无机非金属材料的主角硅

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 常见的非金属及其化合物,第1讲 无机非金属材料的主角硅,基础盘点,一、碳、硅,自我诊断,1.有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的,石油”的观点。假如硅作为一种普遍使用的新型,能源被开发利用,关于其有利因素的下列说法中,你认为不妥的是 ( ),1,A.硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳,的燃料,B.自然界中存在大量的单质硅,C.硅燃烧放出的热量多，且燃烧产物对环境污染程,度低，容易有效控制,D.自然界的硅易开采，且可再生,解析,硅在自然界中主要是以化合物的形式存在，,硅的含量在地壳中之所以多,是因为沙石的主要成,分是二氧化硅。,答案,B,2,基础回归,1.C、Si单质的存在形态、物理性质及用途,（1）碳在自然界既有,态又有,态。碳的同,素异形体有,、,、无定形碳、,等。,（2）硅在地壳中的含量占第,位，仅次于,，,全部以,态存在，是一种亲,元素,单质硅有,和,形两种。晶体硅是良好的,材料，,在计算机等电子工业，可用作,、大规,模,等。硅是人类将,能转化为,能的,常用材料，所以硅还用于制造,。,游离,化合,金刚石,石墨,C,60,二,氧,化合,氧,晶体,无定,半导体,半导体芯片,集成电路,太阳,电,光电池,3,2.C、Si的化学性质,（1）碳单质的化学性质,常温下,（填“不”或“很”）活泼，在高温条,件下有强,性。,可燃性：2C+O,2,2CO、C+O,2,CO,2,。,还原性,a.与Fe,2,O,3,反应的化学方程式：3C+2Fe,2,O,3,4Fe+3CO,2,;,b.与CO,2,反应的化学方程式：C+CO,2,2CO;,c.与水蒸气反应的化学方程式:C+H,2,O(,g,) CO+H,2,;,d.与浓H,2,SO,4,反应的化学方程式：,C+2H,2,SO,4,(浓) CO,2,+2SO,2,+2H,2,O。,不,还原,4,（2）硅单质的化学性质,常温下化学性质不活泼,但能与,、,、,反应。,与氢氟酸反应的化学方程式：,Si+4HF SiF,4,+2H,2,。,与烧碱反应的离子方程式：Si+2OH,-,+H,2,O,SiO +2H,2,。,加热时与O,2,、Cl,2,等非金属单质反应，其化学方,程式为,。,F,2,HF,强碱,Si+O,2,SiO,2,；Si+2Cl,2,SiCl,4,5,二、碳、硅的氧化物,自我诊断,2.下列关于SiO,2,和CO,2,的叙述中，不正确的是（ ）,A.都是共价化合物,B.都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应，但不能,与任何酸反应,C.都能溶于水且与水反应生成相应的酸,D.SiO,2,可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨,E.CO,2,通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸,F.根据反应SiO,2,+CaCO,3,CaSiO,3,+CO,2,可推知,硅酸酸性比碳酸强,BCF,6,基础回归,1.碳的氧化物比较,非极性,酸性,C+H,2,O(g),CO+H,2,CaCO,3,CaO+,CO,2,7,化学性质,可燃性：,还原性（如还原,Fe,2,O,3,）:,具备酸性氧化物,的通性,与Na,2,O,2,反应：,与Mg反应：,毒性,毒,，能与人体内血,红蛋白结合,使人体因,缺氧而中毒,无毒，是造成,效应的主,要气体,2CO+O,2,2CO,2,3CO+Fe,2,O,3,2Fe+3CO,2,2Na,2,O,2,+2CO,2,2Na,2,CO,3,+O,2,2Mg+CO,2,2MgO+C,剧,温室,8,2.二氧化硅与二氧化碳的性质比较,二氧化碳和二氧化硅都是酸性氧化物，其结构和,主要性质可比较如下：,物质,二氧化硅,二氧化碳,化学式,SiO,2,CO,2,主要物理性质,硬度,，熔、沸,点,，常温下为,固体，,溶于水,熔、沸点,，常温下为,气体，,溶于水,大,高,不,低,微,9,CO,2,+H,2,O H,2,CO,3,SiF,4,+2H,2,O,SiO,2,+2NaOH,Na,2,SiO,3,+H,2,O；,橡胶,CO,2,+2NaOH,Na,2,CO,3,+H,2,O,CO,2,+NaOH,NaHCO,3,或,10,化学性质,与盐,反应,SiO,2,+Na,2,CO,3,；,SiO,2,的,性,Ca(ClO),2,+CO,2,+H,2,O,；CO,2,+Na,2,CO,3,+H,2,O,与碱,性氧化,物反应,SiO,2,+CaO,CO,2,+CaO,Na,2,SiO,3,+CO,2,难挥发,CaCO,3,+2HClO,2NaHCO,3,CaSiO,3,CaCO,3,11,三、硅酸、硅酸盐,自我诊断,3.从下面所给的四个词中选出一个与陶瓷、玻璃、,水泥同类的是 （ ）,A.光导纤维 B.有机玻璃 C.人造纤维 D.