专题4 第1讲含硅矿物与信息材料Word文档格式.docx
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①
②
③
（2）硅的化学性质
①与氢氟酸反应：
Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
②与NaOH溶液反应：
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
③与O2反应：
Si＋O2
SiO2。
4.硅的工业制法
工业上常用焦炭在电炉中还原SiO2得到粗硅，但反应需隔绝空气（或O2），生成的是CO而不是CO2。
二、碳、硅的氧化物
1.CO的性质
（1）物理性质：
无色无味的气体，难溶于水。
能使人中毒的原因是其与人体中血红蛋白相结合，因缺氧而中毒。
（2）化学性质
①可燃性：
2CO＋O2
2CO2。
②还原性：
CO还原Fe2O3的反应为Fe2O3＋3CO
2Fe＋3CO2。
2.二氧化碳与二氧化硅的比较
（1）物理性质
①熔、沸点：
CO2的熔、沸点比SiO2的熔、沸点低。
②溶解性：
CO2能溶于水，SiO2不溶于水。
物质
二氧化碳
二氧化硅
与水反应
CO2＋H2O
H2CO3
不反应
与酸反应
氢氟酸用于刻蚀玻璃：
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
与碱反应（如NaOH）
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O或CO2＋NaOH===NaHCO3
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O（盛碱液的试剂瓶不能用玻璃塞）
与盐反应（如Na2CO3）
CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3
SiO2＋Na2CO3
Na2SiO3＋CO2↑
与碱性氧化物反应
与Na2O反应：
CO2＋Na2O===Na2CO3
与CaO反应：
SiO2＋CaO
CaSiO3
与碳反应
C＋CO2
2CO
2C＋SiO2
Si＋2CO↑
（3）主要用途
CO2：
化工原料、灭火剂、光合作用。
干冰用作制冷剂，人工降雨。
SiO2：
制光学仪器、石英玻璃。
水晶可制作饰品，常用来制造通讯材料光导纤维。
（1）CO2与水反应生成碳酸，但SiO2不溶于水，不能用SiO2与水反应制备硅酸。
（2）SiO2既能与HF反应，又能与NaOH溶液反应，但SiO2不是两性氧化物。
（3）在实验室用启普发生器制取CO2，引导分析启普发生器的工作原理。
【课堂拓展】
晨记：
硅及其化合物的特殊性质
一般规律
硅及其化合物的特性
Si
硅还原性强于碳
非金属单质与强碱溶液反应一般不产生H2
硅可与强碱溶液反应产生H2
非金属单质一般不与非氧化性酸反应
Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
非金属单质一般为绝缘体
硅为半导体
SiO2
酸性氧化物一般与水反应生成相应酸
SiO2不溶于水，也不与水反应
酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应
“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律，H2CO3酸性强于H2SiO3，故可发生反应Na2SiO3＋CO2＋H2O===
Na2CO3＋H2SiO3↓
以下反应不能说明酸性的强弱：
Na2CO3＋SiO2
CaCO3＋SiO2
＋CO2↑
H2SiO3
无机酸一般易溶于水
硅酸难溶于水
[速查速测]
1.（易混点排查）正确的打“√”，错误的打“×
”
（1）12C、13C、14C是碳的三种同素异形体（×
）
（2）向空气中排放二氧化碳会形成酸雨（×
（3）大气中二氧化碳的消耗途径主要是绿色植物的光合作用（√）
（4）向Ca（ClO）2溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失（√）
（5）晶体硅熔点高硬度大，故可用于制作半导体材料（×
2.（教材知识原创改编）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横线上。
（1）SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O________。
（2）SiO2＋Na2CO3
Na2SiO3＋CO2↑________。
（3）SiO2＋2C
Si＋2CO↑________。
（4）SiO2＋3C
SiC＋2CO↑________。
（5）SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O________。
A.作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀
B.具有氧化性
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.氧化还原反应中既不作氧化剂，也不作还原剂
答案
（1）C
（2）D （3）B （4）E （5）A
3.（规范简答）从元素周期表的位置看，碳和硅均为ⅣA族元素，自然界中有碳的多种单质存在，自然界中有硅的单质吗？
为什么？
____________________________________________________________________。
答案 没有，因为硅有很强的亲氧性，在地壳形成时硅与氧易结合，难分离，因而硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐形式存在
[A组 基础知识巩固]
1.（2019·
山东寿光现代中学月考）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质的基本元素
