備戰(zhàn)2025年高考化學(xué)考點(diǎn)一遍過考點(diǎn)18碳、硅及其化合物教案（Word版附解析）

這是一份備戰(zhàn)2025年高考化學(xué)考點(diǎn)一遍過考點(diǎn)18碳、硅及其化合物教案（Word版附解析），共19頁(yè)。教案主要包含了碳族元素，無機(jī)非金屬材料等內(nèi)容，歡迎下載使用。
一、碳族元素
原子結(jié)構(gòu)：相同點(diǎn)——最外層有4個(gè)電子；不同點(diǎn)——電子層數(shù)、原子半徑。
1．相似點(diǎn)：
（1）主要化合價(jià)：+2、+4、?4。（2）氣態(tài)氫化物通式：RH4。
（3）氧化物的常見形式：RO、RO2。（4）最高價(jià)氧化物的水化物的通式：H2RO3或H4RO4。
2．遞變規(guī)律：
（1）原子半徑逐漸增大。（2）單質(zhì)的密度逐漸增大。
（3）單質(zhì)的熔沸點(diǎn)逐漸降低。（4）元素非金屬性逐漸減弱。
（5）元素金屬性逐漸增強(qiáng)。（6）氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱。
（7）最高價(jià)氧化物的水化物的酸性逐漸減弱，堿性逐漸增強(qiáng)。
（8）C、Si、Ge、Sn的+4價(jià)化合物穩(wěn)定，而Pb的+2價(jià)化合物穩(wěn)定。
二、碳、硅單質(zhì)的性質(zhì)、用途及制法
1．碳、硅在自然界中的存在
碳、硅均為第ⅣA族元素，非金屬性較強(qiáng)的是碳。碳在自然界中以游離態(tài)和化合態(tài)存在；硅元素在自然界中只以化合態(tài)存在，因其有親氧性。
2．碳、硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)及用途
（2）硅eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(與非金屬單質(zhì)反應(yīng)\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(O2：Si＋O2\(=====,\s\up12(△))SiO2,F2：Si＋2F2\(=====,\s\up12(△))SiF4,Cl2：Si＋2Cl2\(=====,\s\up12(高溫))SiCl4)),與強(qiáng)堿反應(yīng)：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑,與氫氟酸反應(yīng)：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑))
3．硅的工業(yè)制法
（1）四氯化硅還原法
①工藝流程
石英砂粗硅SiCl4高純硅
②反應(yīng)原理
Si(粗)+2Cl2SiCl4
SiCl4+2H2Si(純)+4HCl
（2）三氯甲硅烷還原法制備高純度硅(常用方法)
①工藝流程
②反應(yīng)原理
SiO2+2CSi+2CO↑，
Si+3HClSiHCl3+H2，
SiHCl3+H2Si+3HCl。
三、碳、硅的氧化物
1．一氧化碳
（1）物理性質(zhì)：無色無味的有毒氣體，難溶于水。
（2）化學(xué)性質(zhì)：
①可燃性：2CO+O22CO2
②還原性：CO還原Fe2O3的反應(yīng)為：3CO+Fe2O32Fe+3CO2
2．二氧化碳和二氧化硅的比較
注意：
玻璃中含有SiO2，SiO2能夠與堿液緩慢反應(yīng)，帶玻璃塞的玻璃試劑瓶一般都是磨砂口的，接觸非常嚴(yán)密，接觸堿液時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)生成具有黏合性很強(qiáng)的Na2SiO3水溶液，從而使瓶塞與瓶頸黏在一起，不易分開。
四、碳、硅元素的酸及其鹽
（一）碳酸及其鹽
1．碳酸是一種二元弱酸，酸性：CH3COOH>H2CO3>。
2．熱分解：碳酸>酸式鹽>正鹽（鹽中金屬陽(yáng)離子相同時(shí)）。
3．鹽在水中的溶解性：鉀、鈉、銨鹽和酸式鹽均可溶于水，鉀、鈉、銨鹽和酸式鹽的溶解度小于其正鹽；Mg2+、Ca2+、Ba2+等高價(jià)陽(yáng)離子的酸式鹽溶解度大于其正鹽的溶解度（正鹽均難溶于水）。
4．在可溶性碳酸鹽溶液中慢慢滴加H+，并不斷振蕩，反應(yīng)是分步進(jìn)行的，先生成，再生成CO2；因此利用兩者滴加順序不同，出現(xiàn)現(xiàn)象不同，可將它們互相鑒別出來。但難溶于水的碳酸鹽與H+的反應(yīng)，因其反應(yīng)只是發(fā)生在固體表面，故不能分步進(jìn)行。
（二）硅酸和硅酸鹽
1．硅酸
（1）物理性質(zhì)：硅酸難溶于水。
（2）化學(xué)性質(zhì)
①弱酸性：其酸性比碳酸弱，不能使紫色石蕊試液變紅。與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
H2SiO3+2NaOHNa2SiO3+2H2O
