高一化學(xué)人教版必修一講義：第4章 非金屬及其化合物 第1節(jié) 第2課時(shí) 含解析

高中化學(xué)必修課程PAGE13-第2課時(shí)硅酸鹽和硅單質(zhì)[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]1.知道硅酸鈉的性質(zhì)和用途。2.學(xué)會(huì)用氧化物的形式表示復(fù)雜硅酸鹽的方法。3.知道玻璃、水泥和陶瓷是硅酸鹽制品以及生產(chǎn)它們的主要原料。4.知道晶體硅是良好的半導(dǎo)體材料，能說出它的主要用途。一硅酸鹽1．下列含硅物質(zhì)：①硅酸鈣CaSiO3，②長石KAlSi3O8，③石棉CaMg3Si4O12，它們在組成上的相同點(diǎn)是都是由硅、氧和金屬元素組成的化合物，共同的物質(zhì)類別是硅酸鹽。它們種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組成各異，通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示其組成，如硅酸鈣CaSiO3可表示為CaO·SiO2，長石表示為K2O·Al2O3·6SiO2，石棉表示為CaO·3MgO·4SiO2。2．硅酸鈉是一種白色固體，可溶于水，其水溶液俗稱水玻璃。若取兩個(gè)小木條(或?yàn)V紙條)，分別放入蒸餾水和硅酸鈉飽和溶液中浸泡，取出稍瀝干后，同時(shí)分別放置在酒精燈外焰處，觀察到的現(xiàn)象是用蒸餾水浸泡的木條燃燒，用硅酸鈉溶液浸泡的木條不燃燒，由此可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是硅酸鈉耐高溫，不能燃燒。3．硅酸鹽產(chǎn)品有著廣泛的應(yīng)用，大家熟悉的玻璃、水泥和陶瓷是常見的硅酸鹽產(chǎn)品，也是使用量最大的無機(jī)非金屬材料。(1)閱讀教材填寫下表：硅酸鹽產(chǎn)品原料主要設(shè)備主要成分水泥石灰石、黏土水泥回轉(zhuǎn)窯3CaO·SiO2，2CaO·SiO2，3CaO·Al2O3玻璃純堿、石灰石、石英玻璃窯Na2O·CaO·6SiO2陶瓷黏土硅酸鹽(2)硅酸鹽產(chǎn)品水泥與陶瓷的共同原料是黏土，水泥與玻璃的共同原料是石灰石。4．特殊功能的含硅物質(zhì)(1)金剛砂(SiC)具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，硬度很大，可用作砂紙、砂輪磨料。(2)硅鋼(含硅4%)具有很高的導(dǎo)磁性，主要用作變壓器鐵芯。(3)硅橡膠：既耐高溫又耐低溫，用于制造火箭、導(dǎo)彈、飛機(jī)的零件和絕緣材料等。(4)人工制造的分子篩(具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽)，主要用作吸附劑和催化劑。歸納總結(jié)硅酸鹽的表示方法及性質(zhì)(1)硅酸鹽的概念是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。硅酸鹽的表示方法：①將硅酸鹽中所有元素都寫成氧化物(二氧化硅和氧化物的組合)。氧化物的書寫順序：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水。②氧化物之間以“·”隔開。③在氧化物前面按化學(xué)式中的比例添加數(shù)字。(2)最常見的硅酸鹽——硅酸鈉化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，不易腐蝕，不能燃燒，熱穩(wěn)定性強(qiáng)，其水溶液呈堿性，能與酸反應(yīng)，其離子方程式為SiOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2SiO3↓。1．用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成，其中正確的是()A．鈣沸石(CaAl2Si3O10·3H2O)，表示為Al2O3·CaO·3SiO2·3H2OB．鎂橄欖石(Mg2SiO4)，表示為MgO·eq\f(1,2)SiO2C．鉀云母(K2Al6Si6H4O24)，表示為K2O·2H2O·3Al2O3·6SiO2D．滑石(Mg3H2Si4O12)表示為3MgO·4SiO2·H2O答案D解析根據(jù)硅酸鹽改寫氧化物的要求可以判斷，A中Al2O3和CaO的排列順序有誤；B中化學(xué)計(jì)量數(shù)出現(xiàn)了eq\f(1,2)；C中正確的寫法應(yīng)為K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O；D的寫法完全符合要求。2．歌曲《青花瓷》中所描繪的“瓶身描繪的牡丹一如你初妝”、“色白花青的錦鯉躍然于碗底”等圖案讓人賞心悅目，但古瓷中所用顏料的成分一直是個(gè)謎。