人教版-必修二-第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素-第三節(jié)無機(jī)非金屬材料優(yōu)質(zhì)課比賽一等獎

《碳、硅及無機(jī)非金屬材料》導(dǎo)學(xué)案考點(diǎn)一碳及其重要化合物自主復(fù)習(xí)[知識梳理]一、碳單質(zhì)1.存在形式：金剛石、石墨、無定形碳、足球烯等，它們互為同素異形體。2.主要化學(xué)性質(zhì)——還原性（1）燃燒：C＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))CO2。eq\a\vs4\al(\x(\a\al（（2）與氧化,物反應(yīng)))\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(CuO：C＋2CuO\o(=,\s\up7(△))2Cu＋CO2↑（冶煉金屬）,SiO2：2C＋SiO2\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑（工業(yè)上制取粗硅）,H2O：C＋H2O（g）\o(=,\s\up7(高溫))CO＋H2（制取水煤氣）)))eq\a\vs4\al(（3）與強(qiáng)氧,化性酸,反應(yīng))eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(濃H2SO4：C＋2H2SO4（濃）\o（=,\s\up7（△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O,濃HNO3：C＋4HNO3（濃）\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O))二、碳的氧化物——CO和CO21.一氧化碳的性質(zhì)及應(yīng)用（1）物理性質(zhì)：無色、無味的氣體，難溶于水，能使人中毒的原因是一氧化碳與人體內(nèi)血紅蛋白相結(jié)合，人體因缺氧而中毒。（2）化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用（寫出有關(guān)化學(xué)方程式）①可燃性：2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2CO2，可做燃料。②還原性：CO還原Fe2O3的反應(yīng)為3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2，可用于冶煉金屬。2.二氧化碳的性質(zhì)（1）物理性質(zhì)：無色、無味的氣體，能溶于水，固態(tài)CO2俗稱干冰。（2）化學(xué)性質(zhì)：與H2O、Na2O、Ca（OH）2（足量、澄清）、Mg反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為CO2＋H2OH2CO3，Na2O＋CO2=Na2CO3，CO2＋Ca（OH）2=CaCO3↓＋H2O，2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2MgO＋C。在自然界中的循環(huán)（1）CO2的主要來源：大量含碳燃料的燃燒。（2）自然界消耗CO2的主要反應(yīng)①溶于江水、海水中：CO2＋H2OH2CO3。②光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為O2和有機(jī)物：6H2O＋6CO2eq\o(→,\s\up7(光))C6H12O6＋6O2。③巖石的風(fēng)化：CaCO3＋H2O＋CO2=Ca（HCO3）2。三、碳酸（H2CO3）碳酸是弱酸、不穩(wěn)定，只能在水中存在。H2CO3在水中與CO2共存，因此常把CO2＋H2O當(dāng)碳酸用。四、碳酸的酸式鹽和正鹽的比較1.在水中的溶解性（1）含K＋、Na＋、NHeq\o\al(＋,4)的碳酸的正鹽易溶于水，其余一般難溶于水；碳酸的酸式鹽均能溶于水。（2）一般來說，在相同溫度下，碳酸的難溶性正鹽溶解度小于其酸式鹽溶解度，如溶解度：Ca（HCO3）2>CaCO3；碳酸的可溶性正鹽溶解度大于其酸式鹽溶解度，如溶解度：Na2CO3>NaHCO3。2.熱穩(wěn)定性一般來說，熱穩(wěn)定性順序為碳酸的正鹽>碳酸的酸式鹽>碳酸，如穩(wěn)定性：Na2CO3>NaHCO3>H2CO3；碳酸的可溶性正鹽>碳酸的難溶性正鹽，如CaCO3高溫下易分解，而K2CO3不易分解。3.水溶液的酸堿性相同溫度下，物質(zhì)的量濃度相同時，碳酸的正鹽溶液的pH大于其酸式鹽溶液的pH，如pH：Na2CO3溶液>NaHCO3溶液。五、草酸（H2C2O4）、草酸鹽的性質(zhì)1.