②不穩(wěn)定性：受熱易分解，化學(xué)方程式為H2SiO3SiO2+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+2HClH2SiO3↓+2NaCl
（4）用途：硅膠可用作干燥劑、催化劑的載體等。
2．硅酸與碳酸的比較
3．硅酸鹽
（1）概念：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）表示方法：硅酸鹽礦物的成分復(fù)雜，多用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示它們的組成，如硅酸Na2SiO3可表示為Na2O·SiO2，長(zhǎng)石KAlSi3O8可表示為：K2O·Al2O3·6SiO2。
4．硅酸鈉
（1）物理性質(zhì)：白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱水玻璃，有黏性。
（2）化學(xué)性質(zhì)：
①水解顯堿性。
②與酸性較硅酸強(qiáng)的酸反應(yīng)，化學(xué)方程式分別為：
與鹽酸反應(yīng)：Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaCl
與CO2的水溶液反應(yīng)：Na2SiO3+CO2+H2ONa2CO3+H2SiO3↓
（3）用途：黏合劑（礦物膠），防腐劑，耐火阻燃材料。
五、無機(jī)非金屬材料
1．物質(zhì)的分類
2．傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料
3．新型無機(jī)非金屬材料：
（1）高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：如氮化硅陶瓷具有較高的硬度和耐磨性、較強(qiáng)的抗化學(xué)浸蝕性和電絕緣性等。
（2）生物陶瓷：對(duì)機(jī)體無排異反應(yīng)，不會(huì)引起代謝作用異常。
（3）壓電陶瓷：具有壓電效應(yīng)。
考向一 碳、硅的性質(zhì)和用途
典例1 下列關(guān)于碳、硅的敘述正確的是
A．碳、硅都是ⅣA族元素，它們?cè)谧匀唤缰卸家曰蠎B(tài)形式存在
B．二氧化碳、二氧化硅的物理性質(zhì)相似
C．二氧化碳、二氧化硅都是酸性氧化物，能與NaOH溶液反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽
D．高純度的二氧化硅用于制造半導(dǎo)體材料
【解析】自然界中含有單質(zhì)碳(如金剛石、石墨)，A錯(cuò)誤；二氧化碳、二氧化硅的物理性質(zhì)(如熔、沸點(diǎn))差別很大，B錯(cuò)誤；高純度的晶體硅用于制造半導(dǎo)體材料，D錯(cuò)誤。
【答案】C
1．化學(xué)家Seidel指出Si與NaOH溶液的反應(yīng)，首先是Si與OH－反應(yīng)生成SiOeq \\al(4－,4)，然后SiOeq \\al(4－,4)迅速水解生成H4SiO4。下列有關(guān)說法正確的是
A．原硅酸鈉(Na4SiO4)能迅速水解，且水解后呈堿性，故Na4SiO4為弱電解質(zhì)
B．石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均屬于硅酸鹽產(chǎn)品
C．2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl說明Cl的非金屬性強(qiáng)于Si
D．半導(dǎo)體工業(yè)所說的“從沙灘到用戶”是指將二氧化硅制成晶體硅
考向二 CO2、SiO2的性質(zhì)
典例1 下列關(guān)于SiO2和CO2的說法中正確的是
A．CO2、SiO2分別是碳酸和硅酸的酸酐
B．SiO2既能與KOH反應(yīng)，又能與濃鹽酸反應(yīng)，而CO2不能
C．CO2是酸性氧化物，SiO2是兩性氧化物
D．CO2和SiO2都是由相應(yīng)的分子構(gòu)成的
【解析】CO2、SiO2都不能與濃鹽酸反應(yīng)，SiO2不是兩性氧化物，且不是由分子構(gòu)成的。
【答案】A
2．二氧化硅廣泛存在于自然界中，在日常生活、生產(chǎn)、科研及新型材料等方面有著重要的用途。a～e是對(duì)①～⑤反應(yīng)中SiO2所表現(xiàn)的化學(xué)性質(zhì)或作用進(jìn)行判斷，其中正確的是
①SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O
②SiO2+2CSi+2CO↑
③SiO2+4HFSiF4↑+2H2O
④Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
⑤SiO2+3CSiC+2CO↑
a.反應(yīng)①中SiO2作為玻璃的成分被消耗，用于刻蝕玻璃
b.反應(yīng)②中SiO2表現(xiàn)出氧化性
c.反應(yīng)③中SiO2表現(xiàn)了酸性氧化物的通性
