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最新高考化学考点一遍过（讲义） 考点18 碳、硅及其化合物
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这是一份最新高考化学考点一遍过（讲义） 考点18 碳、硅及其化合物，共19页。学案主要包含了碳族元素，无机非金属材料等内容，欢迎下载使用。
要正确理解基础，不是会做几个简单题就叫基础扎实。对于一轮复习，基础就是像盖房子一样，需要着力做好两件大事：一是夯实地基，二是打好框架。
2、扎实训练学科基本技能、理解感悟学科基本方法。
一轮复习，要以教材为本，全面细致的回顾课本知识，让学生树立“教材是最好的复习资料”的观点，先引导学生对教材中所涉及的每个知识点进行重新梳理，对教材中的概念、定理、定律进一步强化理解。
3、培养学生积极的学习态度、良好的复习习惯和运用科学思维方法、分析解决问题的能力。
落实学生解题的三重境界：一是“解”，解决当前问题。二是“思”，总结解题经验和方法。三是“归”，回归到高考能力要求上去。解题上强化学生落实三个字：慢（审题），快（书写），全（要点全面，答题步骤规范）。
4、有计划、有步骤、有措施地指导学生补齐短板。
高三复习要突出重点，切忌主次不分，无的放矢，导致复习不深不透，浅尝辄止，蜻蜓点水，雾里看花。怎么办？就是要在“精讲”上下足功夫。抓住学情，讲难点、重点、易混点、薄弱点；讲思路、技巧、规范；讲到关键处，讲到点子上，讲到学生心里去。
考点18 碳、硅及其化合物
一、碳族元素
原子结构：相同点——最外层有4个电子；不同点——电子层数、原子半径。
1．相似点：
（1）主要化合价：+2、+4、−4。（2）气态氢化物通式：RH4。
（3）氧化物的常见形式：RO、RO2。（4）最高价氧化物的水化物的通式：H2RO3或H4RO4。
2．递变规律：
（1）原子半径逐渐增大。（2）单质的密度逐渐增大。
（3）单质的熔沸点逐渐降低。（4）元素非金属性逐渐减弱。
（5）元素金属性逐渐增强。（6）气态氢化物的稳定性逐渐减弱。
（7）最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强。
（8）C、Si、Ge、Sn的+4价化合物稳定，而Pb的+2价化合物稳定。
二、碳、硅单质的性质、用途及制法
1．碳、硅在自然界中的存在
碳、硅均为第ⅣA族元素，非金属性较强的是碳。碳在自然界中以游离态和化合态存在；硅元素在自然界中只以化合态存在，因其有亲氧性。
2．碳、硅单质的化学性质及用途
（2）硅eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(与非金属单质反应\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(O2：Si＋O2\(=====,\s\up12(△))SiO2,F2：Si＋2F2\(=====,\s\up12(△))SiF4,Cl2：Si＋2Cl2\(=====,\s\up12(高温))SiCl4)),与强碱反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑,与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑))
3．硅的工业制法
（1）四氯化硅还原法
①工艺流程
石英砂粗硅SiCl4高纯硅
②反应原理
Si(粗)+2Cl2SiCl4
SiCl4+2H2Si(纯)+4HCl
（2）三氯甲硅烷还原法制备高纯度硅(常用方法)
①工艺流程
②反应原理
SiO2+2CSi+2CO↑，
Si+3HClSiHCl3+H2，
SiHCl3+H2Si+3HCl。
三、碳、硅的氧化物
1．一氧化碳
（1）物理性质：无色无味的有毒气体，难溶于水。
（2）化学性质：
①可燃性：2CO+O22CO2
②还原性：CO还原Fe2O3的反应为：3CO+Fe2O32Fe+3CO2
2．二氧化碳和二氧化硅的比较
注意：
玻璃中含有SiO2，SiO2能够与碱液缓慢反应，带玻璃塞的玻璃试剂瓶一般都是磨砂口的，接触非常严密，接触碱液时间长了会生成具有黏合性很强的Na2SiO3水溶液，从而使瓶塞与瓶颈黏在一起，不易分开。
四、碳、硅元素的酸及其盐
（一）碳酸及其盐
1．碳酸是一种二元弱酸，酸性：CH3COOH>H2CO3>。
2．热分解：碳酸>酸式盐>正盐（盐中金属阳离子相同时）。
3．盐在水中的溶解性：钾、钠、铵盐和酸式盐均可溶于水，钾、钠、铵盐和酸式盐的溶解度小于其正盐；Mg2+、Ca2+、Ba2+等高价阳离子的酸式盐溶解度大于其正盐的溶解度（正盐均难溶于水）。
4．在可溶性碳酸盐溶液中慢慢滴加H+，并不断振荡，反应是分步进行的，先生成，再生成CO2；因此利用两者滴加顺序不同，出现现象不同，可将它们互相鉴别出来。但难溶于水的碳酸盐与H+的反应，因其反应只是发生在固体表面，故不能分步进行。
（二）硅酸和硅酸盐
1．硅酸
（1）物理性质：硅酸难溶于水。
（2）化学性质
①弱酸性：其酸性比碳酸弱，不能使紫色石蕊试液变红。与NaOH溶液反应的化学方程式为：
H2SiO3+2NaOHNa2SiO3+2H2O
②不稳定性：受热易分解，化学方程式为H2SiO3SiO2+H2O
（3）制备：通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得，如Na2SiO3溶液与盐酸反应：Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaCl
（4）用途：硅胶可用作干燥剂、催化剂的载体等。
2．硅酸与碳酸的比较
3．硅酸盐
（1）概念：由硅、氧和金属组成的化合物的总称，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，多用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示它们的组成，如硅酸Na2SiO3可表示为Na2O·SiO2，长石KAlSi3O8可表示为：K2O·Al2O3·6SiO2。
4．硅酸钠
（1）物理性质：白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性。
（2）化学性质：
①水解显碱性。
②与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为：
与盐酸反应：Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaCl
与CO2的水溶液反应：Na2SiO3+CO2+H2ONa2CO3+H2SiO3↓
（3）用途：黏合剂（矿物胶），防腐剂，耐火阻燃材料。
五、无机非金属材料
1．物质的分类
2．传统无机非金属材料
3．新型无机非金属材料：
（1）高温结构陶瓷：如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学浸蚀性和电绝缘性等。
（2）生物陶瓷：对机体无排异反应，不会引起代谢作用异常。
（3）压电陶瓷：具有压电效应。
考向一 碳、硅的性质和用途
典例1 下列关于碳、硅的叙述正确的是
A．碳、硅都是ⅣA族元素，它们在自然界中都以化合态形式存在
B．二氧化碳、二氧化硅的物理性质相似
C．二氧化碳、二氧化硅都是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成相应的盐
D．高纯度的二氧化硅用于制造半导体材料
【解析】自然界中含有单质碳(如金刚石、石墨)，A错误；二氧化碳、二氧化硅的物理性质(如熔、沸点)差别很大，B错误；高纯度的晶体硅用于制造半导体材料，D错误。
【答案】C
1．化学家Seidel指出Si与NaOH溶液的反应，首先是Si与OH－反应生成SiOeq \\al(4－,4)，然后SiOeq \\al(4－,4)迅速水解生成H4SiO4。下列有关说法正确的是
A．原硅酸钠(Na4SiO4)能迅速水解，且水解后呈碱性，故Na4SiO4为弱电解质
B．石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均属于硅酸盐产品
C．2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl说明Cl的非金属性强于Si
D．半导体工业所说的“从沙滩到用户”是指将二氧化硅制成晶体硅
考向二 CO2、SiO2的性质
典例1 下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是
A．CO2、SiO2分别是碳酸和硅酸的酸酐
B．SiO2既能与KOH反应，又能与浓盐酸反应，而CO2不能
C．CO2是酸性氧化物，SiO2是两性氧化物
D．CO2和SiO2都是由相应的分子构成的
【解析】CO2、SiO2都不能与浓盐酸反应，SiO2不是两性氧化物，且不是由分子构成的。
【答案】A
2．二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。a～e是对①～⑤反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行判断，其中正确的是
①SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O
②SiO2+2CSi+2CO↑
