元素及其化合物4硅

1、復(fù)習(xí)4無機非金屬材料的主角硅考點梳理i了解碳、硅單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。 2了解碳、硅單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境質(zhì)量的影響。3了解常見無機非金屬材料的性質(zhì)和用途【考綱全景透析】一、C、Si單質(zhì)性質(zhì)及其用途的比較。1. 物理性質(zhì)碳硅存在形態(tài)既有游離態(tài)，又有化合態(tài)；主要單質(zhì)有：金剛石、石墨、C60等同素異形體在地殼中的含量僅次于氧，全部以化合態(tài)存在；主要單質(zhì)有：晶體硅和無疋性硅兩大類單質(zhì)的物理性質(zhì)金剛石熔點很高，硬度很大；石墨熔點 很咼（比金剛石咼）硬度較小，能導(dǎo)電， 有滑膩感。晶體硅，灰黑色，有金屬光澤；與金剛石相似， 熔點很高，硬度很大；是良好的半導(dǎo)體材料。用途金剛石用作切割工具；石

2、墨用作電極、鉛筆芯。含硅4%的硅鋼具有很高的導(dǎo)磁性，主要用作變壓器鐵芯；含硅15%的硅鋼具有很好的耐酸性 能，作為耐酸材料；制光電池等2化學(xué)性質(zhì)（1）碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)一一還原性+ 2CO常溫F不活潑與o2反應(yīng)：02 不足：2C+O22C0；02 充足：C+02與其他物質(zhì)反應(yīng)：a.與CuO反應(yīng):2CuO+C高溫2Cu+CO 2f可用于某些金屬的冶煉b.與CO2反應(yīng):CO?+C高溫2C0；C.與水蒸氣反應(yīng):C+H2O(g)co+h2 （用于生產(chǎn)水煤氣）；點燃點燃.d.與濃硫酸反應(yīng)：C+2H2SO4（濃）CO2 f +2SQ f +2耳0。co213（2）硅的化學(xué)性質(zhì)一一還原性不能被濃硫酸、濃硝酸等

3、叵-強氧化劑氧化b不穩(wěn)定性：受熱易分解，化學(xué)方程式為:H2SiO3H 2O+ SiO 20常溫下與氫氟酸、NaOHI *溶液反應(yīng)|加熱或高遢與護CJ等反應(yīng) 與氫氟酸反應(yīng)：Si+4HF=SiF 4 f +2於f； 與 NaOH 溶液反應(yīng)：Si+2NaOH+H 2O=Na 2SiO3+2H 2 f; 與 O2 反應(yīng)：Si+O2一： SiO2CO2和SiO2的比較物質(zhì)二氧化硅二氧化碳晶體類型原子晶體分子晶體物理性質(zhì)硬度大、熔沸點高、常溫下為固體、不熔沸點低，常溫下為氣體，微溶溶于水于水與水反應(yīng)不反應(yīng)CO2+H2O =H2CO3與酸反應(yīng)SiO2 + 4HF = SiF4f + 2HO不反應(yīng)化與堿反應(yīng)高

4、溫SiO2 + 2NaOH = Na 2SQ3 + H2OCO2 + 2NaOH = Na 2CO3 + H2O 或?qū)W盛堿液的試劑瓶用橡皮塞CO2 + NaOH = 2NaHCO 3性與鹽反應(yīng)高溫SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2 fCa(ClO) 2 + CO2 + H2O = CaCO3 J +質(zhì)SiO2 + CaCO3 = CaSiO3 + CO2 f2HC1OCO2 + Na2CO3 + H2O = 2NaHCO 3與堿性氧化高溫SiO2 + CaO = CaSiO3CO2 + Na2O = Na2CO3物反應(yīng)與碳反應(yīng)高溫CO2+C2CO;2C+SiO2t Si

5、+2CO主要用途化工原料、滅火劑。干冰用作制冷劑，制光學(xué)儀器、石英玻璃。水晶可制作飾人工降雨。品，常用來制造通訊材料光導(dǎo)纖維。3、硅酸及硅酸鹽(1) 硅酸 物理性質(zhì)：與一般的無機含氧酸不同，硅酸難溶于水?；瘜W(xué)性質(zhì)：a.弱酸性：是二元弱酸，酸性比碳酸弱，與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為:H2SiO3+2NaOH= Na 2SQ3+2H2O。制備：通過可溶性硅酸鹽與其他酸反應(yīng)制得，如Na2SiO3溶液與鹽酸反應(yīng)：Na2SiO3+2HCI= H2SQ3J +2NaCI用途：硅膠可用作干燥劑、催化劑的載體等。2、硅酸鹽硅酸鹽：硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。硅酸