砖瓦,解析,从题干所给的信息：陶瓷属于硅酸盐，也,属于传统无机非金属材料，玻璃和水泥属于硅酸,盐,很明显,另一物质必须属于硅酸盐才能使其归纳,在一起，由此不难得出选项D是正确的。A的主要,成分SiO,2,不属于硅酸盐；有机玻璃和人造纤维都,属于有机物，不符合题意；砖瓦是陶瓷器中的土,器，属于硅酸盐。,D,12,4.北京2008年奥运金牌“金镶玉”环形玉壁由昆仑玉,制成,昆仑玉的成分可简单看成是Ca,2,Mg,5,Si,8,O,22,(OH),2,则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为（ ）,A.CaOMgOSiO,2,H,2,O,B.2CaO5MgO8SiO,2,H,2,O,C.2CaOMgOSiO,2,2H,2,O,D.5CaO2MgO8SiO,2,H,2,O,解析,根据硅酸盐改写成氧化物的要求和元素守恒,昆仑玉的氧化物形式为2CaO5MgO8SiO,2,H,2,O。,B,13,基础回归,1.硅酸,（1）硅酸的性质,硅酸,溶于水，其酸性比碳酸,，硅酸,(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:,。,硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化,学方程式为：,。,硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能,力强，常用作,。,不,弱,不能,H,2,SiO,3,SiO,2,+H,2,O,H,2,SiO,3,+2NaOH Na,2,SiO,3,+2H,2,O,干燥剂,14,2.硅酸钠,（1）物理性质,白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称,，有黏性。,（2）化学性质,水解显,性。,与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为：,与盐酸反应：,。,与CO,2,水溶液反应：,。,（3）用途：黏合剂（矿物胶），耐火阻燃材料。,水玻璃,碱,Na,2,SiO,3,+2HCl 2NaCl+H,2,SiO,3,Na,2,SiO,3,+CO,2,+H,2,O,H,2,SiO,3,+Na,2,CO,3,15,3.硅酸盐,（1）概念：,的,总称，是构成地壳岩石的主要成分。,（2）表示方法,硅酸盐矿物的成分复杂，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,钾云母（KH,2,Al,3,Si,3,O,12,）写成,。,由硅、氧和金属元素组成的化合物,Na,2,OSiO,2,K,2,O3Al,2,O,3,6SiO,2,2H,2,O,16,4.传统无机非金属材料,（1）普通玻璃,主要原料：,。,主要成分：,、,、,。,纯碱、石灰石、石英,Na,2,SiO,3,CaSiO,3,SiO,2,（2）普通硅酸盐水泥,主要原料：,、,。,主要成分（写出名称和化学式）：,。,石灰石,黏土,硅酸三钙(3CaOSiO,2,)、硅酸二钙(2CaOSiO,2,)、,铝酸三钙(3CaOAl,2,O,3,),17,要点一 碳、硅及其化合物的特性及应用,1.碳、硅元素单质及其化合物的特性,（1）一般情况，非金属元素单质熔、沸点低，硬,度小，但硅、金刚石熔、沸点高，硬度大，其中,金刚石为硬度最大的物质。,（2）一般情况，非金属元素单质为绝缘体，但硅,为半导体，石墨为电的良导体。,（3）一般情况，较强氧化剂+较强还原剂,较弱氧化剂+较弱还原剂，而碳却还原出比它更,强的还原剂：SiO,2,+2C Si+2CO,FeO+C,Fe+CO。,要点精讲,18,（4）非金属单质与碱反应一般是非金属既作氧化,剂又作还原剂，而Si与碱溶液反应却只作还原剂。,Si+2NaOH+H,2,O Na,2,SiO,3,+2H,2,。,（5）一般情况，较活泼金属+酸 盐+氢气，,然而Si是非金属，却能与氢氟酸发生反应：,Si+4HF SiF,4,+2H,2,。,（6）一般情况，碱性氧化物+酸 盐+水，,SiO,2,是酸性氧化物却能与氢氟酸反应：,SiO,2,+4HF SiF,4,+2H,2,O(SiF,4,也不属于盐)。,（7）无机酸一般能溶于水，而H,2,SiO,3,及H,4,SiO,4,却,难溶于水。,19,（8）H,2,CO,3,的酸性大于H,2,SiO,3,，所以有,Na,2,SiO,3,+CO,2,+H,2,O H,2,SiO,3,+Na,2,CO,3,但,高温下：Na,2,CO,3,+SiO,2,Na,2,SiO,3,+CO,2,也能,发生（CO,2,离开反应体系）。,（9）一般情况，非常活泼金属（Na、K等）才能够置换出水中的氢，但C+H,2,O（g） CO+H,2,。,（10）一般情况，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如CO,2,+H,2,O H,2,CO,3,，但SiO,2,不溶于水，不与水反应。,20,2.硅与铝的相似性及区别,（1）与强碱溶液反应时相似,Si、Al均与NaOH溶液反应生成盐和H,2,。