高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)教案 第4章 第1講《無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅》
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第1講 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅 [考綱解讀] 1.了解C、Si元素單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。2.了解C、Si元素單質(zhì)及其重要化合物對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響。3.以新材料、新技術(shù)為背景考查C、Si元素及其重要化合物的性質(zhì)及應(yīng)用。 考點(diǎn)一 碳、硅單質(zhì)的存在與性質(zhì) 1．C、Si單質(zhì)的存在形態(tài)、物理性質(zhì)及用途 (1)碳在自然界既有________態(tài)又有________態(tài)。碳的同素異形體有________、________、無(wú)定形碳、________等。 (2)硅在地殼中的含量占第____位，僅次于____，全部以________態(tài)存在，是一種親____元素，單質(zhì)硅有________和________形兩種。晶體硅是良好的________材料，在計(jì)算機(jī)等電子工業(yè)，可用作____________、大規(guī)模____________等。硅是人類將________能轉(zhuǎn)化為_(kāi)___能的常用材料，所以硅還用于制造________。 2．碳、硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì) 碳、硅在參與化學(xué)反應(yīng)時(shí)，一般表現(xiàn)還原性。 與O2反應(yīng) 高溫 與強(qiáng)氧化 性酸反應(yīng) 濃H2SO4： 濃HNO3：C＋4HNO3(濃) =====CO2↑＋4NO2↑＋2H2O) O2(足量)： O2(不足)： 與氧化 物反應(yīng) CuO： (冶煉金屬) SiO2： (制取粗硅) (1)碳 H2O：C＋H2O(g)=====CO＋H2(制取水煤氣) △ (2)Si 1．下列關(guān)于碳族元素的敘述，不正確的是 ( ) A．碳族元素的化合物主要是共價(jià)化合物 B．碳族元素的單質(zhì)都是導(dǎo)體或半導(dǎo)體 C．自然界中大量存在著碳族元素中某元素的氣態(tài)氫化物 D．碳族元素形成的化合物多于其他族元素形成的化合物 2．下列關(guān)于硅的說(shuō)法中，不正確的是 ( ) A．硅是人類將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料 B．硅的導(dǎo)電性能介于金屬和絕緣體之間，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)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) 3．2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)用于表彰首次剝離出單層石墨的科學(xué) 家。單層石墨稱為石墨烯，這種“只有一層碳原子厚的碳薄 片”的石墨烯，被公認(rèn)為目前世界上已知的最薄、最堅(jiān)硬、 傳導(dǎo)電子速度最快的新型材料，應(yīng)用前景十分廣闊！(結(jié)構(gòu)示 意圖如圖所示)。下列關(guān)于石墨烯的敘述正確的是 ( ) A．石墨烯可導(dǎo)電，說(shuō)明它是電解質(zhì) B．石墨烯、金剛石、C60、“碳納米泡沫”四種物質(zhì)都是碳的單質(zhì) C．由于C(石墨，s)===C(金剛石，s) ΔH＝1.9 kJmol－1知金剛石比石墨烯穩(wěn)定 D．盡量使用含C的產(chǎn)品，減少使用含C的產(chǎn)品，此舉符合“促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)”的宗旨 考點(diǎn)二 碳、硅的氧化物 1．一氧化碳 (1)物理性質(zhì)：____色氣體，____毒，____溶于水。 (2)化學(xué)性質(zhì) ①燃燒：____________________________________________________________________， __________火焰； ②還原CuO：________________________________________________________________。 2．