②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品
③高纯度的硅单质是良好的半导体材料
④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料
⑤水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂
⑥二氧化硅可用作光纤以及电脑芯片
A.①②③④B.②③⑤⑥
C.①③④⑤D.②③④⑤
解析 水晶的主要成分是二氧化硅，故②错误；
二氧化硅可用作光纤，单质硅可用作电脑芯片，故⑥错误。
本题选C。
答案 C
2.（2018·
四川达州检测）下列说法中正确的是（ ）
A.单质
氧化物
酸或碱
盐，硅单质可以按上述关系进行转化
B.若a、b、c分别为Si、SiO2、H2SiO3，则可以通过一步反应实现如图所示的转化关系
C.二氧化碳和二氧化硅都可溶解在NaOH溶液中
D.青花瓷胎体的原料为高岭土[Al2Si2O5（OH）4]，若以氧化物形式可表示为Al2O3·
SiO2·
H2O
解析 Si与O2反应生成SiO2，SiO2不与H2O反应，“氧化物
酸或碱”不能实现，A项错误；
b→c，c→a均不能通过一步反应实现，B项错误；
二氧化碳和二氧化硅都属于酸性氧化物，都能与NaOH溶液反应生成盐和水，C项正确；
硅酸盐可以用盐的形式或二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成，Al2Si2O5（OH）4可表示为Al2O3·
2SiO2·
2H2O，D项错误。
3.（2019·
杭州质检）用4种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是（ ）
选项
操作及现象
溶液
A
通入足量CO2，溶液变浑浊
饱和Na2CO3
B
通入CO2，溶液变浑浊；
继续通CO2至过量，浑浊消失
Na2SiO3溶液
C
再加入品红溶液，红色褪去
Ca（ClO）2溶液
D
继续通CO2至过量，浑浊消失；
再加入足量NaOH溶液，又变浑浊
Ca（OH）2溶液
解析 A项，CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3↓，由于NaHCO3的溶解度比Na2CO3小，生成的NaHCO3的质量多而析出；
B项，CO2＋Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，H2SiO3与CO2不反应，浑浊不会消失；
C项，CO2＋Ca（ClO）2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，所以溶液变浑浊，加入的品红被HClO氧化褪色；
D项，首先，CO2＋Ca（OH）2===CaCO3↓＋H2O，继续通CO2至过量，产生可溶于水的Ca（HCO3）2，再加入足量的NaOH，则发生反应：
2NaOH＋Ca（HCO3）2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又变浑浊。
答案 B
4.为检验二氧化碳气体中是否混有一氧化碳，某课外兴趣小组的同学设计了如下图所示的实验装置：
根据装置回答问题：
（1）A装置的作用是________。
（2）实验后怎样处理尾气________，发生反应的化学方程式为_____________________________________________________________________。
（3）若实验时观察到________，则证明原气体中一定含有一氧化碳。
解析
（1）除去混合气体的CO2时，可先将混合气体通入盛有NaOH溶液的洗气瓶中，故A装置的作用是吸收CO2，以排除对后面实验的干扰。
（2）CO有毒，故将CO点燃生成CO2才能排放到空气中。
（3）CO还原CuO的实验现象是黑色粉末变成红色，故利用这一现象来证明原气体中一定含有CO。
答案
（1）吸收CO2
（2）点燃 2CO＋O2
2CO2
（3）B中无明显现象，装置C中黑色粉末变成光亮的红色，D中澄清石灰水变浑浊
【归纳反思】
确认混合气体（CO、CO2）中含有CO气体的实验设计方法
各装置的作用是：
A——除去混合气体中的CO2气体
B——检验混合气体中CO2是否除尽
C——CO还原CuO：
CO＋CuO
Cu＋CO2
D——验证CO的氧化产物CO2
E——除去尾气中的CO2气体
F——除去尾气中的CO气体、防止污染环境
确定混合气体中含有CO气体的实验现象是：
C中的物质由黑色变成红色，B中无明显现象，D中的澄清石灰水变浑浊。
[B组 考试能力过关]
5.下列有关硅及其化合物的叙述错误的是（ ）
A.SO2通入Na2SiO3溶液产生胶状沉淀，证明酸性H2SO3>
H2SiO3（2017·
北京理综，10D）
B.SiO2硬度大，故可用于制造光导纤维（2017·
江苏，3C）
C.HF能与SiO2反应，可用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记（2016·
全国卷Ⅲ，7D）
D.石英砂可用于生产单晶硅（2016·
海南，4C）
解析 A项，依据强酸制弱酸原理判断；
B项，前后无因果关系。
6.（2018·
江苏化学，1）CO2是自然界碳循环中的重要物质。
下列过程会引起大气中CO2含量上升的是（ ）
A.光合作用B.自然降雨
C.化石燃料的燃烧D.碳酸盐的沉积
解析 光合作用过程中植物吸收CO2使CO2含量下降，A项不符合题意；
自然降雨的过程会消耗CO2，使CO2含量下降，B项不符合题意；
化石燃料燃烧时会产生CO2，使CO2含量上升，C项符合题意；
碳酸盐能够与CO2反应生成可溶性的碳酸氢盐，消耗CO2，使CO2含量下降，D项不符合题意。
7.（安徽理综）下列有关说法正确的是（ ）
A.在酒精灯加热条件下，Na2CO3、NaHCO3固体都能发生分解