近年來科學(xué)家才得知大多為硅酸鹽，如藍(lán)紫色的硅酸銅鋇(BaCuSi2Ox，銅為＋2價(jià))，下列關(guān)于硅酸銅鋇的說法不正確的是()A．可用氧化物形式表示為BaO·CuO·2SiO2B．性質(zhì)穩(wěn)定，不易脫色C．易溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿D．x等于6答案C解析BaCuSi2Ox中Ba為＋2價(jià)，Cu為＋2價(jià)，Si為＋4價(jià)，O為－2價(jià)，由化合價(jià)規(guī)則：(＋2)＋(＋2)＋2×(＋4)＋(－2)x＝0，得x＝6，則用氧化物形式表示硅酸銅鋇為BaO·CuO·2SiO2，A、D項(xiàng)正確；由題干信息可知硅酸銅鋇性質(zhì)穩(wěn)定，不易脫色，故B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤。二硅單質(zhì)1．單質(zhì)硅可分為晶體硅和無定形硅兩種。晶體硅結(jié)構(gòu)如圖所示，為具有正四面體形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，與金剛石結(jié)構(gòu)相似。晶體硅是一種帶有金屬光澤的灰黑色固體，根據(jù)其結(jié)構(gòu)分析可知，晶體硅熔點(diǎn)高、硬度大、有脆性。晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料。2．硅原子最外層有4個(gè)電子，得失電子都較難，化學(xué)性質(zhì)不活潑。常溫下，除與F2、HF和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)外，硅不與其他物質(zhì)(如強(qiáng)酸和強(qiáng)氧化劑)反應(yīng)。加熱時(shí)，硅能與O2、Cl2、C發(fā)生化合反應(yīng)。歸納總結(jié)1．物理性質(zhì)色、態(tài)光澤熔點(diǎn)硬度導(dǎo)電性質(zhì)地灰黑色固體金屬光澤高大半導(dǎo)體脆2.化學(xué)性質(zhì)3．我國具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電腦芯片“龍芯一號(hào)”的問世，填補(bǔ)了我國計(jì)算機(jī)制造史上的一項(xiàng)空白。下列對(duì)晶體硅的有關(guān)敘述正確的是()A．晶體硅和金剛石的物理性質(zhì)相似B．晶體硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)C．晶體硅是一種良好的半導(dǎo)體材料，但是它的提煉工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴D．晶體硅具有金屬光澤，故它屬于金屬材料，可以導(dǎo)電答案A解析晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石相似，是具有正四面體形的空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以物理性質(zhì)與金剛石相似，熔、沸點(diǎn)高，硬度大；硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，但常溫下可與F2、HF和強(qiáng)堿反應(yīng)；晶體硅是一種良好的半導(dǎo)體材料，被廣泛使用；晶體硅是一種非金屬單質(zhì)，雖然它具有金屬光澤。4．硅被譽(yù)為無機(jī)非金屬材料的主角，下列物品用到硅單質(zhì)的是()A．陶瓷餐具 B．石英鐘表C．計(jì)算機(jī)芯片 D．光導(dǎo)纖維答案C1．下列關(guān)于水玻璃的性質(zhì)和用途的敘述中不正確的是()A．這是一種礦物膠，既不燃燒也不受腐蝕B．在建筑工業(yè)上可以作黏合劑、耐酸水泥摻料C．木材、織物浸過水玻璃后具有防腐性能且不易燃燒D．水玻璃的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在空氣中不易變質(zhì)答案D解析水玻璃是一種礦物膠，可作黏合劑、耐酸水泥摻料，木材、織物浸過水玻璃后具有防腐性能且不易燃燒，水玻璃的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，但在空氣中易與二氧化碳反應(yīng)生成硅酸。2．世界著名的科技史專家、英國劍橋大學(xué)的李約瑟博士考證說：“中國至少在距今3000年以前，就已經(jīng)使用玻璃了?！毕铝杏嘘P(guān)普通玻璃的說法不正確的是()A．制普通玻璃的原料主要是純堿、石灰石和石英B．玻璃在加熱熔化時(shí)有固定的熔點(diǎn)C．