二氧化碳和二氧化硅的比較 物質(zhì) 二氧化硅 二氧化碳 結(jié)構(gòu) __________結(jié)構(gòu)，不存在單個(gè)分子 存在單個(gè)CO2分子 主要物理性質(zhì) 硬度____，熔、沸點(diǎn)____，常溫下為_(kāi)___體，不溶于水 熔、沸點(diǎn)____，常溫下為氣體，微溶于水 化學(xué)性質(zhì) ①與水反應(yīng) 不反應(yīng) ②與酸反應(yīng) 只與氫氟酸反應(yīng)：______________ 不反應(yīng) ③與堿(NaOH) 液反應(yīng) ______________(盛堿液的試劑瓶用____塞) ④與鹽反應(yīng) 如與Na2CO3反應(yīng)：__________ ______ 如與Na2SiO3反應(yīng)：__________________或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3 ⑤與堿性氧化物反應(yīng) 如與CaO反應(yīng)：_____________ 如與Na2O反應(yīng)：________________ 用途 光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器、電子部件 制飲料、制碳酸鹽 4．除去下列氣體中混有的雜質(zhì)(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì))可采取的方法： (1)CO(CO2)：________________________________________________________________。 (2)CO2(CO)：_______________________________________________________________。 (3)CO2(O2)：________________________________________________________________。 (4)CO2(SO2)：_______________________________________________________________。 (5)CO2(HCl)：______________________________________________________________。 (6)CO2(H2S)：______________________________________________________________。 5．指出下列反應(yīng)中SiO2所表現(xiàn)的化學(xué)性質(zhì)或作用，在A～E選項(xiàng)中選擇正確答案填入括號(hào)內(nèi)。 ①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ( ) ②SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ ( ) ③SiO2＋2CSi＋2CO↑ ( ) ④SiO2＋3CSiC＋2CO↑ ( ) ⑤SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O ( ) A．作為玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蝕 B．氧化性 C．酸性氧化物的通性 D．將揮發(fā)性的酸酐從其鹽中置換出來(lái) E．未參加氧化還原反應(yīng) 6．下列關(guān)于碳和硅的氧化物說(shuō)法正確的是________。 ①碳和硅的氧化物都是酸性氧化物?、诙趸璺肿佑?個(gè)硅原子和2個(gè)氧原子構(gòu)成 ③二氧化硅不與水及任何酸反應(yīng)?、蹸O2、CH4等氣體都是溫室氣體?、軨O常作還原劑，PbO2常作氧化劑 ⑥碳在高溫下與SiO2反應(yīng)，作還原劑，但碳的非金屬性比硅強(qiáng) 考點(diǎn)三 硅酸及硅酸鹽 1．硅酸 硅酸____溶于水，其酸性比碳酸____，硅酸________(填“能”或“不能”)使紫色石蕊試液變紅色。 (1)硅酸不穩(wěn)定，受熱易分解：_________________________________________________。 (2)硅酸能與堿溶液反應(yīng)，如與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________。 (3)硅酸在水中易聚合形成膠體。硅膠吸附水分能力強(qiáng)，常用作__________。 2．硅酸鹽 (1)概念：____________________________________________________________的總稱， 是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。 (2)表示方法：硅酸鹽礦物的成分復(fù)雜，多用氧化物的形式表示它們的組成，如硅酸鈉(Na2SiO3)寫成____________，鉀云母(KH2Al3Si3O12)寫成___________________________。 (3)硅酸鈉(Na2SiO3) ①白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱________，有黏性，水溶液顯堿性。 ②它能與酸性較硅酸強(qiáng)的酸反應(yīng)，化學(xué)方程式分別為 與鹽酸反應(yīng)：_______________________________________________________________。 與CO2水溶液反應(yīng)：__________________________________________________________。 ③用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。 3．無(wú)機(jī)非金屬材料 (1)傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料。 常見(jiàn)硅酸鹽材料 水泥 玻璃 陶瓷 生產(chǎn)原料 石灰石、黏土 純堿、石灰石、石英 黏土 主要設(shè)備 水泥回轉(zhuǎn)窯 玻璃熔爐 陶瓷窯 (2)新型無(wú)機(jī)非金屬材料，如____________、__________、__________、________等。 7．據(jù)搜狐網(wǎng)站報(bào)道：國(guó)家質(zhì)檢總局稱，在我國(guó)銷售的德國(guó)NUK牌嬰兒爽身粉含有一級(jí)致癌物“滑石粉”。已知滑石粉的化學(xué)式為Mg3(Si4O10)(OH)2，色白、滑爽、柔軟、耐火。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是 ( ) A．滑石粉屬于無(wú)機(jī)硅酸鹽類物質(zhì) B．滑石粉組成可表示為3MgO4SiO2H2O C．爽身粉中添加滑石粉是利用它的滑爽、柔軟、耐火性 D．滑石粉可能會(huì)與氫氟酸、NaOH溶液發(fā)生反應(yīng) 8．能證明碳酸的酸性比硅酸強(qiáng)的事實(shí)是 ( ) A．CO2溶于水生成碳酸，SiO2不溶于水也不能跟水直接反應(yīng)生成硅酸 B．在高溫條件下，SiO2和Na2CO3能發(fā)生反應(yīng)：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ C．SiO2的熔點(diǎn)比CO2的高 D．CO2通入Na2SiO3稀溶液中，生成白色膠狀沉淀，所生成的H2SiO3逐漸聚合而形成硅酸溶膠 9．(1)想一下為什么可將陶瓷、玻璃、水泥歸納在一起，然后從所給的4個(gè)詞中選出1個(gè)與它們同類的物質(zhì)__________。 A．光導(dǎo)纖維 B．有機(jī)陶瓷 C．人造纖維 D．磚瓦 (2)下列物質(zhì)中，屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料的是________。 A．鋼化玻璃 B．碳化硼陶瓷 C．光導(dǎo)纖維 D．硼酸鹽玻璃 (3)人造骨是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料，它類似于人骨和天然牙的性質(zhì)結(jié)構(gòu)，這是利用了這類材料的________特性，人造骨可以依靠從人體體液中補(bǔ)充某些離子形成新骨，可在骨骼界面產(chǎn)生分解、吸收、析出等反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)骨髓的牢固結(jié)合。人造骨植入人體內(nèi)需要吸收人體中________形成新骨。 A．Ca2＋ B．Cl－ C．Na＋ D．PO ` CO2與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)產(chǎn)物的判斷 方法 【例1】 在100 mL 1 molL－1 NaOH溶液中緩緩?fù)ㄈ隒O2氣體。 (1)請(qǐng)寫出通入CO2氣體的過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式。 (2)討論隨CO2通入量的多少，反應(yīng)產(chǎn)物的不同及量的多少。 方法小結(jié) 數(shù)軸法突破有關(guān)CO2與堿反應(yīng)的計(jì)算 CO2通入NaOH、Ca(OH)2等強(qiáng)堿溶液的反應(yīng)與CO2氣體的通入量有關(guān)，當(dāng)CO2通入少量時(shí)生成碳酸鹽，當(dāng)CO2通入過(guò)量時(shí)生成碳酸氫鹽；當(dāng)CO2的通入量介于兩者之間時(shí)，既有正鹽又有酸式鹽生成，因此推斷時(shí)一定要注意CO2與堿之間量的關(guān)系。 以CO2與NaOH溶液反應(yīng)為例： CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O CO2＋NaOH===NaHCO3 當(dāng)n(OH－)∶n(CO2)的值不同時(shí)產(chǎn)物如下： 【例2】 標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將3.36 L CO2氣體通入200 mL 1.00 molL－1 NaOH溶液中，充分反應(yīng)后溶液中c(CO)與c(HCO)的比值為(不考慮CO、HCO的水解) ( ) A．1∶1 B．1∶2 C．2∶1 D．1∶3 【例3】 向含有0.2 mol NaOH和0.1 mol Ba(OH)2的溶液中持續(xù)穩(wěn)定地通入CO2氣體，當(dāng)通入氣體為8.96 L(0 ℃，1.01105 Pa)時(shí)立即停止，則這一過(guò)程中，溶液中離子的物質(zhì)的量與通入CO2氣體的體積關(guān)系圖像正確的是(氣體的溶解和離子的水解忽略不計(jì)) ( ) 碳族元素綜合推斷題的解題方法 【例4】 已知A、B、C、D、E、F、G、H可以發(fā)生如圖所示的轉(zhuǎn)化，反應(yīng)中部分生成物已略去。