第10讲硅及其化合物无答案.docx

1、第10讲硅及其化合物无答案硅及其化合物1.硅与氧气加热：硅与氟气： 2.硅单质与氢氟酸反应：3.硅与氢氧化钠溶液反应： 离子方程式： 4.二氧化硅与氢氟酸反应： 5.二氧化硅与氧化钙高温反应： 6.二氧化硅与氢氧化钠溶液反应： 离子方程式： 7.二氧化硅与碳反应： 8.硅酸钠与盐酸反应： 离子方程式： 9.往硅酸钠溶液中通入二氧化碳： 离子方程式： 10.二氧化硅与纯碱反应：11.二氧化硅与石灰石反应：12.加热硅酸：1单质的存在形态、物理性质和用途碳硅存在形态游离态和化合态化合态物理性质金刚石：熔点高、硬度大 石墨：硬度小、电的良导体灰黑色固体，有金属光泽、 熔点高、 硬度大，有脆性用途金刚

2、石用作切割刀具， 石墨用作电 极、铅笔芯半导体材料、 太阳能电池和合金材 料与氢氟酸反应： Si 4HF=SiF 4 2H2；与 NaOH 溶液反应： Si2NaOH H 2O=Na 2SiO 32H 2；与 O2 反应： Si O2= SiO2。 认知无盲区 (1)碳单质的化学性质主要表现为还原性，能被氧化剂氧化为 2 价或 4 价的化合物。(2)工业上制备硅的反应：高温 粗硅的制备： SiO22C=Si2CO 由粗硅制纯硅： Si(粗) 2Cl 2=SiCl 4 高温SiCl42H 2=Si( 纯)4HCl(3)用石英砂和焦炭制备粗硅的反应必须要隔绝空气在电炉中进行， 得到的氧化产物是 C

3、O 而不是 CO2。 练习点点清 1将碳、硅单质的物理性质和用途用短线连接起来。2.已知 A 是灰黑色 1 的、有金属光泽的固体单质。根据如图所示的物质之间的转化关系，回答下列有 关问题。C (1)写出 B、C 两物质的名称： B (2)写出 DB 的化学方程式：(3)写出 BC 的离子方程式：1 CO 的性质(1)物理性质：无色气体，有毒，不溶于水。 (2)化学性质：燃烧： 2COO2点燃 ,2CO 2。还原 CuO ： CO CuO=CuCO2。 2CO2与 SiO2的比较(1)物理性质：1熔、沸点： SiO 2的熔、沸点比 CO 2的熔、沸点高 溶解性： CO 2可溶于水， SiO2不溶

4、于水。 (2)化学性质：物质二氧化硅二氧化碳化学性 质与水反应不反应CO 2H2O H2CO3与酸反应只与氢氟酸反应：SiO2 4HF=SiF4 2H2O不反应与碱 (NaOH) 液 反应SiO2 2NaOH=Na 2SiO3 H 2O( 盛碱液的试剂瓶用橡胶塞 )CO 2 2NaOH=Na 2CO 3 H 2O 或 CO 2 NaOH=NaHCO 3与盐反应如 与 Na 2CO3 反 应 ： SiO2 高温Na2CO3=Na2SiO3CO2如与 Ca(ClO) 2 反应： Ca(ClO) 2CO 2 H 2O=CaCO 3 2HClO与碱性氧化物反 应如 与 CaO 反 应 ： SiO2 高

5、温CaO=CaSiO3如 与 Na2O 反 应 ： CO 2 Na2O=Na 2CO 3(3)主要用途：CO 2：制饮料、碳酸盐、干冰用作致冷剂。 SiO2：光导纤维、制光学仪器、电子部件、水晶可制作饰品。 认知无盲区 (1)SiO 2和 CO2 都是酸性氧化物，与碱反应生成盐和水。(2)SiO2不能与盐酸、硝酸、硫酸等酸反应，但能与氢氟酸反应。(3)SiO2不溶于水，故不能用 SiO2 与水反应制备硅酸。 高温(4)不能依据反应 2C SiO2=Si 2CO来说明 C 的还原性比 Si 强，也不能依据反应 SiO2 高温Na2CO3=Na2SiO3CO2来说明 SiO2 水化物的酸性比 H2

