高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題1第二單元第2講-硅及其化合物信息材料-硅及其化合物信息材料講義

專(zhuān)題1元素及其化合物第二單元非金屬元素及其化合物第2講硅及其化合物、信息材料（1課時(shí)）一、課程標(biāo)準(zhǔn)要求1、了解硅在自然界中的存在形式，了解硅及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用。2、知道二氧化硅的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，了解其在高科技信息產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用。3、知道自然界存在的形形色色的硅酸鹽到陶瓷、玻璃、水泥等硅酸鹽產(chǎn)品的用途。二、在高中化學(xué)教材體系中的地位本節(jié)內(nèi)容介紹了重要的無(wú)機(jī)非金屬材料——硅及其化合物，安排在必修一《專(zhuān)題三從礦物到基礎(chǔ)材料》之中，是常見(jiàn)無(wú)機(jī)物性質(zhì)、用途等知識(shí)的繼續(xù)，同時(shí)也為后面硫、氮等元素及其化合物知識(shí)的學(xué)習(xí)、原子晶體知識(shí)的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。本節(jié)內(nèi)容選材著眼于硅單質(zhì)及其化合物的主要性質(zhì)，并把硅單質(zhì)及其化合物在信息技術(shù)材料等領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展融合在性質(zhì)的介紹中，從而讓生活在信息技術(shù)時(shí)代的學(xué)生體會(huì)到常見(jiàn)硅及其化合物知識(shí)的價(jià)值，激發(fā)學(xué)生對(duì)芯片、硅太陽(yáng)能電池、新型陶瓷等的生產(chǎn)和應(yīng)用原理的興趣和求知欲，全面體現(xiàn)化學(xué)課程的科學(xué)教育功能。三、思維導(dǎo)圖四、課時(shí)安排建議共計(jì)1課時(shí)硅及其化合物、信息材料（1課時(shí)）一、教學(xué)流程活動(dòng)一：構(gòu)建知識(shí)體系問(wèn)題1：信息材料的主角——硅，它的知識(shí)你知多少？［例題1］2021年，中國(guó)航天不斷創(chuàng)造奇跡，“天問(wèn)一號(hào)”著陸火星，“嫦娥五號(hào)”采回月壤，“長(zhǎng)征六號(hào)”送星入軌，“神舟十三號(hào)”載人飛天。騰飛中國(guó)離不開(kāi)化學(xué)，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是A．“天問(wèn)一號(hào)”所用的太陽(yáng)能電池帆板，其主要材料是二氧化硅B．“嫦娥五號(hào)”運(yùn)載火箭使用液氧、液氫推進(jìn)劑，產(chǎn)物對(duì)環(huán)境無(wú)污染C．“長(zhǎng)征六號(hào)”運(yùn)載火箭箭體采用鋁合金材料，是因?yàn)椴牧蠌?qiáng)度高、密度大、耐腐蝕D．“神舟飛船”航天員所使用的操縱桿采用碳纖維材料制作，碳纖維屬于有機(jī)高分子材料［解析］A．晶體硅為良好的半導(dǎo)體材料是制造太陽(yáng)能電池的主要原料，二氧化硅不具有此性質(zhì)，“天問(wèn)一號(hào)”所用的太陽(yáng)能電池帆板，其主要材料是晶體硅，A錯(cuò)誤；B．“嫦娥五號(hào)”運(yùn)載火箭用液氧液氫推進(jìn)劑，反應(yīng)生成水，產(chǎn)物對(duì)環(huán)境無(wú)污染，B正確；C．“長(zhǎng)征六號(hào)”運(yùn)載火箭箭體采用鋁合金材料，是因?yàn)椴牧蠌?qiáng)度高具有高強(qiáng)度和耐高溫、耐腐蝕、密度小，C錯(cuò)誤；D．碳纖維為碳單質(zhì)，不屬于有機(jī)高分子材料，D錯(cuò)誤；［答案］：B[歸納總結(jié)]［練習(xí)1］下列關(guān)于硅的說(shuō)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)電性能介于金屬和絕緣體之間，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(shí)，硅能與氫氣、氧氣等非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)（練習(xí)1出處：2020·廣州模擬。