,SiO,2,、Al,2,O,3,、H,2,SiO,3,、H,3,AlO,3,Al(OH),3,均,与NaOH溶液反应生成盐和水。,Na,2,SiO,3,、NaAlO,2,溶液通入过量CO,2,均生成白色,沉淀。,（2）区别,除氢氟酸外，Si、SiO,2,、H,2,SiO,3,不与其它酸反,应。,Al,2,O,3,、Al(OH),3,属两性化合物。,Na,2,SiO,3,溶液、NaAlO,2,溶液与过量盐酸反应时,现象不同。,21,【典例导析1】,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SiHCl,3,:,Si+3HCl SiHCl,3,+H,2,SiHCl,3,与过量H,2,在1 0001 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：,22,（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,2,反应制备纯硅的装置如下（热,源及夹持装置略去）：,23,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,。,24,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（填写字母代号）,是,。,a.碘水 b.氯水 c.NaOH溶液 d.KSCN溶液,e.Na,2,SO,3,溶液,25,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 Si+2CO；,（2）因HCl易溶于水，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中现象为有固体,产生，由题给信息，制纯硅的反应条件为1 0001 100，,此温度下普通玻璃容易软化。因高温下H,2,与O,2,容易反,26,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溶液看是否变红来检验。,答案,（1）SiO,2,+2C 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,Si+3HCl,排尽装置中的空气 bd,27,迁移应用1,下列说法正确的是 （ ）,A.因SiO,2,不溶于水，故SiO,2,不是H,2,SiO,3,的酸酐,B.CO,2,通入水玻璃可以得到原硅酸,C.CO,2,通入饱和氯化钙溶液中能生成白色沉淀,D.水晶项链是硅酸盐制品,解析,SiO,2,、硅酸（H,2,SiO,3,）、原硅酸（H,4,SiO,4,）,中硅均为+4价，故SiO,2,是H,2,SiO,3,和H,4,SiO,4,的酸酐，,A错误；CO,2,通入水玻璃可生成原硅酸（习惯上写,生成硅酸H,2,SiO,3,），B正确；CO,2,通入CaCl,2,溶液不,会生成CaCO,3,沉淀，C错误；水晶项链的成分是,SiO,2,而不是硅酸盐。,B,28,迁移应用2,已知A是一种不溶于水的酸酐。根据图,示转化关系，回答：,29,（1）A是,，B是,，D是,。,（2）写出各步反应的化学方程式，如是离,子反应请改写成离子方程式。,。,。,。,。,。,答案,（1）SiO,2,Na,2,SiO,3,H,2,SiO,3,（2）SiO,2,+Na,2,CO,3,Na,2,SiO,3,+CO,2,SiO +CO,2,+H,2,O H,2,SiO,3,+CO,SiO,2,+2OH,-,SiO,+H,2,O,SiO,+2H,+,H,2,SiO,3,H,2,SiO,3,SiO,2,+H,2,O,30,要点二 无机非金属材料的使用,无机非金属材料在日常生活中有广泛的用途，,这些知识大多数属于识记知识。,【典例导析2】,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虽然克服了传统无机非,金属材料的缺点，但强度比较差,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,的主要成分不同,31,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、具有压电效应、具有生物功能等。,答案,B,32,迁移应用3,下列表述正确的是 （ ）,人造刚玉的熔点很高，可用作高级耐火材料，,主要成分是二氧化硅,化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶,剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐,提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是,硅酸盐材料,夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化,硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛,太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于,环保、节能,A. B. C. D.,33,解析,本题主要考查学生对身边常见的化学制品的,了解情况。