高考化学复习高中总复习：专题4第3讲含硅物质与信息材料

第3讲 含硅物质与信息材料
[考纲要求] 1.了解C 、Si 元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。

2.了解C 、Si 元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。

3.以新材料、新技术为背景考查C 、Si 元素及其重要化合物的性质及应用。

考点一 碳、硅单质的存在与性质
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，单质硅有____和________两种。

晶体硅的熔点和沸点都很____，硬度很____。

晶体硅是一种良好的________材料，广泛用于电子工业的各个领域，如：用作半导体芯片、大规律__________等，它还是人类将________转化为______的常用材料，用于制造________。

2．碳、硅单质的化学性质
碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。

(2)Si ⎩⎪⎨
⎪⎧
O 2： Cl 2：
1．下列关于碳族元素的叙述，不正确的是 ( )
A ．碳族元素的化合物主要是离子化合物
B ．碳族元素的单质都是导体或半导体
C ．自然界中大量存在着碳族元素中某元素的气态氢化物
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．下列关于硅的说法中，不正确的是
( )
A ．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料
B ．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料
C ．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应
D ．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应 考点二 碳、硅的氧化物
1．一氧化碳
(1)物理性质：____色气体，____毒，____溶于水。

(2)化学性质
①燃烧：
________________________________________________________________________，__________火焰；
②还原CuO：
________________________________________________________________________。

2．二氧化碳和二氧化硅的比较
物质二氧化硅二氧化碳
结构
__________结构，不存在单个
分子
存在单个CO2分子主要物理性质
硬度____，熔、沸点____，常
温下为____体，不溶于水
熔、沸点____，常温下为气体，
微溶于水
化
学
性
质
①与水反应不反应
②与酸反应
只与氢氟酸反应：
______________
不反应
③与碱(NaOH) 液反应
______________(盛碱液的试
剂瓶用____塞)
④与盐反应
如与Na2CO3反应：
_________________________
______________________
如与Na2SiO3反应：
__________________或
Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足
量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3
⑤与碱性氧化物反应
如与CaO反应：
______________________
如与Na2O反应：
______________________
用途
光导纤维、光学仪器、电子部
件
制饮料、制碳酸盐
3．除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法：
(1)CO(CO2)：________________________________________________________________________。

(2)CO2(CO)： ________________________________________________________________________。

(3)CO2(O2)：________________________________________________________________________。

(4)CO2(SO2)：________________________________________________________________________。

(5)CO2(HCl)：________________________________________________________________________。

(6)CO2(H2S)：________________________________________________________________________。

4．指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用，在A～E选项中选择正确答案填入括号内。

①SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O
( ) ②SiO 2＋Na 2CO 3=====高温
Na 2SiO 3＋CO 2↑
( ) ③SiO 2＋2C=====高温
Si ＋2CO↑
( )
④SiO 2＋3C=====高温
SiC ＋2CO↑ ( ) ⑤SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O
( )
A ．作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀
B ．氧化性
C ．酸性氧化物的通性
D ．将挥发性的酸酐从其盐中置换出来
E ．未参加氧化还原反应
5．下列关于碳和硅的氧化物说法正确的是________。

①碳和硅的氧化物都是酸性氧化物 ②二氧化硅分子由1个硅原子和2个氧原子构成 ③二氧化硅不与水及任何酸反应 ④CO 2、CH 4等气体都是温室气体 ⑤CO 常作还原剂，PbO 2常作氧化剂 ⑥碳在高温下与SiO 2反应，作还原剂，但碳的非金属性比硅强 考点三 硅酸及硅酸盐 1．硅酸
硅酸____溶于水，其酸性比碳酸____，硅酸________(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红色。

(1)硅酸不稳定，受热易分解：
________________________________________________________________________。

(2)硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH 溶液反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。

(3)硅酸在水中易聚合形成胶体。

硅胶吸附水分能力强，常用作__________。

2．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 2SiO 3)写成____________，钾云母(KH 2Al 3Si 3O 12)写成
________________________________________________________________________。

(3)硅酸钠(Na 2SiO 3)
①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称________，有黏性，水溶液显碱性。

②它能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。

3．无机非金属材料
(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。

常见硅酸盐材料
水泥 玻璃
陶瓷 生产原料 石灰石、黏土 纯碱、石灰石、石英
黏土 主要设备
水泥回转窑
玻璃熔炉
陶瓷窑
(2)新型无机非金属材料，如____________、__________、__________、________等。