普通玻璃的成分主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅D．盛放燒堿溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，是為了防止燒堿跟二氧化硅反應(yīng)生成硅酸鈉而使瓶塞與瓶口粘在一起答案B解析普通玻璃以純堿、石灰石和石英為原料，經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融制得，A正確；玻璃是混合物，沒有固定的熔點(diǎn)，B錯(cuò)誤；普通玻璃的大致組成為：Na2O·CaO·6SiO2，C正確；二氧化硅易與堿液反應(yīng)生成Na2SiO3，Na2SiO3具有很強(qiáng)的黏合性，因此盛NaOH等強(qiáng)堿性溶液的試劑瓶不得用玻璃塞，D正確。3．美國“9·11”恐怖襲擊事件給紐約帶來了一場嚴(yán)重的環(huán)境災(zāi)難——石棉污染，易使吸入石棉纖維者患肺癌。已知石棉是硅酸鹽礦物，某種石棉的化學(xué)式可表示為Ca2MgxSiyO22(OH)2，其中x、y的值分別為()A．5,8 B．8,3C．3,8 D．8,5答案A解析Ca元素為＋2價(jià)，Mg元素為＋2價(jià)，Si元素為＋4價(jià)，O元素為－2價(jià)，氫氧根離子為－1價(jià)，則有(＋2)×2＋(＋2)×x＋(＋4)×y＋(－2)×22＋(－1)×2＝0，化簡得x＋2y＝21。將四個(gè)選項(xiàng)中x、y的值代入，只有A符合。4．青石棉(crocidolite)是一種致癌物質(zhì)，是《鹿特丹公約》中受限制的46種化學(xué)品之一，其化學(xué)式為Na2Fe5Si8O22(OH)2，青石棉用稀硝酸溶液處理時(shí)，還原產(chǎn)物只有NO，下列說法不正確的是()A．青石棉是一種硅酸鹽產(chǎn)品B．青石棉中含有一定量的石英晶體C．青石棉的化學(xué)組成可表示為Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2OD．1mol青石棉能使1molHNO3被還原答案B解析硅酸鹽指的是硅、氧與其他化學(xué)元素(主要是鋁、鐵、鈣、鎂、鉀、鈉等)結(jié)合而成的化合物的總稱，所以青石棉是一種硅酸鹽產(chǎn)品，A正確；硅酸鹽中不含二氧化硅，所以青石棉中不含石英晶體，B錯(cuò)誤；硅酸鹽寫成氧化物形式的先后順序?yàn)榛顫娊饘傺趸?、較活潑金屬氧化物、二氧化硅、水，所以青石棉的化學(xué)組成用氧化物的形式可表示為Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，C正確；青石棉用稀硝酸溶液處理時(shí)，還原產(chǎn)物只有NO，N元素由＋5價(jià)降低到＋2價(jià)，得三個(gè)電子，因?yàn)榍嗍拗泻卸r(jià)鐵離子，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子相等可得青石棉與被還原硝酸的關(guān)系式為Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O～HNO3，所以1mol青石棉能使1mol硝酸被還原，D正確。5．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H2，則該粗硅中鐵和硅的關(guān)系正確的是()A．物質(zhì)的量之比為1∶1B．質(zhì)量之比為4∶1C．物質(zhì)的量之比為1∶2D．質(zhì)量之比為2∶1答案B解析根據(jù)電子得失：可知鐵與鹽酸反應(yīng)：Fe～H2，而硅與氫氧化鈉反應(yīng)：Si～2H2，放出等量的H2，設(shè)生成氫的量為2mol，所以粗硅中鐵和硅的物質(zhì)的量之比為2∶1，質(zhì)量之比為(2×56)∶(1×28)＝4∶1，B正確。6．下列關(guān)于硅的說法不正確的是()A．硅是非金屬元素，它的單質(zhì)是灰黑色有金屬光澤的固體B．硅的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料C．硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)D．加熱到一定溫度時(shí)，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應(yīng)答案C解析硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料；硅的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、常溫下可與F2、HF、強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，加熱或高溫下可與O2、Cl2等一些非金屬發(fā)生反應(yīng)。