侧重考查学生应用化学知识解释和解,决身边化学问题的能力。人造刚玉主要成分为,Al,2,O,3,，错；玛瑙的主要成分是SiO,2，,错,；变,色眼镜镜片应是在普通硼酸盐玻璃中加入光敏物,质AgBr等,并加入极少光敏化剂如CuO等制成，故,错。,答案,D,34,要点三 置换反应问题探究,有关置换反应题是高考的热点，在高考试题中多,次出现。通过对下列高考案例的探究，希望能弄,清该类题的命题特点，掌握解题规律。,置换反应的类型,（1）金属 金属,如Zn+Cu,2+,Zn,2+,+Cu,2Al+Fe,2,O,3,Al,2,O,3,+2Fe,35,（2）金属 非金属,固态金属 气态非金属,如Zn+2H,+,Zn,2+,+H,2,2Na+2H,2,O 2NaOH+H,2,3Fe+4H,2,O(g) Fe,3,O,4,+4H,2,固态金属 固态非金属,如2Mg+CO,2,2MgO+C,36,（3）非金属 非金属,固态非金属 固态非金属,如2C+SiO,2,Si+2CO,固态非金属 气态非金属,如C+H,2,O（g） CO+H,2,气态非金属 固态非金属,如Cl,2,+2KI 2KCl+I,2,O,2,+2H,2,S 2S+2H,2,O,气态非金属 气态非金属,如2F,2,+2H,2,O 4HF+O,2,气态非金属 液态非金属,如Cl,2,+2KBr 2KCl+Br,2,37,(4)非金属 金属,如C+2CuO 2Cu+CO,2,3H,2,+Fe,2,O,3,2Fe+3H,2,O,【典例导析3】,置换反应的通式可以表示为：,单质（1）+化合物（1）,化合物（2）+单质（,2）,请写出满足以下要求的3个置换反应的化学方程式：,所涉及的元素的原子序数都小于20；,6种单质分属6个不同的主族。,38,解析,根据题意：方程式所涉及的元素的原子序数,都小于20，且所涉及的6种单质应分属6个不同的,主族，所以满足要求的置换反应的化学方程式为：,2Mg+CO,2,2MgO+C，2Al+6HCl,2AlCl,3,+3H,2,2F,2,+2H,2,O,4,HF+O,2,(或Cl,2,+H,2,S 2HCl+S),答案,2Mg+CO,2,2MgO+C,2Al+6HCl 2AlCl,3,+3H,2,2F,2,+2H,2,O 4HF+O,2,（或Cl,2,+H,2,S 2HCl+S),39,迁移应用4,X、Y为由短周期元素组成的单质,X、,Y的组成元素为同主族元素，U、V为它们的化合,物，这些物质之间的转化关系如图所示,其中反应,条件和某些反应物和产物已经略去。,（1）若V是水，则X是,，,U是,。,（2）若U、V均为氧化物，则反,应的化学反应方程式为,；,答案,（1）O,2,H,2,S,（2）SiO,2,+2C Si+2CO,40,题组一 碳族元素性质的相似性和递变性,1.下列关于碳族元素的说法中，错误的是 ( ),A.它们从上到下非金属性向金属性递变的趋势,比卤素明显,B.碳族元素的气态氢化物的稳定性从上到下逐,渐减弱,C.碳族元素原子的最外层都有4个电子,D.主要化合价有+2价和+4价，大多数+2价化合,物稳定,解析,碳族元素的C、Si、Ge、Sn的+4价稳定，,Pb的+2价稳定。,对点训练,D,41,2.根据碳族元素的相似性与递变性、一般性与特殊,性的知识，判断下列说法正确的是 ( ),A.CO,2,、PbO,2,都是强氧化剂,B.CO,2,和PbO,2,都是弱氧化剂,CO和PbO都是还原剂,C.Sn(OH),4,可与NaOH反应，但不与盐酸反应,D.Ge、Si是半导体材料,解析,碳族元素中，C、Si、Ge、Sn的+4价化合物,稳定，而Pb的+2价化合物稳定,+4价不稳定的元素,表现强氧化性，+2价不稳定的元素则表现强还原,性，故A、B都错；Sn是典型金属，所以其最高价,氧化物对应的水化物Sn(OH),4,与HCl易反应；D的,说法正确。,D,42,3.根据锡、铅的主要化合价及其稳定性，完成下列,填空：,（1）锡的+2价化合物应具有较强的,性，铅,的+4价化合物应具有较强的,性。,（2）已知Sn,2+,的还原性比Fe,2+,的还原性强，PbO,2,的氧化性比Cl,2,的氧化性强。试写出下列反应的化,学方程式：,氯气与锡共热,。,氯气与铅共热,。,PbO,2,与浓盐酸共热,。,43,答案,（1）还原 氧化,（2）Sn+2Cl,2,SnCl,4,Pb+Cl,2,PbCl,2,PbO,2,+4HCl(浓) PbCl,2,+Cl,2,+2H,2,O,解析,44,题组二 硅、无机非金属材料,4.硅及其化合物在材料领域中应用广泛。下列叙述,不正确的是 ( ),A.硅单质可用来制造太阳能电池,B.二氧化硅是制造光导纤维的材料,C.二氧化硅是制造玻璃的主要原料,D.硅酸盐可用来制作水晶、玛瑙等工艺品,解析,光导纤维的材料是SiO,2,，B项对;制造玻璃,的主要原料有SiO,2,、Na,2,CO,3,、CaCO,3,，故C项对；,制作水晶、玛瑙的材料主要成分是SiO,2,，并非是,硅酸盐，故D项错。,D,45,5.