6．据搜狐网站报道：国家质检总局称，在我国销售的德国NUK 牌婴儿爽身粉含有一级致癌物“滑石粉”。

已知滑石粉的化学式为Mg 3(Si 4O 10)(OH)2，色白、滑爽、柔软、耐火。

下列有关说法不正确的是
( )
A ．滑石粉属于无机硅酸盐类物质
B ．滑石粉组成可表示为MgO·SiO 2·H 2O
C ．爽身粉中添加滑石粉是利用它的滑爽、柔软、耐火性
D ．滑石粉可能会与氢氟酸、NaOH 溶液发生反应 7．能证明碳酸的酸性比硅酸强的事实是
( )
A ．CO 2溶于水生成碳酸，SiO 2不溶于水也不能跟水直接反应生成硅酸
B ．在高温条件下，SiO 2和Na 2CO 3能发生反应：SiO 2＋Na 2CO 3=====高温
Na 2SiO 3＋CO 2↑ C ．SiO 2的熔点比CO 2的高
D ．CO 2通入Na 2SiO 3稀溶液中，生成白色胶状沉淀，所生成的H 2SiO 3逐渐聚合而形成硅酸溶胶 8．(1)想一下为什么可将陶瓷、玻璃、水泥归纳在一起，然后从所给的4个词中选出1个与它们同类的物质__________。

A ．光导纤维 B ．有机陶瓷 C ．人造纤维 D ．砖瓦 (2)下列物质中，属于新型无机非金属材料的是________。

A ．钢化玻璃
B ．碳化硼陶瓷
C ．光导纤维
D ．硼酸盐玻璃
(3)人造骨是一种新型无机非金属材料，它类似于人骨和天然牙的性质结构，这是利用了这类材料的________特性，人造骨可以依靠从人体体液中补充某些离子形成新骨，可在骨骼界面产生分解、吸收、析出等反应，实现骨髓的牢固结合。

人造骨植入人体内需要吸收人体中________形成新骨。

A ．Ca 2＋
B ．Cl
－
C ．Na
＋
D ．PO 3－
4
CO 2与强碱溶液反应产物的判断 方法
【例1】 在100 mL 1 mol·L －1
NaOH 溶液中缓缓通入CO 2气体。

(1)请写出通入CO 2气体的过程中发生反应的离子方程式。

(2)讨论随CO2通入量的多少，反应产物的不同及量的多少。

方法小结数轴法突破有关CO2与碱反应的计算
CO2通入NaOH、Ca(OH)2等强碱溶液的反应与CO2气体的通入量有关，当CO2通入少量时生成碳酸盐，当CO2通入过量时生成碳酸氢盐；当CO2的通入量介于两者之间时，既有正盐又有酸式盐生成，因此推断时一定要注意CO2与碱之间量的关系。

以CO2与NaOH溶液反应为例：
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O
CO2＋NaOH===NaHCO3
当n(OH－)∶n(CO2)的值不同时产物如下：
【例2】标准状况下，将3.36 L CO2气体通入200 mL 1.00 mol·L－1 NaOH溶液中，充分反应后溶液中c(CO2－3)与c(HCO－3)的比值为(不考虑CO2－3、HCO－3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的溶液中持续稳定地通入CO2气体，当通入气体为8.96 L(0 ℃，1.01×105 Pa)时立即停止，则这一过程中，溶液中离子的物质的量与通入CO2气体的体积关系图像正确的是(气体的溶解和离子的水解忽略不计)
( )
碳族元素综合推断题的解题方法
【例4】已知A、B、C、D、E、F、G、H可以发生如图所示的转化，反应中部分生成物已略去。

其中，A、G为同一主族元素的单质，B、C、H在通常情况下为气体，化合物C是一种形成酸雨的大气污染物。

请填空：
(1)H 的名称是 。

(2)E 的两种用途是 、 。

(3)反应③的化学方程式是
________________________________________________________________________。

(4)反应④的离子方程式是
________________________________________________________________________。

建立模型 解答无机推断题的思维模型
【例5】 如图所示物质的转化关系中，A 是一种固体单质，E 是一种白色沉淀。

请回答下列问题：
(1)B 的化学式是 ，目前B 已被用作 的主要原料。

(2)B 和a 溶液反应的离子方程式是
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)A 和a 溶液反应的离子方程式是
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)C 和过量的盐酸反应的离子方程式是
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

