 不应 求情 况恐 持续 ， 其 价格 可望持 稳 。 下列有 关硅 及其 化合物 的说 法中 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 Na 2 SiO 3 H 2 O CO 2 =Na 2 CO
22、 3 H 2 SiO 3 ，反应 Na 2 CO 3 SiO 2 = 高温 Na 2 SiO 3 CO 2 ，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 Be 3 Al 2 Si 6 O 18 ， 用氧 化物 形式 表示 为 3BeO Al 2 O 3 6SiO 2答案 D 解析 A 项 ， 硅 酸钠 本身 是一种 粘合 剂 ， 易 造成 磨 口玻璃 塞与 瓶口 粘结 ；B 项， 两反 应条 件不同 ， 反 应 是在 溶液 中进行 ， 强 酸可 以制 弱酸 ， 而高 温条 件下 ，CO
23、 2 是 气体， 逸出 促 使反应 发生 ；C 项 ，石 英 玻璃的 成分 为 SiO 2 ，SiO 2 是氧化 物不 是盐 ；D 项 正 确。 2. 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 Na 2 Fe 5 Si 8 O 22 (OH) 2 。 青石 棉用稀 硝酸 溶液 处理 时 ， 还原产 物只 有 NO ，下 列 说法不 正确 的 是 ( ) A.青 石棉 是一 种硅 酸盐 材 料 B.青 石棉 中含 有一 定量 的 石英晶 体 C.青 石棉 的化 学组 成可 表 示为 Na 2 O
24、3FeO Fe 2 O 3 8SiO 2 H 2 O D.1 mol 青石 棉能 使 1 mol HNO 3 被 还原 答案 B 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 ， 故 青石 棉是一 种硅 酸盐 产品 ； 青 石棉是 一种 纯净 物， 不可 能含有 一 定 量 的石英 晶体 ； 1 mol Na 2 O 3FeO Fe 2 O 3 8SiO 2 H 2 O 跟硝 酸反应 时 ， 失 去 3 mol 电子 ， 故 能 使 1 mol HNO 3 被还 原。 (1) 不要混 淆二 氧化 硅和
25、 硅 的用途 用于制 作光 导纤 维的 是 SiO 2 ， 用于 制作 半导 体材 料 、计算 机芯 片的是 晶体 硅。 (2) 水晶、 石英 、玛 瑙的 主 要成分 是 SiO 2 ； 珍珠 的主 要成分 是 CaCO 3 ；钻 石是 金刚 石； 宝石的 主要 成分 是 Al 2 O 3 。 考点三 碳 、硅 及化 合物 的相互 关系 及应 用 1.碳及 其化 合物 的转 化关 系图 2.硅及 化合 物转 化关 系图 题组一 碳 、硅 及其 化合 物的综 合推 断 1.已知 甲 、 乙 、 丙 、X 是 4 种中学 化学 中常 见的 物质 ， 其 转化 关系 符合 下图 。 则甲 和 X(
26、要求 甲和 X 能互 换) 不可 能是 ( ) A.C 和 O 2B.CO 2 和 NaOH 溶液 C.Cl 2 和 Fe D.AlCl 3 溶液和 NaOH 溶液 答案 C 解析 A 项正 确， 既可 以 实现 C O 2 CO O 2 CO 2 C CO 的转化 ， 也可以 实 现 O 2 C CO 2 C CO O 2 CO 2 的 转 化 ； B 项 正 确 ， 既 可 以 实 现 CO 2 NaOH NaHCO 3 NaOH Na 2 CO 3 CO 2 NaHCO 3 的 转化， 也 可以实 现 NaOH CO 2 Na 2 CO 3 CO 2 NaHCO 3 NaOH Na 2
