无机非金属材料的主角——硅重点知识归纳及典型习题.pdf

1重重 点点 突突 破破锁定高考热点锁定高考热点探究规律方法探究规律方法考点考点 1 碳、硅元素单质及其化合物的特征碳、硅元素单质及其化合物的特征1.一般情况，非金属元素单质熔沸点低，硬度小，但硅、金刚一般情况，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。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。为电的良导体。3一般情况，较强氧化剂较强还原剂一般情况，较强氧化剂较强还原剂=较弱氧化剂较弱较弱氧化剂较弱还原剂，而碳却能还原出比它更强的还原剂：还原剂，而碳却能还原出比它更强的还原剂：SiO22CSi2CO，FeOCFeCO=高高温温=高高温温。4硅为非金属，却可以和强碱溶液反应，放出氢气：硅为非金属，却可以和强碱溶液反应，放出氢气：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。5一般情况，较活泼金属酸一般情况，较活泼金属酸=盐氢气，然而盐氢气，然而 Si 是非金属，是非金属，却能与氢氟酸发生反应：却能与氢氟酸发生反应：Si4HF=SiF42H2。6一般情况，碱性氧化物酸一般情况，碱性氧化物酸=盐水，盐水，SiO2是酸性氧化物，是酸性氧化物，却能与氢氟酸发生反应：却能与氢氟酸发生反应：SiO24HF=SiF42H2O。7一般情况，较强酸弱酸盐一般情况，较强酸弱酸盐=较弱酸较强酸盐。虽然酸较弱酸较强酸盐。虽然酸性：性：H2CO3H2SiO3，却能发生如下反应：，却能发生如下反应：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2。=高高温温 8一般情况，非常活泼金属一般情况，非常活泼金属(Na、K 等等)才能够置换出水中的氢，才能够置换出水中的氢，但但 CH2O(g)COH2。=高高温温 9一般情况，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如一般情况，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如2SO3H2O=H2SO4，但，但 SiO2不溶于水，不与水反应。不溶于水，不与水反应。题组训练题组训练1某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素数的一半，该元素()A在自然界中只以化合态的形式存在在自然界中只以化合态的形式存在B单质常用作半导体材料和光导纤维单质常用作半导体材料和光导纤维C最高价氧化物不与酸反应最高价氧化物不与酸反应D气态氢化物比甲烷稳定气态氢化物比甲烷稳定解析解析该该短周期非金属元素短周期非金属元素为为 Si，硅在自然界中只以化合，硅在自然界中只以化合态态形形式存在，式存在，A 项项正确；正确；单质单质硅可用作半硅可用作半导导体材料，而光体材料，而光导纤维导纤维的主要成的主要成分是分是 SiO2，B 项错误项错误；Si 的最高价氧化物的最高价氧化物为为 SiO2，其可以与，其可以与氢氢氟酸反氟酸反应应，C 项错误项错误；由于非金属性；由于非金属性 SiC，因此气，因此气态氢态氢化物化物稳稳定性：定性：SiH4CH4，D 项错误项错误。答案答案A2二氧化硅二氧化硅(SiO2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料，又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料，硅及其化合物的转化见下图。下列说法中正确的是硅及其化合物的转化见下图。下列说法中正确的是()ASiO2既能与既能与 HF 反应，又能与反应，又能与 NaOH 反应，属于两性氧化反应，属于两性氧化物物BSiO2和和 Si 都是光导纤维材料都是光导纤维材料3C在硅胶中加入在硅胶中加入 CoCl2可显示硅胶吸水是否失效可显示硅胶吸水是否失效D图中所示转化反应都是非氧化还原反应图中所示转化反应都是非氧化还原反应解析解析两性氧化物的定两性氧化物的定义为义为：与酸和碱反：与酸和碱反应应均生成均生成盐盐和水的氧化和水的氧化物，物，SiO2与与 HF 反反应应得到的得到的 SiF4不属于不属于盐类盐类，A 项错误项错误；SiO2是光是光导导纤维纤维材料，材料，Si 为为半半导导体材料，体材料，B 项错误项错误；CoCl2在吸水和失水状在吸水和失水状态态下下显显示不同的示不同的颜颜色，色，C 项项正确；制取正确；制取 Si 的的过过程中涉及了氧化程中涉及了氧化还还原反原反应应，D项错误项错误。答案答案C3青石棉青石棉(cricidolite)是世界卫生组织确认的一种致癌物质，是是世界卫生组织确认的一种致癌物质，是鹿特丹公约鹿特丹公约中受限制的中受限制的 46 种化学品之一。青石棉的化学式为：种化学品之一。