d.反應(yīng)④符合用難揮發(fā)性的酸酐制取易揮發(fā)性的酸酐的道理
e.反應(yīng)⑤中SiO2未參加氧化還原反應(yīng)
A．a(chǎn)ce B．bde C．cde D．a(chǎn)b
二氧化硅的特殊性
（1）非金屬氧化物一般由分子構(gòu)成，而SiO2是由Si和O按個(gè)數(shù)比1∶2直接構(gòu)成。Si、SiC、Si3N4、BN等也是直接由原子構(gòu)成。
（2）SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接與水作用制備H2SiO3。
（3）酸性氧化物一般不與酸作用，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
用于制作光導(dǎo)纖維的是SiO2，用于制作半導(dǎo)體材料、計(jì)算機(jī)芯片的是晶體硅。
（5）水晶、石英、瑪瑙的主要成分是SiO2；珍珠的主要成分是CaCO3；鉆石是金剛石；紅、藍(lán)寶石的主要成分是Al2O3。
考向三 CO2與鹽或堿溶液反應(yīng)的規(guī)律
1、CO2與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)物的定量判斷方法
典例1 濃度相同的NaOH溶液各100 mL倒入A、B、C三個(gè)燒杯中，分別向三份溶液中通入不等量的CO2，充分反應(yīng)后，再向三份所得溶液中逐滴加入0.2 ml·L－1的鹽酸，產(chǎn)生CO2的體積與所加鹽酸體積之間的關(guān)系如圖所示。下列判斷不正確的是
A．原NaOH溶液的濃度為0.2 ml·L－1
B．B燒杯中通入的CO2體積為448 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)
C．通入CO2后，A燒杯中的溶質(zhì)為Na2CO3和NaHCO3
D．通入CO2后，C燒杯中溶質(zhì)成分的物質(zhì)的量之比為n(NaOH)∶n(Na2CO3)＝2∶1
【解析】CO2通入NaOH溶液，可能發(fā)生反應(yīng)2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O或NaOH＋CO2===NaHCO3，由圖示可知，滴加鹽酸時(shí)均不直接產(chǎn)生CO2氣體，且最終完全反應(yīng)消耗的鹽酸均為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正確；B燒杯中從開始加入鹽酸到開始產(chǎn)生氣體與從開始產(chǎn)生氣體到氣體完全放出需鹽酸相同，即通入CO2后生成的溶液為Na2CO3溶液，據(jù)2NaOH～CO2可知n(CO2)＝＝0.01 ml，標(biāo)準(zhǔn)狀況下V(CO2)＝224 mL，B錯(cuò)誤；A燒杯中未產(chǎn)生氣體消耗的鹽酸小于氣體完全生成消耗的鹽酸，故溶質(zhì)為Na2CO3和NaHCO3，C正確；C燒杯中通入CO2未產(chǎn)生氣體消耗的鹽酸大于氣體完全放出消耗的鹽酸，故溶液溶質(zhì)為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正確。
【答案】B
3．將過量的CO2分別通入：①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③Ca(OH)2溶液；④飽和Na2CO3溶液。最終溶液中有白色沉淀析出的是
A．①②③④B．②④
C．③④D．②③④
考向四 無機(jī)非金屬材料及硅酸鹽的表示方法
典例1 青石棉是一種致癌物質(zhì)，是《鹿特丹公約》中受限制的46種化學(xué)品之一，其化學(xué)式為Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸處理時(shí)，還原產(chǎn)物只有NO。下列說法不正確的是
A．青石棉是一種硅酸鹽材料
B．青石棉中含有一定量的石英晶體
C．青石棉的化學(xué)組成可表示為Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O
D．1 ml青石棉能使稀硝酸中的1 ml HNO3被還原
【解析】硅酸鹽指的是硅、氧與其他化學(xué)元素(主要是鋁、鐵、鈣、鎂、鉀、鈉等)結(jié)合而成的化合物的總稱，故青石棉是一種硅酸鹽產(chǎn)品；青石棉是一種純凈物，不可能含有一定量的石英晶體；1 ml Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O跟硝酸反應(yīng)時(shí)，失去3 ml電子，故能使稀硝酸中的1 ml HNO3被還原。
【答案】B
4．中國(guó)的瓷器馳名世界，傳統(tǒng)陶瓷是以黏土[主要成分為Al2Si2O5(OH)4]等天然硅酸鹽為主要原料燒成的制品。下列有關(guān)說法不正確的是
A．黏土也是制備玻璃的原料之一
B．黏土的主要成分可以表示為Al2O3·2SiO2·2H2O
C．陶瓷材料是人類應(yīng)用最早的硅酸鹽材料