③SiO2+4HFSiF4↑+2H2O
④Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
⑤SiO2+3CSiC+2CO↑
a.反应①中SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃
b.反应②中SiO2表现出氧化性
c.反应③中SiO2表现了酸性氧化物的通性
d.反应④符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐的道理
e.反应⑤中SiO2未参加氧化还原反应
A．ace B．bde C．cde D．ab
二氧化硅的特殊性
（1）非金属氧化物一般由分子构成，而SiO2是由Si和O按个数比1∶2直接构成。Si、SiC、Si3N4、BN等也是直接由原子构成。
（2）SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3。
（3）酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O。
（4）不要混淆二氧化硅和硅的用途
用于制作光导纤维的是SiO2，用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅。
（5）水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO2；珍珠的主要成分是CaCO3；钻石是金刚石；红、蓝宝石的主要成分是Al2O3。
考向三 CO2与盐或碱溶液反应的规律
1、CO2与NaOH溶液反应产物的定量判断方法
典例1 浓度相同的NaOH溶液各100 mL倒入A、B、C三个烧杯中，分别向三份溶液中通入不等量的CO2，充分反应后，再向三份所得溶液中逐滴加入0.2 ml·L－1的盐酸，产生CO2的体积与所加盐酸体积之间的关系如图所示。下列判断不正确的是
A．原NaOH溶液的浓度为0.2 ml·L－1
B．B烧杯中通入的CO2体积为448 mL(标准状况)
C．通入CO2后，A烧杯中的溶质为Na2CO3和NaHCO3
D．通入CO2后，C烧杯中溶质成分的物质的量之比为n(NaOH)∶n(Na2CO3)＝2∶1
【解析】CO2通入NaOH溶液，可能发生反应2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O或NaOH＋CO2===NaHCO3，由图示可知，滴加盐酸时均不直接产生CO2气体，且最终完全反应消耗的盐酸均为100 mL生成NaCl，由原子守恒得n(Na＋)＝n(Cl－)，即n(NaOH)＝n(HCl)，故c(NaOH)＝＝＝0.2 ml·L－1，A正确；B烧杯中从开始加入盐酸到开始产生气体与从开始产生气体到气体完全放出需盐酸相同，即通入CO2后生成的溶液为Na2CO3溶液，据2NaOH～CO2可知n(CO2)＝＝0.01 ml，标准状况下V(CO2)＝224 mL，B错误；A烧杯中未产生气体消耗的盐酸小于气体完全生成消耗的盐酸，故溶质为Na2CO3和NaHCO3，C正确；C烧杯中通入CO2未产生气体消耗的盐酸大于气体完全放出消耗的盐酸，故溶液溶质为Na2CO3和NaOH，n(Na2CO3)＝n(NaHCO3)＝(100－75)×10－3×0.2 ml＝5×10－3 ml，故n(NaOH)＝(50－0)×10－3×0.2 ml＝1×10－2 ml，即n(NaOH)∶n(Na2CO3)＝2∶1，D正确。
【答案】B
3．将过量的CO2分别通入：①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③Ca(OH)2溶液；④饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是
A．①②③④B．②④
C．③④D．②③④
考向四 无机非金属材料及硅酸盐的表示方法
典例1 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Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸处理时，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Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O
D．1 ml青石棉能使稀硝酸中的1 ml HNO3被还原
【解析】硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总称，故青石棉是一种硅酸盐产品；青石棉是一种纯净物，不可能含有一定量的石英晶体；1 ml Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O跟硝酸反应时，失去3 ml电子，故能使稀硝酸中的1 ml HNO3被还原。
【答案】B
4．中国的瓷器驰名世界，传统陶瓷是以黏土[主要成分为Al2Si2O5(OH)4]等天然硅酸盐为主要原料烧成的制品。下列有关说法不正确的是
A．黏土也是制备玻璃的原料之一
B．黏土的主要成分可以表示为Al2O3·2SiO2·2H2O
C．陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料
D．传统陶瓷材料的成分与新型陶瓷材料的成分不同
1．宋代五大名窑分别为钧窑、汝窑、官窑、定窑、哥窑。其中钧窑以“入窑一色，出窑万彩”的神奇窑变著称。下列关于陶瓷的说法不正确的是
A．窑变是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化
B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料
C．高品质的瓷器晶莹剔透，属于纯净物
D．陶瓷属于硅酸盐材料，耐酸腐蚀，但是不能用来盛装氢氟酸
2．下列说法正确的是
A．向含K＋、Na＋、Br－、SiOeq \\al(2－,3)的溶液中通入CO2后仍能大量共存
B．合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料
C．NaHCO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可通入少量CO2后过滤
D．SiO2中含Al2O3杂质，可加入足量稀盐酸，然后过滤除去
3．将过量的CO2分别通入：①CaCl2溶液，②Na2SiO3溶液，③Ca(OH)2溶液，④饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是
A．①②③④ B．②④C．③④ D．②③④
4．为测定某草酸晶体(H2C2O4·2H2O)样品的纯度，现称取一定质量的该样品，配制成100 mL溶液，取25.00 mL该溶液于锥形瓶中，加适量稀硫酸，用0.100 ml·L－1的KMnO4溶液滴定(杂质不参与反应)。为省去计算过程，当称取的样品的质量为某数值时，滴定所用KMnO4溶液的毫升数恰好等于样品中草酸晶体的质量分数的100倍。则应称取样品的质量为
A．2.25 g B．3.15 g C．9.00 g D．12.6 g
5．用四种溶液进行实验，如表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是
6．SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法错误的是
A．高炉炼铁时，加入石灰石将铁矿石中的脉石(主要成分为SiO2)转化为易熔的炉渣
B．纯净的二氧化硅和单晶硅都是信息产业的重要基础材料
C．用盐酸可除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙
D．图中所含反应都不属于氧化还原反应
7．向某碳酸钠溶液中逐滴加1 ml·L－1的盐酸，测得溶液中Cl－、HCOeq \\al(－,3)的物质的量随加入盐酸体积的关系如图所示，其中n2∶n1＝3∶2，则下列说法中正确的是
A．Oa段反应的离子方程式与ab段反应的离子方程式相同
B．该碳酸钠溶液中含有1 ml Na2CO3
C．b点的数值为0.6
D．b点时生成CO2的物质的量为0.3 ml
8．某实验小组设计了如图装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。
已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO+PdCl2+H2OCO2+2HCl+Pd↓(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。
（1）实验前要通入足够长时间的N2，其原因是______________________。
（2）装置B的作用是__________________________________________。
（3）装置C、D中所盛试剂分别为__________、____________，若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为____________________________________。
（4）该装置的缺点是_________________________________________。