工业制取高纯硅
高纯硅在科技进步、信息革命、新能源研究等方面起到了至关重要的作用。

在各类考试中，有关高纯硅的制取问题，一直是命题的热点。

【例6】 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：
石英砂――→焦炭高温粗硅――→HCl 573 K 以上SiHCl 3(粗)――→精馏SiHCl 3(纯)――→H 2
1 357 K 高纯硅 ① 写出由纯SiHCl 3制备高纯硅的化学反应方程式
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

②整个制备过程必须严格控制无水无氧。

SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另
一种物质，写出配平的化学反应方程式
________________________________________________________________________；
H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是
________________________________________________________________________。

(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
(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。

【例7】单质硅是信息产业中重要的基础材料。

通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度为450～500 ℃)，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。

以下是实验室制备四氯化硅的装置图：
相关信息如下：
①四氯化硅遇水极易水解
②硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物
③有关物质的物理常数见下表：
物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5
沸点/℃57.7 12.8 －315 －
熔点/℃－70.0 －107.2 －－－
升华温度/℃－－180 300 162 请回答下列问题：
(1)装置A中g管的作用是
________________________________________________________________________；
装置C中的试剂是________。

(2)甲方案：f接装置Ⅰ；乙方案：f接装置Ⅱ。

但是装置Ⅰ、Ⅱ都有不足之处，请你评价后填写下表。

方案 优点 缺点 甲 乙
(3)在上述(2)的评价基础上，请你设计一个合理方案并用文字表达：________________________________________________________________________。

(4)SiCl 4与H 2反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。

高考题组一 有关碳、硅及其化合物所参与的离子反应 1．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)醋酸钠溶液中通入足量CO 2：2CH 3COO －
＋CO 2＋H 2O===2CH 3COOH ＋CO 2－
3( )
(2010·海南，10C)
(2)向NaAlO 2溶液中通入过量CO 2：2AlO －
2＋CO 2＋3H 2O===2Al(OH)3↓＋CO 2－
3( )
(2011·江苏，6D)
(3)Si 和烧碱溶液反应，改变反应物用量，都可用同一离子方程式表示
( )
(2007·重庆理综，8③)
(4)将足量CO 2通入含K ＋
、SiO 2－
3、Cl －
、NO －3溶液中，离子将不能大量共存 ( )
(2011·大纲全国卷，11A)
(5)H ＋
、I －
、NO －
3、SiO 2－
3不能大量共存 ( )
(2011·广东理综，8A)
高考题组二 碳及其化合物
2．(2011·上海，2)从光合作用的反应原理6CO 2＋6H 2O ――→叶绿素
光C 6H 12O 6＋6O 2可知碳是农作物生长的必需元素之一。

关于用二氧化碳生产肥料的评价正确的是 ( )
A ．缓解地球温室效应，抑制农作物营养平衡
B ．加剧地球温室效应，促进农作物营养平衡
C ．缓解地球温室效应，促进农作物营养平衡
D ．加剧地球温室效应，抑制农作物营养平衡
3．(2009·台湾，59)近年来，大气中CO 2的浓度上升已成为全球性的问题，因而兴起节能减碳运动，国内的环保团体也宣导中秋节不烤肉。

假期超市卖的烤肉用木炭，其含碳量为90%，则一包10公斤的木炭完全燃烧后，会产生几公斤的CO 2
( ) A ．44 B ．33
C ．22
D ．11
E ．5.5
高考题组三 碳族元素
4．(2009·海南，7)用足量的CO 还原13.7 g 某铅氧化物，把生成的CO 2全部通入到过量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后质量为8.0 g ，则此铅氧化物的化学式是 ( )
A ．PbO
B ．Pb 2O 3
C．Pb3O4 D．PbO2
5．(2008·全国理综Ⅱ，8)对于ⅣA族元素，下列叙述中不正确的是( ) A．SiO2和CO2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．CO2和SiO2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
高考题组四硅、硅的化合物及无机非金属材料
6．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应( )
(2010·山东理综，13A)
(2)A.二氧化硅是生产光纤制品的基本原料( )
B．水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂( )
(2010·江苏，4A、B)
(3)可以用Si3N4、Al2O3制作高温结构陶瓷制品( )
(2010·天津理综，2B)
(4)二氧化硅的分子式是SiO2 ( )
(2010·上海，2B) 7．(2011·山东理综，10)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
( )
A．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
C．最高价氧化物不与酸反应
D．气态氢化物比甲烷稳定
8．(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( )
①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品③高纯度的硅单
质广泛用于制作光导纤维④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
9．(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( )
材料主要化学成分
A 刚玉、金刚石三氧化二铝
B 大理石、石灰石碳酸钙
C 普通水泥、普通玻璃硅酸盐
D 沙子、石英二氧化硅
10．(2009·四川理综，6)开发新材料是现代科技发展的方向之一。