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：“中国至少在距今3 000年以前，就,已经使用玻璃了。”下列有关玻璃的说法不正确,的是 ( ),A.制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英,B.普通玻璃的主要成分之一是二氧化硅,C.普通玻璃有固定的熔点,D.盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了,防止烧碱跟二氧化硅生成硅酸钠而使瓶塞与瓶,口粘在一起,46,解析,制造普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂在,玻璃熔炉中发生反应：Na,2,CO,3,+SiO,2,Na,2,SiO,3,+CO,2,CaCO,3,+SiO,2,CaSiO,3,+CO,2,所以普通玻璃的成分是Na,2,SiO,3,、CaSiO,3,、SiO,2,的,混合物，没有固定的熔点。,答案,C,47,6.青石棉（cricidolite）是一种致癌物质，其化学式,为Na,2,Fe,5,Si,8,O,22,(OH),2,(化学组成可表示为Na,2,O,3FeOFe,2,O,3,8SiO,2,H,2,O)。,青石棉用稀硝酸溶液处,理时,还原产物只有NO，下列说法正确的是( ),A.青石棉不属于硅酸盐原料,B.青石棉中含有一定量的石英晶体,C.青石棉属于新型无机非金属材料,D.1 mol青石棉能使1 mol稀硝酸被还原,48,解析,由3FeO+10HNO,3,3Fe(NO,3,),3,+NO+5H,2,O,得关系式：,Na,2,Fe,5,Si,8,O,22,(OH),2,3FeOHNO,3,1 mol 1 mol,答案,D,49,7.对于化学方程式SiO,2,+3C SiC+2CO,有关,叙述正确的是 ( ),A.反应中SiO,2,是氧化剂，C是还原剂,B.硅元素被还原了，碳元素被氧化了,C.在反应中C是氧化剂,D.在反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为12,解析,双线桥法表示反应中电子转移的方向及数目,如下： 反应中只有C元素,化合价改变，因此碳在反应中既是氧化,剂，又是还原剂，且,n,（氧化剂）,n,（还原剂）,=12。,D,50,8.,含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含,A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯,材料光导纤维，C与烧碱反应生成含A元素的化,合物D。,（1）在元素周期表中，A位于,族，与A同族,但相对原子质量比A小的元素B的原子结构示意图,为,，A与B在原子的电子层结构上的相,同点是,。,（2）易与C发生化学反应的酸是,，反应的,化学方程式是,。,51,（3）将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生,成D，同时还生成B的最高价氧化物E；将全部的E,与全部的D在足量的水中混合后，又发生化学反应,生成含A的化合物F。,写出生成D和F的化学反应方程式：,。,要将纯碱高温熔化,下列坩埚中不可选用的是,（ ）,A.普通玻璃坩埚 B.石英玻璃坩埚,C.氧化铝坩埚 D.铁坩埚,52,（4）100 g C与石灰石的混合物充分反应后，生成,的气体在标准状况下的体积为11.2 L,100 g混合物,中石灰石的质量分数是,。,解析,（1）A的单质可作半导体材料，可知A为Si，,位于A族,与之同族且相对原子质量较小的是碳,元素，二者共同点是最外层均有4个电子。,（2）C为SiO,2,，易与氢氟酸反应生成SiF,4,和H,2,O。,（3）SiO,2,与纯碱高温反应生成Na,2,SiO,3,（D）和CO,2,（E）。,53,（4）不论CaCO,3,过量与否，生成CO,2,由CaCO,3,决,定，由关系式CaCO,3,CO,2,得：,解得,m,(CaCO,3,)=50 g,混合物中石灰石的质量分数为 =50%。,答案,（1） A 最外层均有4个电子,（2）氢氟酸 SiO,2,+4HF SiF,4,+2H,2,O,（3）SiO,2,+Na,2,CO,3,Na,2,SiO,3,+CO,2,，,Na,2,SiO,3,+CO,2,+H,2,O Na,2,CO,3,+H,2,SiO,3,ABC (4)50%,54,9.在下图所示的物质相互转化关系中，A是一种固,体单质，E是一种白色不溶于水的物质。据此填,空。,55,（1）写出各物质的化学式：,A,、B,、C,、D,、E,、,F,。,（2）B与a溶液反应的离子方程式是,。,（3）A与a溶液反应的离子方程式是,。,解析,本题“突破口”是C中加入过量HCl产生不溶于,盐酸的白色沉淀，推知E可能是硅酸。A可能是Si，,代入题目验证，B为SiO,2,，能与Si和SiO,2,反应的溶,液可能为HF溶液或NaOH溶液，结合题目知a溶液,为NaOH溶液，C为Na,2,SiO,3,D为H,2,O，F为H,2,。