推薦理由：本題很好的讓學(xué)生再現(xiàn)硅及二氧化硅的性質(zhì)和用途，加深了對(duì)知識(shí)的理解。）[答案]C問(wèn)題2：硅的化合物有哪些？二、硅的化合物1、二氧化硅(SiO2）[練習(xí)2]下列關(guān)于二氧化硅的說(shuō)法不正確的是()A．二氧化硅是酸性氧化物，但不能與水反應(yīng)生成硅酸B．二氧化硅與氫氟酸和氫氧化鈉均能反應(yīng)，屬于兩性氧化物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(shí)發(fā)生反應(yīng)D．用二氧化硅制取單質(zhì)硅時(shí)，當(dāng)生成2．24L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)，得到1．4g硅（本題出處：2020·金華期末推薦理由：該題主要考查學(xué)生對(duì)二氧化硅性質(zhì)的掌握情況，熟練記憶二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)是解題的關(guān)鍵。）[答案]B2、硅酸（H2SiO3）[練習(xí)3](2018·武漢統(tǒng)考)下列關(guān)于硅酸的敘述中錯(cuò)誤的是()A．硅酸是一種很弱的酸B．硅酸不穩(wěn)定，加熱脫水會(huì)產(chǎn)生二氧化硅C．硅酸可由二氧化硅與水反應(yīng)制得D．硅酸應(yīng)由可溶性硅酸鹽與鹽酸或二氧化碳反應(yīng)制得[答案]C問(wèn)題3：形形色色的硅酸鹽與無(wú)機(jī)非金屬材料如何影響我們的生活？三、硅酸鹽與無(wú)機(jī)非金屬材料1．硅酸鹽(1)硅酸鹽是由硅、氧與其他化學(xué)元素結(jié)合而成的化合物的總稱(chēng)，是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。(2)硅酸鈉①白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱(chēng)水玻璃。有黏性，水溶液顯堿性。②與酸性比硅酸強(qiáng)的酸反應(yīng)a．與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓。b．與CO2水溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：Na2SiO3＋H2O＋CO2=Na2CO3＋H2SiO3↓。③用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。(3)硅酸鹽組成的表示方法：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。①氧化物的書(shū)寫(xiě)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(kāi)。②各元素的化合價(jià)保持不變，且滿足化合價(jià)代數(shù)和為零，各元素原子個(gè)數(shù)比符合原來(lái)的組成。如硅酸鈉(Na2SiO3)可表示為Na2O·SiO2，長(zhǎng)石(KAlSi3O8)可表示為K2O·Al2O3·6SiO2。2．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。①常見(jiàn)硅酸鹽材料比較硅酸鹽產(chǎn)品生產(chǎn)原料主要設(shè)備主要成分水泥石灰石、黏土水泥回轉(zhuǎn)窯硅酸二鈣、硅酸三鈣、鋁酸三鈣石膏：調(diào)節(jié)水泥的硬化速率玻璃純堿石灰石石英玻璃熔爐Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2或Na2O·CaO·6SiO2陶瓷黏土－－②玻璃生產(chǎn)中的兩個(gè)重要反應(yīng)：Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(300℃))CaSiO3＋CO2↑。(2)新型無(wú)機(jī)非金屬材料材料類(lèi)型主要特性示例用途高溫結(jié)構(gòu)陶瓷能承受高溫，強(qiáng)度高氮化硅陶瓷汽輪機(jī)葉片、軸承、永久性模具等半導(dǎo)體陶瓷具有電學(xué)特性二氧化錫陶瓷集成電路中的半導(dǎo)體光學(xué)材料具有光學(xué)特性光導(dǎo)纖維光纜通訊、醫(yī)療、照明等生物陶瓷具有生物功能氧化鋁陶瓷人造骨骼、人造關(guān)節(jié)、接骨螺釘[練習(xí)4]黏土是很多硅酸鹽產(chǎn)品的原料之一，創(chuàng)造歷史、享譽(yù)全球的景德鎮(zhèn)陶瓷就是利用了當(dāng)?shù)氐膬?yōu)質(zhì)黏土資源。