下列有关材料的说法正确的是
( )
A．氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料
B．C60属于原子晶体，用于制造纳米材料
C．纤维素乙酸酯属于天然高分子材料
D．单晶硅常用于制造光导纤维
11．碳纳米管是近年来发展迅速的一种具有特殊结构及优异性能的纳米材料。

它是由碳原子形成的无缝、中空管体材料，主要由五边形、六边形的碳环组成，相当于石墨结构卷曲而成，结构如下。

46．写出一种与碳纳米管互为同素异形体的物质名称
________________________________________________________________________。

47．碳纳米管有许多独特的性质，如高机械强度和弹性，多孔结构能吸附气体分子。

因此碳纳米管可用作( )
①防弹衣材料②防火材料③储氢材料④绝缘材料
A．①② B．③④
C．①③ D．②④
课时规范训练
教材习题回扣
1．下列物质中，主要成分不是硅酸盐的是( ) A．陶瓷B．大理石
C．玻璃D．水泥
2．光导纤维的主要成分是( ) A．Si B．SiO2
C．SiC D．Na2SiO3
3．石英砂(主要成分为SiO2)是一种常用工业原料，其中常混有少量碳酸钙。

要除去石英砂中的少量碳酸钙，应采用的方法是( )
A.用水溶解后过滤分离
B．用稀硫酸溶解后过滤分离
C．用酒精灯加热
D．用稀盐酸溶解后过滤分离
4．现有硫酸钠、石灰石、二氧化硅三种白色固体，若用一种试剂将它们区别开来，该试剂是
( )
A．纯水B．盐酸
C．硝酸银溶液D．碳酸钠溶液
能力提升训练
一、单项选择题
1．下列关于碳和硅的叙述中，正确的是( ) A．其氧化物都能与NaOH溶液反应
B．其单质在加热时都能跟O2反应
C．其氧化物都能溶于水生成相应的酸
D．碳和硅两种元素共有两种单质
2．下列叙述正确的是( ) A．高温下二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，说明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸强
B．陶瓷、玻璃、水泥容器都能贮存氢氟酸
C．石灰抹墙、水泥砌墙的硬化过程原理相同
D．玻璃窑中出来的气体的主要成分是二氧化碳
3．向一定浓度的下列物质澄清溶液中通入过量的CO2气体，最后肯定没有沉淀生成的是
( )
①Ca(OH)2②Na2CO3③CaCl2④Ca(ClO)2
A．①③④ B．②③④ C．①②③ D．①②③④
4．在①浓硝酸②水③浓硫酸④氢氟酸⑤氢氧化钾溶液中，能与单质硅起化学反应的是
( )
A．①② B．②④ C．④⑤ D．③④
5．金刚砂(SiC)可由SiO 2和碳在一定条件下反应制得，反应方程式为SiO 2＋3C=====高温
SiC ＋2CO↑，下列有关制造金刚砂的说法中正确的是
( )
A ．该反应中的氧化剂是SiO 2，还原剂为C
B ．该反应中的氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2
C ．该反应中转移的电子数为12e －
D ．该反应中的还原产物是SiC 、氧化产物是CO ，其物质的量之比为1∶2
6．将足量CO 2气体通入水玻璃(Na 2SiO 3溶液)中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后所得的固体物质是
( )
A ．Na 2SiO 3
B ．Na 2CO 3、Na 2SiO 3
C ．Na 2CO 3、SiO 2
D ．SiO 2
二、不定项选择题
7．青石棉是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na 2Fe 5Si 8O 22(OH)2。