40分鐘課時(shí)作業(yè)[經(jīng)典基礎(chǔ)題]題組一Si的性質(zhì)1．硅及其化合物在材料領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。下列敘述中，正確的是()A．上圖是常見于汽車中的小擺件“蘋果花”，它的動(dòng)力是以Si為原料制作的太陽能電池B．晶體硅主要用途是制造光導(dǎo)纖維C．硅是地殼中含量最多的元素D．硅的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，因此硅在自然界中以游離態(tài)形式存在答案A解析晶體硅是良好的半導(dǎo)體材料，主要用途是制作太陽能電池、集成電路，A正確、B錯(cuò)誤；氧是地殼中含量最多的元素，C錯(cuò)誤；硅是親氧元素，在自然界中以化合態(tài)形式存在，D錯(cuò)誤。2．下列物質(zhì)的用途不正確的是()A．硅是制造光導(dǎo)纖維的材料B．硅是制造太陽能電池的常用材料C．二氧化硅是制取粗硅的原料D．水玻璃可用作木材防火劑答案A解析光導(dǎo)纖維的成分是SiO2，A錯(cuò)誤；硅是制造太陽能電池板的常用材料，B正確；工業(yè)上常用SiO2和碳反應(yīng)制取硅，C正確；水玻璃是硅酸鈉的水溶液，具有防火性，D正確。3．下列物質(zhì)中，導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間的是()①晶體硅②金屬鋁③石墨④晶體鍺⑤金剛石A．只有① B．只有⑤C．②和③ D．①和④答案D解析Si、Ge均能導(dǎo)電，可作半導(dǎo)體材料；Al是電的良導(dǎo)體；石墨也能導(dǎo)電，但不能作半導(dǎo)體材料；金剛石不導(dǎo)電。4．下列有關(guān)硅及其化合物的說法不正確的是()A．晶體硅具有金屬光澤，可以導(dǎo)電，屬于金屬材料B．常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，自然界中的硅主要以氧化物及硅酸鹽的形式存在C．SiO2是一種酸性氧化物，能夠與強(qiáng)堿反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽D．除去SiO2中混有的CaCO3可加入適量的稀鹽酸，然后再過濾答案A解析A項(xiàng)，晶體硅雖然具有金屬光澤，但它屬于非金屬單質(zhì)，其導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料；B項(xiàng)，雖然常溫下硅的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，但自然界中沒有游離態(tài)的硅，它主要以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在；D項(xiàng)，SiO2不溶于稀鹽酸，可使用稀鹽酸除去其中混有的CaCO3，化學(xué)方程式為CaCO3＋2HCl=CaCl2＋CO2↑＋H2O，然后再過濾。5．制備硅單質(zhì)時(shí)，主要化學(xué)反應(yīng)如下：①SiO2(石英砂)＋2C(焦炭)eq\o(=,\s\up7(高溫))Si(粗硅)＋2CO↑，②Si(粗硅)＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(高溫))SiCl4，③SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si(純硅)＋4HCl，下列對(duì)上述三個(gè)反應(yīng)的敘述中，不正確的是()A．①③為置換反應(yīng)B．①②③均為氧化還原反應(yīng)C．②為化合反應(yīng)D．三個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物中硅元素均被還原答案D解析在反應(yīng)②中Si元素化合價(jià)升高，被氧化。6．將鐵、鋁、硅的混合物分為等質(zhì)量的兩份，一份跟足量的NaOH溶液反應(yīng)，另一份跟足量稀H2SO4反應(yīng)，最終產(chǎn)生的H2一樣多，則鐵與硅物質(zhì)的量之比為()A．2∶1B．4∶1C．1∶1D．3∶1答案A解析將混合物分為兩等份，設(shè)每份中Fe、Al、Si的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol、zmol。一份跟足量NaOH溶液反應(yīng)時(shí)只有Al和Si反應(yīng)。2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑23ymoleq\f(3,2)ymolSi＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑12zmol2zmol所以和NaOH溶液反應(yīng)放出氣體共(eq\f(3,2)y＋2z)mol。