草酸（H2C2O4）的性質(zhì)H2C2O4是二元弱酸；有較強(qiáng)的還原性，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4=K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O；H2C2O4不穩(wěn)定，固體受熱易分解：H2C2O4eq\o(=,\s\up7(△))H2O＋CO↑＋CO2↑。2.草酸鹽的性質(zhì)（1）（NH4）2C2O4易溶于水，微溶于乙醇，加熱易分解，由氨水與草酸溶液作用而成。（2）CaC2O4難溶于水和醋酸，能溶于鹽酸和硝酸；灼燒時轉(zhuǎn)變成氧化鈣。（3）草酸鎂、草酸亞鐵等微溶于水，可由對應(yīng)的可溶性金屬鹽與草酸銨在水溶液中反應(yīng)而得，加熱分解可得到對應(yīng)金屬氧化物。[自主檢測]判斷正誤（正確的打“√”，錯誤的打“×”）。（1）（2019·高考全國卷Ⅲ，7C）活性炭具有除異味和殺菌作用。（）（2）（2019·高考全國卷Ⅱ，11B）澄清的石灰水久置后出現(xiàn)白色固體：Ca（OH）2＋CO2=CaCO3↓＋H2O。（）（3）（2018·高考全國卷Ⅲ，10B）用標(biāo)準(zhǔn)HCl溶液滴定NaHCO3溶液來測定其濃度，選擇酚酞為指示劑。（）（4）（2018·高考全國卷Ⅰ，7D改編）含Li＋的濾液eq\o(→,\s\up7(碳酸鈉))含Li沉淀，可用硫酸鈉代替碳酸鈉。（）（5）[2017·高考全國卷Ⅱ，26（4）改編]草酸鈣沉淀經(jīng)稀H2SO4處理后，用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，通過測定草酸的量可間接獲知鈣的含量，滴定反應(yīng)為2MnOeq\o\al(－,4)＋5H2C2O4＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。（）（6）（2017·高考天津卷）將固體加熱至恒重可除去NaHCO3固體中的Na2CO3。（）（7）12C、13C、14C是碳的三種同素異形體。（）（8）金剛石和石墨由相同的元素組成，因此它們具有相同的性質(zhì)。（）（9）石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸姆磻?yīng)屬于氧化還原反應(yīng)。（）（10）向Ca（ClO）2溶液中通入CO2氣體，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁消失。（）（11）向CaCl2溶液中通入CO2，無明顯現(xiàn)象，若先通入NH3再通入CO2，溶液會變渾濁。（）（12）向飽和NaCl的氨水溶液中通入過量CO2氣體，有晶體析出。（）答案：（1）×（2）√（3）×（4）×（5）√（6）×（7）×（8）×（9）×（10）√（11）√（12）√考點(diǎn)演練演練一碳及其化合物的性質(zhì)及對環(huán)境的影響1.化學(xué)與社會、科學(xué)、技術(shù)、環(huán)境密切相關(guān)。下列說法不正確的是（）-碳是一種新型三維碳結(jié)構(gòu)晶體，與C60互為同素異形體B.推廣利用CO2合成聚碳酸酯可降解塑料符合低碳經(jīng)濟(jì)理念C.將金屬鈦、鋁混合后在空氣中熔化可制得強(qiáng)度較大的鈦鋁合金材料D.為汽車安裝尾氣催化轉(zhuǎn)化裝置，可將尾氣中的部分CO和NO轉(zhuǎn)化為無毒氣體解析：選C。B項，利用CO2合成聚碳酸酯類可降解塑料，實(shí)現(xiàn)“碳”的循環(huán)利用，減少二氧化碳的排放，故B正確；C項，在空氣中加熱熔化，金屬易與氧氣發(fā)生反應(yīng)，所以不能直接在空氣中制備鈦鋁合金，故C錯誤。2.用四種溶液進(jìn)行實(shí)驗，下表中溶液與操作及現(xiàn)象對應(yīng)關(guān)系錯誤的是（）選項溶液操作及現(xiàn)象A飽和Na2CO3溶液通入CO2，溶液變渾濁BNa2SiO3溶液通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁消失CCa（ClO）2溶液通入CO2，溶液變渾濁，再加入品紅溶液，紅色褪去D澄清石灰水通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁消失，再加入足量NaOH溶液，又變渾濁解析：選B。