6、CO3 强。 练习点点清 3指出下列反应中 SiO2所表现的化学性质或作用，在 AE 选项中选择正确答案填入括号内。1SiO 2 2NaOH=Na 2SiO3 H2O( )高温2SiO2Na2CO3=Na2SiO3CO 2( )高温3SiO22C=Si2CO ( )高温4SiO23C=SiC 2CO ( )5SiO24HF=SiF 42H 2O( )A作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀B强氧化性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4玻璃的主要成分是 SiO 2，以下物质必须贮存在带有橡胶塞的玻璃试剂瓶中的是 。KOH 溶液 饱和 Na 2CO 3溶液 (碱性溶

7、液 ) 盐酸 水玻璃 (Na2SiO3的水溶液 ) NaOH 溶液 氢氟酸 澄清石灰水 硝酸1硅酸(1)溶解性：溶解度很小。(2)化学性质 弱酸性：酸性比碳酸还弱： Na 2SiO3 CO 2 H 2O=Na 2CO 3 H 2SiO3。(3)制备：可用硅酸钠与盐酸反应制得： Na 2SiO3 2HCl=H 2SiO3 2NaCl 。(4)用途：硅胶可用作干燥剂的载体和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂。2硅酸盐(1)硅酸盐：是由 Si、 O 和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要成分。(2)硅酸钠：硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。(3)硅酸盐组成的表示：通常用

8、二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成， 如硅酸钠 (Na 2SiO3)可表示为 Na2OSiO2，长石 (KAlSi 3O8)可表示为 K 2OAl 2O36SiO2。3传统无机非金属材料水泥玻璃陶瓷生产原料石灰石、黏土纯碱、石英、石灰石黏土主要设备水泥回转窑玻璃熔炉陶瓷窑生产条件高温 认知无盲区 (1)用氧化物的形式表示硅酸盐，只是物质组成的表示形式不同，其成分、性质是不变的。(2)氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。(3)硅酸盐用氧化物形式表示时，应注意各元素的化合价不变，各元素的原子个数比不变。(4)氢氟酸能腐蚀玻璃可用于雕刻玻璃，

9、盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。(5)未进行磨砂处理的玻璃，在常温下是不易被强碱腐蚀的。(6)特殊的含硅材料是金刚砂 (SiC)、硅橡胶及变压器的铁芯 (含 Si 4% 的硅钢 )。 练习点点清 5在水玻璃中通入少量的 CO2 气体，充分反应后加热蒸干，再高温充分灼烧，冷却后所得的固体物 质为 ( )ANa2SiO3 BNa2SiO3与 Na2CO 3CSiO2与 Na2CO 3 D SiO 2、 Na2SiO3及 Na2CO 31牢记 2 种物质的用途：晶体硅：半导体材料、制芯片、太阳能电池。二氧化硅：制光导纤维。2熟记 5 个化学方程式：Si 4HF=SiF 4 2H 2 Si2NaOH

10、H2O=Na 2SiO3 2H 2 SiO 2 4HF=SiF 4 2H 2O SiO22NaOH=Na 2SiO3H2ONa2SiO3CO2H2O=H2SiO3 Na2CO 3考点 硅及其化合物的特性及应用 动态课件 flash 演示见光盘 1盛放 NaOH 溶液的试剂瓶为什么不用玻璃塞而使用橡胶塞？原因是 NaOH 溶液能与磨砂玻璃瓶塞中的 SiO2 反应生成黏性很强的硅酸钠而使瓶子和瓶塞黏在一起， 不易打开。2 SiO2与水不反应，如何由 SiO2 制备硅酸？NaOH 溶液 盐酸由 SiO2制备硅酸的过程为： SiO2 Na2SiO3 溶液 H 2SiO 3 3实验室里熔融 NaOH 固

11、体时，能否选用瓷坩埚？为什么？ 不能，因为陶瓷中含有 SiO2，会与 NaOH 反应生成溶于水的 Na2SiO3。 4Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，水玻璃能否露置于空气中长期存放？ 不能考点师说 硅及其化合物性质的 “十大反常 ”(1)碳族元素的主要化合价一般是 2、 4价，而硅常见的是 4 价。(2)硅的还原性比碳强，而碳在高温下却能从 SiO2中还原出硅。(3)非金属单质与强碱反应一般不生成氢气，而硅却能与强碱溶液反应产生氢气。(4)非金属单质一般不与非氧化性酸反应，而硅不但能与氢氟酸反应，而且还有 H2生成 (类似于较活泼金属与酸的置换反应 )，Si4HF=SiF 4 2H 2。(5