B.Fe（OH）3胶体无色、透明，能产生丁达尔现象
C.H2、SO2、CO2三种气体都可用浓H2SO4干燥
D.SiO2既能和氢氧化钠溶液反应又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物
解析 A项，Na2CO3固体在酒精灯加热条件下，不分解，错误；
B项，Fe（OH）3胶体呈红褐色，错误；
C项，H2、SO2、CO2三种气体都可用浓硫酸干燥，正确；
D项，由于SiO2与氢氟酸反应不能生成盐，所以SiO2是酸性氧化物而不是碱性氧化物，错误。
考点二 硅酸盐 无机非金属材料
名师课堂导语本考点主要考查：
（1）硅酸和硅酸盐的性质；
（2）无机非金属材料的用途。
1.硅酸
2.硅酸盐
（1）概念：
是由硅、氧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）组成的表示方法
通常用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（Na2SiO3）可表示为Na2O·
SiO2，长石（KAlSi3O8）可表示为K2O·
Al2O3·
6SiO2。
（3）硅酸钠
①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。
②与酸性较硅酸强的酸反应：
溶液中通入CO2反应的化学方程式：
Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。
③用途：
黏合剂（矿物胶），耐火阻燃材料。
（1）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。
（2）硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐是硅酸钠，其水溶液称为水玻璃。
硅胶（mSiO2·
nH2O）是一种很好的无毒干燥剂。
3.常见无机非金属材料
（1）传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。
①常见硅酸盐材料比较
水泥
玻璃
陶瓷
生产原料
石灰石、黏土
纯碱、石灰石和石英
黏土
主要设备
水泥回转窑
玻璃窑
陶瓷窑
生产条件
高温
②玻璃生产中的两个重要反应：
Na2SiO3＋CO2↑；
CaSiO3＋CO2↑。
（2）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、较强的抗化学侵蚀性和电绝缘性等。
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。
（1）玻璃中含有二氧化硅，因此氢氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。
（2）NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用玻璃塞而使用橡胶塞。
（1）玻璃是一种晶体，有较高的熔点（×
（2）水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱（×
（3）传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料（√）
（4）光导纤维、碳纳米管、氮化硅结构陶瓷等都是新型无机非金属材料（√）
（5）传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐。
（×
2.（教材改编题）世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：
“中国至少在距今3000年以前，就已经使用玻璃了。
”下列有关玻璃的说法不正确的是（ ）
A.制普通玻璃的原料主要是石灰石和黏土
B.玻璃在加热熔化时没有固定的熔点
C.普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅
D.盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起
答案 A
3.（思维探究题）胃舒平的主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁（Mg2Si3O8·
nH2O）等化合物。
（1）三硅酸镁的氧化物形式为_______________________________________。
（2）Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是：
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案
（1）2MgO·
3SiO2·
nH2O
（2）Al2O3、MgO和SiO2均具有很高的熔点，故可制耐火材料
1.下列关于硅材料的说法不正确的是（ ）
A.钢化玻璃与普通玻璃的主要成分基本相同
B.制普通玻璃的原料是石灰石、纯碱和石英砂
C.陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料
D.水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂
解析 钢化玻璃是普通玻璃经一定物理方法处理后得到的，A项正确；
水玻璃是Na2SiO3水溶液，是混合物，D项不正确。
答案 D
2.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：
Na2O·
3FeO·
Fe2O3·
8SiO2·
D.1mol青石棉能使1molHNO3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；
1molNa2O·
H2O跟硝酸反应时，失去3mol电子，故能使1molHNO3被还原。