（5）资料表明，上述反应在焦炭过量时会生成副产物SiC。取18 g SiO2和8.4 g焦炭充分反应后收集到标准状况下的气体13.44 L，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，则Si和SiC的物质的量之比为______________。
（6）设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强： __。
9．硅是带来人类文明的重要元素之一，在传统材料发展到信息材料的过程中创造了一个又一个奇迹。
（1）新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法，在H2的作用下，使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面，该反应的化学方程式为____________________________。
（2）一种用工业硅(含少量铁、铜的单质及化合物)和氮气(含少量氧气)合成氮化硅的工艺主要流程如下：
已知硅的熔点是1 420 ℃，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。
①N2净化时，铜屑的作用是_____________________；硅胶的作用是________________________。
②在氮化炉中反应为3Si(s)+2N2(g)Si3N4(s) ΔH=-727.5 kJ·ml-1，开始时须严格控制氮气的流速以控制温度的原因是___________________。
③X可能是________(选填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”)。
（3）工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅：
①整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应，该反应的化学方程式为______________________________。
②假设每一轮次制备1 ml纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应Ⅰ中HCl的利用率为90%，反应Ⅱ中H2的利用率为93.75%。则在第二轮次的生产中，补充投入HCl和H2的物质的量之比是______________。
1．[2019浙江4月选考]下列说法不正确的是
A．液氯可以储存在钢瓶中
B．天然气的主要成分是甲烷的水合物
C．天然石英和水晶的主要成分都是二氧化硅
D．硫元素在自然界的存在形式有硫单质、硫化物和硫酸盐等
2．[2018江苏]下列有关物质性质与用途具有对应关系的是
A．NaHCO3受热易分解，可用于制胃酸中和剂
B．SiO2熔点高硬度大，可用于制光导纤维
C．Al2O3是两性氧化物，可用作耐高温材料
D．CaO能与水反应，可用作食品干燥剂
3．[2017江苏]下列有关物质性质与用途具有对应关系的是
A．Na2O2吸收CO2产生O2，可用作呼吸面具供氧剂
B．ClO2具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒
C．SiO2硬度大，可用于制造光导纤维
D．NH3易溶于水，可用作制冷剂
4．[2016·江苏]在给定的条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是
A．SiO2SiCl4Si
B．FeS2SO2H2SO4
C．N2NH3NH4Cl(aq)
D．MgCO3MgCl2(aq)Mg
物质
二氧化硅
二氧化碳
结构
四面体结构，不存在单个分子
直线形结构，存在单个CO2分子
晶体类型
原子晶体
分子晶体
化学式
SiO2
分子式：CO2
主要物理性质
硬度大、熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水
熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水
化学性质
①与水反应
不反应
CO2+H2OH2CO3
②与酸反应
只与HF反应：
SiO2+4HFSiF4↑+2H2O
不反应
③与碱（NaOH）反应
SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)
CO2+2NaOHNa2CO3+H2O 或CO2+NaOHNaHCO3
④与盐的反应
如与Na2CO3反应：SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑
如与Ca(ClO)2反应：
Ca(ClO)2+CO2+H2O
CaCO3↓+2HClO
⑤与碱性氧化物反应
如与CaO反应：
SiO2+CaOCaSiO3
如与Na2O反应：
CO2+Na2ONa2CO3
用途
光导纤维、光学仪器、电子部件
灭火、人工降雨、制饮料、制碳酸盐
物质
硅酸
碳酸
化学式
H2SiO3
H2CO3
酸酐
SiO2
CO2
制法
Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaCl
CO2+H2OH2CO3
颜色与状态
白色、粉末状
无色液态，只存在于水溶液中
水溶性
不溶于水
只存在于水溶液中
酸性比较
弱
强
玻璃
水泥
陶瓷
主要原料
纯碱、石灰石、石英
石灰石、黏土
黏土
设备
玻璃熔炉
水泥回转窑
陶瓷窑
生产过程中的主要变化
SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑，
CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑
复杂的物理、化学变化
复杂的物理、
化学变化
主要成分
Na2SiO3，CaSiO3，SiO2
3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、CaO·Al2O3
与碱的反应
反应原理
CO2+2NaOH(足量)Na2CO3+H2O
CO2+NaOH(少量)NaHCO3
反应后溶质成分的判断，x=n(NaOH)∶n(CO2)
x≤1∶1
NaHCO3
1∶1< x <2∶1
Na2CO3、NaHCO3
x =2∶1
Na2CO3
x >2∶1
NaOH、Na2CO3
也可用数轴表示：
①CO2+Na2CO3+H2O2NaHCO3↓
②CO2(少量)+2NaAlO2+3H2O2Al(OH)3↓+Na2CO3
CO2(足量)+NaAlO2+2H2OAl(OH)3↓+NaHCO3
③CO2(少量)+Ca(ClO)2+H2OCaCO3↓+2HClO
④CO2(少量)+Na2SiO3+H2OH2SiO3↓+Na2CO3
选项
操作及现象
溶液
A
通入CO2，溶液变浑浊
饱和Na2CO3溶液
B
通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失
Na2SiO3溶液
C
通入CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去
Ca(ClO)2溶液
D
通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊
澄清石灰水
变式拓展
1．【答案】D
【解析】原硅酸钠(Na4SiO4)是强电解质，A项错误；石英玻璃的主要成分是SiO2，不属于硅酸盐产品，B项错误；HCl不是Cl的最高价氧化物对应的水化物，无法通过盐酸与硅酸钠的反应比较Cl、Si的非金属性强弱，C项错误。
2．【答案】B
【解析】通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是③，a、c判断错误；反应②是一个置换反应，SiO2表现出氧化性，b正确；反应④是一个复分解反应，符合用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d正确；反应⑤中硅的化合价和氧的化合价都没有改变，e正确。
3．【答案】B
【解析】CO2溶于水：CO2+H2OH2CO3，H2CO3的酸性比盐酸弱，而比硅酸强。根据酸与盐反应的规律，CO2通入CaCl2溶液中无明显现象(一般弱酸不能制强酸)；过量的CO2通入Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成；CO2通入Ca(OH)2溶液至过量：Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O、CaCO3+H2O+CO2Ca(HCO3)2，最终生成Ca(HCO3)2而无沉淀产生；过量的CO2通入饱和Na2CO3溶液中：Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3↓，生成的 NaHCO3的溶解度比Na2CO3的溶解度小，从而有晶体析出。
4．【答案】A
【解析】制备玻璃的主要原料是石英、石灰石与纯碱，不包括黏土，A项错误。
考点冲关
1．【答案】C