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)黏土的主要成分的化學(xué)式為Al2Si2Ox(OH)4，其中x的值是________，黏土的主要成分若以氧化物形式表示，應(yīng)寫(xiě)為_(kāi)__________________。(2)在黏土資源豐富的地區(qū)還可以興建水泥廠、玻璃廠、硫酸廠等，這些工廠中屬于硅酸鹽工業(yè)的有________，玻璃廠生產(chǎn)雕花玻璃過(guò)程所依據(jù)的化學(xué)原理是______________________________________________________________________________________________________________________________________(用化學(xué)方程式表示)。[解析](1)根據(jù)化合物中各元素的正、負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為零可得3×2＋4×2＋(－2)×x＋(－1)×4＝0，x＝5；黏土的主要成分以氧化物形式可表示為Al2O3·2SiO2·2H2O。(2)傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品有水泥、玻璃和陶瓷，故水泥廠、玻璃廠屬于硅酸鹽工業(yè)；生產(chǎn)雕花玻璃是利用氫氟酸對(duì)玻璃的腐蝕性，即：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。[答案](1)5Al2O3·2SiO2·2H2O(2)水泥廠、玻璃廠SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O活動(dòng)二：重難點(diǎn)突破問(wèn)題4：保存NaOH溶液的試劑瓶為什么不能用玻璃塞？問(wèn)題5：二氧化硅是否為兩性氧化物？：?jiǎn)栴}6：能否依據(jù)反應(yīng)Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑說(shuō)明H2SiO3的酸性比H2CO3強(qiáng)？典例簡(jiǎn)析[典型題例]已知SiO2、SO2、CO2都是酸性氧化物,化學(xué)性質(zhì)具有一定的相似性；Mg和Na的化學(xué)性質(zhì)也具有一定的相似性(提示：2Mg+CO22MgO+C)。Ⅰ．用如圖所示的裝置進(jìn)行Mg和SO2反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)：(1)選擇制取SO2的合適試劑________(填選項(xiàng)代號(hào))。

①10%的H2SO4溶液；②80%的H2SO4溶液；③Na2SO3固體；④CaSO3固體。(2)寫(xiě)出裝置B中發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________。

(3)你認(rèn)為該裝置是否有不足之處?________,如果有,請(qǐng)一一說(shuō)明__________________。

Ⅱ．某研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了“實(shí)驗(yàn)室制Si”的研究,他們以課本為基礎(chǔ),查閱資料后得到以下可供參考的信息：①工業(yè)上在高溫時(shí)用C還原SiO2可制得Si；②Mg在點(diǎn)燃的條件下即可與SiO2反應(yīng)；③金屬硅化物與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鹽和SiH4；④Si和SiO2均不與稀硫酸反應(yīng)；⑤SiH4在空氣中能自燃。他們?cè)谘芯繄?bào)告中記載著“……選用合適的物質(zhì)在適宜的條件下充分反應(yīng)；再用足量稀硫酸溶解固體產(chǎn)物；然后過(guò)濾、洗滌、干燥；最后稱(chēng)量……在用稀硫酸溶解固體產(chǎn)物時(shí),發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花,其產(chǎn)率也只有預(yù)期值的63%左右”。(4)該小組“實(shí)驗(yàn)室制Si”的化學(xué)方程式是________________。