D．傳統(tǒng)陶瓷材料的成分與新型陶瓷材料的成分不同
1．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，耐酸腐蝕，但是不能用來盛裝氫氟酸
2．下列說法正確的是
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．合成纖維和光導(dǎo)纖維都是新型無機(jī)非金屬材料
C．NaHCO3溶液中含有Na2SiO3雜質(zhì)，可通入少量CO2后過濾
D．SiO2中含Al2O3雜質(zhì)，可加入足量稀鹽酸，然后過濾除去
3．將過量的CO2分別通入：①CaCl2溶液，②Na2SiO3溶液，③Ca(OH)2溶液，④飽和Na2CO3溶液。最終溶液中有白色沉淀析出的是
A．①②③④ B．②④C．③④ D．②③④
4．為測(cè)定某草酸晶體(H2C2O4·2H2O)樣品的純度，現(xiàn)稱取一定質(zhì)量的該樣品，配制成100 mL溶液，取25.00 mL該溶液于錐形瓶中，加適量稀硫酸，用0.100 ml·L－1的KMnO4溶液滴定(雜質(zhì)不參與反應(yīng))。為省去計(jì)算過程，當(dāng)稱取的樣品的質(zhì)量為某數(shù)值時(shí)，滴定所用KMnO4溶液的毫升數(shù)恰好等于樣品中草酸晶體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的100倍。則應(yīng)稱取樣品的質(zhì)量為
A．2.25 g B．3.15 g C．9.00 g D．12.6 g
5．用四種溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對(duì)應(yīng)關(guān)系錯(cuò)誤的是
6．SiO2是一種化工原料，可以制備一系列物質(zhì)(如圖所示)。下列說法錯(cuò)誤的是
A．高爐煉鐵時(shí)，加入石灰石將鐵礦石中的脈石(主要成分為SiO2)轉(zhuǎn)化為易熔的爐渣
B．純凈的二氧化硅和單晶硅都是信息產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)材料
C．用鹽酸可除去石英砂(主要成分為SiO2)中少量的碳酸鈣
D．圖中所含反應(yīng)都不屬于氧化還原反應(yīng)
7．向某碳酸鈉溶液中逐滴加1 ml·L－1的鹽酸，測(cè)得溶液中Cl－、HCOeq \\al(－,3)的物質(zhì)的量隨加入鹽酸體積的關(guān)系如圖所示，其中n2∶n1＝3∶2，則下列說法中正確的是
A．Oa段反應(yīng)的離子方程式與ab段反應(yīng)的離子方程式相同
B．該碳酸鈉溶液中含有1 ml Na2CO3
C．b點(diǎn)的數(shù)值為0.6
D．b點(diǎn)時(shí)生成CO2的物質(zhì)的量為0.3 ml
8．某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖裝置對(duì)焦炭還原二氧化硅的氣體產(chǎn)物的成分進(jìn)行探究。
已知：PdCl2溶液可用于檢驗(yàn)CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO+PdCl2+H2OCO2+2HCl+Pd↓(產(chǎn)生黑色金屬鈀粉末，使溶液變渾濁)。
（1）實(shí)驗(yàn)前要通入足夠長(zhǎng)時(shí)間的N2，其原因是______________________。
（2）裝置B的作用是__________________________________________。
（3）裝置C、D中所盛試劑分別為__________、____________，若裝置C、D中溶液均變渾濁，且經(jīng)檢測(cè)兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________。
（4）該裝置的缺點(diǎn)是_________________________________________。
（5）資料表明，上述反應(yīng)在焦炭過量時(shí)會(huì)生成副產(chǎn)物SiC。取18 g SiO2和8.4 g焦炭充分反應(yīng)后收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體13.44 L，假定氣體產(chǎn)物只有CO，固體產(chǎn)物只有Si和SiC，則Si和SiC的物質(zhì)的量之比為______________。
（6）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明碳酸的酸性比硅酸的強(qiáng)： __。
9．硅是帶來人類文明的重要元素之一，在傳統(tǒng)材料發(fā)展到信息材料的過程中創(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的作用下，使SiCl4與N2反應(yīng)生成Si3N4沉積在石墨表面，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________。