A項，由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，在飽和Na2CO3溶液中發(fā)生反應(yīng)：Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3↓，因而會析出NaHCO3晶體；B項，發(fā)生反應(yīng)：CO2＋Na2SiO3＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓，CO2＋Na2CO3＋H2O=2NaHCO3，H2SiO3與CO2不反應(yīng)，渾濁不會消失；C項，發(fā)生反應(yīng)：CO2＋Ca（ClO）2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO，溶液變渾濁，再加入品紅溶液，品紅被HClO氧化而褪色；D項，首先發(fā)生反應(yīng)：CO2＋Ca（OH）2=CaCO3↓＋H2O，繼續(xù)通入CO2至過量，生成可溶于水的Ca（HCO3）2，再加入足量的NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)：2NaOH＋Ca（HCO3）2=CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又變渾濁。3.碳和碳的氧化物是生活中的常見物質(zhì)，回答下列問題：（1）下列有關(guān)說法正確的是________（填字母）。a.利用二氧化碳制造全降解塑料，可以減緩二氧化碳對環(huán)境的影響b.金剛石、石墨、C60的化學(xué)性質(zhì)相似，物理性質(zhì)卻有很大差異c.木炭、一氧化碳在一定條件下都能還原氧化銅d.大氣中二氧化碳的消耗途徑主要是綠色植物的光合作用（2）吸煙對人體有害，燃著的香煙產(chǎn)生的煙氣中含有一種能與血液中的血紅蛋白結(jié)合的有毒氣體，它是________（填化學(xué)式）。（3）影視舞臺上經(jīng)?？吹皆旗F繚繞，使人如入仙境的景象，產(chǎn)生這一景象可用的物質(zhì)是________（填物質(zhì)名稱）。（4）為減少二氧化碳對環(huán)境的影響，可將二氧化碳與氫氣在300℃、200kPa、催化劑的條件下，反應(yīng)生成一種清潔燃料甲醇（CH3OH）和水，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________。答案：（1）abcd（2）CO（3）干冰（4）CO2＋3H2eq\o(=,\s\up7(300℃、200kPa),\s\do5(催化劑))CH3OH＋H2O演練二CO2通入堿溶液中反應(yīng)產(chǎn)物的定量分析4.標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將氣體通入·L－1NaOH溶液中，充分反應(yīng)后溶液中c（COeq\o\al(2－,3)）與c（HCOeq\o\al(－,3)）的比值為（不考慮COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)的水解）（）∶1∶2∶1 ∶3解析：選B。n（CO2）＝eq\f,·mol－1)＝，n（NaOH）＝×·L－1＝，由于1<eq\f(n（NaOH）,n（CO2）)<2，故二者完全反應(yīng)生成含Na2CO3和NaHCO3的混合溶液。設(shè)n（Na2CO3）＝x，n（NaHCO3）＝y(tǒng)，則有eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x＋y＝（根據(jù)碳元素守恒）,2x＋y＝（根據(jù)鈉元素守恒）))解得x＝，y＝，則充分反應(yīng)后溶液中c（COeq\o\al(2－,3)）∶c（HCOeq\o\al(－,3)）＝∶＝1∶2。5.（2020·合肥期末）常溫下，向Ba（OH）2和NaOH混合溶液中緩慢通入CO2至過量（溶液溫度變化忽略不計），生成沉淀物質(zhì)的量與通入CO2體積的關(guān)系如圖所示。下列說法不正確的是（）點(diǎn)時溶質(zhì)為NaHCO3的值為90、V2、V3時，溶液中c（Ba2＋）·c（COeq\o\al(2－,3)）相等D.原混合溶液中n[Ba（OH）2]∶n（NaOH）＝1∶2解析：選D。ab段發(fā)生的反應(yīng)為2OH－＋CO2=COeq\o\al(2－,3)＋H2O、COeq\o\al(2－,3)＋H2O＋CO2=2HCOeq\o\al(－,3)，所以b點(diǎn)溶液中溶質(zhì)為NaHCO3，故A正確；發(fā)生反應(yīng)Ba2＋＋2OH－＋CO2=BaCO3↓＋H2O時消耗30mL的二氧化碳，發(fā)生反應(yīng)NaOH＋CO2=NaHCO3時消耗30mL的二氧化碳，發(fā)生反應(yīng)BaCO3＋CO2＋H2O=Ba2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)時消耗30mL的二氧化碳，所以V4的值為90，故B正確；Ksp（BaCO3）＝c（Ba2＋）·c（COeq\o\al(2－,3)），溫度不變，溶度積不變，故C正確；D項，原混合溶液中Ba（OH）2和NaOH的物質(zhì)的量之比為1∶1，故D錯誤。