(5)你估計(jì)“用稀硫酸溶解固體產(chǎn)物時(shí),發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花”的原因是______________。(典型題例出處：高三試題。推薦理由：本題考查了S、Mg、Si等元素單質(zhì)及其化合物的制備和性質(zhì)，同時(shí)考查了實(shí)驗(yàn)操作及注意事項(xiàng)，是實(shí)驗(yàn)探究和元素化合物知識(shí)結(jié)合的試題。培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)中探究分析問(wèn)題的能力。)

[簡(jiǎn)析](1)由于SO2易溶于水故選用試劑②,由于CaSO3與硫酸反應(yīng)生成的CaSO4微溶于水故應(yīng)選試劑③,②、③反應(yīng)來(lái)制SO2。(2)B中發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Mg+SO22MgO+MgS(或2Mg+SO22MgO+S,Mg+SMgS)。(3)該裝置有不足之處,由于在高溫下水可和Mg反應(yīng)產(chǎn)生H2,故應(yīng)在A和B之間連接一個(gè)干燥裝置；C裝置應(yīng)與大氣相通,防止發(fā)生事故,由于SO2溶于水易與NaOH溶液反應(yīng),故應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)防倒吸裝置；鎂能與玻璃中SiO2反應(yīng),故應(yīng)在Mg下方墊一個(gè)不銹鋼墊片。(4)由題給資料可知,制Si的化學(xué)方程式為2Mg+SiO22MgO+Si。(5)Mg與Si反應(yīng)生成Mg2Si,Mg2Si與H2SO4反應(yīng)可生成的SiH4,可自燃,用方程式可表示為2Mg+Si=Mg2Si、Mg2Si+2H2SO4=2MgSO4+SiH4↑、SiH4+2O2=SiO2+2H2O。[答案](1)②③(2)3Mg+SO22MgO+MgS(或?qū)懗?Mg+SO22MgO+S,Mg+SMgS)(3)有在A和B之間未連接一個(gè)干燥裝置；C裝置未與大氣相通；在鎂下方未墊一個(gè)不銹鋼墊片,鎂能與玻璃管反應(yīng)；未設(shè)計(jì)一個(gè)防倒吸裝置(只要答出兩點(diǎn)即可)(4)2Mg+SiO22MgO+Si(5)金屬鎂與生成的硅繼續(xù)反應(yīng)生成硅化鎂,硅化鎂與稀硫酸反應(yīng)生成的SiH4可自燃(或用方程式表示：2Mg+Si=Mg2Si,Mg2Si+2H2SO4=2MgSO4+SiH4↑,SiH4+2O2=SiO2+2H2O)[小結(jié)]1：已知SiO2、SO2、CO2都是酸性氧化物,化學(xué)性質(zhì)具有一定的相似性,由2Mg+CO22MgO+C反應(yīng)聯(lián)想到2Mg+SO22MgO+S，2Mg+SiO22MgO+Si這兩個(gè)反應(yīng)是關(guān)鍵。2：“用稀硫酸溶解固體產(chǎn)物時(shí),發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花”聯(lián)系到題目信息“SiH4在空氣中能自燃”考查了觀察分析能力。3：“你認(rèn)為該裝置是否有不足之處?________,如果有,請(qǐng)一一說(shuō)明__________________”，三個(gè)不足之處的設(shè)置，考查了學(xué)生平時(shí)實(shí)驗(yàn)動(dòng)手、分析能力?；顒?dòng)三：鞏固提升1．常溫下，下列各組物質(zhì)不發(fā)生反應(yīng)的是()①硅與NaOH溶液②硅與鹽酸③硅與氫氟酸④二氧化硅與碳酸鈉⑤二氧化硅與NaOH溶液⑥二氧化硅與濃硝酸A．①②④ B．③④⑥C．②⑤⑥ D．②④⑥2．(2020·金華期末)下列關(guān)于二氧化硅的說(shuō)法不正確的是()A．二氧化硅是酸性氧化物，但不能與水反應(yīng)生成硅酸B．二氧化硅與氫氟酸和氫氧化鈉均能反應(yīng)，屬于兩性氧化物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(shí)發(fā)生反應(yīng)D．用二氧化硅制取單質(zhì)硅時(shí)，當(dāng)生成2．24L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)，得到1．