青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO ，下列说法不正确的是
( )
A ．青石棉是一种硅酸盐材料
B ．青石棉中含有一定量的石英晶体
C ．青石棉的化学组成可表示为Na 2O·3FeO·Fe 2O 3·8SiO 2·H 2O
D ．1 mol 青石棉能使3 mol HNO 3被还原
8．有一粗硅，含杂质铁，取等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中，放出等量的H 2，则该粗硅中铁和硅的关系正确的是(提示：Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑)
( )
A ．物质的量之比为1∶1
B ．物质的量之比为1∶2
C ．质量之比为4∶1
D ．质量之比为2∶1
9．制造太阳能电池需要高纯度的硅，工业上高纯度硅常用以下反应实现：①Si(s)＋3HCl(g)===SiHCl 3(g)＋H 2(g)；②SiHCl 3＋H 2===Si ＋3HCl 。

对上述两个反应的下列叙述中，错误的是 ( )
A ．两个反应都是置换反应
B ．反应②中H 2被还原
C ．由于反应②放热，则反应①一定吸热
D ．两个反应都是氧化还原反应
10．以氮化硅(Si 3N 4)和氧化铝(Al 2O 3)为原料，采用高压烧结或热压工艺制备赛伦。

赛伦的化学通式为Si 6
－x
Al x O x N 8－x ，以耐高温、高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀等性能为主要特征，因此，在冶金、机械、
光学、医学等领域有重要应用。

它属于 ( )
A ．金属材料
B ．有机高分子材料
C ．新型无机非金属材料
D ．无机高分子材料 11．下列关于碳族元素的叙述中错误的是
( )
A ．与其他元素化合时难形成共价化合物，易形成离子化合物
B ．碳族元素形成化合物时的最高价均为＋4价
C ．碳的氧化物(CO 2)和硅的氧化物(SiO 2)都是酸性氧化物，均不能与酸反应
D ．碳族元素是形成化合物最多的一族元素 三、非选择题
12．A 、B 、C 、D 、E 代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如下图所示。

A 为地壳中含量仅次于氧
的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似。

A ＋E ――→加碳高温
B ――→加氧化钙高温
C
――→加氢氧化钠加热
D ＋H 2O 请填空：
(1)形成单质A 的原子的结构示意图为__________，它的最高化合价为________。

(2)B 的化学式(分子式)为__________，B 和碳反应生成A 和E 的化学方程式是________________________________________________________________________。

(3)C 的化学式(分子式)为__________，D 的化学式(分子式)为__________。

13．如何除去下列各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质)，请选用下面提供的试剂和操作，将标号填在表内。

供选试剂：A.盐酸 B ．烧碱溶液
C ．氧气
D ．水
E ．CO 2
F ．不用其他试剂
供选操作：①加热 ②加热熔融 ③过滤 ④结晶
含杂质的物质 所加试剂 主要操作 (1)SiO 2(NaHCO 3) (2)SiO 2(CaCO 3) (3)SiO 2(Si) (4)NaCl(SiO 2)
14．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：
①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅 ②粗硅与干燥HCl 气体反应制得SiHCl 3：
Si ＋3HCl =====300 ℃
SiHCl 3＋H 2
③SiHCl 3与过量H 2在1 000～1 100 ℃反应制得纯硅 已知SiHCl 3能与H 2O 强烈反应，在空气中易自燃。

请回答下列问题：
(1) 第①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SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：
①装置B中的试剂是
________________________________________________________________________。

装置C中的烧瓶需要加热，其目的是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

②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
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

③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______________________________________________________________________。