12、)SiO 2 是 H2SiO3 的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备 H 2SiO3 。(6)非金属氧化物的熔、沸点一般较低，但 SiO2 的熔、沸点却很高。(7)酸性氧化物一般不与酸作用，但 SiO2却能与氢氟酸作用。 SiO24HF=SiF 42H 2O。(8)无机酸一般易溶于水，而 H2SiO3 却难溶于水。(9)因 H2CO3 的酸性强于 H2SiO3，所以在 Na2SiO 3溶液中通入 CO2 能发生下列反应： Na2SiO3CO2 高温H 2O=H 2SiO3 Na2CO 3，但在高温下 Na 2CO 3 SiO2=Na 2SiO 3 CO 2也能发生。(10)Na 2S

13、iO 3 的水溶液俗称水玻璃， 但它与玻璃的成分大不相同； 硅酸钠水溶液 (即水玻璃 )称为泡花碱， 但它却是盐溶液 (存放的试剂瓶不能用玻璃塞 )，并不是碱溶液。典例 判断下列说法的正误 (正确的打“”，错误的打“” )。 (2012新课标全国高考 )单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料。 ( )2(2012新课标全国高考 )合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料。 ( )(2012山东高考 )盛放 NaOH 溶液时，使用带玻璃塞的磨口瓶。 ( ) (2012广东高考 )Mg 2、H 、SiO23、SO42在水溶液中能大量共存。 ( ) (2012安徽高考 )向含 K 、Na、Br、SiO

14、32的溶液中通入 CO 2后仍能大量共存。 ( ) (2012天津高考 )SiO 2与酸、碱均不反应。 ( )(2011江苏高考 )SiO2 不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器。 ( )(2010山东高考 )SiO 2是酸性氧化物，能与 NaOH 溶液反应。 ( )(2010福建高考 )Si SiO2H2SiO3 均能一步转化。 ( )(2010江苏高考 )水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂。 ( )1 (2012 中山联考 )下列有关硅及其化合物的说法中正确的是 ( )高温A在粗硅的制取中发生反应 2C SiO 2=2CO Si，硅被还原， 说明碳的还原性大于硅的还原性 B硅酸钠属于盐，不属于

15、碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中C用 SiO 2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 CO 2高温D由 Na2CO3SiO2=CO2 Na2SiO3可知硅酸的酸性强于碳酸2 (2013 唐山一模 )下列物质：氢氟酸；浓 H2SO4；烧碱溶液； Na 2CO3固体；氧化钙； 浓 HNO 3。其中在一定条件下能与 SiO2 反应的有 ( )A B C D全部（2009 浙江高考 ）单晶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 450500 ），四氯 化硅经提纯后用氢气还原可

16、得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。相关信息如下：a四氯化硅遇水极易水解； b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； c有关物质的物理常数见下表：物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸点/57.712.8315熔点/70.0 107.2升华温度 /180300162请回答下列问题：（1） 装 置 E 中 的 h 瓶 需 要 冷 却 的 理 由 是（2）装置 E 中 h 瓶收集到的粗产物可通过精馏 （类似多次蒸馏 ） 得到高纯度四氯化硅， 精馏后的 残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是 （ 填写元素符号 ）。高考源于教材 有关硅及其化合物的制备

17、， 是前几年高考实验题的常规出题点。 随着当今社会对能源需求的不断增多， 与新能源有关的多晶硅会再次成为今后命题的热点。教材只在习题中简单介绍了粗硅及高纯硅制备的反应 原理，而高考命题者却把这一知识点迁移到高纯硅制备的工艺流程，制备过程中，往往涉及氯气的制备、 气体的净化及物质的分离提纯等操作，有时还会用化学平衡理论解释实验过程中遇到的具体问题，在考查 元素化合物的同时，渗透了化学基本理论的考查。迁移 发散整合一、高考还可能这样考在实验流程不变的情况下，高考还有可能从以下出题点设题：1用石英砂和焦炭制备粗硅的反应中，焦炭的作用是什么？提示： 作还原剂。2高纯硅的制备过程中必须保证不存在氧气，其