4g硅3．下列說(shuō)法正確的是()A．漢代燒制出“明如鏡、聲如磬”的瓷器，其主要原料為黏土(2018·天津，1C)B．SiO2具有導(dǎo)電性，可用于制作光導(dǎo)纖維和光電池(2018·海南，5B)C．12g金剛石中含有化學(xué)鍵的數(shù)目為4NA(2018·海南，9A)D．SiO2熔點(diǎn)高硬度大，可用于制光導(dǎo)纖維(2018·江蘇，3B)4．下列有關(guān)硅及其化合物的敘述錯(cuò)誤的是()A．SO2通入Na2SiO3溶液產(chǎn)生膠狀沉淀，證明酸性H2SO3>H2SiO3B．可用磨口玻璃瓶保存NaOH溶液(2015·海南，7B)C．HF能與SiO2反應(yīng)，可用氫氟酸在玻璃器皿上刻蝕標(biāo)記(2016·全國(guó)卷Ⅲ，7D)D．石英砂可用于生產(chǎn)單晶硅(2016·海南，4C)5．近年來(lái)美國(guó)研究人員合成了光伏電池新型硅材料——Si24。下列說(shuō)法正確的是()A．Si24是一種新型化合物B．Si24是硅的一種同素異形體C．Si24易與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣D．硅太陽(yáng)能電池供電原理與原電池相同6．下列有關(guān)硅及其化合物的說(shuō)法中正確的是()A．硅酸鈉屬于鹽，不屬于堿，所以硅酸鈉可以保存在磨口玻璃塞試劑瓶中B．反應(yīng)①Na2SiO3＋H2O＋CO2=Na2CO3＋H2SiO3↓，反應(yīng)②Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑，兩反應(yīng)是相互矛盾的，不可能都發(fā)生C．普通玻璃、石英玻璃、水泥等均屬于硅酸鹽材料D．雖然SiO2能與HF、NaOH反應(yīng)，但SiO2不是兩性氧化物7．科學(xué)家最近用金屬鈉還原CCl4和SiCl4制得一種一維SiC納米棒，相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為8Na＋CCl4＋SiCl4=SiC＋8NaCl。下列說(shuō)法不正確的是()A．SiC和SiO2中Si元素的化合價(jià)相同B．上述反應(yīng)中SiC既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物C．SiO2制備單質(zhì)Si、單質(zhì)Si制備SiCl4均涉及氧化還原反應(yīng)D．一維SiC納米棒比表面積大，對(duì)微小粒子有較強(qiáng)的吸附能力8．高純度晶體硅是典型的無(wú)機(jī)非金屬材料，又稱(chēng)“半導(dǎo)體”材料。它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引起計(jì)算機(jī)的一場(chǎng)“革命”?？梢园聪铝蟹椒ㄖ苽洌篠iO2eq\o(→,\s\up7(①C),\s\do5(高溫))Si(粗)eq\o(→,\s\up7(②HCl),\s\do5(300℃))SiHCl3eq\o(→,\s\up7(③過(guò)量H2),\s\do5(1000～1100℃))Si(純)下列說(shuō)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(yáng)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D．SiHCl3(沸點(diǎn)33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸點(diǎn)67.6℃)，通過(guò)蒸餾(或分餾)可提純SiHCl3（2022江蘇高考）閱讀下列材料，完成9~11題：周期表中ⅣA族元素及其化合物應(yīng)用廣泛，甲烷具有較大的燃燒熱，是常見(jiàn)燃料；是重要的半導(dǎo)體材料，硅晶體表面能與氫氟酸（，弱酸）反應(yīng)生成（在水中完全電離為和）；1885年德國(guó)化學(xué)家將硫化鍺與共熱制得了門(mén)捷列夫預(yù)言的類(lèi)硅-鍺；我國(guó)古代就掌握了青銅（銅-錫合金）的冶煉、加工技術(shù)，制造出許多精美的青銅器；、是鉛蓄電池的電極材料，不同鉛化合物一般具有不同顏色，歷史上曾廣泛用作顏料。9．下列說(shuō)法正確的是（）A．金剛石與石墨烯中的夾角都為B．、都是由極性鍵構(gòu)成的非極性分子C．鍺原子（）基態(tài)核外電子排布式為D．ⅣA族元素單質(zhì)的晶體類(lèi)型相同10．下列化學(xué)反應(yīng)表示正確的是（）A．