27、CO 3 的转化 ；C 项错 误， 可以 实现 Cl 2 Fe FeCl 3 Fe FeCl 2 Cl 2 FeCl 3 的转化 ，但 不能 实现 Fe Cl 2 FeCl 3 Cl 2 FeCl 2 的转化；D 项 正 确 ， 既 可 以 实 现 AlCl 3 NaOH Al(OH) 3 NaOH NaAlO 2 AlCl 3 Al(OH) 3 的转 化， 也可以 实 现 NaOH AlCl 3 NaAlO 2 AlCl 3 Al(OH) 3 NaOH NaAlO 2 的转化 。 2.A 、B 、C 、D 、E 五种 物 质中均 含有 同一 种非 金属 元素 ， 它们 能发 生如 图所 示的
28、转 化关 系 ， 该元素( 用 R 表示) 的 单质 能与 NaOH 溶 液反 应生 成 盐(Na 2 RO 3 ) 和氢 气 。 请回答 下列 问题 ： (1) 写 出 各 物 质 的 化 学 式 ：A_ ；B_ ；C_ ；D_ ； E_ 。 (2) 写出反 应 的化 学方 程 式 ：_ ， 该反应 中氧 化剂 与还 原剂 的物质 的量 之比 为_ 。 (3) 写出反 应 的离 子方 程 式 ：_ 。 (4) 写出反 应 的离 子方 程 式 ：_ 。 (5)H 2 CO 3 的酸 性强 于 E 的 ，请用 离子 方程 式予 以证 明 ：_ 。 答案 (1)SiO 2CaSiO 3Na 2 S
29、iO 3Si H 2 SiO 3(2)SiO 2 2C= 高温 Si 2CO 1 2 (3)Si 2OH H 2 O=SiO 2 3 2H 2 (4)SiO 2 3 Ca 2 =CaSiO 3 (5)SiO 2 3 CO 2 H 2 O=H 2 SiO 3 CO 2 3解析 解 答 本 题 的 “ 突 破 口(1) ” 是 非 金 属 元 素 R 的 单 质 能 与 NaOH 溶 液 反 应 生 成 盐 (Na 2 RO 3 ) 和 氢气 ，说 明是 硅及其 化 合 物之 间的 转化 。 “ 突破 口(2) ”是 反应 条 件 “高温 ” ， A 在高 温条件 下， 能与 焦炭 、 CaCO
30、3 发生 反应， 则 A 为 SiO 2 。 从 而顺 藤摸 瓜推 知 B 为 CaSiO 3 ， D 为 Si ，E 为 H 2 SiO 3 。 (1) 解答无 机推 断题 的思 维 模型 (2) 解答硅 及其 化合 物的 推 断题， 高温 反应 条件 、特 征反应 、单 质 与碱反 应、 盐溶 液与 过量 盐酸反 应产 生白 色沉 淀等 往往是 推断 题 的 “突 破口 ”。 题组二 工 业制 取高 纯硅 3.晶体 硅是 一种 重要 的非 金属材 料 ， 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 HCl 气体 反 应制 得 Si
31、HCl 3 ： Si 3HCl= 300 SiHCl 3 H 2.SiHCl 3 与过 量 H 2 在 1 000 1 100 反 应制 得纯 硅 已知 SiHCl 3 能与 H 2 O 强烈 反应 ， 在空 气中 易自 燃 。 请回答 下列 问题 ： (1) 第步 制备 粗硅 的化 学 反应方 程式 为_ 。 (2)粗硅与 HCl 反 应 完 全 后 ， 经 冷 凝 得 到 的 SiHCl 3 (沸点 33.0 ) 中 含 有 少 量 SiCl 4 (沸点 57.6 ) 和 HCl( 沸点 84.7 ) ， 提纯 SiHCl 3 采用 的方 法为_ 。 (3) 用 SiHCl 3 与过量 H
32、 2 反 应制备 纯硅 的装 置如 下( 热 源及夹 持装 置略 去) ： 装置 B 中的 试剂 是_ 。 装置 C 中 的烧 瓶需 要加 热 ，其目 的是_ 。 反应 一段 时间 后 ， 装置 D 中 观察 到的 现象 是_ ， 装置 D 不能 采用 普通玻 璃 管的原 因是_ ， 装置 D 中发 生反 应的化 学 方程式 为_ 。 为保 证制 备纯 硅实 验的 成功 ， 操作 的关 键是 检查 实验装 置的 气密 性 ， 控制 好反应 温度 以 及_ 。 为鉴 定产 品硅 中是 否含 微量铁 单质 ， 将 试样 用稀 盐酸溶 解 ， 取上 层清 液后 需再加 入的 试 剂是_( 填写 字母