一份跟足量稀H2SO4反應(yīng)時(shí)只有Fe和Al反應(yīng)。Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑11xmolxmol2Al＋3H2SO4=Al2(SO4)3＋3H2↑23ymoleq\f(3,2)ymol所以和稀H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生的氣體為(x＋eq\f(3,2)y)mol。由題意知：eq\f(3,2)y＋2z＝x＋eq\f(3,2)y所以x＝2z，即混合物中Fe與Si的物質(zhì)的量之比為2∶1。題組二硅酸鹽7．下列敘述正確的是()A．Na2SiO3是硅酸鹽，但不能溶于水B．電影銀幕用水玻璃浸泡，主要是為了防腐C．建筑工業(yè)常用水玻璃作黏合劑D．用水玻璃浸泡鐵道的木制枕木，主要是為了防火答案C解析Na2SiO3既是硅酸鹽，又是鈉鹽，硅酸鹽大多難溶于水，而鈉鹽均易溶于水；浸泡銀幕主要是為了防火，而浸泡枕木主要是為了防腐；水玻璃有黏合作用，常作黏合劑。8．下列關(guān)于硅酸鹽工業(yè)的敘述正確的是()A．普通玻璃的主要成分可以表示為Na2O·CaO·6SiO2，說明玻璃為純凈物B．陶瓷、玻璃、水泥都屬于硅酸鹽產(chǎn)品C．制玻璃、水泥時(shí)都用到了石灰石和黏土D．制玻璃的過程中發(fā)生了反應(yīng)：Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑，說明酸性：H2SiO3>H2CO3答案B解析普通玻璃的主要成分可以表示為Na2O·CaO·6SiO2，還含有其他雜質(zhì)，因此玻璃屬于混合物，A錯(cuò)誤；陶瓷、玻璃、水泥都屬于傳統(tǒng)的硅酸鹽產(chǎn)品，B正確；制造玻璃的主要原料是石灰石、純堿和石英，制造水泥的主要原料是石灰石、黏土和輔助原料，C錯(cuò)誤；反應(yīng)Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑，不是在溶液中進(jìn)行的，利用的是難揮發(fā)性酸制備易揮發(fā)性酸原理，事實(shí)上碳酸的酸性強(qiáng)于硅酸的酸性，在溶液中碳酸可以制備硅酸，D錯(cuò)誤。題組三CO2、SiO2及其鹽性質(zhì)應(yīng)用9．將過量的CO2分別通入：①CaCl2溶液②濃Na2SiO3溶液③Ca(OH)2溶液④飽和Na2CO3溶液。最終溶液中有白色沉淀析出的是()A．①②③④ B．②④C．①②③ D．②③答案B解析CO2溶于水：CO2＋H2O=H2CO3，H2CO3的酸性比鹽酸弱，而比硅酸強(qiáng)。根據(jù)酸與鹽反應(yīng)的規(guī)律，CO2通入CaCl2溶液無明顯現(xiàn)象；過量的CO2通入濃Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成；CO2通入Ca(OH)2溶液至過量，Ca(OH)2＋CO2=CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋H2O＋CO2=Ca(HCO3)2，最終生成Ca(HCO3)2而無沉淀；過量CO2通入飽和Na2CO3溶液中：Na2CO3＋H2O＋CO2=2NaHCO3↓，生成的NaHCO3溶解度比Na2CO3溶解度小而結(jié)晶析出，故選B。10．下表中括號(hào)內(nèi)物質(zhì)是雜質(zhì)，試將除雜試劑及分離方法填入表內(nèi)?；旌衔颯iO2(Si)CO2(SO2)NaHCO3(Na2SiO3)SiO2(NaCl)除雜試劑除雜方法答案混合物SiO2(Si)CO2(SO2)NaHCO3(Na2SiO3)SiO2(NaCl)除雜試劑氧氣飽和NaHCO3溶液通入足量CO2水除雜方法加熱洗氣過濾過濾解析SiO2(Si)：Si與O2在加熱條件下生成SiO2而除去Si；CO2(SO2)：可通入飽和NaHCO3溶液；NaHCO3(Na2SiO3)：通入足量CO2氣體；SiO2(NaCl)：溶于水過濾。[能力提升題]11．A、B、C、D、E五種物質(zhì)中均含有同一種非金屬元素，它們能發(fā)生如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系，該元素(用R表示)的單質(zhì)能與NaOH溶液反應(yīng)生成鹽(Na2RO3)和氫氣。請(qǐng)回答下列問題：(1)寫出各物質(zhì)的化學(xué)式：A________；B________；C________；D________；E________。