與溶液反應(yīng)：B．高溫下還原：C．鉛蓄電池放電時(shí)的正極反應(yīng)：D．甲烷的燃燒：11．下列物質(zhì)性質(zhì)與用途具有對(duì)應(yīng)關(guān)系的是（）A．石墨能導(dǎo)電，可用作潤(rùn)滑劑B．單晶硅熔點(diǎn)高，可用作半導(dǎo)體材料C．青銅比純銅熔點(diǎn)低、硬度大，古代用青銅鑄劍D．含鉛化合物顏色豐富，可用作電極材料12．硅是帶來(lái)人類(lèi)文明的重要元素之一，從傳統(tǒng)材料到信息材料的發(fā)展過(guò)程中創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)奇跡。(1)新型陶瓷Si3N4的熔點(diǎn)高、硬度大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。工業(yè)上可以采用化學(xué)氣相沉積法，在H2的保護(hù)下，使SiCl4與N2反應(yīng)生成Si3N4沉積在石墨表面，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________________________________________________。(2)一種工業(yè)用硅(含少量鉀、鈉、鐵、銅的氧化物)，已知硅的熔點(diǎn)是1420℃，高溫下氧氣及水蒸氣能明顯腐蝕氮化硅。一種合成氮化硅的主要工藝流程如下：①凈化N2和H2時(shí)，銅屑的作用是________________________，硅膠的作用是____________。②在氮化爐中發(fā)生反應(yīng)3SiO2(s)＋2N2(g)=Si3N4(s)＋3O2(g)ΔH＝－727.5kJ·mol－1，開(kāi)始時(shí)，嚴(yán)格控制氮?dú)獾牧魉僖钥刂茰囟鹊脑蚴莀_________________；體系中要通入適量的氫氣是為了_______________________________________________。③X可能是__________________(填“鹽酸”“硝酸”“硫酸”或“氫氟酸”)。(3)工業(yè)上可以通過(guò)如圖所示的流程制取純硅：①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)，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________________________________________________________________________________________________________________________。②假設(shè)每一輪次制備1mol純硅，且生產(chǎn)過(guò)程中硅元素沒(méi)有損失，反應(yīng)Ⅰ中HCl的利用率為90%，反應(yīng)Ⅱ中H2的利用率為93．75%。則在第二輪次的生產(chǎn)中，補(bǔ)充投入HCl和H2的物質(zhì)的量之比是___________________________________。13．(2020·南京一模)二氯二氫硅(SiH2Cl2)常用于外延法工藝中重要的硅源。易燃、有毒，與水接觸易水解，沸點(diǎn)為8.2℃。在銅催化作用下，HCl與硅在250～260℃反應(yīng)可以制得SiH2Cl2。(1)以濃硫酸、濃鹽酸為原料，選用A裝置制取HCl，利用了濃硫酸的________性。(2)D裝置中生成二氯二氫硅的化學(xué)方程式為_(kāi)________________________________。(3)按照氣體從左到右的方向制取SiH2Cl2的裝置(h處用止水夾夾好)連接次序?yàn)閍→()→()→()→()→()→()→()(填儀器接口的字母，其中裝置C用到2次)。(4)按從左到右的順序，前面裝置C中裝的藥品為_(kāi)_______，后面裝置C的作用為_(kāi)___________________________________________________________________________。(5)反應(yīng)除生成二氯二氫硅之外，還會(huì)生成H2和________、________等。(6)制取SiH2Cl2的新方案是：往硅粉中先通入Cl2，在300～350℃反應(yīng)生成SiCl4，然后再與HCl在250～260℃反應(yīng)，可以大大提高產(chǎn)率。如果通入氣體次序相反，結(jié)果會(huì)____________(用化學(xué)方程式表示)。