33、 代号) 。 a.碘水 b. 氯水 c.NaOH 溶液 d.KSCN 溶液 e.Na 2 SO 3 溶液 答案 (1)SiO 2 2C= 高温 Si 2CO (2)分馏( 或 蒸馏) (3) 浓硫 酸 使滴 入烧 瓶 中的 SiHCl 3 气化 有固 体物 质生 成 在反 应温度 下 ， 普通 玻璃 会软 化 SiHCl 3 H 2 = 1 000 1 100 Si 3HCl 排尽 装置 中的 空气 bd 解析 (1) 根据 题给 信息 ， 粗硅可 以用 碳还 原二 氧化 硅的办 法来 制得 ， 故 反应 方 程式 为 SiO 2 2C 高温,Si 2CO 。 (2) 因 HCl 易 溶于 水
34、， 而 SiHCl 3 与 H 2 O 强烈 反应 ，故 提纯 SiHCl 3 的 方法 只能 在 无水 的 条 件下利 用它 们的 沸点 不同 ，采用 分馏 的方 法进 行。 (3) 因 SiHCl 3 与 水强 烈反 应， 故 A 中 产生 的 H 2 必须 干燥， 故 B 中的液 体一 定为 浓 H 2 SO 4 ， 且 C 中烧 瓶需 加热 ， 其 目 的是 使 SiHCl 3 气 化， 加快 与 H 2 的 反应。 根 据题 给 信息石 英管 中产生 的物 质应 为硅 ， 故 D 中 现象 应有 固体 产生 ， 由题给 信息 ，制 纯硅 的反 应条件 为 1 0001 100 ， 此
35、 温度 下 普通玻 璃容 易软 化 。 因 高温 下 H 2 与 O 2 容易 反应 而爆炸 ， 故还 应排尽 装置 中的 空气 。 铁与盐 酸反 应产 生 Fe 2 ，其检验 方法 常常 采用 先 将 Fe 2 氧化为 Fe 3 然后再加 入 KSCN 溶 液看是 否变 血红 色来 检验 。 探究高 考 明确 考向 1.2013 安徽 理综 ，25(3)改编 一种 核 素 W 的 质量 数 为 28 ，中 子数 为 14， 则 W 的 单质 与氢 氟酸反 应生 成两 种无 色气 体 ，该 反应 的化 学方 程式 是_ 。 答案 Si 4HF=SiF 4 2H 2 2.判断 正误 ，正 确的
36、划 “ ” ， 错误 的划 “ ” (1) 单质硅 是将 太阳 能转 变 为电能 的常 用材 料 ( ) (2012 新 课标 全国 卷，8B) (2) 合成纤 维和 光导 纤维 都 是新型 无机 非金 属材 料 ( ) (2012 新 课标 全国 卷，8D) (3) 甲 丁 乙 丁 甲 丙，若 甲为 焦炭 ， 则丁可 能 是 O 2 ( ) (2013 江 苏，6A) (4)SiO 2 可与 HF 反应 ，因 而氢氟 酸不 能保 存在 玻璃 瓶中 ( ) (2013 广 东理 综，10D) (5) 高温下 用焦 炭还 原 SiO 2 制取粗 硅 ( ) (2013 广 东理 综，11C) (
37、6)SiO 2 有导 电性 ，所以 SiO 2 可用 于制 备光 导纤维 ( ) (2012 广 东理 综，12B) (7) 硅酸钠 溶液 应保 存在 带 玻璃塞 的试 剂瓶 中 ( ) (2012 海 南，4B) (8) 水玻璃 可用 于生 产黏 合 剂和防 火剂 ( ) (2010 江 苏，4B) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 解析 (4) 合成纤 维不是无 机非金 属材料 而是有 机物 。 (6)SiO 2 不能 导电。(7) 应用 橡胶 塞。 3.(2011 海南 ，9 改编) “ 碳 捕捉技 术 ” 是指 通过 一定 的方法 将工 业生 产中
38、产生 的 CO 2 分离 出 来并利 用 。 如可 利 用 NaOH 溶液来 “捕捉 ”CO 2 ， 其基本 过程 如下 图所 示( 部 分条件 及 物 质未标 出) 。 下列有 关该 方法 的叙 述中 正确的 是 ( ) 能耗 大是 该方 法的 一大 缺点 整个 过程 中 ， 只有 一种 物质可 以循 环利 用 “ 反 应分 离 ” 环节 中 ， 分离物 质的 基本 操作 是蒸 发结晶 、过滤 该方 法可 减少 碳排 放 ， 捕捉到 的 CO 2 还 可用 来制 备甲醇 等产 品 A. B. C. D. 答案 D 解析 ， 该 方法 中高 温 反应炉 分离 出 CO 2 ， 需 要 消耗较