【解析】不同的金属氧化物颜色可能不同，在高温下，釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致颜色变化，故A正确；新型无机非金属材料主要有先进陶瓷、非晶体材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维等，氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，故B正确；瓷器主要是由黏土烧结而成，瓷器中含有多种硅酸盐和二氧化硅，是混合物，故C错误；HF能与二氧化硅反应，陶瓷的成分是硅酸盐和二氧化硅，所以陶瓷不能用来盛装氢氟酸，故D正确。
2．【答案】D
【解析】A项，SiOeq \\al(2－,3)与CO2、H2O反应生成H2SiO3；B项，合成纤维为有机高分子材料；C项，通入少量CO2生成Na2CO3，引入新杂质；D项，Al2O3溶于盐酸，而SiO2不溶于盐酸。
3．【答案】B
【解析】CO2溶于水：CO2＋H2OH2CO3，H2CO3的酸性比盐酸弱，而比硅酸强。根据酸与盐反应的规律，CO2通入CaCl2溶液中无明显现象；过量的CO2通入浓 Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成；CO2通入Ca(OH)2溶液至过量，Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2，最终生成Ca(HCO3)2 而无沉淀；过量CO2通入饱和Na2CO3溶液中：Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3↓，生成的 NaHCO3溶解度比Na2CO3溶解度小而结晶析出，故选B。
4．【答案】D
【解析】设样品的质量为x，草酸晶体的质量分数为w，滴定所用KMnO4溶液的毫升数为y。
2MnOeq \\al(－,4)＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O
2 5
y×10－3×0.1 eq \f(x×w,126)×eq \f(25,100)
则5y×10－4＝2×eq \f(xw,126×4)，滴定所用KMnO4溶液的毫升数恰好等于样品中草酸晶体的质量分数的100倍，y＝100w，可知x＝12.6 g，故选D。
5．【答案】B
【解析】A项，由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，向饱和Na2CO3溶液中通入CO2会析出NaHCO3晶体，正确；B项，CO2通入Na2SiO3溶液中产生H2SiO3沉淀，CO2过量后沉淀不消失，错误；C项，CO2与Ca(ClO)2溶液反应生成CaCO3沉淀和HClO，溶液变浑浊后加入品红溶液，被HClO氧化褪色，正确；D项，首先CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，继续通CO2，生成可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH，又发生2NaOH＋Ca(HCO3)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又变浑浊，正确。
6．【答案】D
【解析】CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑，CaSiO3的熔点低于SiO2的熔点，故A项正确；光导纤维的主要成分是二氧化硅，硅可用于制作半导体、芯片，纯净的二氧化硅和单晶硅都是信息产业的重要基础材料，故B项正确；碳酸钙溶于盐酸生成氯化钙和水以及二氧化碳，二氧化硅和盐酸不反应，可以用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙，故C项正确；化学反应前后有元素化合价发生变化的反应一定是氧化还原反应，题图中二氧化硅与碳反应生成硅单质和一氧化碳的反应是氧化还原反应，故D项错误。
7．【答案】C
【解析】结合图像知Oa段反应为COeq \\al(2－,3)＋H＋===HCOeq \\al(－,3)，a点后：HCOeq \\al(－,3)＋H＋===H2O＋CO2↑，A项错误；由加入a L盐酸时生成HCOeq \\al(－,3)为0.5 ml，则n(HCl)＝0.5 ml可知，n(Na2CO3)＝0.5 ml，B项错误；由n2∶n1＝3∶2，可推知n2＝0.6 ml，n1＝0.4 ml，C项正确；b点产生n(CO2)＝0.1 ml，D项错误。
8．【答案】（1）将装置中的空气排尽，避免空气中的氧气等对实验产生干扰
（2）作安全瓶，防止倒吸
（3）澄清石灰水 PdCl2溶液 3SiO2+4C2CO2↑+2CO↑+3Si
（4）缺少尾气吸收装置
（5）2∶1
（6）向硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体，溶液变浑浊，证明碳酸酸性大于硅酸
【解析】（1）碳与二氧化硅反应要在高温下进行，而高温下碳与空气中氧气反应，所以实验前要通入足够长时间的N2将装置中的空气排尽。
（2）根据装置图可知，B装置作安全瓶，防止倒吸。
（3）碳与二氧化硅反应可能生成CO也可能生成CO2，所以C装置用来检验CO2，D装置用来检验CO，所盛试剂分别为澄清石灰水、PdCl2溶液;若装置C、D中溶液均变浑浊，说明既有CO2又有CO，由于两气体产物的物质的量相等，根据元素守恒可知化学方程式为3SiO2+4C2CO2↑+2CO↑+3Si。
（4）CO有毒，不能直接排放到空气中，而该装置缺少尾气吸收装置吸收未反应的CO。
（5）18 g SiO2是0.3 ml ，8.4 g C是0.7 ml ，充分反应后收集到13.44 L
(0.6 ml )气体，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，则有
SiO2 + 2C 2CO↑ + Si
0.3 ml 0.6 ml 0.6 ml 0.3 ml
Si + C SiC
1 1 1
0.1 ml 0.1 ml 0.1 ml
Si和SiC的物质的量之比为0.2 ml∶0.1 ml =2∶1。
（6）验证碳酸、硅酸的酸性强弱，将CO2气体通入硅酸钠溶液，发生反应CO2+H2O+Na2SiO3Na2CO3+H2SiO3↓，溶液变浑浊，说明酸性H2CO3>H2SiO3。
9．【答案】（1）3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl
（2）①除去原料气中的氧气 除去水蒸气
②这是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化熔合成团，阻碍与N2的充分接触
③硝酸
（3）①SiHCl3+3H2OH2SiO3+3HCl+H2↑
②5∶1
【解析】（1）制备Si3N4的反应中，反应物是H2、SiCl4和N2，根据质量守恒，除了Si3N4外，还有HCl气体生成，从而写出该反应的化学方程式。
（2）①氮气中含有少量氧气及水蒸气，需将氮气净化，用Cu除去氧气，硅胶除去水蒸气。
②氮化炉温度为1 200～1 400 ℃，硅的熔点为1 420 ℃，该反应是放热反应，严格控制氮气流速，以控制温度为1 200～1 400 ℃，防止硅熔化熔合成团，阻碍硅与氮气的充分接触。
③Si3N4与氢氟酸反应，而与硝酸不反应，且硝酸可将硅块中的Fe、Cu杂质溶解而除去。
（3）①SiHCl3与H2O反应生成H2SiO3、HCl和H2。
②制取1 ml纯硅第一轮次：
反应Ⅰ：Si + 3HCl SiHCl3 + H2，
1 ml 3 ml÷90% 1 ml 1 ml
反应Ⅱ：
SiHCl3 + H2 Si + 3HCl，
1 ml 1 ml÷93.75% 1 ml 3 ml
第二轮次生产中，需补充HCl物质的量为3 ml÷90%-3 ml，需补充H2物质
的量为1 ml÷93.75%-1 ml，则n(HCl)∶n(H2)=(3 ml/90%-3 ml)∶(1 ml/93.75%-1 ml)=5∶1。
直通高考
1．【答案】B
【解析】A．液氯就是液态的氯气，与钢瓶不反应，可以储存在钢瓶中，A项正确；
B．天然气的主要成分是甲烷，可燃冰的主要成分是甲烷的水合物，B项错误；
C．石英、水晶、硅石、沙子的主要成分均为二氧化硅，C项正确；
D．硫在地壳中主要以硫化物、硫酸盐等形式存在，火山口处有硫单质，D项正确。故答案选B。
2．【答案】D
【解析】A项，NaHCO3能与HCl反应，NaHCO3用于制胃酸中和剂，NaHCO3用于制胃酸中和剂与NaHCO3受热易分解没有对应关系；B项，SiO2传导光的能力非常强，用于制光导纤维，SiO2用于制光导纤维与SiO2熔点高硬度大没有对应关系；C项，Al2O3的熔点很高，用作耐高温材料，Al2O3用作耐高温材料与Al2O3是两性氧化物没有对应关系；D项，CaO能与水反应，用于食品干燥剂，CaO用于食品干燥剂与CaO与水反应有对应关系；答案选D。
点睛：本题考查常见无机物的性质和用途，解题的关键是熟悉常见物质的重要性质，理解性质决定用途以及性质与用途之间的对应关系。体现“让学生学习真实、有用的化学”的课程理念。
3．【答案】A
【解析】A．过氧化钠可以和二氧化碳反应生成氧气，A正确；B．因二氧化氯具有氧化性才用于自来水的杀菌消毒，B错误；C．二氧化硅透光性好，用于制造光导纤维，C错误；D．液氨汽化时吸收大量热，所以氨可用作制冷剂，D错误。
4．【答案】C
【解析】A、四氯化硅被氢气还原可以制备单质硅，但SiO2与盐酸不反应，A错误；B、煅烧FeS2可以得到氧化铁和二氧化硫，但SO2和H2O反应生成H2SO3，B错误；C、N2+3H22NH3、NH3+HClNH4Cl，C正确；D、镁是活泼的金属，金属镁的冶炼方法是电解熔融的氯化镁，电解氯化镁溶液生成氯气、氢气和氢氧化镁，D错误。答案选C。