其中，A、G為同一主族元素的單質(zhì)，B、C、H在通常情況下為氣體，化合物C是一種形成酸雨的大氣污染物。 請(qǐng)?zhí)羁眨? (1)H的名稱是__________。 (2)E的兩種用途是__________、__________。 (3)反應(yīng)③的化學(xué)方程式是___________________________________________________。 (4)反應(yīng)④的離子方程式是___________________________________________________。 建立模型 解答無(wú)機(jī)推斷題的思維模型 【例5】 如圖所示物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系中，A是一種固體單質(zhì)，E是一種白色沉淀。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)B的化學(xué)式是 ，目前B已被用作 的主要原料。 (2)B和a溶液反應(yīng)的離子方程式是____________________________________________。 (3)A和a溶液反應(yīng)的離子方程式是____________________________________________。 (4)C和過(guò)量的鹽酸反應(yīng)的離子方程式是________________________________________。 工業(yè)制取高純硅 高純硅在科技進(jìn)步、信息革命、新能源研究等方面起到了至關(guān)重要的作用。在各類考試中，有關(guān)高純硅的制取問(wèn)題，一直是命題的熱點(diǎn)。 【例6】 硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)還原法是當(dāng)前制備高純硅的主要方法，生產(chǎn)過(guò)程示意圖如下： ①寫出由純SiHCl3制備高純硅的化學(xué)反應(yīng)方程式________________________________。 ②整個(gè)制備過(guò)程必須嚴(yán)格控制無(wú)水無(wú)氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì)，寫出配平的化學(xué)反應(yīng)方程式____________________________________________； H2還原SiHCl3過(guò)程中若混入O2，可能引起的后果是_______________________________。 (2)下列有關(guān)硅材料的說(shuō)法正確的是________(填字母)。 A．碳化硅化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可用于生產(chǎn)耐高溫水泥 B．氮化硅硬度大、熔點(diǎn)高，可用于制作高溫陶瓷和軸承 C．高純度的二氧化硅可用于制造高性能通訊材料——光導(dǎo)纖維 D．普通玻璃是由純堿、石灰石和石英砂制成的，其熔點(diǎn)很高 E．鹽酸可以與硅反應(yīng)，故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅 (3)硅酸鈉水溶液俗稱水玻璃。取少量硅酸鈉溶液于試管中，逐滴加入飽和氯化銨溶液，振蕩。寫出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并給予解釋。 【例7】 單質(zhì)硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料。通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì))，粗硅與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅(反應(yīng)溫度為450～500 ℃)，四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是實(shí)驗(yàn)室制備四氯化硅的裝置圖： 相關(guān)信息如下： ①四氯化硅遇水極易水解 ②硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物 ③有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見(jiàn)下表： 物質(zhì) SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl3 PCl5 沸點(diǎn)/℃ 57.7 12.8 － 315 － 熔點(diǎn)/℃ －70.0 －107.2 － － － 升華溫度/℃ － － 180 300 162 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)裝置A中g(shù)管的作用是___________________________________________________； 裝置C中的試劑是________。 (2)甲方案：f接裝置Ⅰ；乙方案：f接裝置Ⅱ。但是裝置Ⅰ、Ⅱ都有不足之處，請(qǐng)你評(píng)價(jià)后填寫下表。 