3.下列说法正确的是（ ）
A.向含K＋、Na＋、Br－、SiO
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，可加入足量稀盐酸溶液，然后过滤除去
解析 CO2＋H2O＋SiO
===H2SiO3↓＋CO
，A错误；
合成纤维属于有机高分子材料，B错误；
除去NaHCO3溶液中的Na2SiO3杂质，应通入足量CO2，发生反应：
Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===2NaHCO3＋H2SiO3↓，C错误；
SiO2不与稀盐酸反应，D正确。
【方法技巧】
复杂硅酸盐的表示方法
（1）氧化物的书写顺序：
活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。
（2）氧化物前化学计量数的配置原则：
除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置化学计量数，且不同氧化物间以“·
”隔开。
（3）当化学计量数配置出现分数时应化为整数。
如正长石：
KAlSi3O8不能写成
K2O·
3SiO2，应写成K2O·
4.（2017·
北京理综）古丝绸之路贸易中的下列商品，主要成分属于无机物的是（ ）
解析 瓷器主要成分属于硅酸盐，属于无机物；
丝绸主要成分为蛋白质，属于有机物；
茶叶中的主要成分有咖啡因、糖类等，属于有机物；
中草药成分较为复杂，主要成分为有机物。
5.（2017·
课标全国Ⅱ）水泥是重要的建筑材料。
水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。
实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：
回答下列问题：
（1）在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。
加入硝酸的目的是________________________________________________
_______________________________________________________________，
还可使用________代替硝酸。
（2）沉淀A的主要成分是________，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为___________________________________________________
_______________________________________________________________。
（3）加氨水过程中加热的目的是_________________________________________
___________________________________________________________________。
沉淀B的主要成分为______________、______________（填化学式）。
解析
（1）Fe3＋容易在pH较小时转换为沉淀，所以需要将Fe2＋氧化为Fe3＋。
双氧水可以将Fe2＋氧化为Fe3＋且不会引入杂质。
（2）二氧化硅不与强酸反应，但与HF反应，所以沉淀A是二氧化硅。
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
（3）加热可以促进Fe3＋、Al3＋水解生成Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀。
pH为4～5时Ca2＋、Mg2＋不沉淀，Fe3＋、Al3＋沉淀，所以沉淀B为Fe（OH）3、Al（OH）3。
答案
（1）将Fe2＋氧化为Fe3＋ 双氧水
（2）SiO2 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
（3）防止胶体生成，易沉淀分离 Fe（OH）3 Al（OH）3
[A级 全员必做题]
1.（2018·
山西晋中适应性调研，7）下列用品中属于新型无机非金属制品的是（ ）
A.压电陶瓷B.棉花
C.水泥D.丝绸
解析 压电陶瓷属于新型无机非金属制品，A项正确；
棉花的主要成分是纤维素，纤维素属于有机物，B项错误；
水泥是传统的无机非金属制品，C项错误；
丝绸的主要成分是蛋白质，属于有机物，D项错误。
2.（2019·
南通二调）我国《可再生能源法》倡导碳资源的高效转化及循环利用（如图所示）。
下列做法与上述理念相违背的是（ ）
A.大力发展煤的气化及液化技术
B.加快石油等化石燃料的开采和使用
C.以CO2为原料生产可降解塑料
D.将秸秆进行加工转化为乙醇燃料
解析 煤的气化和液化是通过化学变化将煤转化为气体和液体燃料的先进洁净煤技术，可以减少污染物的排放，A项正确；
石油等化石燃料为不可再生能源，加快化石燃料的开采和使用，会破坏环境，加重环境污染，B项错误；
可降解塑料不会造成“白色污染”，C项正确；
将秸秆转化为乙醇燃料，可以减少PM2.5的产生，D项正确。
3.（2018·
晋豫省际大联考）山西博物院是太原市地标性建筑之一，下列相关说法正确的是（ ）
A.展柜使用的钢化玻璃，其主要成分只有SiO2
B.墙体使用的砖瓦、水泥，是硅酸盐材料
C.陈列的元青花瓷的原料有高岭土[Al2Si2O5（OH）4]，也可以表示为Al2O3·
D.展示的青铜器上有一层绿色物质可能是碱式碳酸铜，此绿色物质不溶于盐酸
解析 钢化玻璃与普通玻璃的成分相同（只是制造的工艺不同），主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅，A项错误；
砖瓦和水泥都是硅酸盐工业的产品，所以B项正确；
高岭土[Al2Si2O5
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