(2)寫出反應(yīng)①的化學(xué)方程式：______________________________________，該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為________。(3)寫出反應(yīng)④的離子方程式：______________________________________。(4)寫出反應(yīng)⑤的離子方程式：_________________________________________。(5)H2CO3的酸性強(qiáng)于E的，請(qǐng)用離子方程式予以證明：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)SiO2CaSiO3Na2SiO3SiH2SiO3(2)SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑1∶2(3)Si＋2OH－＋H2O=SiOeq\o\al(2－,3)＋2H2↑(4)SiOeq\o\al(2－,3)＋Ca2＋=CaSiO3↓(5)SiOeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋COeq\o\al(2－,3)解析解答本題的“突破口(1)”是非金屬元素R的單質(zhì)能與NaOH溶液反應(yīng)生成鹽(Na2RO3)和氫氣，說明是硅及其化合物之間的轉(zhuǎn)化。“突破口(2)”是反應(yīng)條件“高溫”，A在高溫條件下，能與焦炭、CaCO3發(fā)生反應(yīng)，則A為SiO2。從而推知B為CaSiO3，C為Na2SiO3，D為Si，E為H2SiO3。12．已知A是一種裝飾品的主要成分，根據(jù)下圖轉(zhuǎn)化關(guān)系，回答下列問題。(1)A的用途________(任寫一種)，B是________，D是________。(2)寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式①________________________________________________________________________。④________________________________________________________________________。(3)寫出下列反應(yīng)的離子方程式②________________________________________________________________________。③________________________________________________________________________。⑤________________________________________________________________________。答案(1)制光導(dǎo)纖維Na2SiO3H2SiO3(2)①Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2④H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))H2O＋SiO2(3)②CO2＋H2O＋SiOeq\o\al(2－,3)=COeq\o\al(2－,3)＋H2SiO3③SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O⑤SiOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2SiO3解析由A是一種裝飾品的主要成分，高溫下能與純堿反應(yīng)知，A是SiO2。SiO2與純堿在高溫下反應(yīng)生成Na2SiO3和CO2，Na2SiO3與CO2在水中可反應(yīng)生成H2SiO3，而H2SiO3受熱分解又可生成SiO2，所以A是SiO2，B是Na2SiO3，D是H2SiO3。13．某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如下裝置對(duì)焦炭還原二氧化硅的氣體產(chǎn)物的成分進(jìn)行探究。已知：PdCl2溶液可用于檢驗(yàn)CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO＋PdCl2＋H2O=CO2＋2HCl＋Pd↓(產(chǎn)生黑色金屬鈀粉末，使溶液變渾濁)。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)要通入足夠長時(shí)間的N2，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)裝置B的作用是________________________________________________________________________。