要正确理解基础，不是会做几个简单题就叫基础扎实。对于一轮复习，基础就是像盖房子一样，需要着力做好两件大事：一是夯实地基，二是打好框架。
2、扎实训练学科基本技能、理解感悟学科基本方法。
一轮复习，要以教材为本，全面细致的回顾课本知识，让学生树立“教材是最好的复习资料”的观点，先引导学生对教材中所涉及的每个知识点进行重新梳理，对教材中的概念、定理、定律进一步强化理解。
3、培养学生积极的学习态度、良好的复习习惯和运用科学思维方法、分析解决问题的能力。
落实学生解题的三重境界：一是“解”，解决当前问题。二是“思”，总结解题经验和方法。三是“归”，回归到高考能力要求上去。解题上强化学生落实三个字：慢（审题），快（书写），全（要点全面，答题步骤规范）。
4、有计划、有步骤、有措施地指导学生补齐短板。
高三复习要突出重点，切忌主次不分，无的放矢，导致复习不深不透，浅尝辄止，蜻蜓点水，雾里看花。怎么办？就是要在“精讲”上下足功夫。抓住学情，讲难点、重点、易混点、薄弱点；讲思路、技巧、规范；讲到关键处，讲到点子上，讲到学生心里去。
考点18 碳、硅及其化合物
一、碳族元素
原子结构：相同点——最外层有4个电子；不同点——电子层数、原子半径。
1．相似点：
（1）主要化合价：+2、+4、−4。（2）气态氢化物通式：RH4。
（3）氧化物的常见形式：RO、RO2。（4）最高价氧化物的水化物的通式：H2RO3或H4RO4。
2．递变规律：
（1）原子半径逐渐增大。（2）单质的密度逐渐增大。
（3）单质的熔沸点逐渐降低。（4）元素非金属性逐渐减弱。
（5）元素金属性逐渐增强。（6）气态氢化物的稳定性逐渐减弱。
（7）最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强。
（8）C、Si、Ge、Sn的+4价化合物稳定，而Pb的+2价化合物稳定。
二、碳、硅单质的性质、用途及制法
1．碳、硅在自然界中的存在
碳、硅均为第ⅣA族元素，非金属性较强的是碳。碳在自然界中以游离态和化合态存在；硅元素在自然界中只以化合态存在，因其有亲氧性。
2．碳、硅单质的化学性质及用途
（2）硅eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(与非金属单质反应\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(O2：Si＋O2\(=====,\s\up12(△))SiO2,F2：Si＋2F2\(=====,\s\up12(△))SiF4,Cl2：Si＋2Cl2\(=====,\s\up12(高温))SiCl4)),与强碱反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑,与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑))
3．硅的工业制法
（1）四氯化硅还原法
①工艺流程
石英砂粗硅SiCl4高纯硅
②反应原理
Si(粗)+2Cl2SiCl4
SiCl4+2H2Si(纯)+4HCl
（2）三氯甲硅烷还原法制备高纯度硅(常用方法)
①工艺流程
②反应原理
SiO2+2CSi+2CO↑，
Si+3HClSiHCl3+H2，
SiHCl3+H2Si+3HCl。
三、碳、硅的氧化物
1．一氧化碳
（1）物理性质：无色无味的有毒气体，难溶于水。
（2）化学性质：
①可燃性：2CO+O22CO2
②还原性：CO还原Fe2O3的反应为：3CO+Fe2O32Fe+3CO2
2．二氧化碳和二氧化硅的比较
注意：
玻璃中含有SiO2，SiO2能够与碱液缓慢反应，带玻璃塞的玻璃试剂瓶一般都是磨砂口的，接触非常严密，接触碱液时间长了会生成具有黏合性很强的Na2SiO3水溶液，从而使瓶塞与瓶颈黏在一起，不易分开。
四、碳、硅元素的酸及其盐
（一）碳酸及其盐
1．碳酸是一种二元弱酸，酸性：CH3COOH>H2CO3>。
2．热分解：碳酸>酸式盐>正盐（盐中金属阳离子相同时）。
3．盐在水中的溶解性：钾、钠、铵盐和酸式盐均可溶于水，钾、钠、铵盐和酸式盐的溶解度小于其正盐；Mg2+、Ca2+、Ba2+等高价阳离子的酸式盐溶解度大于其正盐的溶解度（正盐均难溶于水）。
4．在可溶性碳酸盐溶液中慢慢滴加H+，并不断振荡，反应是分步进行的，先生成，再生成CO2；因此利用两者滴加顺序不同，出现现象不同，可将它们互相鉴别出来。但难溶于水的碳酸盐与H+的反应，因其反应只是发生在固体表面，故不能分步进行。
（二）硅酸和硅酸盐
1．硅酸
（1）物理性质：硅酸难溶于水。
（2）化学性质
①弱酸性：其酸性比碳酸弱，不能使紫色石蕊试液变红。与NaOH溶液反应的化学方程式为：
H2SiO3+2NaOHNa2SiO3+2H2O
②不稳定性：受热易分解，化学方程式为H2SiO3SiO2+H2O
（3）制备：通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得，如Na2SiO3溶液与盐酸反应：Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaCl
（4）用途：硅胶可用作干燥剂、催化剂的载体等。
2．硅酸与碳酸的比较
3．硅酸盐
（1）概念：由硅、氧和金属组成的化合物的总称，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，多用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示它们的组成，如硅酸Na2SiO3可表示为Na2O·SiO2，长石KAlSi3O8可表示为：K2O·Al2O3·6SiO2。
4．硅酸钠
（1）物理性质：白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性。
（2）化学性质：
①水解显碱性。
②与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为：
与盐酸反应：Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaCl
与CO2的水溶液反应：Na2SiO3+CO2+H2ONa2CO3+H2SiO3↓
（3）用途：黏合剂（矿物胶），防腐剂，耐火阻燃材料。
五、无机非金属材料
1．物质的分类
2．传统无机非金属材料
3．新型无机非金属材料：
（1）高温结构陶瓷：如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学浸蚀性和电绝缘性等。
（2）生物陶瓷：对机体无排异反应，不会引起代谢作用异常。
（3）压电陶瓷：具有压电效应。
考向一 碳、硅的性质和用途
典例1 下列关于碳、硅的叙述正确的是
A．碳、硅都是ⅣA族元素，它们在自然界中都以化合态形式存在
B．二氧化碳、二氧化硅的物理性质相似
C．二氧化碳、二氧化硅都是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成相应的盐
D．高纯度的二氧化硅用于制造半导体材料
【解析】自然界中含有单质碳(如金刚石、石墨)，A错误；二氧化碳、二氧化硅的物理性质(如熔、沸点)差别很大，B错误；高纯度的晶体硅用于制造半导体材料，D错误。
【答案】C
1．化学家Seidel指出Si与NaOH溶液的反应，首先是Si与OH－反应生成SiOeq \\al(4－,4)，然后SiOeq \\al(4－,4)迅速水解生成H4SiO4。下列有关说法正确的是
A．原硅酸钠(Na4SiO4)能迅速水解，且水解后呈碱性，故Na4SiO4为弱电解质
B．石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均属于硅酸盐产品
C．2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl说明Cl的非金属性强于Si
D．半导体工业所说的“从沙滩到用户”是指将二氧化硅制成晶体硅
考向二 CO2、SiO2的性质
典例1 下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是
A．CO2、SiO2分别是碳酸和硅酸的酸酐
B．SiO2既能与KOH反应，又能与浓盐酸反应，而CO2不能
C．CO2是酸性氧化物，SiO2是两性氧化物
D．CO2和SiO2都是由相应的分子构成的
【解析】CO2、SiO2都不能与浓盐酸反应，SiO2不是两性氧化物，且不是由分子构成的。
【答案】A
2．二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。a～e是对①～⑤反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行判断，其中正确的是
①SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O
②SiO2+2CSi+2CO↑
③SiO2+4HFSiF4↑+2H2O
④Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
⑤SiO2+3CSiC+2CO↑
a.反应①中SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃
b.反应②中SiO2表现出氧化性
c.反应③中SiO2表现了酸性氧化物的通性
d.反应④符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐的道理
e.反应⑤中SiO2未参加氧化还原反应
A．ace B．bde C．cde D．ab
二氧化硅的特殊性
（1）非金属氧化物一般由分子构成，而SiO2是由Si和O按个数比1∶2直接构成。Si、SiC、Si3N4、BN等也是直接由原子构成。
（2）SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3。
（3）酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O。
（4）不要混淆二氧化硅和硅的用途
用于制作光导纤维的是SiO2，用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅。
（5）水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO2；珍珠的主要成分是CaCO3；钻石是金刚石；红、蓝宝石的主要成分是Al2O3。
考向三 CO2与盐或碱溶液反应的规律
1、CO2与NaOH溶液反应产物的定量判断方法
典例1 浓度相同的NaOH溶液各100 mL倒入A、B、C三个烧杯中，分别向三份溶液中通入不等量的CO2，充分反应后，再向三份所得溶液中逐滴加入0.2 ml·L－1的盐酸，产生CO2的体积与所加盐酸体积之间的关系如图所示。下列判断不正确的是
A．原NaOH溶液的浓度为0.2 ml·L－1
B．B烧杯中通入的CO2体积为448 mL(标准状况)
C．通入CO2后，A烧杯中的溶质为Na2CO3和NaHCO3
D．通入CO2后，C烧杯中溶质成分的物质的量之比为n(NaOH)∶n(Na2CO3)＝2∶1
【解析】CO2通入NaOH溶液，可能发生反应2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O或NaOH＋CO2===NaHCO3，由图示可知，滴加盐酸时均不直接产生CO2气体，且最终完全反应消耗的盐酸均为100 mL生成NaCl，由原子守恒得n(Na＋)＝n(Cl－)，即n(NaOH)＝n(HCl)，故c(NaOH)＝＝＝0.2 ml·L－1，A正确；B烧杯中从开始加入盐酸到开始产生气体与从开始产生气体到气体完全放出需盐酸相同，即通入CO2后生成的溶液为Na2CO3溶液，据2NaOH～CO2可知n(CO2)＝＝0.01 ml，标准状况下V(CO2)＝224 mL，B错误；A烧杯中未产生气体消耗的盐酸小于气体完全生成消耗的盐酸，故溶质为Na2CO3和NaHCO3，C正确；C烧杯中通入CO2未产生气体消耗的盐酸大于气体完全放出消耗的盐酸，故溶液溶质为Na2CO3和NaOH，n(Na2CO3)＝n(NaHCO3)＝(100－75)×10－3×0.2 ml＝5×10－3 ml，故n(NaOH)＝(50－0)×10－3×0.2 ml＝1×10－2 ml，即n(NaOH)∶n(Na2CO3)＝2∶1，D正确。
【答案】B
3．将过量的CO2分别通入：①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③Ca(OH)2溶液；④饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是
A．①②③④B．②④
C．③④D．②③④
考向四 无机非金属材料及硅酸盐的表示方法
典例1 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Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸处理时，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Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O
D．1 ml青石棉能使稀硝酸中的1 ml HNO3被还原
【解析】硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总称，故青石棉是一种硅酸盐产品；青石棉是一种纯净物，不可能含有一定量的石英晶体；1 ml Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O跟硝酸反应时，失去3 ml电子，故能使稀硝酸中的1 ml HNO3被还原。
【答案】B
4．中国的瓷器驰名世界，传统陶瓷是以黏土[主要成分为Al2Si2O5(OH)4]等天然硅酸盐为主要原料烧成的制品。下列有关说法不正确的是
A．黏土也是制备玻璃的原料之一
B．黏土的主要成分可以表示为Al2O3·2SiO2·2H2O
C．陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料
D．传统陶瓷材料的成分与新型陶瓷材料的成分不同
1．宋代五大名窑分别为钧窑、汝窑、官窑、定窑、哥窑。其中钧窑以“入窑一色，出窑万彩”的神奇窑变著称。下列关于陶瓷的说法不正确的是
A．窑变是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化
B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料
C．高品质的瓷器晶莹剔透，属于纯净物
D．陶瓷属于硅酸盐材料，耐酸腐蚀，但是不能用来盛装氢氟酸
2．下列说法正确的是
A．向含K＋、Na＋、Br－、SiOeq \\al(2－,3)的溶液中通入CO2后仍能大量共存
B．合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料
C．NaHCO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可通入少量CO2后过滤
D．SiO2中含Al2O3杂质，可加入足量稀盐酸，然后过滤除去
3．将过量的CO2分别通入：①CaCl2溶液，②Na2SiO3溶液，③Ca(OH)2溶液，④饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是
A．①②③④ B．②④C．③④ D．②③④
4．为测定某草酸晶体(H2C2O4·2H2O)样品的纯度，现称取一定质量的该样品，配制成100 mL溶液，取25.00 mL该溶液于锥形瓶中，加适量稀硫酸，用0.100 ml·L－1的KMnO4溶液滴定(杂质不参与反应)。为省去计算过程，当称取的样品的质量为某数值时，滴定所用KMnO4溶液的毫升数恰好等于样品中草酸晶体的质量分数的100倍。则应称取样品的质量为
A．2.25 g B．3.15 g C．9.00 g D．12.6 g
5．用四种溶液进行实验，如表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是
6．SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法错误的是
A．高炉炼铁时，加入石灰石将铁矿石中的脉石(主要成分为SiO2)转化为易熔的炉渣
B．纯净的二氧化硅和单晶硅都是信息产业的重要基础材料
C．用盐酸可除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙
D．图中所含反应都不属于氧化还原反应
7．向某碳酸钠溶液中逐滴加1 ml·L－1的盐酸，测得溶液中Cl－、HCOeq \\al(－,3)的物质的量随加入盐酸体积的关系如图所示，其中n2∶n1＝3∶2，则下列说法中正确的是
A．Oa段反应的离子方程式与ab段反应的离子方程式相同
B．该碳酸钠溶液中含有1 ml Na2CO3
C．b点的数值为0.6
D．b点时生成CO2的物质的量为0.3 ml
8．某实验小组设计了如图装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。
已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO+PdCl2+H2OCO2+2HCl+Pd↓(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。
（1）实验前要通入足够长时间的N2，其原因是______________________。
（2）装置B的作用是__________________________________________。
（3）装置C、D中所盛试剂分别为__________、____________，若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为____________________________________。
（4）该装置的缺点是_________________________________________。
（5）资料表明，上述反应在焦炭过量时会生成副产物SiC。取18 g SiO2和8.4 g焦炭充分反应后收集到标准状况下的气体13.44 L，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，则Si和SiC的物质的量之比为______________。