方案 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 甲 乙 (3)在上述(2)的評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)合理方案并用文字表達(dá)：_________________。 (4)SiCl4與H2反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)__________________________________________。 高考題組一 有關(guān)碳、硅及其化合物所參與的 離子反應(yīng) 1．判斷下列說(shuō)法是否正確，正確的劃“√”，錯(cuò)誤的劃“” (1)醋酸鈉溶液中通入足量CO2：2CH3COO－＋CO2＋H2O===2CH3COOH＋CO ( ) (2)向NaAlO2溶液中通入過(guò)量CO2：2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO ( ) (3)Si和燒堿溶液反應(yīng)，改變反應(yīng)物用量，都可用同一離子方程式表示 ( ) (4)將足量CO2通入含K＋、SiO、Cl－、NO溶液中，離子將不能大量共存 ( ) (5)H＋、I－、NO、SiO不能大量共存 ( ) 高考題組二 碳及其化合物 2．從光合作用的反應(yīng)原理6CO2＋6H2OC6H12O6＋6O2可知碳是農(nóng)作物生長(zhǎng)的必需元素之一。關(guān)于用二氧化碳生產(chǎn)肥料的評(píng)價(jià)正確的是 ( ) A．緩解地球溫室效應(yīng)，抑制農(nóng)作物營(yíng)養(yǎng)平衡 B．加劇地球溫室效應(yīng)，促進(jìn)農(nóng)作物營(yíng)養(yǎng)平衡 C．緩解地球溫室效應(yīng)，促進(jìn)農(nóng)作物營(yíng)養(yǎng)平衡 D．加劇地球溫室效應(yīng)，抑制農(nóng)作物營(yíng)養(yǎng)平衡 3．近年來(lái)，大氣中CO2的濃度上升已成為全球性的問(wèn)題，因而興起節(jié)能減碳運(yùn)動(dòng)，國(guó)內(nèi)的環(huán)保團(tuán)體也宣導(dǎo)中秋節(jié)不烤肉。假期超市賣的烤肉用木炭，其含碳量為90%，則一包10公斤的木炭完全燃燒后，會(huì)產(chǎn)生幾公斤的CO2 ( ) A．44 B．33 C．22 D．11 E．5.5 高考題組三 碳族元素 4．用足量的CO還原13.7 g某鉛氧化物，把生成的CO2全部通入到過(guò)量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后質(zhì)量為8.0 g，則此鉛氧化物的化學(xué)式是 ( ) A．PbO B．Pb2O3 C．Pb3O4 D．PbO2 5．對(duì)于ⅣA族元素，下列敘述中不正確的是 ( ) A．SiO2和CO2中，Si和O，C和O之間都是共價(jià)鍵 B．C、Si和Ge的最外層電子數(shù)都是4，次外層電子數(shù)都是8 C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定條件下都能和氧化鈣反應(yīng) D．該族元素的主要化合價(jià)是＋4和＋2 高考題組四 硅、硅的化合物及無(wú)機(jī)非金屬 材料 6．判斷下列說(shuō)法是否正確，正確的劃“√”，錯(cuò)誤的劃“” (1)SiO2是酸性氧化物，能與NaOH溶液反應(yīng) ( ) (2)A.二氧化硅是生產(chǎn)光纖制品的基本原料 ( ) B．水玻璃可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑 ( ) (3)可以用Si3N4、Al2O3制作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷制品 ( ) (4)二氧化硅的分子式是SiO2 ( ) 7．某短周期非金屬元素的原子核外最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的一半，該元素 ( ) A．在自然界中只以化合態(tài)的形式存在 B．單質(zhì)常用作半導(dǎo)體材料和光導(dǎo)纖維 C．最高價(jià)氧化物不與酸反應(yīng) D．氣態(tài)氫化物比甲烷穩(wěn)定 8．下列關(guān)于硅單質(zhì)及其化合物的說(shuō)法正確的是 ( ) ①硅是構(gòu)成一些巖石和礦物的基本元素?、谒唷⒉Ａ?、水晶飾物都是硅酸鹽制品?、鄹呒兌鹊墓鑶钨|(zhì)廣泛用于制作光導(dǎo)纖維 ④陶瓷是人類應(yīng)用很早的硅酸鹽材料 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 9．材料與化學(xué)密切相關(guān)，表中對(duì)應(yīng)關(guān)系錯(cuò)誤的是 ( ) 材料 主要化學(xué)成分 A 剛玉、金剛石 三氧化二鋁 B 大理石、石灰石 碳酸鈣 C 普通水泥、普通玻璃 硅酸鹽 D 沙子、石英 二氧化硅 10.開(kāi)發(fā)新材料是現(xiàn)代科技發(fā)展的方向之一。下列有關(guān)材料的說(shuō)法正確的是 ( ) A．氮化硅陶瓷是新型無(wú)機(jī)非金屬材料 B．