6、鈉：硅酸鈉溶液俗稱水玻璃，是無色黏稠液體，常用于制備黏合劑、防腐劑、耐火材料。硅酸鹽組成的表示通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸鹽的組成：如硅酸鈉(Na2SiO3)可表示為Na2OSiO2。長石(KAISi 3O8)可表示為K2OA2O36SQ2。(注意：硅酸鹽寫法與氧化物寫法中各元素的化合價保持不變，原子 個數(shù)比相等；表示順序一般為：活潑金屬的氧化物較活潑 金屬的氧化物 二氧化硅 水。三、常見無極非金屬材料及其主要用途1傳統(tǒng)的無極非金屬材料硅酸鹽材料是傳統(tǒng)的無機非金屬材料：玻璃、水泥、各種陶瓷等都是以黏土、石英和長石等為原料生產(chǎn)的硅酸鹽制品，比較如下硅酸鹽產(chǎn)品水泥玻璃陶瓷原料石灰石

7、、黏土純堿、石灰石、石英黏土反應(yīng)原理發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化.高溫SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO 2 %高溫SiO2 + CaCO3 = CaSiO3 + CO2%主要設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯陶瓷窯主要成分3CaO- SiO2 2CaO-SiO2 3CaO -AI2O3Na2SiO3、CaSiO3、SQ2反應(yīng)條件高溫高溫高溫(2) 主要用途陶瓷、玻璃、水泥是主要建材，也廣泛應(yīng)用于生活中。2特殊功能的含硅物質(zhì)(1)碳化硅具有金剛石結(jié)構(gòu)，可用作磨料。(2)含硅元素4%的硅鋼具有導(dǎo)磁性。(3) 硅橡膠具有既耐高溫又耐低溫的性質(zhì)?！緹狳c難點全析】1. 硅及其化合物的特殊性質(zhì)1硅(1

8、)硅的非金屬性弱于碳，但碳在自然界中既有游離態(tài)又有化合態(tài)，而硅卻只有化合態(tài)。高溫硅的還原性強于碳，但碳能還原SiO2： SiO2+2C2COT +Si。非金屬單質(zhì)跟堿溶液作用一般無H2產(chǎn)生，但Si能跟堿溶液作用放出 H2:Si+2NaOH+H 2O=Na 2SiO3+2H2 %(4) 非金屬單質(zhì)一般不跟非氧化性酸反應(yīng)，但硅能跟氫氟酸反應(yīng)。(5) 非金屬單質(zhì)一般為非導(dǎo)體，但硅為半導(dǎo)體。2二氧化硅非金屬氧化物的熔沸點一般較低，但SiO2的熔點卻很高。(2)酸性氧化物一般不跟酸反應(yīng)，但SiO2能跟氫氟酸反應(yīng)。3硅酸(1)無機酸一般易溶于水，但H2SiO3難溶于水。(2)H2CO3 的酸性強于 H2S

9、iO3，所以有 Na2SiO3+CO2+H2O=H 2SiO3 J +NgCO3，但在高溫下高溫Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2f能發(fā)生是因為生成的 CO2容易揮發(fā)?！镜淅?】某氧化物不溶于水，溶于熔化的NaOH中，生成易溶于水的化合物，向稀鹽酸中滴加所生成化合物的水溶液，立即有白色沉淀產(chǎn)生，則原氧化物是()A . AI2O3B. MgOC. SiO?D. FeQOg答案C二、co2與堿的反應(yīng)及 co2、hco3的檢驗1. CO2與NaOH反應(yīng)成分的判斷少量CO2過量CO2(1) 反應(yīng)原理NaOH Na2CO3 NaHCO3NflHCO.NaHCO.血(2) 反應(yīng)后溶質(zhì)成分的判斷方

10、法?卡嚴(科直O(jiān)H)溶質(zhì)的成分nt mX wi： 1NaHCO31 : 1X2 : 1NaOH、Na2CO3-|2 nfCOj)NaHCO. Na C03(3) CO?與常見溶液的反應(yīng)和現(xiàn)象 Ca(OH) 2 或 Ba(OH) 2 溶液CO2不足時，生成白色沉淀；CO2過量時，生成的白色沉淀消失，溶液變澄清。 Na2SiO3溶液CO2 不足：NaQSiOg+H 2O+CO2=Na 2CO3+H2SQ3 J；CO2過量：Na2SiO3+2H2O+2CO2=2NaHCO 3+H2SiO3 J 兩種情況均生成白色膠狀沉淀。 飽和Na2CO3溶液Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO 3 有白色固