,答案,（1）Si SiO,2,Na,2,SiO,3,H,2,O H,2,SiO,3,H,2,（2）SiO,2,+2OH,-,SiO +H,2,O,（3）Si+2OH,-,+H,2,O SiO +2H,2,56,一、选择题,（本题包括12小题，每题5分，共60分）,1.,(2009广东理基，22),下列关于硅单质及其化合物,的说法正确的是 （ ）,硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 水泥、,玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 高纯度的硅,单质广泛用于制作光导纤维 陶瓷是人类应用,很早的硅酸盐材料,A. B. C. D.,解析,硅元素在地壳中的含量仅次于氧，排第二,位，是构成岩石和矿物的基本元素;水晶的主要成,分为SiO,2,，错;制作光导纤维的原料是石英，而,不是高纯硅，错。,定时检测,C,57,2.,(2009重庆理综，6),材料与化学密切相关，表中对,应关系错误的是 （ ）,解析,金刚石是一种碳单质，所以A项错。,A,58,3.,(2009全国理综,7),将15 mL 2 mol/L Na,2,CO,3,溶液,逐滴加入到40 mL 0.5 mol/L MCl,n,盐溶液中，恰好,将溶液中的M,n,+,离子完全沉淀为碳酸盐，则MCl,n,中,n,值是 （ ）,A.4B.3C.2D.1,解析,含有M,n,+,碳酸盐的化学式为M,2,(CO,3,),n,即2M,n,+,n,CO,2,n,40 mL0.5 mol/L 15 mL2 mol/L,解得,n,=3。,B,59,4.,（2008上海，22改编）,在石灰窑中烧制生石灰，,1 mol CaCO,3,完全分解所需要的能量，可燃烧,0.453 mol碳来提供。设空气中O,2,体积分数为0.21,N,2,为0.79, 则石灰窑产生的气体中CO,2,的体积分数,可能是 ( ),A.0.50B.0.46C.0.49D.0.52,60,解析,由反应CaCO,3,CaO+CO,2,、C+O,2,CO,2,，若0.453 mol C与空气中的氧气恰好完全反,应生成0.453 mol CO,2,其与1 mol CaCO,3,分解生成,的CO,2,的和为1.453 mol，空气中的N,2,的物质的量,为,n,（N,2,）= 0.79=1.7 mol,CO,2,的,体积分数为 =0.46,因此CO,2,的体积分数应小于或等于0.46。,答案,B,61,5.,(2008全国理综,8),对于A族元素，下列叙述中,不正确的是 （ ）,A.SiO,2,和CO,2,中，Si和O、C和O之间都是共价键,B.C、Si和Ge的最外层电子数都是4，次外层电子,数都是8,C.CO,2,和SiO,2,都是酸性氧化物，在一定条件下都,能和氧化钙反应,D.该族元素的主要化合价是+4和+2,解析,C的原子序数为6，最外层电子数是4，次外,层电子数为2，所以B不正确；CO,2,和SiO,2,都是共,价化合物、酸性氧化物，因此A、C正确；第A,族元素的主要化合价为+4价和+2价，D正确。,B,62,6.,（2008北京理综，12）,工业上制备纯硅反应的热,化学方程式如下：,SiCl,4,（g）+2H,2,（g） Si（s）+4HCl（g）,H,=+,Q,kJ/mol（,Q,0）,某温度、压强下，将一定量反应物通入密闭容器,进行以上反应（此条件下为可逆反应），下列叙,述正确的是 （ ）,63,A.反应过程中，若增大压强能提高SiCl,4,的转化率,B.若反应开始时SiCl,4,为1 mol，则达到平衡时，吸,收热量为,Q,kJ,C.反应至4 min时，若HCl浓度为0.12 mol/L,则H,2,的,反应速率为0.03 mol/（Lmin）,D.当反应吸收热量为0.025,Q,kJ时，生成的HCl通入,100 mL 1 mol/L的NaOH溶液中恰好反应,64,解析,因反应是气体体积增大的反应，所以加压会减小SiCl,4,的转化率，A错；因反应为可逆反应，SiCl,4,不可能反应1 mol，故达平衡时吸收热量应小于,Q,kJ，B错；列式计算,v,（HCl）=,=0.03 mol/（Lmin），,v,（H,2,）=,v,（HCl）=0.015,mol/Lmin,-1,，C错误；据热化学方程式比例关系计,算，吸收0.025,Q,kJ能量，则有0.1 mol HCl生成，可,中和0.1 mol NaOH，D正确。,答案,D,65,7.下列说法不正确的是 ( ),将CO,2,通入溶有足量氨的BaCl,2,溶液中，无白色,沉淀生成 将盐酸、KSCN溶液和Fe(NO,3,),2,溶液,三种溶液混合，混合溶液显红色 向某溶液中,滴入盐酸酸化的BaCl,2,溶液产生白色沉淀，证明,溶液中一定含有SO 将两小块质量相等的,金属钠，一块直接投入水中,另一块用铝箔包住,在铝箔上刺些小孔，然后按入水中，两者放出的,氢气质量相等,A.只有B.,C.D.,66,解析,中的反应有2NH,3,+H,2,O+CO,2,（NH,4,）,2,CO,3,，（NH,4,）,2,CO,3,+BaCl,2,BaCO,3,+2NH,4,Cl，故不正确；可能会生成,AgCl白色沉淀，有Ag,+,的干扰，故不正确；,中2Al+2NaOH+2H,2,O 2NaAlO,2,+3H,2,用铝,箔包住的钠块产生的氢气多，故不正确。