練后反思CO2與堿反應(yīng)產(chǎn)物的定量判斷CO2通入NaOH、Ca（OH）2等強(qiáng)堿溶液的反應(yīng)產(chǎn)物與CO2氣體的通入量有關(guān)，當(dāng)通入少量CO2時生成碳酸鹽，當(dāng)通入過量CO2時生成碳酸氫鹽，當(dāng)通入CO2的量介于兩者之間時，既有碳酸鹽又有碳酸氫鹽生成，因此推斷時一定要注意CO2與堿之間量的關(guān)系。以CO2與NaOH溶液反應(yīng)為例，將CO2通入NaOH溶液中，可能發(fā)生的反應(yīng)為①CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O；②CO2＋NaOH=NaHCO3。當(dāng)n（OH－）∶n（CO2）的值不同時產(chǎn)物如下：考點(diǎn)二硅及其重要化合物無機(jī)非金屬材料自主復(fù)習(xí)[知識梳理]一、硅單質(zhì)（Si）1.存在：硅是一種親氧元素，在自然界中以化合態(tài)存在，在地殼中的含量僅次于氧，硅單質(zhì)主要有結(jié)晶形和無定形兩大類。2.物理性質(zhì)：晶體硅是灰黑色固體，硬度大，有脆性，熔、沸點(diǎn)高，具有金屬光澤。3.化學(xué)性質(zhì)：常溫下能與F2、HF、NaOH反應(yīng)；加熱時能與H2化合生成不穩(wěn)定的氫化物SiH4，還能與Cl2、O2化合分別生成SiCl4、SiO2。涉及的化學(xué)方程式如下：（1）與非金屬單質(zhì)反應(yīng)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(O2：Si＋O2\o（=,\s\up7（△))SiO2,F2：Si＋2F2=SiF4,Cl2：Si＋2Cl2\o(=,\s\up7(△))SiCl4))（2）與氫氟酸反應(yīng)：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑。（3）與NaOH溶液反應(yīng)：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。（4）制法：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si（粗）＋2CO↑。（5）用途：①良好的半導(dǎo)體材料；②太陽能電池；③計算機(jī)芯片。二、二氧化硅（SiO2）1.石英晶體是結(jié)晶的二氧化硅，存在于沙子、水晶、瑪瑙（含雜質(zhì)的石英）等中。SiO2晶體是由Si原子和O原子按1∶2的比例所組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。Si、SiC、Si3N4、BN等都是由原子直接構(gòu)成的。2.結(jié)構(gòu)SiO2晶體有多種晶型，其基本結(jié)構(gòu)單元為硅氧四面體（如下圖甲所示），硅氧四面體通過氧原子相互連接為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（如下圖乙所示）。每個硅原子與4個氧原子相連，而每個氧原子與2個硅原子相連，故SiO2晶體中Si和O的原子個數(shù)比例為1∶2。3.二氧化硅與二氧化碳的性質(zhì)與用途比較性質(zhì)與用途二氧化硅二氧化碳物理性質(zhì)硬度大，熔、沸點(diǎn)高，不溶于水熔、沸點(diǎn)低，可溶于水化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)不反應(yīng)CO2＋H2OH2CO3與酸反應(yīng)氫氟酸用于刻蝕玻璃的化學(xué)方程式：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O不反應(yīng)與堿反應(yīng)（如NaOH）SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O（盛堿液的試劑瓶不能用玻璃塞）CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O或CO2＋NaOH=NaHCO3與鹽反應(yīng)（如Na2CO3）化學(xué)方程式：SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫))CO2↑＋Na2SiO3CO2＋Na2CO3＋H2O=2NaHCO3與堿性氧化物反應(yīng)與CaO反應(yīng)：SiO2＋CaOeq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3與Na2O反應(yīng)：CO2＋Na2O=Na2CO3與碳反應(yīng)2C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO主要用途制光學(xué)儀器、石英玻璃；水晶可制作飾品；常用來制造通信材料——光導(dǎo)纖維化工原料、滅火劑；干冰用作制冷劑，人工降雨三、硅酸、硅酸鹽1.