18、原因是什么？提示： 一是焦炭能与 O2 发生反应；二是 H2 还原 SiCl4 的过程中混入 O2，高温下能引起爆炸。3三氯甲硅烷 (SiHCl 3)法制取高纯硅的过程中必须严格控制水蒸气的存在， 已知 SiHCl 3遇水剧烈反应生成 H2SiO3、 HCl 和另一种物质，你能确定这种物质的化学成分吗？提示： SiHCl 3与 H2O 剧烈反应生成 H 2SiO3和 HCl 及另一种物质，根据原子守恒可知： 1 mol SiHCl 3与水反应生成 1 mol H 2SiO3(Si 守恒)，3 mol HCl(Cl 守恒)，则 H2O 的物质的量为 3 mol(O 守恒)。故另一 种物质为 H

19、2。4粗硅与 HCl 完全反应后，经冷凝得到的 SiHCl 3(沸点 33 )中含有少量的 SiCl4(沸点 57.6)，提纯 SiHCl 3 采用的方法是什么？提示： SiHCl 3和 SiCl4的沸点不同，可用蒸馏的方法进行分离。二、相关实验知识归纳 三氯甲硅烷还原法制备高纯度硅 (常用方法 )(1)工艺流程：焦炭 HCl 精馏 H2石英砂 高温 粗硅 300HKCl以上 SiHCl 3 粗 SiHCl 3 纯 1000H12100 高纯硅 (2)操作步骤：高温下用焦炭在电炉中隔绝空气还原二氧化硅制得粗硅。 粗硅与干燥的 HCl 气体在 300以上反应生成 SiHCl 3。 SiHCl 3

20、与过量的 H2在 1 000 1 100反应制得纯硅。 (3)反应原理：高温 SiO22C=Si2CO， Si 3HCl 30=0=以=上 SiHCl 3 H2，随堂基础落实 1下列有关硅及其化合物的说法错误的是 ( )A硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料 B二氧化硅属于酸性氧化物，不能与任何酸反应 C硅酸可通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得，硅酸干凝胶常用作干燥剂 D硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，可作木材防火剂 2 (2013 汕尾联考 )下列离子方程式的书写正确的是 ( ) A水玻璃中通入过量二氧化碳：Na2SiO3CO2 H2O=2NaCO23H2SiO3B澄清石灰水中通入过

21、量二氧化碳：Ca(OH) 2 2CO 2=Ca 2 2HCO 3 C硅与氢氟酸的反应： Si4H4F=SiF4 2H2D二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO22OH =SiO32H2O3下列变化中，不能一步实现的是 ( )ANa2SiO3 H2SiO3 BH2SiO3SiO2C SiO2 H2SiO3 D SiO2Na2SiO34 (2008 广东高考 )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：写出由纯 SiHCl 3制备高纯硅的化学反应方程式 整个制备过程必须严格控

22、制无水无氧。 SiHCl 3 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 SiHCl 3 过程中若混有 O2，可能引起的后果是(2)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 、单项选择题 (本题包括 6小题，每小题 4分，共 24 分)1 (2013武汉模拟 )宇航员在升空、返回或遇到紧急情况时，必须穿上 10公斤重的舱内航天服，该航天服是由我国科学家近年来研制的新型“连续纤维增韧”航空材料做成的，其主要成分由碳化硅、陶瓷和 碳纤维复合而成。下列相关叙述错误的是 ( )A它耐高温

23、、抗氧化 B它比钢铁轻，但质地较脆C它没有固定熔点 D它是一种新型无机非金属材料2下列除杂方法正确的是 ( )ASiO2中含 Al2O3 杂质，可以加入足量 NaOH 溶液然后过滤除去BCO2 中含有 CO 杂质，可以通入盛有 CuO 的玻璃管且加热CCO2 中含有 HCl 杂质，可以通过盛有 Na2CO3 溶液的洗气瓶 DNa2CO3溶液中含有 Na2SiO3杂质，可以通入足量的 CO 2，然后过滤3(2012 梅州松口中学质检 ) 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 ()硅是构成一些岩石和许多矿物的基本元素 人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分 是二氧