,答案,C,67,8.金属镁在二氧化碳中燃烧生成MgO和C，将一定,量金属镁在含二氧化碳、氧气的混合气体中燃烧,后得到的固体，加入足量盐酸中，充分反应后，,将溶液蒸干，然后隔绝空气灼烧，得到的固体成,分可能是 ( ),A.MgO和Mg(OH),2,B.MgO,C.MgCl,2,和C D.Mg(OH),2,68,解析,发生的反应依次为：2Mg+O,2,2MgO、2Mg+CO,2,2MgO+C、C+O,2,CO,2,、MgO+2HCl MgCl,2,+H,2,O、MgCl,2,+2H,2,O,Mg(OH),2,+2HCl,加热使得HCl挥发逸出,促进MgCl,2,的水解生成Mg(OH),2,，Mg(OH),2,MgO+H,2,O，,故最终得到的固体成分可能是MgO和C，或是MgO。,答案,B,69,9.白云石化学式为CaCO,3,x,MgCO,3,。,以它为原料，可制 取耐火材料MgO等。称取27.6 g,白云石样品，高温,加热到质量不再变化，收集到,CO,2,的体积为6.72 L,（标准状况）。下列说法正确,的是 ( ),A.,x,=3,B.,x,=2,C.该样品高温条件下充分反应后剩余固体的质量,是14.4 g,D.该样品高温条件下充分反应后剩余固体中MgO,的质量是4.0 g,70,解析,CaCO,3,x,MgCO,3,CaO+,x,MgO+(,x,+1)CO,2,(100+84,x,) g (,x,+1) mol,27.6 g 0.3 mol,所以,x,=1,剩余固体的质量为27.6 g-0.3 mol44 g/mol=14.4 g。,答案,C,71,10.现有下列五个转化，其中不可能通过一步反应实,现的是 （ ）,SiO,2,Na,2,SiO,3,CuSO,4,CuCl,2,SiO,2,H,2,SiO,3,CuOCu(OH),2,Na,2,O,2,NaOH,A. B. C. D.,解析,SiO,2,+2NaOH Na,2,SiO,3,+H,2,O,CuSO,4,+BaCl,2,BaSO,4,+CuCl,2,2Na,2,O,2,+2H,2,O 4NaOH+O,2,SiO,2,和,CuO,均不溶于水，因此,SiO,2,、CuO,不可能通过一步反,应分别生成,H,2,SiO,3,、Cu(OH),2,。,B,72,11.下列离子方程式书写正确的是 ( ),A.往NaOH溶液中通入少量CO,2,:,CO,2,+OH,-,HCO,B.单质Si与氢氟酸反应:,Si+4HF H,2,+SiF,4,C.石英砂与烧碱反应制水玻璃:,SiO,2,+2OH,-,SiO +H,2,O,D.往水玻璃中通入二氧化碳:,Na,2,SiO,3,+H,2,O+CO,2,H,2,SiO,3,+2Na,+,+CO,C,73,12.,汉代器物上的颜料“汉紫”,至今尚没有发现其自然存,在的记载。20世纪80年代科学家进行超导材料研究,时，偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡（化学式：,BaCuSi,2,O,x,，Cu为+2价），下列有关“汉紫”的说法,中不正确的是 （ ）,A.用盐的形式表示：BaSiO,3,CuSiO,3,B.用氧化物形式表示：BaOCuO2SiO,2,C.易溶于强酸、强碱,D.性质稳定，不易褪色,74,解析,“汉紫”能稳定存在至今，说明其性质稳定，,不易褪色，不易与酸、碱反应；“汉紫”中Ba为+2,价，Cu为+2价，Si为+4价，则,x,=6。,答案,C,75,二、非选择题,（本题包括4小题，共40分）,13.(14分),（2009全国理综,29）,已知周期表中，,元素Q、R、W、Y与元素X相邻。Y的最高化合,价氧化物的水化物是强酸。回答下列问题：,（1）W与Q可以形成一种高温结构陶瓷材料。W,的氯化物分子呈正四面体结构，W的氧化物的晶,体类型是,；,（2）Q的具有相同化合价且可以相互转变的氧化,物是,;,（3）R和Y形成的二元化合物中，R呈现最高化合,价的化合物的化学式是,；,76,（4）这5种元素的氢化物分子中，立体结构类型,相同的氢化物的沸点从高到低排列次序是（填化学,式）,，,其原因是,。,电子总数相同的氢化物的化学式和立体结构分,别是,;,77,(5)W和Q所形成的结构陶瓷材料的一种合成方法如,下：W的氯化物与Q的氢化物加热反应，生成化合,物W(QH,2,),4,和HCl气体；W(QH,2,),4,在高温下分解生成,Q的氢化物和该陶瓷材料。上述相关反应的化学方,程式（各物质用化学式表示）是,。,78,解析,（1）由W与Q可形成一种高温结构陶瓷材料且,W的氯化物分子为正四面体结构知W为Si，其氧化物,SiO,2,为原子晶体。,（2）与Si可形成高温结构陶瓷且相同化合价的氧化,物可相互转变的元素Q为N，其氧化物是NO,2,和N,2,O,4,。,（3）由Y的最高价氧化物的水化物是强酸及5种元,素在周期表中的位置关系知Y为S元素，X为P，R为,As，R和Y形成的二元化合物中，R呈现最高化合价,的化合物的化学式为As,2,S,5,。