（6）设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强： __。
9．硅是带来人类文明的重要元素之一，在传统材料发展到信息材料的过程中创造了一个又一个奇迹。
（1）新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法，在H2的作用下，使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面，该反应的化学方程式为____________________________。
（2）一种用工业硅(含少量铁、铜的单质及化合物)和氮气(含少量氧气)合成氮化硅的工艺主要流程如下：
已知硅的熔点是1 420 ℃，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。
①N2净化时，铜屑的作用是_____________________；硅胶的作用是________________________。
②在氮化炉中反应为3Si(s)+2N2(g)Si3N4(s) ΔH=-727.5 kJ·ml-1，开始时须严格控制氮气的流速以控制温度的原因是___________________。
③X可能是________(选填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”)。
（3）工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅：
①整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应，该反应的化学方程式为______________________________。
②假设每一轮次制备1 ml纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应Ⅰ中HCl的利用率为90%，反应Ⅱ中H2的利用率为93.75%。则在第二轮次的生产中，补充投入HCl和H2的物质的量之比是______________。
1．[2019浙江4月选考]下列说法不正确的是
A．液氯可以储存在钢瓶中
B．天然气的主要成分是甲烷的水合物
C．天然石英和水晶的主要成分都是二氧化硅
D．硫元素在自然界的存在形式有硫单质、硫化物和硫酸盐等
2．[2018江苏]下列有关物质性质与用途具有对应关系的是
A．NaHCO3受热易分解，可用于制胃酸中和剂
B．SiO2熔点高硬度大，可用于制光导纤维
C．Al2O3是两性氧化物，可用作耐高温材料
D．CaO能与水反应，可用作食品干燥剂
3．[2017江苏]下列有关物质性质与用途具有对应关系的是
A．Na2O2吸收CO2产生O2，可用作呼吸面具供氧剂
B．ClO2具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒
C．SiO2硬度大，可用于制造光导纤维
D．NH3易溶于水，可用作制冷剂
4．[2016·江苏]在给定的条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是
A．SiO2SiCl4Si
B．FeS2SO2H2SO4
C．N2NH3NH4Cl(aq)
D．MgCO3MgCl2(aq)Mg
物质
二氧化硅
二氧化碳
结构
四面体结构，不存在单个分子
直线形结构，存在单个CO2分子
晶体类型
原子晶体
分子晶体
化学式
SiO2
分子式：CO2
主要物理性质
硬度大、熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水
熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水
化学性质
①与水反应
不反应
CO2+H2OH2CO3
②与酸反应
只与HF反应：
SiO2+4HFSiF4↑+2H2O
不反应
③与碱（NaOH）反应
SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)
CO2+2NaOHNa2CO3+H2O 或CO2+NaOHNaHCO3
④与盐的反应
如与Na2CO3反应：SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑
如与Ca(ClO)2反应：
Ca(ClO)2+CO2+H2O
CaCO3↓+2HClO
⑤与碱性氧化物反应
如与CaO反应：
SiO2+CaOCaSiO3
如与Na2O反应：
CO2+Na2ONa2CO3
用途
光导纤维、光学仪器、电子部件
灭火、人工降雨、制饮料、制碳酸盐
物质
硅酸
碳酸
化学式
H2SiO3
H2CO3
酸酐
SiO2
CO2
制法
Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaCl
CO2+H2OH2CO3
颜色与状态
白色、粉末状
无色液态，只存在于水溶液中
水溶性
不溶于水
只存在于水溶液中
酸性比较
弱
强
玻璃
水泥
陶瓷
主要原料
纯碱、石灰石、石英
石灰石、黏土
黏土
设备
玻璃熔炉
水泥回转窑
陶瓷窑
生产过程中的主要变化
SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑，
CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑
复杂的物理、化学变化
复杂的物理、
化学变化
主要成分
Na2SiO3，CaSiO3，SiO2
3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、CaO·Al2O3
与碱的反应
反应原理
CO2+2NaOH(足量)Na2CO3+H2O
CO2+NaOH(少量)NaHCO3
反应后溶质成分的判断，x=n(NaOH)∶n(CO2)
x≤1∶1
NaHCO3
1∶1< x <2∶1
Na2CO3、NaHCO3
x =2∶1
Na2CO3
x >2∶1
NaOH、Na2CO3
也可用数轴表示：
①CO2+Na2CO3+H2O2NaHCO3↓
②CO2(少量)+2NaAlO2+3H2O2Al(OH)3↓+Na2CO3
CO2(足量)+NaAlO2+2H2OAl(OH)3↓+NaHCO3
③CO2(少量)+Ca(ClO)2+H2OCaCO3↓+2HClO
④CO2(少量)+Na2SiO3+H2OH2SiO3↓+Na2CO3
选项
操作及现象
溶液
A
通入CO2，溶液变浑浊
饱和Na2CO3溶液
B
通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失
Na2SiO3溶液
C
通入CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去
Ca(ClO)2溶液
D
通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊
澄清石灰水
变式拓展
1．【答案】D
【解析】原硅酸钠(Na4SiO4)是强电解质，A项错误；石英玻璃的主要成分是SiO2，不属于硅酸盐产品，B项错误；HCl不是Cl的最高价氧化物对应的水化物，无法通过盐酸与硅酸钠的反应比较Cl、Si的非金属性强弱，C项错误。
2．【答案】B
【解析】通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是③，a、c判断错误；反应②是一个置换反应，SiO2表现出氧化性，b正确；反应④是一个复分解反应，符合用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d正确；反应⑤中硅的化合价和氧的化合价都没有改变，e正确。
3．【答案】B
【解析】CO2溶于水：CO2+H2OH2CO3，H2CO3的酸性比盐酸弱，而比硅酸强。根据酸与盐反应的规律，CO2通入CaCl2溶液中无明显现象(一般弱酸不能制强酸)；过量的CO2通入Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成；CO2通入Ca(OH)2溶液至过量：Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O、CaCO3+H2O+CO2Ca(HCO3)2，最终生成Ca(HCO3)2而无沉淀产生；过量的CO2通入饱和Na2CO3溶液中：Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3↓，生成的 NaHCO3的溶解度比Na2CO3的溶解度小，从而有晶体析出。
4．【答案】A
【解析】制备玻璃的主要原料是石英、石灰石与纯碱，不包括黏土，A项错误。
考点冲关
1．【答案】C
【解析】不同的金属氧化物颜色可能不同，在高温下，釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致颜色变化，故A正确；新型无机非金属材料主要有先进陶瓷、非晶体材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维等，氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，故B正确；瓷器主要是由黏土烧结而成，瓷器中含有多种硅酸盐和二氧化硅，是混合物，故C错误；HF能与二氧化硅反应，陶瓷的成分是硅酸盐和二氧化硅，所以陶瓷不能用来盛装氢氟酸，故D正确。