（2）一種用工業(yè)硅(含少量鐵、銅的單質(zhì)及化合物)和氮?dú)?含少量氧氣)合成氮化硅的工藝主要流程如下：
已知硅的熔點(diǎn)是1 420 ℃，高溫下氧氣及水蒸氣能明顯腐蝕氮化硅。
①N2凈化時(shí)，銅屑的作用是_____________________；硅膠的作用是________________________。
②在氮化爐中反應(yīng)為3Si(s)+2N2(g)Si3N4(s) ΔH=-727.5 kJ·ml-1，開始時(shí)須嚴(yán)格控制氮?dú)獾牧魉僖钥刂茰囟鹊脑蚴莀__________________。
③X可能是________(選填“鹽酸”“硝酸”“硫酸”或“氫氟酸”)。
（3）工業(yè)上可以通過如圖所示的流程制取純硅：
①整個(gè)制備過程必須嚴(yán)格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________。
②假設(shè)每一輪次制備1 ml純硅，且生產(chǎn)過程中硅元素沒有損失，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______________。
1．[2019浙江4月選考]下列說法不正確的是
A．液氯可以儲(chǔ)存在鋼瓶中
B．天然氣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單質(zhì)、硫化物和硫酸鹽等
2．[2018江蘇]下列有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)與用途具有對(duì)應(yīng)關(guān)系的是
A．NaHCO3受熱易分解，可用于制胃酸中和劑
B．SiO2熔點(diǎn)高硬度大，可用于制光導(dǎo)纖維
C．Al2O3是兩性氧化物，可用作耐高溫材料
D．CaO能與水反應(yīng)，可用作食品干燥劑
3．[2017江蘇]下列有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)與用途具有對(duì)應(yīng)關(guān)系的是
A．Na2O2吸收CO2產(chǎn)生O2，可用作呼吸面具供氧劑
B．ClO2具有還原性，可用于自來水的殺菌消毒
C．SiO2硬度大，可用于制造光導(dǎo)纖維
D．NH3易溶于水，可用作制冷劑
4．[2016·江蘇]在給定的條件下，下列選項(xiàng)所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化均能實(shí)現(xiàn)的是
A．SiO2SiCl4Si
B．FeS2SO2H2SO4
C．N2NH3NH4Cl(aq)
D．MgCO3MgCl2(aq)Mg
物質(zhì)
二氧化硅
二氧化碳
結(jié)構(gòu)
四面體結(jié)構(gòu)，不存在單個(gè)分子
直線形結(jié)構(gòu)，存在單個(gè)CO2分子
晶體類型
原子晶體
分子晶體
化學(xué)式
SiO2
分子式：CO2
主要物理性質(zhì)
硬度大、熔、沸點(diǎn)高，常溫下為固體，不溶于水
熔、沸點(diǎn)低，常溫下為氣體，微溶于水
化學(xué)性質(zhì)
①與水反應(yīng)
不反應(yīng)
CO2+H2OH2CO3
②與酸反應(yīng)
只與HF反應(yīng)：
SiO2+4HFSiF4↑+2H2O
不反應(yīng)
③與堿（NaOH）反應(yīng)
SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O(盛堿液的試劑瓶用橡膠塞)
CO2+2NaOHNa2CO3+H2O 或CO2+NaOHNaHCO3
④與鹽的反應(yīng)
如與Na2CO3反應(yīng)：SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑
如與Ca(ClO)2反應(yīng)：
Ca(ClO)2+CO2+H2O
CaCO3↓+2HClO
⑤與堿性氧化物反應(yīng)
如與CaO反應(yīng)：
SiO2+CaOCaSiO3
如與Na2O反應(yīng)：
CO2+Na2ONa2CO3
用途
光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器、電子部件
滅火、人工降雨、制飲料、制碳酸鹽
物質(zhì)
硅酸
碳酸
化學(xué)式
H2SiO3
H2CO3
酸酐
SiO2
CO2
制法
Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaCl
CO2+H2OH2CO3
顏色與狀態(tài)
白色、粉末狀
無色液態(tài)，只存在于水溶液中
水溶性
不溶于水
只存在于水溶液中
酸性比較
弱
強(qiáng)
玻璃
水泥
陶瓷
主要原料
純堿、石灰石、石英
石灰石、黏土