,79,（4）5种元素分别形成的氢化物为：AsH,3,、PH,3,、,NH,3,、SiH,4,、H,2,S，立体结构相同的氢化物为NH,3,、,PH,3,、AsH,3,，由于NH,3,分子间存在氢键，故NH,3,沸,点最高，对于组成和结构相似的一类物质，相对分,子质量越大，沸点越高，故AsH,3,的沸点高于PH,3,。,电子总数相同的氢化物是SiH,4,、PH,3,、H,2,S,其立,体结构分别是正四面体、三角锥、V形。,(5)由上述已知W为Si、Q为N，故SiCl,4,与NH,3,的反,应方程式为:SiCl,4,+4NH,3,Si(NH,2,),4,+4HCl,Si(NH,2,),4,分解生成Si,3,N,4,的化学方程式为：3Si(NH,2,),4,Si,3,N,4,+8NH,3,。,80,答案,（1）原子晶体 （2）NO,2,和N,2,O,4,（3）As,2,S,5,（4）NH,3,、AsH,3,、PH,3,NH,3,分子间存在氢键，,故沸点最高，相对分子质量AsH,3,大于PH,3,，所以,分子间作用力AsH,3,大于PH,3,，故AsH,3,沸点高于PH,3,SiH,4,正四面体，PH,3,三角锥，H,2,S角形（V形）,（5）SiCl,4,+4NH,3,Si(NH,2,),4,+4HCl、,3Si(NH,2,),4,Si,3,N,4,+8NH,3,81,14.(8分),（2008广东，23）,硅单质及其化合物应用,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（SiHCl,3,）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：,82,写出由纯SiHCl,3,制备高纯硅的化学反应方程,式,。,整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl,3,遇,水剧烈反应生成H,2,SiO,3,、HCl和另一种物质，写出,配平的化学反应方程式,；,H,2,还原SiHCl,3,过程中若混入O,2,，可能引起的后果是,。,83,（2）下列有关硅材料的说法正确的是,（填,字母）。,A.碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥,B.氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷,和轴承,C.高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料,光导纤维,D.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，,其熔点很高,E.盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单,晶硅,84,（3）硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶,液于试管中，逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡。,写出实验现象并给予解释,。,解析,（1）根据原子守恒即质量守恒可以写出,SiHCl,3,与H,2,反应的化学方程式。,SiHCl,3,和H,2,O剧烈反应生成H,2,SiO,3,、HCl和另一,种物质,分析它们化合价的变化可知, ,而Cl的化合价未发生变化，因此另一种元素即H元,素的化合价必定降低，即另一种物质是H,2,。,85,（2）碳化硅、氮化硅为原子晶体，A、B和C都正,确。玻璃是一种玻璃态物质，无固定的熔点。盐,酸不能与硅反应，而HCl在573 K以上的温度下可,与硅发生反应。因此D、E都不正确。,答案,（1）SiHCl,3,+H,2,Si+3HCl,SiHCl,3,+3H,2,O H,2,SiO,3,+3HCl+H,2,氧气与氢气混合，可能引起爆炸；氧气可能会氧化,SiHCl,3,（2）ABC,（3）现象：试管中有白色胶状沉淀生成，并且有刺,激性气体生成,解释：Na,2,SiO,3,和NH,4,Cl均能够水解，二者相互促,进，Na,2,SiO,3,水解生成H,2,SiO,3,，NH,4,Cl水解产生NH,3,86,15.（5分）已知AI有如图所示转换关系：,87,已知：单质E可作为半导体材料；,化合物F是不能生成盐的氧化物；,化合物能溶于水呈酸性，它能够跟氧化物A,起反应。,据此，请填空：,（1）化合物F是,。,（2）化合物是,。,（3）反应的化学方程式是,。,（4）反应的化学方程式是,。,（5）写出的水溶液与A反应的方程式：,。,88,解析,因单质E和化合物F分别是半导体材料和不成,盐的氧化物，可考虑分别为Si和CO，反应的化,学方程式为SiO,2,+2C Si+2CO，氧化物A为,SiO,2,，它除了能跟氢氟酸反应以外不跟任何酸起,反应，由此判断化合物为HF,依次类推C为H,2,O、,D为F,2,，H为O,2,。,答案,（1）CO （2）HF,（3）2H,2,+O,2,2H,2,O,（4）2F,2,+2H,2,O 4HF+O,2,（5）4HF+SiO,2