11、體析出。2. CO,、HCO3 的檢驗co3 一的檢驗向待檢驗溶液中滴加一定量的Ca2+或Ba2+的可溶性鹽溶液，有白色沉淀生成，再加入適量的酸，白色沉淀溶解且生成無色，無味的氣體，則待檢溶液中有CO3。（2）HCO 3的檢驗向待檢驗溶液中滴加足量的Ca2+或Ba2+的可溶性鹽溶液，無明顯現(xiàn)象，再向溶液中加入足量的酸。若溶液中有無色、無味的氣體生成，則待檢溶液中有HCO3。【典例2】下列說法正確的是（）A .將CO2通入CaCl2溶液或飽和Na2CO3溶液均有白色沉淀生成B .某溶液中加入 Ba（OH）2溶液中有白色沉淀，說明可能有CO3一不可能含有HCO3C .在標(biāo)準(zhǔn)狀況下將 2.24 L

12、CO2通入100 mL 1.0 mol/L的NaOH溶液中充分反應(yīng)，其反應(yīng)的離子方程式為： 2 CO 2+ 2OH =CO3 + H2OD. NaHCO3溶液和Na2CO3溶液可以用CaC溶液鑒別答案D【考點提升訓(xùn)練】一、選擇題1. （2012武漢模擬）據(jù)參考消息報道，有科學(xué)家提出硅是“ 2世紀(jì)的能源”、未來的石油”的觀點。假如硅作為一種普遍使用的新型能源被開發(fā)利用，下列關(guān)于其有利因素的說法中，你認為不妥的是（）A .便于運輸、儲存，從安全角度考慮，硅是最佳的燃料B .自然界的含硅化合物易開采C 硅燃燒放出的熱量大，燃燒產(chǎn)物對環(huán)境污染程度低且容易有效控制D 自然界中存在 大量單質(zhì)硅2. （20

13、12濰坊模擬）下列說法正確的是（）A. CO、NO、NO2都是大氣污染氣體，在空氣中都能穩(wěn)定存在B. 檢驗紅磚中的氧化鐵成分，向紅磚粉末中加入鹽酸，充分反應(yīng)后取上層清液于試管中，滴加KSCN溶液23滴即可高溫C. 在粗硅的制取中，2C+SiO2Si+2CO f硅被還原，所以硅的非金屬性比碳強D. 用SiO2制取硅酸，應(yīng)先使二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，然后通CO23下圖的實驗裝置用來分離 CO2和CO氣體并干燥。圖中a為止水夾，b為分液漏斗的活塞，通過 Y型管和止水 夾分別接c、d兩球膽，現(xiàn)裝置內(nèi)的空氣已排盡。為使實驗成功，甲、乙、丙分別盛放的溶液是（）A. NaHCO 3 飽和溶液12 mol

14、 L 1 鹽酸 18.4 mol L _1h2SO4B. Na2CO3飽和溶液2 mol L H2SO4 NaOH飽和溶液1 1C. NaOH 飽和溶液 2 mol L H2SO4 18.4 mol L - H2SO41 1D. 18.4 mol L - H2SO4 NaOH 飽和溶液18.4 mol L - H2SO44半導(dǎo)體工業(yè)中，有一句行話：從沙灘到用戶”即由SiO2制取Si。制取過程中不涉及的化學(xué)反應(yīng)是（）A.2C+SQ 2 - Si+2CO fB. SiO 2+ 2NaOH = Na 2SiO3 + H2oC.Si + 2Cl 2 =SiCI4DSCI4 + 2H2高溫Si+ 4HC

15、l5. 碳捕捉技術(shù)”是指通過一定的方法將工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的CO2分離出來并利用。如可利用NaOH溶液來捕捉” co,其基本過程如圖所示（部分條件及物質(zhì)未標(biāo)出）。6含量低的氣體F列有關(guān)該方法的敘述中不正確的是（）A. 能耗大是該方法的一大缺點B. 整個過程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)是CaO和NaOHC. 反應(yīng)、分離”環(huán)節(jié)中，分離物質(zhì)的基本操作是蒸發(fā)結(jié)晶、過濾D. 該方法可減少碳排放，捕捉到的CO2還可用來制備甲醇等產(chǎn)品6. 下列離子方程式書寫正確的是 （）A. 往澄清石灰水中通入過量的二氧化碳:Ca2+2OH -+CO 2 = CaCO 3 J +總0B. 往碳酸鈉溶液中加入二氧化硅：CO32-+Si

16、O2 = SiO32-+CO2 fC. 二氧化硅與燒堿溶液反應(yīng)：SiO2+2OH - = SiO 32-+H2 fD. 硅酸與燒堿溶液中和：H2SiO3+2OH- = SiO 32-+2H2O7. 下列說法正確的是（）A 工業(yè)制水泥、玻璃、陶瓷都要用到石灰石B .剛玉、紅寶石、藍寶石主要成分是氧化鋁C .石英、硅石、水晶、珍珠、瑪瑙主要成分都是SiO2D 二氧化硅是酸性氧化物，能抗?jié)饬蛩?、濃硝酸的腐蝕，故能抗氫鹵酸（HX）的腐蝕CO2為6.72 L（已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）。8. （2012南通模擬）白云石的化學(xué)式是xCaCO3 yMgCO3,可用于制備耐火材料等，優(yōu)質(zhì)的白云 石粉可作昂貴的二氧化鈦