2．【答案】D
【解析】A项，SiOeq \\al(2－,3)与CO2、H2O反应生成H2SiO3；B项，合成纤维为有机高分子材料；C项，通入少量CO2生成Na2CO3，引入新杂质；D项，Al2O3溶于盐酸，而SiO2不溶于盐酸。
3．【答案】B
【解析】CO2溶于水：CO2＋H2OH2CO3，H2CO3的酸性比盐酸弱，而比硅酸强。根据酸与盐反应的规律，CO2通入CaCl2溶液中无明显现象；过量的CO2通入浓 Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成；CO2通入Ca(OH)2溶液至过量，Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2，最终生成Ca(HCO3)2 而无沉淀；过量CO2通入饱和Na2CO3溶液中：Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3↓，生成的 NaHCO3溶解度比Na2CO3溶解度小而结晶析出，故选B。
4．【答案】D
【解析】设样品的质量为x，草酸晶体的质量分数为w，滴定所用KMnO4溶液的毫升数为y。
2MnOeq \\al(－,4)＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O
2 5
y×10－3×0.1 eq \f(x×w,126)×eq \f(25,100)
则5y×10－4＝2×eq \f(xw,126×4)，滴定所用KMnO4溶液的毫升数恰好等于样品中草酸晶体的质量分数的100倍，y＝100w，可知x＝12.6 g，故选D。
5．【答案】B
【解析】A项，由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，向饱和Na2CO3溶液中通入CO2会析出NaHCO3晶体，正确；B项，CO2通入Na2SiO3溶液中产生H2SiO3沉淀，CO2过量后沉淀不消失，错误；C项，CO2与Ca(ClO)2溶液反应生成CaCO3沉淀和HClO，溶液变浑浊后加入品红溶液，被HClO氧化褪色，正确；D项，首先CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，继续通CO2，生成可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH，又发生2NaOH＋Ca(HCO3)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又变浑浊，正确。
6．【答案】D
【解析】CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑，CaSiO3的熔点低于SiO2的熔点，故A项正确；光导纤维的主要成分是二氧化硅，硅可用于制作半导体、芯片，纯净的二氧化硅和单晶硅都是信息产业的重要基础材料，故B项正确；碳酸钙溶于盐酸生成氯化钙和水以及二氧化碳，二氧化硅和盐酸不反应，可以用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙，故C项正确；化学反应前后有元素化合价发生变化的反应一定是氧化还原反应，题图中二氧化硅与碳反应生成硅单质和一氧化碳的反应是氧化还原反应，故D项错误。
7．【答案】C
【解析】结合图像知Oa段反应为COeq \\al(2－,3)＋H＋===HCOeq \\al(－,3)，a点后：HCOeq \\al(－,3)＋H＋===H2O＋CO2↑，A项错误；由加入a L盐酸时生成HCOeq \\al(－,3)为0.5 ml，则n(HCl)＝0.5 ml可知，n(Na2CO3)＝0.5 ml，B项错误；由n2∶n1＝3∶2，可推知n2＝0.6 ml，n1＝0.4 ml，C项正确；b点产生n(CO2)＝0.1 ml，D项错误。
8．【答案】（1）将装置中的空气排尽，避免空气中的氧气等对实验产生干扰
（2）作安全瓶，防止倒吸
（3）澄清石灰水 PdCl2溶液 3SiO2+4C2CO2↑+2CO↑+3Si
（4）缺少尾气吸收装置
（5）2∶1
（6）向硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体，溶液变浑浊，证明碳酸酸性大于硅酸
【解析】（1）碳与二氧化硅反应要在高温下进行，而高温下碳与空气中氧气反应，所以实验前要通入足够长时间的N2将装置中的空气排尽。
（2）根据装置图可知，B装置作安全瓶，防止倒吸。
（3）碳与二氧化硅反应可能生成CO也可能生成CO2，所以C装置用来检验CO2，D装置用来检验CO，所盛试剂分别为澄清石灰水、PdCl2溶液;若装置C、D中溶液均变浑浊，说明既有CO2又有CO，由于两气体产物的物质的量相等，根据元素守恒可知化学方程式为3SiO2+4C2CO2↑+2CO↑+3Si。
（4）CO有毒，不能直接排放到空气中，而该装置缺少尾气吸收装置吸收未反应的CO。
（5）18 g SiO2是0.3 ml ，8.4 g C是0.7 ml ，充分反应后收集到13.44 L
(0.6 ml )气体，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，则有
SiO2 + 2C 2CO↑ + Si
0.3 ml 0.6 ml 0.6 ml 0.3 ml
Si + C SiC
1 1 1
0.1 ml 0.1 ml 0.1 ml
Si和SiC的物质的量之比为0.2 ml∶0.1 ml =2∶1。
（6）验证碳酸、硅酸的酸性强弱，将CO2气体通入硅酸钠溶液，发生反应CO2+H2O+Na2SiO3Na2CO3+H2SiO3↓，溶液变浑浊，说明酸性H2CO3>H2SiO3。
9．【答案】（1）3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl
（2）①除去原料气中的氧气 除去水蒸气
②这是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化熔合成团，阻碍与N2的充分接触
③硝酸
（3）①SiHCl3+3H2OH2SiO3+3HCl+H2↑
②5∶1
【解析】（1）制备Si3N4的反应中，反应物是H2、SiCl4和N2，根据质量守恒，除了Si3N4外，还有HCl气体生成，从而写出该反应的化学方程式。
（2）①氮气中含有少量氧气及水蒸气，需将氮气净化，用Cu除去氧气，硅胶除去水蒸气。
②氮化炉温度为1 200～1 400 ℃，硅的熔点为1 420 ℃，该反应是放热反应，严格控制氮气流速，以控制温度为1 200～1 400 ℃，防止硅熔化熔合成团，阻碍硅与氮气的充分接触。
③Si3N4与氢氟酸反应，而与硝酸不反应，且硝酸可将硅块中的Fe、Cu杂质溶解而除去。
（3）①SiHCl3与H2O反应生成H2SiO3、HCl和H2。
②制取1 ml纯硅第一轮次：
反应Ⅰ：Si + 3HCl SiHCl3 + H2，
1 ml 3 ml÷90% 1 ml 1 ml
反应Ⅱ：
SiHCl3 + H2 Si + 3HCl，
1 ml 1 ml÷93.75% 1 ml 3 ml
第二轮次生产中，需补充HCl物质的量为3 ml÷90%-3 ml，需补充H2物质
的量为1 ml÷93.75%-1 ml，则n(HCl)∶n(H2)=(3 ml/90%-3 ml)∶(1 ml/93.75%-1 ml)=5∶1。
直通高考
1．【答案】B
【解析】A．液氯就是液态的氯气，与钢瓶不反应，可以储存在钢瓶中，A项正确；
B．天然气的主要成分是甲烷，可燃冰的主要成分是甲烷的水合物，B项错误；
C．石英、水晶、硅石、沙子的主要成分均为二氧化硅，C项正确；
D．硫在地壳中主要以硫化物、硫酸盐等形式存在，火山口处有硫单质，D项正确。故答案选B。
2．【答案】D
【解析】A项，NaHCO3能与HCl反应，NaHCO3用于制胃酸中和剂，NaHCO3用于制胃酸中和剂与NaHCO3受热易分解没有对应关系；B项，SiO2传导光的能力非常强，用于制光导纤维，SiO2用于制光导纤维与SiO2熔点高硬度大没有对应关系；C项，Al2O3的熔点很高，用作耐高温材料，Al2O3用作耐高温材料与Al2O3是两性氧化物没有对应关系；D项，CaO能与水反应，用于食品干燥剂，CaO用于食品干燥剂与CaO与水反应有对应关系；答案选D。
点睛：本题考查常见无机物的性质和用途，解题的关键是熟悉常见物质的重要性质，理解性质决定用途以及性质与用途之间的对应关系。体现“让学生学习真实、有用的化学”的课程理念。
3．【答案】A
【解析】A．过氧化钠可以和二氧化碳反应生成氧气，A正确；B．因二氧化氯具有氧化性才用于自来水的杀菌消毒，B错误；C．二氧化硅透光性好，用于制造光导纤维，C错误；D．液氨汽化时吸收大量热，所以氨可用作制冷剂，D错误。
4．【答案】C
【解析】A、四氯化硅被氢气还原可以制备单质硅，但SiO2与盐酸不反应，A错误；B、煅烧FeS2可以得到氧化铁和二氧化硫，但SO2和H2O反应生成H2SO3，B错误；C、N2+3H22NH3、NH3+HClNH4Cl，C正确；D、镁是活泼的金属，金属镁的冶炼方法是电解熔融的氯化镁，电解氯化镁溶液生成氯气、氢气和氢氧化镁，D错误。答案选C。
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