24、化硅3高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 氮化硅陶瓷是 新型无机非金属材料 C60 属于原子晶体，用于制造纳米材料A BC D 4在一定条件下，下列各组物质不能反应的是 ( )CO 2H2O SiO2H 2O COCO 2 CO2C CaCO 3H2CO3 COFe2O3A B 博伊尔和乔C D 5诺贝尔物理学奖授予“光纤之父”英国华裔科学家高锟以及两位美国科学家威拉德 治史密斯。光导纤维的主要成分是二氧化硅，下列关于二氧化硅的说法正确的是 ( )A二氧化硅是 H 2SiO 3的酸酐，因此能与水反应 B用二氧化硅制取单质硅时，当生成 2.24 L 气体(标况)时

25、，得到 2.8 g硅C二氧化硅属于传统的无机非金属材料D二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发生反应 6如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是 ( )A SiO 2属于两性氧化物B盛放 Na2CO3 溶液的试剂瓶用玻璃塞C硅胶吸水后可重复再生D图中所示的转化都是氧化还原反应二、双项选择题 (本题包括 2小题，每小题 6分，共 12 分)7 (2012 深圳二中质检 )将足量 CO2通入 KOH 和 Ba(OH) 2的混合溶液中，开始和最后阶段的离子反 应是 ( )ACO22OH =CO23H2OBCO22OHBa2=BaCO3 H2OCBaCO3CO2H2

26、O=Ba22HCO 3DCO23CO 2H 2O=2HCO 38 (2012 梅州培英中学检测 )下列实验方案叙述正确的是 ( )A利用 SiO2 与水反应制备 H2SiO3 足量NaOH 过滤 足量 HClBSiO2(含杂质 Fe2O3)溶液滤液过滤制备 H 2SiO3C同浓度的 Na2CO 3溶液的碱性比 Na2SiO3溶液的强，说明酸性 H2CO3H2SiO3 D将 CO2通入 Na 2SiO3 溶液中，根据现象可说明酸性 H2CO3H2SiO3三、非选择题 (本题包括 4小题，共 64 分)9(15 分)如何除去下列各粉末状混合物中的杂质 (括号内物质为杂质 )，请按下列提供的试剂和操

27、作，将序号填在下表内。试剂： A.盐酸 B烧碱溶液 C氧气 D水 E 二氧化碳 F不需要其他试剂 操作：加热燃烧 加热熔融 高温灼烧 过滤混合物试剂操作(1)SiO2(CaCO 3)(2)SiO2(Si)(3)NaCl(SiO 2)(4)SiO 2(H 2SiO3)(5)Fe 2O3(SiO 2)蒸馏 结晶10(15 分)(2013 盐城模拟 )合理地固定和利用 CO 2能有效地减少空气中的温室气体，产物还能造福人 类。(1)11 km深海底的无脊椎动物依靠化学自养菌， 以海底热泉喷出液中的 H2S和 CO2合成(C6H10O5)n和一种淡黄色固体，该反应的化学方程式为 。(2)一定条件下用

28、CO2和 H 2合成二甲醚，反应物气流量对 CO 2的转化率、二甲醚选择性的影响结果如图1所示。控制气流量为 28 mLmin1，生成 0.3 mol二甲醚需通入 CO 2的物质的量为 。已知： 6H 2(g) 2CO 2(g) = CH 3OCH 3 (g) 3H 2O(g)(3)一种“碳捕捉”技术为：将含 CO 2 的工业尾气通过 NaOH 溶液，在所得溶液中加 CaO ，充分反应 后过滤，滤渣高温分解得到的高浓度 CO 2 可用于制备甲醇等。该技术中可以循环使用的物质为(4)利用光能和光催化剂， 可将 CO2和 H 2O(g)转化为 CH4和O2。紫外光照射时， 等量的 CO2和 H2O(g) 在不同催化剂 (、 )作用下， CH 4产量随光照时间的变化如图 2所示。在 030小时内， CH4的平 均生成速率 v()、v()和 v ( )从大到小的顺序为 。主11 (17分)(2012 广州六校联考 )白炭黑(SiO2H 2O)广泛用于橡胶、涂料、印刷等行业，可用蛇纹石 要成分为 Mg 6(Si4O10)(OH) 8