39、多能 量 ； ， 整 个 过程 中 NaOH 和 CaO 均可 循环 利用 ； ，从捕 捉室 中得 到的 溶液 中含有 大量 的 NaHCO 3 ， 加入 CaO 后 生成 CaCO 3 和 NaOH ， 通 过过滤 的方 法即 可分 离； ， 捕 捉到 的 CO 2 可与 H 2 反应制 备甲 醇：CO 2 3H 2 一定条 件 CH 3 OH H 2 O 。 4.2009 浙江 理综，28(1)(2)(3) 单 晶硅 是信息 产业中重 要的基 础材料 。通常 用碳 在高温 下还 原二氧 化硅 制得 粗硅( 含铁 、 铝 、 硼、 磷 等杂 质) ， 粗 硅与氯 气反 应生 成四 氯化 硅(
40、 反应 温 度 450500 ) ， 四氯 化硅 经 提纯后 用氢 气还 原可 得高 纯硅 。 以 下是 实验 室制 备 四氯化 硅的 装置示 意图 。 相关信 息如 下 ： a.四氯 化硅 遇水 极易 水解 ； b.硼、 铝、 铁、 磷在 高温 下均能 与氯 气直 接反 应生 成相应 的氯 化物 ； c.有关 物质 的物 理常 数见 下 表 ： 物质 SiCl 4BCl 3AlCl 3FeCl 3PCl 5沸点/ 57.7 12.8 315 熔点/ 70.0 107.2 升华温 度/ 180 300 162 请回答 下列 问题 ： (1) 写出装 置 A 中 发生 反应 的离子 方程 式 ：
41、_ 。 (2) 装置 A 中 g 管 的作 用是_ ； 装置 C 中 的试剂 是_ ；装置 E 中的 h 瓶需要 冷却 的理 由是_ 。 (3) 装置 E 中 h 瓶 收集 到的 粗产物 可通 过精 馏( 类 似多 次蒸馏) 得到 高纯 度四 氯化 硅 ， 精馏 后 的 残 留 物 中 ， 除 铁 元 素 外 可 能 还 含 有 的 杂 质 元 素 是_( 填 写 元 素 符 号) 。 答案 (1)MnO 2 4H 2Cl = Mn 2 Cl 2 2H 2 O (2) 平衡气 压 浓 H 2 SO 4SiCl 4 沸点 较低 ，用 冷却 液 可得到 液 态 SiCl 4(3)Al 、B 、P
42、解析 依题 中信 息可 知 A 为 Cl 2 的发 生装 置，B 、C 为 Cl 2 净化 装置 ，D 中发 生反 应 2Cl 2 Si= SiCl 4 ， 生成 SiCl 4 用 E 收集 ， B 中为 饱和 食盐 水 将氯化 氢 气 体除 去 ，C 中 应为浓 H 2 SO 4 除水 ， 由 表中 数据 可知 SiCl 4 沸 点较 低， 用冷 却液可 得到 液 态 SiCl 4 ； 由 题中信 息粗 硅( 含铁 、铝 、硼 、磷 等杂 质) ，即 可轻 松完 成第(3) 问。 练出高 分 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
43、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 4 SiH 4D.最 高价 氧化 物都 能与 水 反应生 成相 应的 酸 答案 A 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 亲氧 元素， 不能 以游 离态 存在 ，故 B 错 ；非 金属 性 C Si ，故氢 化物 的热 稳定 性 SiH 4 CH 4 ， 故 C 错；SiO 2 既不 溶于 水 ，也不 和水 反应 ， 故 D 错。 2.有些 科学 家提 出硅 是 “21 世纪 的能 源 ” ， 这 主要 是 由于作 为半 导体 材料 的硅 在太阳 能发 电 过程中 具有 重要 的作