青石棉的化学式为：Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸处理时，还原产物只有。青石棉用稀硝酸处理时，还原产物只有 NO。下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A青石棉是一种易燃品且易溶于水青石棉是一种易燃品且易溶于水B青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为：青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为：Na2OFeO2Fe2O38SiO2H2OC1 mol Na2Fe5Si8O22(OH)2与足量的硝酸作用与足量的硝酸作用，至少需消耗至少需消耗 6 L 3 molL1 HNO3溶液溶液D1 mol Na2Fe5Si8O22(OH)2与足量氢氟酸作用与足量氢氟酸作用，至少需消耗至少需消耗5.5 L 2 molL1HF 溶液溶液解析解析根据青石棉的根据青石棉的组组成可知成可知，该该物物质质属于硅酸属于硅酸盐盐，不是一种易不是一种易燃品且燃品且难难溶于水溶于水，A 项项不正确不正确；根据氧原子守恒可知根据氧原子守恒可知应该应该是是Na2O3FeOFe2O38SiO2H2O，B 项项不正确不正确；根据根据组组成可知和硝酸作成可知和硝酸作用生成用生成 2 mol 硝酸硝酸钠钠、5 mol 硝酸硝酸铁铁和和 1 mol NO，因此需要硝酸的物因此需要硝酸的物质质的量是的量是 18 mol，选项选项 C 正确正确；和和氢氢氟酸反氟酸反应应生成生成 SiF4、NaF，物物质质的量分的量分别别是是 8 mol 和和 2 mol，所以需要所以需要 HF 的物的物质质的量是的量是 34 mol，D4项项不正确不正确，答案答案选选 C 项项。答案答案C4硅及其化合物对人类现代文明具有特殊贡献。请回答下列有硅及其化合物对人类现代文明具有特殊贡献。请回答下列有关问题：关问题：(1)硅原子的结构示意图为硅原子的结构示意图为_。(2)下列物品或设备所用材料属于硅酸盐的是下列物品或设备所用材料属于硅酸盐的是_(填选项字填选项字母母)。长江三峡水泥大坝长江三峡水泥大坝光导纤维光导纤维陶瓷坩埚陶瓷坩埚普通玻璃普通玻璃硅太阳能电池硅太阳能电池A BC D(3)下列说法正确的是下列说法正确的是_(填选项字母填选项字母)。A在粗硅的制取中发生在粗硅的制取中发生 2CSiO22COSi，硅，硅=高高温温 被还原，所以碳的还原性大于硅的还原性被还原，所以碳的还原性大于硅的还原性B硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中璃塞试剂瓶中C用用 SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后再通入然后再通入 CO2D由由 Na2CO3SiO2CO2Na2SiO3可知硅酸的可知硅酸的=高高温温 酸性大于碳酸酸性大于碳酸(4)常温下，常温下，SiCl4为液态，沸点为为液态，沸点为 57.60，在空气中冒白雾。，在空气中冒白雾。制备高纯度硅的中间产物制备高纯度硅的中间产物 SiCl4中溶有液态杂质，若要得到高纯度中溶有液态杂质，若要得到高纯度SiCl4，应采用的方法是，应采用的方法是_5_；用化学方程式及必要的文字解释用化学方程式及必要的文字解释 SiCl4在空气中冒白雾的原因在空气中冒白雾的原因_。解析解析解答本解答本题应题应注意以下两点：注意以下两点：常常见见含硅化合物的成分及含硅化合物的成分及应应用。用。硅硅单质单质及其化合物的特性。及其化合物的特性。(2)水泥大水泥大坝为钢坝为钢筋混凝土，其中的水泥筋混凝土，其中的水泥为为硅酸硅酸盐盐材料；光材料；光导纤维导纤维为为 SiO2；硅太阳能；硅太阳能电电池池为为晶体硅。晶体硅。(3)依据元素周期律，硅的依据元素周期律，硅的还还原性大于碳，原性大于碳，A 项项反反应应能能发发生是因生是因为为产产物中有物中有 CO 气体生成，使平衡向右移气体生成，使平衡向右移动动，A 项错误项错误；硅酸；硅酸钠钠是一种是一种黏合黏合剂剂，B 项错误项错误；D 项项中的反中的反应应不是在水溶液中不是在水溶液中进进行的，且行的，且产产物中物中有气体生成，与酸性有气体生成，与酸性强强弱无关，弱无关，D 项错误项错误。(4)SiCl4易水解，生成易水解，生成 HCl，HCl 吸收空气中的水蒸气，吸收空气中的水蒸气，产产生白生白雾雾。答案答案(1)(2)D(3)C(4)在干燥条件下蒸馏在干燥条件下蒸馏SiCl43H2O=H2SiO34HCl，HCl 遇遇水蒸气产生白雾水蒸气产生白雾考点考点 2 CO2与强碱、盐溶液反应产物的判断方法与强碱、盐溶液反应产物的判断方法6题组训练题组训练5.用用 4 种溶液进行实验，下表中种溶液进行实验，下表中“操作及现象操作及现象”与与“溶液溶液”对对应关系错误的是应关系错误的是()选项选项操作及现象操作及现象溶液溶液A通入通入 CO2，溶液不变浑浊。