(3)裝置C、D中所盛試劑分別為_____________、____________，若裝置C、D中溶液均變渾濁，且經(jīng)檢測兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)該裝置的缺點(diǎn)是________________________________________________________________________。(5)資料表明，上述反應(yīng)在焦炭過量時(shí)會(huì)生成副產(chǎn)物SiC。取18gSiO2和8.4g焦炭充分反應(yīng)后收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體為13.44L，假定氣體產(chǎn)物只有CO，固體產(chǎn)物只有Si和SiC，則Si和SiC的物質(zhì)的量之比為________________________________________________________________________。(6)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明碳酸的酸性比硅酸的強(qiáng)：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)避免空氣中的O2、CO2、水蒸氣對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾(2)作安全瓶，防止倒吸(3)澄清石灰水PdCl2溶液3SiO2＋4Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2CO2↑＋2CO↑＋3Si(4)無尾氣吸收裝置(5)2∶1(6)向Na2SiO3溶液中通入CO2氣體，溶液變渾濁解析(1)碳與二氧化硅反應(yīng)要在高溫下進(jìn)行，而高溫下碳與空氣中氧氣反應(yīng)，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)要將裝置中的空氣排盡，故實(shí)驗(yàn)時(shí)要通入足夠長時(shí)間的N2。(2)根據(jù)裝置圖可知，B裝置可以作安全瓶，防止倒吸。(3)根據(jù)元素守恒，碳與二氧化硅反應(yīng)可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C裝置用來檢驗(yàn)有沒有二氧化碳，D裝置用來檢驗(yàn)一氧化碳，所以置C、D中所盛試劑分別為澄清石灰水、PdCl2溶液；若裝置C、D中溶液均變渾濁，說明既有二氧化碳又有一氧化碳，檢測兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，根據(jù)元素守恒可知化學(xué)方程式為3SiO2＋4C=2CO2＋2CO＋3Si。(4)一氧化碳有毒，又能排放到空氣中，而該裝置沒有尾氣吸收裝置將CO吸收。(5)取18gSiO2物質(zhì)的量0.3mol,8.4g焦炭物質(zhì)的量0.7mol，充分反應(yīng)后收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體13.44L，物質(zhì)的量0.6mol，假定氣體產(chǎn)物只有CO，固體產(chǎn)物只有Si和SiC，SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2CO↑＋Si，0.3mol0.6mol0.6mol0.3molSi＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))SiC0.1mol0.1mol0.1mol得到Si和SiC的物質(zhì)的量之比為0.2mol∶0.1mol＝2∶1。(6)驗(yàn)證碳酸、硅酸的酸性強(qiáng)弱，產(chǎn)生的CO2氣體先通過飽和碳酸氫鈉溶液除去混有的雜質(zhì)氣體，然后再通入硅酸鈉溶液發(fā)生反應(yīng)CO2＋H2O＋Na2SiO3=Na2CO3＋H2SiO3↓，說明酸性H2CO3>H2SiO3。14．晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備純硅的主要步驟如下：①高溫下用過量的碳還原二氧化硅制得粗硅，同時(shí)得到一種可燃性氣體；②粗硅與干燥的HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3(Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(250～300℃),\s\do5(銅粉))SiHCl3＋H2)；③SiHCl3與過量的H2在1100～1200℃的溫度下反應(yīng)制得純硅，已知SiHCl3能與水劇烈反應(yīng)，在空氣中易自燃。請(qǐng)回