硅酸（H2SiO3）（1）物理性質(zhì)硅酸的溶解度很小，新制備的硅酸為透明、膠凍狀，干燥硅膠多孔，吸水性和吸附性強(qiáng)。（2）化學(xué)性質(zhì)①弱酸性：酸性比碳酸弱，與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2SiO3＋2NaOH=Na2SiO3＋2H2O。②不穩(wěn)定，受熱易分解：H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))SiO2＋H2O。（3）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＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3（膠體）。（4）用途：硅膠可用作干燥劑、催化劑的載體等。2.硅酸鹽（1）硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。（2）硅酸鈉：硅酸鈉溶液俗稱水玻璃，是無色黏稠液體，其水溶液顯堿性，常用于制備黏合劑、防腐劑、耐火材料。能與酸性比硅酸強(qiáng)的酸反應(yīng)，如Na2SiO3溶液與少量CO2反應(yīng)：Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3。（3）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Na2O·SiO2，石棉（CaMg3Si4O12）可表示為CaO·3MgO·4SiO2。四、無機(jī)非金屬材料1.無機(jī)非金屬材料分類eq\a\vs4\al(無機(jī)非金,屬材料)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(傳統(tǒng)無機(jī),非金屬材料)\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(玻璃,水泥,陶瓷))\a\vs4\al(有抗腐蝕性、耐高溫的優(yōu),點(diǎn)，但質(zhì)脆，經(jīng)不起熱沖擊),\a\vs4\al(新型無機(jī),非金屬材料)\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(高溫陶瓷,光導(dǎo)纖維,壓電陶瓷,生物陶瓷))\a\vs4\al(能承受高溫，強(qiáng)度高，,有電學(xué)特性、光學(xué)特,性和生物特性)))2.常見硅酸鹽材料比較水泥普通玻璃陶瓷生產(chǎn)原料石灰石、黏土純堿、石灰石、石英砂黏土主要設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯陶瓷窯3.玻璃生產(chǎn)中的兩個重要反應(yīng)Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑。[自主檢測]1.判斷正誤（正確的打“√”，錯誤的打“×”）。（1）（2019·高考全國卷Ⅱ，9B）常溫常壓下，硅單質(zhì)為固態(tài)。（）（2）硅在自然界中只以化合態(tài)的形式存在。（）（3）晶體硅熔點(diǎn)高、硬度大，故可用于制作半導(dǎo)體材料。（）（4）Si和SiO2都可用于制造光導(dǎo)纖維。（）（5）非金屬性：C＞Si，則熱穩(wěn)定性：CH4＞SiH4。（）（6）高溫下用焦炭還原SiO2制取粗硅。（）（7）硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)。（）（8）SiO2是酸性氧化物，可溶于強(qiáng)堿（NaOH）溶液，不溶于任何酸溶液。（）（9）玻璃是一種晶體，有較高的熔點(diǎn)。（）（10）水玻璃是一種特殊的玻璃，泡花堿屬于堿。（）（11）光導(dǎo)纖維、碳納米管、氮化硅結(jié)構(gòu)陶瓷等都是新型無機(jī)非金屬材料。（）（12）普通玻璃、石英玻璃、水泥、瑪瑙都屬于硅酸鹽產(chǎn)品。（）答案：（1）√（2）√（3）×（4）×（5）√（6）√（7）×（8）×（9）×（10）×（11）√（12）×2.