17、填料的替代品?，F(xiàn)稱取27.6 g白云石，加熱到質(zhì)量不再變化，收集到下列有關(guān)說法正確的是（）A .白云石的化學(xué)式為 CaCO3 MgCO 3B .殘留固體質(zhì)量為 14.4gC .取13.8g該白云石與足量鹽酸完全反應(yīng)，最多收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的CO2 2.24LD. 27.6g白云石與過量鹽酸完全反應(yīng)，可消耗HCI 0.3 mol9. （2012北師附中模擬）下列有關(guān)物質(zhì)組成、性質(zhì)和用途的說法中，正確的是（）A .合金的熔點一般比組成合金的各成分金屬的高B .氮化硅、光導(dǎo)纖維、氧化鋁陶瓷等屬于新型無機非金屬材料C .水泥、玻璃和水晶都是硅酸鹽產(chǎn)品D .光導(dǎo)纖維的主要成分是硅，可廣泛用于通信和醫(yī)療領(lǐng)域

18、10. 將足量的CO2不斷通入KOH、Ba （OH ） 2、KAlO 2的混合溶液中，生成沉淀與通入CO?體積的關(guān)系可表示為11 .硅及其化合物的應(yīng)用范圍很廣。下列說法正確的是（）A .硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料B .粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應(yīng)C .反應(yīng)：Si + 2NaOH + H2O=Na2SiO3+ 2出仲，Si為還原劑，NaOH和 出。為氧化劑D .鹽酸可以與硅反應(yīng)，故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅H2,12. 有一粗硅，含雜質(zhì)鐵，取等質(zhì)量的樣品分別投入足量的稀鹽酸和足量的稀氫氧化鈉溶液中，放出等量的 則該粗硅中鐵和硅的關(guān)系正確的是（提示：Si + 2NaOH + H2O=

19、Na2SiO3+ 2出口 ）A .物質(zhì)的量之比為1 : 1B .物質(zhì)的量之比為 1 : 2C .質(zhì)量之比為4 ： 1D .質(zhì)量之比為2 : 113. （2012廣安調(diào)研）硅及其化合物的應(yīng)用范圍很廣。下列說法正確的是（）A .硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料B .粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應(yīng)C. 反應(yīng)：Si + 2NaOH + H2O=Na2SiO3+ 2H?f中，Si為還原劑，NaOH和出。為氧化劑D .鹽酸可以與硅反應(yīng)，故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅14. （2012山東師大附中模擬）下列各物質(zhì)中，不能按（表示一步完成）關(guān)系相互轉(zhuǎn)化的是（）選項abcAFeFeCbFeCbBCl2NaC

20、lONaClCSiSiO2Na 2SQ3DHNO3NONO215. 過量的CO2通入下列溶液中，最終出現(xiàn)渾濁的是（）A .氯化鈣溶液B .石灰水C.飽和亞硫酸鈉溶液D .水玻璃二、非選擇題16. （14分）根據(jù)要求完成下列各小題實驗?zāi)康?。（a、b為彈簧夾，加熱及固定裝置已略去）濃硫酸（1） 驗證碳、硅非金屬性的相對強弱。（已知酸性：亞硫酸 碳酸） 連接儀器、 、加藥品后，打開 a關(guān)閉b，然后滴入濃硫酸，加熱。 銅與濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。裝置A中試劑是。 能說明碳的非金屬性比硅強的實驗現(xiàn)象是 。（2）驗證SO2的氧化性、還原性和酸性氧化物的通性。 在（1）操作后打開b,關(guān)閉a。 H2S溶液中有淺黃色渾濁出現(xiàn)，化學(xué)方程式是 BaCl2溶液中無明顯現(xiàn)象，將其分成兩份，分別滴加下列溶液，將產(chǎn)生的沉淀的化學(xué)式填入下表相應(yīng)位置。滴加的溶液氯水氨水沉淀的化學(xué)式寫出其中 so2顯示還原性生成沉淀的離子方程式 17. （12分）（2012濟南模擬）為了證明一氧化碳具有還原性，有人設(shè)計了下列實驗:澄清石灰水黑色固體(1) 裝置 B 中最適宜的試齊廿是 。(2) 裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。(3) 必須用裝置 C吸收除去氣體中水蒸氣的理由是 。(4) 若根據(jù)F中石灰