先通入氨气再通入，溶液不变浑浊。先通入氨气再通入CO2，溶液变浑浊，溶液变浑浊CaCl2溶液溶液B通入通入 CO2，溶液变浑浊。继续通，溶液变浑浊。继续通 CO2至过量，至过量，浑浊消失浑浊消失Na2SiO3溶液溶液C通入通入 CO2，溶液变浑浊。再加入品红溶液，红，溶液变浑浊。再加入品红溶液，红色褪去色褪去Ca(ClO)2溶液溶液D通入通入 CO2，溶液变浑浊。继续通，溶液变浑浊。继续通 CO2至过量，至过量，浑浊消失。再加入足量浑浊消失。再加入足量 NaOH 溶液，又变浑浊溶液，又变浑浊Ca(OH)2溶液溶液解析解析A 项项，先通入，先通入 NH3生成生成 NH3H2O 使使 CO2变为变为 CO，产产23生生 CaCO3沉淀；沉淀；B 项项，发发生反生反应应 Na2SiO32CO2(过过量量)2H2O=2NaHCO3H2SiO3，但，但 H2SiO3不溶于不溶于过过量量 CO2的水的水7溶液；溶液；C 项项，发发生反生反应应 CO2H2OCa(ClO)2=CaCO32HClO，HClO 能使品能使品红红溶液褪色；溶液褪色；D 项项，依次，依次发发生如生如下反下反应应：Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O，CaCO3CO2H2O=Ca(HCO3)2，Ca(HCO3)22NaOH=CaCO3Na2CO32H2O。答案答案B6将将 CO2气体缓缓地通入到含气体缓缓地通入到含 KOH、Ba(OH)2和和 KAlO2的混的混合溶液中直到过量，生成沉淀的物质的量与所通合溶液中直到过量，生成沉淀的物质的量与所通 CO2的体积关系如的体积关系如图所示。下列关于整个反应进程中的各种描述不正确的是图所示。下列关于整个反应进程中的各种描述不正确的是()AOa 段反应的化学方程式是段反应的化学方程式是 Ba(OH)2CO2=BaCO3H2OBbc 段反应的离子方程式是段反应的离子方程式是 2AlO3H2OCO2=22Al(OH)3CO23Cab 段与段与 cd 段所发生的反应相同段所发生的反应相同Dde 段沉淀的减少是碳酸钡固体的消失所致段沉淀的减少是碳酸钡固体的消失所致解析解析根据化学反根据化学反应应原理和原理和图图象可知，象可知，Oa 段段发发生反生反应应的化学的化学方程式是方程式是 Ba(OH)2CO2=BaCO3H2O，反，反应应一开始就有沉淀一开始就有沉淀产产生；生；ab 段段发发生反生反应应的化学方程式是的化学方程式是2KOHCO2=K2CO3H2O，沉淀的物，沉淀的物质质的量没有增加；的量没有增加；bc 段段发发生反生反应应的离子方程式是的离子方程式是 2AlO3H2OCO2=2Al(OH)3CO 28，沉淀的物，沉淀的物质质的量的量继续继续增加，达到最大量；增加，达到最大量；cd 段段发发生反生反应应的离子的离子23方程式是方程式是 COCO2H2O=2HCO，沉淀的物，沉淀的物质质的量没有的量没有发发23 3生生变变化；化；de 段段发发生反生反应应的化学方程式是的化学方程式是BaCO3H2OCO2=Ba(HCO3)2，沉淀的减少是碳酸，沉淀的减少是碳酸钡钡固体固体转转化化为为可溶性的碳酸可溶性的碳酸氢钡氢钡所致，所致，综综上所述，上所述，A、B、D 项项正确，正确，C 项错误项错误。答案答案C7向含有向含有 0.2 mol NaOH 和和 0.1 mol Ba(OH)2的溶液中持续稳定的溶液中持续稳定地通入地通入 CO2，当通入气体为，当通入气体为 8.96 L(标况下标况下)时立即停止，则这一过程时立即停止，则这一过程中，溶液中离子的物质的量与通入中，溶液中离子的物质的量与通入 CO2的体积关系图象正确的是的体积关系图象正确的是(气气体的溶解和离子的水解忽略不计体的溶解和离子的水解忽略不计)()解析解析本本题题涉及的化学反涉及的化学反应应方程式：方程式：Ba(OH)2CO2=BaCO3H2O2NaOHCO2=Na2CO3H2ONa2CO3CO2H2O=2NaHCO3BaCO3CO2H2O=Ba(HCO3)2当未通入当未通入 CO2时时，溶液中离子的物溶液中离子的物质质的量的量为为 0.2 mol Na、0.1 9mol Ba2、0.4 mol OH；当通入当通入 2.24 L CO2时时，发发生反生反应应，此此时时溶溶液中离子的物液中离子的物质质的量的量为为 0.2 mol Na、0.2 mol OH；当通入当通入 4.48 L CO2时时，发发生反生反应应，此此时时溶液中离子的物溶液中离子的物质质的量的量为为 0.2 mol Na、0.1 mol CO；当通入当通入 6.72 L CO2时时，发发生反生反应应，此此时时溶液溶液23中离子的物中离子的物质质的量的量为为 0.2 mol Na、0.2 mol HCO；当通入当通入 8.96 L 3CO2时时，发发生反生反应应，此此时时溶液中离子的物溶液中离子的物质质的量的量为为 0.2 mol Na、0.1 mol Ba2、0.4 mol HCO。对对比比图图象可知象可知选项选项 C 正确。正确。3答案答案C