參考答案：1、答D解析：常溫下，能發(fā)生反應(yīng)①Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑，③Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑，⑤SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O。2答案B解析：二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，與水不反應(yīng)，故A正確；二氧化硅和HF反應(yīng)生成四氟化硅而不是鹽，故B錯(cuò)誤；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(shí)，二氧化硅能夠與碳酸鈉固體反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳，故C正確；由方程式SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑，可知當(dāng)生成2．24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)即0．1mol氣體時(shí)，得到0．05mol即1．4g硅，故D正確。3答案A解析：工業(yè)上以黏土為原料燒制瓷器，A項(xiàng)正確；二氧化硅對(duì)光具有良好的全反射作用，故用于制作光導(dǎo)纖維，而Si為半導(dǎo)體材料，可作光電材料，B項(xiàng)錯(cuò)誤；在金剛石中，1個(gè)C原子參與形成4個(gè)C—C鍵，則平均每個(gè)C原子形成4×eq\f(1,2)＝2個(gè)C—C鍵，n(金剛石)＝eq\f(12g,12g·mol－1)＝1mol，所以12g金剛石中含有2NA個(gè)化學(xué)鍵，C項(xiàng)錯(cuò)誤；SiO2作光導(dǎo)纖維是由于SiO2具有光學(xué)性質(zhì)，與熔點(diǎn)和硬度無(wú)關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4答案B解析：A項(xiàng)，依據(jù)強(qiáng)酸制弱酸原理判斷；B項(xiàng)，NaOH與玻璃中的SiO2會(huì)發(fā)生反應(yīng)2NaOH＋SiO2=Na2SiO3＋H2O，產(chǎn)生的Na2SiO3有黏合性，會(huì)將玻璃瓶與玻璃塞黏在一起，因此不能使用玻璃塞，要用橡膠塞，錯(cuò)誤。5答案B解析：該物質(zhì)是一種單質(zhì)而不是化合物，故A錯(cuò)誤；Si24是單質(zhì)，與硅單質(zhì)屬于同素異形體，故B正確；硅的性質(zhì)穩(wěn)定，不與稀硫酸反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；硅太陽(yáng)能電池供電原理是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，而原電池供電原理是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，因此兩者原理不同，故D錯(cuò)誤。6答案D解析：反應(yīng)②是在高溫下進(jìn)行的，CO2為氣體，逸出可使平衡正向移動(dòng)，促使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，B項(xiàng)錯(cuò)誤；石英玻璃不屬于硅酸鹽材料，C項(xiàng)錯(cuò)誤。7答案B解析：SiC和SiO2中Si元素的化合價(jià)均為＋4價(jià)，A項(xiàng)正確；SiC是還原產(chǎn)物，NaCl是氧化產(chǎn)物，B項(xiàng)錯(cuò)誤；SiO2制備單質(zhì)Si需加入還原劑，單質(zhì)Si制備SiCl4需加入氧化劑，C項(xiàng)正確；一維粒子上下表面均能與其他物質(zhì)接觸，比表面積大，對(duì)微小粒子有較強(qiáng)的吸附能力，D項(xiàng)正確。