[2018·高考全國卷Ⅲ，28（1）]SiHCl3在常溫常壓下為易揮發(fā)的無色透明液體，遇潮氣時發(fā)煙生成（HSiO）2O等，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________。答案：2SiHCl3＋3H2O=（HSiO）2O＋6HCl3.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，但古瓷所用顏料的成分一直是個謎。近年來科學(xué)家才得知古瓷中所用的顏料大多為硅酸鹽，如藍(lán)紫色的硅酸銅鋇（BaCuSi2Ox，銅元素的化合價為＋2價），其中x等于________，硅酸銅鋇可用氧化物的形式表示為___________________________。答案：6BaO·CuO·2SiO2名師點(diǎn)撥（1）不要混淆硅和二氧化硅的用途。用作半導(dǎo)體材料的是晶體硅而不是SiO2，用于制作光導(dǎo)纖維的是SiO2而不是晶體硅。（2）不要混淆常見含硅物質(zhì)的類別。①計算機(jī)芯片的主要成分是晶體硅而不是SiO2。②水晶、沙子、瑪瑙等的主要成分是SiO2而不是硅酸鹽。③光導(dǎo)纖維的主要成分是SiO2，不屬于硅酸鹽材料。④傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分是硅酸鹽。（3）氧化物形式只表示硅酸鹽的組成而不表示其結(jié)構(gòu)，切不可認(rèn)為硅酸鹽是由氧化物混合而成的。（4）硅酸鹽寫成氧化物形式的方法①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，不同氧化物間以“·”隔開。②各元素的化合價保持不變，且滿足化合價代數(shù)和為零，各元素原子個數(shù)比符合原來的組成。③當(dāng)計量數(shù)配置出現(xiàn)分?jǐn)?shù)時應(yīng)化為整數(shù)，如正長石：KAlSi3O8不能寫成eq\f(1,2)K2O·eq\f(1,2)Al2O3·3SiO2，應(yīng)寫成K2O·Al2O3·6SiO2?？键c(diǎn)演練演練一硅及其化合物的性質(zhì)1.下列關(guān)于硅的說法不正確的是（）A.硅是非金屬元素，晶體硅是灰黑色有金屬光澤的固體B.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C.用二氧化硅制取單質(zhì)硅的反應(yīng)中硅元素被氧化D.加熱到一定溫度時，硅能與氫氣、氧氣等非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)解析：選C。A項，晶體硅是灰黑色有金屬光澤的非金屬固體，正確；B項，硅在元素周期表中位于金屬和非金屬的分界處，所以晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料，正確；C項，硅元素由＋4價變?yōu)?價，被還原，錯誤；D項，加熱條件下，硅能與一些非金屬單質(zhì)反應(yīng)，如硅能與氫氣、氧氣等非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，正確。2.下列關(guān)于二氧化硅的說法正確的是（）A.二氧化硅是酸性氧化物，因此能與水反應(yīng)生成硅酸B.二氧化硅制成的光導(dǎo)纖維，由于導(dǎo)電能力強(qiáng)而被用于制造光纜C.二氧化硅不能與碳酸鈉溶液反應(yīng)，但能與碳酸鈉固體在高溫時發(fā)生反應(yīng)D.用二氧化硅制取單質(zhì)硅時，當(dāng)生成氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時，得到硅解析：選C。A項，二氧化硅是酸性氧化物，但二氧化硅不溶于水，與水不反應(yīng)，故A錯誤；B項，二氧化硅制成的光導(dǎo)纖維，由于其良好的光學(xué)特性而被用于制造光纜，故B錯誤；C項，碳酸的酸性強(qiáng)于硅酸，二氧化硅不能與碳酸鈉溶液反應(yīng)，但在高溫時，二氧化硅能與碳酸鈉固體反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳，故C正確；D項，由化學(xué)方程式SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑可知，當(dāng)生成（標(biāo)準(zhǔn)狀況）即氣體時，得到即硅，故D錯誤。3.下列說法不正確的是（）能與HF反應(yīng)，因此可用HF刻蝕玻璃B.向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀鹽酸制備硅酸凝膠C.