④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．Na2SO3溶液
答案
基础再现·深度思考 考点一
1．(1)游离 化合 金刚石 石墨 C 60 (2)二 氧 化合 晶体 无定形 高 大
半导体 集成电路 太阳能 电能 光电池
2．(1)C ＋O 2=====点燃CO 2 2C ＋O 2=====点燃2CO 2CuO ＋C =====△2Cu ＋CO 2 SiO 2＋2C =====高温
Si ＋2CO↑ C ＋
2H 2SO 4(浓)=====△CO 2↑＋2SO 2↑＋2H 2O (2)Si ＋O 2=====△SiO 2 Si ＋2Cl 2=====高温
SiCl 4 考点二
1．(1)无 有 难
(2)①2CO＋O 2=====点燃
2CO 2 淡蓝色
②CuO＋CO=====△
Cu ＋CO 2(冶炼金属)
2．空间立体网状 大 高 固 低 ①CO 2＋H 2O H 2CO 3 ②SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O
③SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O 橡胶 CO 2少量：CO 2＋2NaOH===Na 2CO 3＋H 2O CO 2过量：CO 2＋NaOH===NaHCO 3
④SiO 2＋Na 2CO 3=====高温
Na 2SiO 3＋CO 2↑ Na 2SiO 3＋H 2O ＋CO 2(不足)===H 2SiO 3↓＋Na 2CO 3
⑤SiO 2＋CaO=====高温
CaSiO 3 Na 2O ＋CO 2===Na 2CO 3 考点三
1．不 弱 不能
(1)H 2SiO 3=====△
SiO 2＋H 2O
(2)H 2SiO 3＋2NaOH===Na 2SiO 3＋2H 2O (3)干燥剂
2．(1)由硅、氧和金属元素组成的化合物 (2)Na 2O·SiO 2 K 2O·3Al 2O 3·6SiO 2·2H 2O
(3)①水玻璃 ②Na 2SiO 3＋2HCl===2NaCl ＋H 2SiO 3↓ Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2O===H 2SiO 3↓＋Na 2CO 3
3．(2)高温结构陶瓷 光导纤维 生物陶瓷 压电陶瓷 深度思考 1．AB
2．C [硅在常温下能与F 2、氢氟酸等发生反应。

] 3．(1)通过盛有浓NaOH 溶液的洗气瓶 (2)通过盛放灼热CuO 的硬质玻璃管 (3)通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管
(4)通过饱和NaHCO 3溶液或酸性KMnO 4溶液 (5)通过饱和NaHCO 3溶液 (6)通过CuSO 4溶液 4．①C ②D ③B ④E ⑤A 5．④⑤⑥ 6．BC 7.D
8．(1)D (2)BC (3)生物 AD 规律方法·解题指导
【例1】 (1)开始阶段：2OH －
＋CO 2===CO2－3＋H 2O 完全转化为Na 2CO 3后：CO2－3＋CO 2＋H 2O===2HCO －
3
(2)①当n(CO 2)≤0.05 mol 时，反应产物全部是Na 2CO 3，n(Na 2CO 3)＝n(CO 2)。

②0.05 mol <n(CO 2)<0.1 mol 时，反应产物是Na 2CO 3与NaHCO 3的混合物。

设混合物中Na 2CO 3、NaHCO 3物质的量分别为x 、y ，依据Na ＋
守恒得：2x ＋y ＝0.1 mol ，依据碳原子守恒得：x ＋y ＝n(CO 2)，解方程组得：x ＝0.1 mol －n(CO 2)，y ＝2n(CO 2)－0.1 mol ，所以混合物中Na 2CO 3的物质的量为0.1 mol －n(CO 2)，NaHCO 3的物质的量为2n(CO 2)－0.1 mol 。

③当n(CO 2)≥0.1 mol 时，反应产物完全为NaHCO 3，n(NaHCO 3)＝n(NaOH)＝0.1 mol 。

【例2】 B 【例3】 C 【例4】 (1)一氧化碳
(2)生产玻璃 制粗硅(其他合理答案均可)
(3)C ＋2H 2SO 4(浓)=====△
CO 2↑＋2SO 2↑＋2H 2O (4)SiO2－3＋CO 2＋H 2O===H 2SiO 3↓＋CO2－3
解析 本题的题眼是“化合物C 是一种形成酸雨的大气污染物”，结合C 的形成是A 与浓硫酸反应的产物，可以确定C 是SO 2；“B、C 、H 在通常情况下为气体”说明A 与浓硫酸反应同时产生了两种气体，故A 是非金属单质，且A 在高温下能置换出G 和“A、G 为同一主族元素的单质”，符合条件的只有碳元素和硅元素，故A 为碳单质、G 为硅单质、B 为CO 2；进一步分析知E 为SiO 2、H 为CO 、F 为Na 2SiO 3、D 为H 2SiO 3。

【例5】 (1)SiO 2 光导纤维 (2)SiO 2＋2OH －
===SiO2－3＋H 2O (3)Si ＋2OH －
＋H 2O===SiO2－3＋2H 2↑ (4)SiO2－3＋2H ＋
===H 2SiO 3↓
解析 C 与过量的盐酸反应生成白色沉淀E ，则E 可能是硅酸或氯化银，若E 是氯化银，则C 是硝酸银，A 为银，则根据已有知识，银可以与硝酸反应生成硝酸银，而银与硝酸反应能生成三种产物，不符合框图中物质间的转化关系。