8答案A解析：二氧化硅高溫下與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＋2CO↑，故A錯(cuò)誤；步驟①中Si的化合價(jià)降低4，故每生成1molSi轉(zhuǎn)移電子4mol，故B正確；高純硅是半導(dǎo)體，是制造集成電路、太陽(yáng)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；沸點(diǎn)相差30℃以上的兩種液體可以采用蒸餾的方法分離，故D正確9B10A11C12答案(1)3SiCl4＋2N2＋6H2=Si3N4＋12HCl(2)①除去原料氣中的氧氣除去生成的水蒸氣②該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，防止局部過(guò)熱，導(dǎo)致硅熔化成團(tuán)，阻礙與N2的接觸將體系中的氧氣轉(zhuǎn)化為水蒸氣，而易被除去(或?qū)⒄麄€(gè)體系中空氣排盡)③硝酸(3)①SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑②5∶1解析(1)根據(jù)原子個(gè)數(shù)守恒可寫(xiě)出化學(xué)方程式3SiCl4＋2N2＋6H2=Si3N4＋12HCl。(2)①由于氧氣和水蒸氣都能腐蝕氮化硅，而氮?dú)夂蜌錃庵泻兴魵夂脱鯕?，所以銅屑的作用是除去氧氣，硅膠的作用是除去水蒸氣。②因?yàn)樵摲磻?yīng)是放熱反應(yīng)，如果溫度過(guò)高，局部過(guò)熱，會(huì)導(dǎo)致硅熔化成團(tuán)，阻礙與N2的接觸；通入氫氣能將體系中的氧氣轉(zhuǎn)化為水蒸氣，而易被除去。③由于工業(yè)用硅中含有銅的氧化物，在反應(yīng)中氧化銅能被還原生成銅，因此要除去銅應(yīng)該選擇硝酸，鹽酸和硫酸不能溶解銅，氫氟酸能腐蝕氮化硅。(3)①SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和H2：SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑。②反應(yīng)生成1mol純硅需補(bǔ)充HCl(eq\f(3,90%)－3)mol，需補(bǔ)充H2(eq\f(1,93.75%)－1)mol，補(bǔ)充HCl與H2的物質(zhì)的量之比為5∶1。13答案(1)吸水(2)Si＋2HCleq\o(=,\s\up7(250～260℃),\s\do5(銅))SiH2Cl2(3)defgbcd(4)P2O5或CaCl2SiH2Cl2尾氣處理和防止空氣中的水進(jìn)入B中(5)SiCl4SiHCl3(6)SiH2Cl2＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiCl4＋2HCl(或SiH2Cl2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiHCl3＋HCl)解析(1)濃硫酸有吸水性，使?jié)恹}酸更易揮發(fā)出HCl。(3)A裝置制取HCl，連接C裝置干燥，從f進(jìn)入D中反應(yīng)，SiH2Cl2從g處揮發(fā)出來(lái)，在B裝置中收集，SiH2Cl2的密度比空氣大，導(dǎo)氣管應(yīng)長(zhǎng)進(jìn)短出，為防止空氣中的水進(jìn)入B中，則應(yīng)在B后接干燥管。(4)前面的裝置C是用來(lái)干燥氯化氫氣體的，應(yīng)選用P2O5或CaCl2，后面的裝置C的作用為尾氣處理和防止空氣中的水進(jìn)入B中，應(yīng)選堿石灰。(6)如果通入氣體次序相反，SiH2Cl2會(huì)與Cl2繼續(xù)反應(yīng)，生成SiCl4、SiHCl3。二、教學(xué)建議1、這節(jié)內(nèi)容要記憶的東西比較多，在歸納、分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行思維導(dǎo)圖，使得知識(shí)系統(tǒng)化。2、在對(duì)含硅礦物與信息材料的復(fù)習(xí)時(shí)，要重視硅及其化合物在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用，特別是在信息技術(shù)材料等領(lǐng)域的應(yīng)用。3、在復(fù)習(xí)硅與二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)和硅酸鹽組成的表示方法時(shí)，盡量采用學(xué)生板演和默寫(xiě)相結(jié)合的方法，打?qū)崒W(xué)生的基礎(chǔ)。三、情境素材1．單質(zhì)硅的特性(1)Si的還原性大于C，但C卻能在高溫下還原出Si：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up8(高溫))Si＋2CO↑。(2)C與堿液、酸液一般不反應(yīng)，但Si能與堿液，氫氟酸反應(yīng)且放出H2。(3)非金屬單質(zhì)一般為非導(dǎo)