C60屬于原子晶體，用于制造納米材料 C．纖維素乙酸酯屬于天然高分子材料 D．單晶硅常用于制造光導(dǎo)纖維 11．碳納米管是近年來(lái)發(fā)展迅速的一種具有特殊結(jié)構(gòu)及優(yōu)異性能的納米材料。它是由碳原子形成的無(wú)縫、中空管體材料，主要由五邊形、六邊形的碳環(huán)組成，相當(dāng)于石墨結(jié)構(gòu)卷曲而成，結(jié)構(gòu)如下。 46．寫出一種與碳納米管互為同素異形體的物質(zhì)名稱________________________________。 47．碳納米管有許多獨(dú)特的性質(zhì)，如高機(jī)械強(qiáng)度和彈性，多孔結(jié)構(gòu)能吸附氣體分子。因此碳納米管可用作 ( ) ①防彈衣材料 ②防火材料?、蹆?chǔ)氫材料 ④絕緣材料 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練 教材習(xí)題回扣 1．(必修1P81－4)賞心悅目的雕花玻璃是用下列物質(zhì)中的一種對(duì)玻璃進(jìn)行刻蝕而制成的。這種物質(zhì)是 ( ) A．鹽酸 B．氫氟酸 C．燒堿 D．純堿 2．(必修1P81－5改編)坩堝是實(shí)驗(yàn)室用于灼燒或熔融固體物質(zhì)的常用儀器，材質(zhì)種類很多，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)加以選擇。熔融燒堿時(shí)，應(yīng)選用下列哪種材質(zhì)的坩堝 ( ) A．玻璃坩堝 B．石英坩堝 C．陶瓷坩堝 D．鐵坩堝 3．(必修1P81－10改編)下列關(guān)于碳、硅的敘述正確的是 ( ) A．碳、硅都是ⅣA元素，它們?cè)谧匀唤缰卸家曰蠎B(tài)形式存在 B．二氧化碳、二氧化硅的物理性質(zhì)相似 C．二氧化碳、二氧化硅都是酸性氧化物，能與NaOH溶液反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽 D．高純度的二氧化硅用于制造半導(dǎo)體材料 4．(必修1P81－9改編)從硅的氧化物可以制取硅單質(zhì)，主要化學(xué)反應(yīng)如下： 粗硅的制?。海?＋2CO↑ 由粗硅制純硅(常用方法)：Si(粗)＋2Cl2SiCl4 SiCl4＋2H2Si(純)＋4HCl 根據(jù)以上反應(yīng)，回答下列問(wèn)題： (1)在制取粗硅的反應(yīng)中，焦炭的作用是________(填“氧化劑”、“還原劑”或“既不是氧化劑也不是還原劑”)。 (2)在由粗硅制純硅的反應(yīng)中，①氯氣(Cl2)與Si的反應(yīng)類型是__________(基本反應(yīng)類型)；②SiCl4與H2的反應(yīng)類型是__________(基本反應(yīng)類型)，H2的作用是________。 能力提升訓(xùn)練 1．下列關(guān)于碳和硅的敘述中，正確的是 ( ) A．其氧化物都能與NaOH溶液反應(yīng) B．其單質(zhì)在加熱時(shí)都能跟O2反應(yīng) C．其氧化物都能溶于水生成相應(yīng)的酸 D．碳和硅兩種元素共有兩種單質(zhì) 2．下列敘述正確的是 ( ) A．高溫下二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳，說(shuō)明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸強(qiáng) B．陶瓷、玻璃、水泥容器都能貯存氫氟酸 C．石灰抹墻、水泥砌墻的硬化過(guò)程原理相同 D．玻璃窯中出來(lái)的氣體的主要成分是二氧化碳 3．向一定濃度的下列物質(zhì)澄清溶液中通入過(guò)量的CO2氣體，最后肯定沒(méi)有沉淀生成的是( ) ①Ca(OH)2?、贜a2CO3?、跜aCl2?、蹸a(ClO)2 A．①③④ B．②③④ C．①②③ D．①②③④ 4．在①濃硝酸?、谒、蹪饬蛩帷、軞浞帷、輾溲趸浫芤褐校芘c單質(zhì)硅起化學(xué)反應(yīng)的是 ( ) A．①② B．②④ C．④⑤ D．③④ 5．青石棉是一種致癌物質(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(shuō)法不正確的是 ( ) A．青石棉是一種硅酸鹽材料 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Na2O3FeOFe2O38SiO2H2O D．1 mol青石棉能使1 mol HNO3被還原 6．金剛砂(SiC)可由SiO2和碳在一定條件下反應(yīng)制得，反應(yīng)方程式為SiO2＋3CSiC＋2CO↑，下列有關(guān)制造金剛砂的說(shuō)法中正確的是 ( ) A．該反應(yīng)中的氧化劑是SiO2，還原劑為C B．該反應(yīng)中的氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2 C．該反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為12e－ D．該反應(yīng)中的還原產(chǎn)物是SiC、氧化產(chǎn)物是CO，其物質(zhì)的量之比為1∶2 7．