氮化硅是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料，化學(xué)式為Si3N4D.石英是良好的半導(dǎo)體材料，可以制成光電池，將光能直接轉(zhuǎn)化成電能解析：選D。A項，氫氟酸與二氧化硅反應(yīng)生成四氟化硅和水，能腐蝕玻璃，可用于刻蝕玻璃，故A正確；B項，鹽酸的酸性強(qiáng)于硅酸，所以向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀鹽酸制備硅酸凝膠，故B正確；C項，根據(jù)化合物中各元素的化合價的代數(shù)和為0的原則，得氮化硅的化學(xué)式為Si3N4，故C正確；D項，晶體硅是良好的半導(dǎo)體材料，可以制成光電池，將光能直接轉(zhuǎn)化成電能，故D錯誤。演練二無機(jī)非金屬材料的性能及應(yīng)用4.（2020·康定教學(xué)質(zhì)量檢查）“九秋風(fēng)露越窯開，奪得千峰翠色來”是贊譽(yù)越窯秘色青瓷的詩句，描繪我國古代精美的青瓷工藝品。玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品，下列有關(guān)說法中正確的是（）A.玻璃是人類最早使用的硅酸鹽制品B.制水泥的主要原料為純堿、石灰石和石英砂C.硅酸鹽制品的性質(zhì)穩(wěn)定、熔點(diǎn)較高D.沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽解析：選C。陶瓷是人類最早使用的硅酸鹽制品，A項錯誤；純堿、石灰石和石英砂是制普通玻璃的主要原料，而制水泥的主要原料是黏土和石灰石，B項錯誤；硅酸鹽制品的性質(zhì)穩(wěn)定、熔點(diǎn)較高，C項正確；沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成分是硅酸鹽，D項錯誤。5.宋代五大名窯分別為鈞窯、汝窯、官窯、定窯、哥窯。其中鈞窯以“入窯一色，出窯萬彩”的神奇窯變著稱。下列關(guān)于陶瓷的說法不正確的是（）A.窯變是高溫下釉料中的金屬化合物發(fā)生氧化還原反應(yīng)導(dǎo)致的顏色變化B.氧化鋁陶瓷屬于新型無機(jī)非金屬材料C.高品質(zhì)的瓷器晶瑩剔透，屬于純凈物D.陶瓷屬于硅酸鹽材料，耐酸堿腐蝕，但是不能用來盛裝氫氟酸解析：選C。不同的金屬化合物顏色可能不同，在高溫下，釉料中的金屬化合物發(fā)生氧化還原反應(yīng)導(dǎo)致的顏色變化稱為窯變，故A正確；新型無機(jī)非金屬材料主要有新型陶瓷、硅和二氧化硅、碳納米材料等，氧化鋁陶瓷屬于新型陶瓷，故B正確；瓷器是以黏土為主要原料經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成的，瓷器中含有多種硅酸鹽和二氧化硅，是混合物，故C錯誤；HF能與二氧化硅反應(yīng)，陶瓷的主要成分是硅酸鹽和二氧化硅，所以陶瓷不能用來盛裝氫氟酸，故D正確。演練三高純硅的制取6.高純度晶體硅是典型的無機(jī)非金屬材料，又稱“半導(dǎo)體”材料。它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引起計算機(jī)的一場“革命”。可以按下列方法制備：SiO2eq\o(→,\s\up7(①C),\s\do5(高溫))Si（粗）eq\o(→,\s\up7(②HCl),\s\do5(300℃))SiHCl3eq\o(→,\s\up7(③過量H2),\s\do5(1000～1100℃))Si（純）下列說法不正確的是（）A.步驟①的化學(xué)方程式為SiO2＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋CO2↑B.步驟①中每生成1molSi，轉(zhuǎn)移4mol電子C.高純硅是制造太陽能電池的常用材料，二氧化硅是制造光導(dǎo)纖維的基本原料（沸點(diǎn)℃）中含有少量的SiCl4（沸點(diǎn)℃），通過蒸餾（或分餾）可提純SiHCl3解析：選A。A項，二氧化硅在高溫下與C反應(yīng)生成CO氣體，即步驟①的化學(xué)方程式為SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si（粗）＋2CO↑，故A錯誤；B項，步驟①中Si的化合價降低4價，故每生成1molSi，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4mol，故B正確；C項，高純硅是半導(dǎo)體，是制造集成電路、太陽能電池的常用材料，二氧化硅是制造光導(dǎo)纖維的基本原料，故C正確；D項，沸點(diǎn)相差30℃以上的兩種互溶液體可以采用蒸餾的方法分離，故D正確。7.硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣。請回答下列問題：（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)過程示意圖如下：①寫出由純SiHCl3制備高純硅的化學(xué)方程式：________________________。②整個制備過程必須嚴(yán)格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì)，寫出并配平該反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____________________；H2還原SiHCl3過程中若混有O2，可能引起的后果是____________________。（2）某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組在探究硅的制取方法時，從資料中查閱到下列信息：Ⅰ.Mg在高溫條件下可與SiO2反應(yīng)；Ⅱ.金屬硅化物與稀H2SO4反應(yīng)生成硫酸鹽和SiH4；Ⅲ.SiH4在空氣中自燃。他們根據(jù)信息進(jìn)行實(shí)驗，當(dāng)用足量稀H2SO4溶解第Ⅰ步實(shí)驗獲得的固體產(chǎn)物時，發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花；然后過濾、洗滌、干燥；最后稱量、計算，測得其產(chǎn)率只有預(yù)期值的63%左右。①第Ⅰ步實(shí)驗發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____________________________。②用稀H2SO4溶解第Ⅰ步實(shí)驗獲得固體產(chǎn)物時，產(chǎn)生爆鳴聲和火花的原因是___________________________________________________________________。解析：（2）①類似于鎂和二氧化碳的反應(yīng)，可生成單質(zhì)硅和氧化鎂；在高溫條件下，硅還能繼續(xù)與活潑金屬鎂化合。②發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花，說明生成了氣體SiH4，且SiH4發(fā)生了自燃。答案：（1）①SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1357K))Si＋3HCl②SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl發(fā)生爆炸（2）①2Mg＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2MgO＋Si、2Mg＋Sieq\o(=,\s\up7(高溫))Mg2Si②硅化鎂與稀硫酸反應(yīng)生成的SiH4可自燃，即發(fā)生反應(yīng)Mg2Si＋2H2SO4=2MgSO4＋SiH4↑，SiH4＋2O2=SiO2＋2H2O歸納總結(jié)在設(shè)計制備純硅實(shí)驗題中常遇到的知識點(diǎn)（1）高溫下用木炭還原二氧化硅制得粗硅：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si（粗）＋2CO↑；（2）粗硅與干燥HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3：Si（粗）＋3HCleq\o(=,\s\up7(高溫))SiHCl3＋H2；（3）粗硅與干燥Cl2反應(yīng)制得SiCl4：Si（粗）＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiCl4；（4）SiHCl3與過量H2在高溫下反應(yīng)制得純硅：SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si（純）＋3HCl；（5）SiCl4與過量H2在高溫下反應(yīng)制得純硅：SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si（純）＋4HCl；Ｋ（6）SiO2＋2Mgeq\o(=,\s\up7(高溫))2MgO＋Si；（7）SiHCl3、SiCl4能與水發(fā)生反應(yīng)：SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑；SiCl4＋3H2O=H2SiO3↓＋4HCl；（8）SiH4在空氣中易自燃：SiH4＋2O2=SiO2＋2H2O。練真題1.（2019·高考全國卷Ⅰ，7，6分）陶瓷是火與土的結(jié)晶，是