则E 只能为硅酸，则C 为硅酸盐，A 为硅，a 溶液为强碱的水溶液，进一步推出B 为二氧化硅。

【例6】 (1)①SiHCl 3＋H 2=====1 357 K
Si ＋3HCl ②SiHCl 3＋3H 2O===H 2SiO 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，并且有刺激性气味气体生成；
解释：Na 2SiO 3和NH 4Cl 均能够水解，二者相互促进，Na 2SiO 3水解生成H 2SiO 3，NH 4Cl 水解产生NH 3。

解析 (1)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。

②SiHCl 3和H 2O 剧烈反应生成H 2SiO 3、HCl 和另一种物质，分析它们化合价的变化可知，
SiHCl 3→H 2SiO 3，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。

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(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。

【例7】 (1)平衡压强，使液体从分液漏斗中顺利流下 浓硫酸 (2)
方案
优点
缺点
甲
①收集产品的导管粗，不会堵塞导管②冷凝产品，减少产品损失
①空气中的水蒸气进
入产品收集装置，使四氯化硅水解②尾气没有处理，污染环境
乙
①有尾气处理装置，注重环保②避免空气中的水蒸气进入装置
①产品易堵塞导管②没有冷凝装置，产品易损失
(3)在装置Ⅰ的i 处接干燥管j
(4)SiCl 4＋2H 2=====高温
Si ＋4HCl
解析 (1)g 管使分液漏斗与烧瓶连通，使浓盐酸顺利滴下。

由信息知，四氯化硅与水反应，故需除去氯气中的水。

B 瓶装饱和食盐水除去氯气中的氯化氢气体，C 瓶装浓硫酸干燥氯气。

(2)四氯化硅在常温下易液化，如果收集产品的导管太细易堵塞导管；制取的四氯化硅需要冷凝；由于尾气中含有氯气，要设置尾气处理装置，四氯化硅易水解，要避免空气中的水蒸气进入产品收集装置。

(3)将甲、乙方案的优点集中在一起设计合理的方案。

真题重组·规范集训
1．(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)√ 2．C 3.B 4.C 5.B
6．(1)√ (2)A.√ B ．√ (3)√ (4)× 7．A 8.C 9.A 10.A
11．46.金刚石或石墨或足球烯 47.C
解析 46.碳纳米管、金刚石、石墨、C 60(足球烯)均是碳的同素异形体。

47.碳纳米管具有高机械强度和弹性，可用作防弹衣材料；碳纳米管具有多孔结构能吸附氢气分子，可用作储氢材料；碳易燃烧，故不能用作防火材料；碳纳米管相当于由石墨结构卷曲而成，由石墨可导电推测，碳纳米管不能用作绝缘材料。

故答案应选C 项。

课时规范训练 教材习题回扣 1．B 2.B 3.D 4.B 能力提升训练
1．B 2.D 3.A 4.C 5.D 6.A 7.BD 8．C 9.BC 10.C 11.AC
12．(1)
＋4 (2)SiO 2 SiO 2＋2C=====高温
Si ＋2CO↑ (3)CaSiO 3 Na 2SiO 3
13．(1)D ③ (2)A ③ (3)C ① (4)D ③④
＋2
＋4
↓
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解析 (1)除去SiO 2中的NaHCO 3可用水溶法 (2)除去SiO 2中的CaCO 3可用盐酸溶解：
CaCO 3＋2HCl===CaCl 2＋H 2O ＋CO 2↑然后再过滤。

(3)除去SiO 2中的Si 可用加热法：Si ＋O 2=====△
SiO 2。

(4)除去NaCl 中的SiO 2可用过滤、结晶法，因NaCl 溶于水而SiO 2不溶于水。

14．(1)SiO 2＋2C=====高温
Si ＋2CO↑
(2)分馏(或蒸馏)
(3)①浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl 3气化
②有固体物质生成 在反应温度下，普通玻璃会软化
SiHCl 3＋H 2=====1 000～1 100 ℃
Si ＋3HCl ③排尽装置中的空气 ④bd。