將足量CO2氣體通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加熱蒸干，再在高溫下充分灼燒，最后所得的固體物質(zhì)是 ( ) A．Na2SiO3 B．Na2CO3、Na2SiO3 C．Na2CO3、SiO2 D．SiO2 8．制造太陽(yáng)能電池需要高純度的硅，工業(yè)上高純度硅常用以下反應(yīng)實(shí)現(xiàn)：①Si(s)＋3HCl(g)===SiHCl3(g)＋H2(g)；②SiHCl3＋H2===Si＋3HCl。 對(duì)上述兩個(gè)反應(yīng)的下列敘述中，錯(cuò)誤的是 ( ) A．兩個(gè)反應(yīng)都是置換反應(yīng) B．反應(yīng)②中H2被氧化 C．由于反應(yīng)②放熱，則反應(yīng)①一定吸熱 D．兩個(gè)反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng) 9．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(提示：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑) ( ) A．物質(zhì)的量之比為1∶1 B．物質(zhì)的量之比為1∶2 C．質(zhì)量之比為4∶1 D．質(zhì)量之比為2∶1 10．下列關(guān)于碳族元素的敘述中錯(cuò)誤的是 ( ) A．與其他元素化合時(shí)易形成共價(jià)化合物，難形成離子化合物 B．碳族元素形成化合物時(shí)的最高價(jià)均為＋4價(jià) C．碳的氧化物(CO2)和硅的氧化物(SiO2)都是酸性氧化物，均不能與酸反應(yīng) D．碳族元素是形成化合物最多的一族元素 11. 以氮化硅(Si3N4)和氧化鋁(Al2O3)為原料，采用高壓燒結(jié)或熱壓工藝制備賽倫。賽倫的化學(xué)通式為Si6－xAlxOxN8－x，以耐高溫、高強(qiáng)度、超硬度、耐磨損、抗腐蝕等性能為主要特 征，因此，在冶金、機(jī)械、光學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。它屬于 ( ) A．金屬材料 B．有機(jī)高分子材料 C．新型無(wú)機(jī)非金屬材料 D．無(wú)機(jī)高分子材料 12．A、B、C、D、E代表單質(zhì)或化合物，它們之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系如下圖所示。A為地殼中含量?jī)H次于氧的非金屬元素的單質(zhì)，其晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似。 請(qǐng)?zhí)羁眨? (1)形成單質(zhì)A的原子的結(jié)構(gòu)示意圖為_(kāi)_________，它的最高化合價(jià)為_(kāi)_______。 (2)B的化學(xué)式(分子式)為_(kāi)_________，B和碳反應(yīng)生成A和E的化學(xué)方程式是________________________________________________________________________。 (3)C的化學(xué)式(分子式)為_(kāi)_________，D的化學(xué)式(分子式)為_(kāi)_________。 13．如何除去下列各粉末狀混合物中的雜質(zhì)(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì))，請(qǐng)選用下面提供的試劑和操作，將標(biāo)號(hào)填在表內(nèi)。 供選試劑：A.鹽酸 B．燒堿溶液 C．氧氣 D．水 E．CO2 F．不用其他試劑 供選操作：①加熱?、诩訜崛廴凇、圻^(guò)濾?、芙Y(jié)晶 含雜質(zhì)的物質(zhì) 所加試劑 主要操作 (1)SiO2(NaHCO3) (2)SiO2(CaCO3) (3)SiO2(Si) (4)NaCl(SiO2) 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高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅 ②粗硅與干燥HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3： Si＋3HClSiHCl3＋H2 ③SiHCl3與過(guò)量H2在1 000～1 100 ℃反應(yīng)制得純硅 已知SiHCl3能與H2O強(qiáng)烈反應(yīng)，在空氣中易自燃。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)第①步制備粗硅的化學(xué)反應(yīng)方程式為_(kāi)______________________________________。 (2)粗硅與HCl反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到的SiHCl3(沸點(diǎn)33.0 ℃)中含有少量SiCl4(沸點(diǎn)57.6 ℃)和HCl(沸點(diǎn)－84.7 ℃)，提純SiHCl3采用的方法為_(kāi)_____________________________。 (3)用SiHCl3與過(guò)量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如下(熱源及夾持裝置略去)： ①裝置B中的試劑是______________________________________________________。 裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是_________________________________________。 ②反應(yīng)一段時(shí)間后，裝置D中觀察到的現(xiàn)象是__________________，裝置D不能采用普通玻璃管的原因是___________，裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________。 ③為保證制備純硅實(shí)驗(yàn)的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性，控制好反應(yīng)溫度以及______________________________________________________________________。 ④為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì)，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需再加入的試劑(填寫字母代號(hào))是______________。 a．碘水 b．氯水 c．NaOH溶液 d．KSCN溶液 e．Na2SO3溶液 答案 基礎(chǔ)再現(xiàn)深度思考 考點(diǎn)一 1．(1)游離 化合 金剛石 石墨 C60 (2)二 氧 化合 氧 晶體 無(wú)定 半導(dǎo)體 半導(dǎo)體芯片 集成電路 太陽(yáng) 電 光電池 2．(1)C＋O2CO2 2C＋O22CO 2CuO＋C2Cu＋CO2 SiO2＋2CSi＋2CO↑ C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O (2)Si＋O2SiO2 考點(diǎn)二 1．(1)無(wú) 有 難 (2)①2CO＋O22CO2 淡藍(lán)色 ②CuO＋COCu＋CO2(冶煉金屬) 2．空間立體網(wǎng)狀 大 高 固 低 ①CO2＋H2OH2CO3?、赟iO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O ③SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O 橡膠 CO2少量：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O CO2過(guò)量：CO2＋NaOH===NaHCO3 ④SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ Na2SiO3＋H2O＋CO2(不足)===H2SiO3↓＋Na2CO3 ⑤SiO2＋CaOCaSiO3 Na2O＋CO2===Na2CO3 考點(diǎn)三 1．不 弱 不能 (1)H2SiO3SiO2＋H2O (2)H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O (3)干燥劑 2．(1)由硅、氧和金屬元素組成的化合物 (2)Na2OSiO2 K2O3Al2O36SiO22H2O (3)①水玻璃?、贜a2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓ Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3 3．(2)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷 光導(dǎo)纖維 生物陶瓷 壓電陶瓷 深度思考 1．B 2.C 3.B 4．(1)通過(guò)盛有濃NaOH溶液的洗氣瓶 (2)通過(guò)盛放灼熱CuO的硬質(zhì)玻璃管 (3)通過(guò)盛放灼熱銅網(wǎng)的硬質(zhì)玻璃管 (4)通過(guò)飽和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液 (5)通過(guò)飽和NaHCO3溶液 (6)通過(guò)CuSO4溶液 5．①C ②D?、跙?、蹺?、軦 6．④⑤⑥ 7．C 8.D 9．(1)D (2)BC (3)生物 AD 規(guī)律方法解題指導(dǎo) 【例1】 (1)開(kāi)始階段：2OH－＋CO2===CO2－3＋H2O 完全轉(zhuǎn)化為Na2CO3后：CO2－3＋CO2＋H2O===2HCO (2)①當(dāng)n(CO2)≤0.05 mol時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物全部是Na2CO3，n(Na2CO3)＝n(CO2)。 ②0.05 mol下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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