黏土
設(shè)備
玻璃熔爐
水泥回轉(zhuǎn)窯
陶瓷窯
生產(chǎn)過程中的主要變化
SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑，
CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑
復(fù)雜的物理、化學(xué)變化
復(fù)雜的物理、
化學(xué)變化
主要成分
Na2SiO3，CaSiO3，SiO2
3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、CaO·Al2O3
與堿的反應(yīng)
反應(yīng)原理
CO2+2NaOH(足量)Na2CO3+H2O
CO2+NaOH(少量)NaHCO3
反應(yīng)后溶質(zhì)成分的判斷，x=n(NaOH)∶n(CO2)
x≤1∶1
NaHCO3
1∶1< x 2∶1
NaOH、Na2CO3
也可用數(shù)軸表示：
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
選項(xiàng)
操作及現(xiàn)象
溶液
A
通入CO2，溶液變渾濁
飽和Na2CO3溶液
B
通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通CO2至過量，渾濁消失
Na2SiO3溶液
C
通入CO2，溶液變渾濁，再加入品紅溶液，紅色褪去
Ca(ClO)2溶液
D
通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通CO2至過量，渾濁消失，再加入足量NaOH溶液，又變渾濁
澄清石灰水
變式拓展
1．【答案】D
【解析】原硅酸鈉(Na4SiO4)是強(qiáng)電解質(zhì)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；石英玻璃的主要成分是SiO2，不屬于硅酸鹽產(chǎn)品，B項(xiàng)錯(cuò)誤；HCl不是Cl的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物，無法通過鹽酸與硅酸鈉的反應(yīng)比較Cl、Si的非金屬性強(qiáng)弱，C項(xiàng)錯(cuò)誤。
2．【答案】B
【解析】通常用氫氟酸來刻蝕玻璃，與之對(duì)應(yīng)的反應(yīng)是③，a、c判斷錯(cuò)誤；反應(yīng)②是一個(gè)置換反應(yīng)，SiO2表現(xiàn)出氧化性，b正確；反應(yīng)④是一個(gè)復(fù)分解反應(yīng)，符合用難揮發(fā)的二氧化硅制取易揮發(fā)的二氧化碳，d正確；反應(yīng)⑤中硅的化合價(jià)和氧的化合價(jià)都沒有改變，e正確。
3．【答案】B
【解析】CO2溶于水：CO2+H2OH2CO3，H2CO3的酸性比鹽酸弱，而比硅酸強(qiáng)。根據(jù)酸與鹽反應(yīng)的規(guī)律，CO2通入CaCl2溶液中無明顯現(xiàn)象(一般弱酸不能制強(qiáng)酸)；過量的CO2通入Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成；CO2通入Ca(OH)2溶液至過量：Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O、CaCO3+H2O+CO2Ca(HCO3)2，最終生成Ca(HCO3)2而無沉淀產(chǎn)生；過量的CO2通入飽和Na2CO3溶液中：Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3↓，生成的 NaHCO3的溶解度比Na2CO3的溶解度小，從而有晶體析出。
4．【答案】A
【解析】制備玻璃的主要原料是石英、石灰石與純堿，不包括黏土，A項(xiàng)錯(cuò)誤。
考點(diǎn)沖關(guān)
1．【答案】C
【解析】不同的金屬氧化物顏色可能不同，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)致顏色變化，故A正確；新型無機(jī)非金屬材料主要有先進(jìn)陶瓷、非晶體材料、人工晶體、無機(jī)涂層、無機(jī)纖維等，氧化鋁陶瓷屬于新型無機(jī)非金屬材料，故B正確；瓷器主要是由黏土燒結(jié)而成，瓷器中含有多種硅酸鹽和二氧化硅，是混合物，故C錯(cuò)誤；HF能與二氧化硅反應(yīng)，陶瓷的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。
2．【答案】D
【解析】A項(xiàng)，SiOeq \\al(2－,3)與CO2、H2O反應(yīng)生成H2SiO3；B項(xiàng)，合成纖維為有機(jī)高分子材料；C項(xiàng)，通入少量CO2生成Na2CO3，引入新雜質(zhì)；D項(xiàng)，Al2O3溶于鹽酸，而SiO2不溶于鹽酸。
3．【答案】B
【解析】CO2溶于水：CO2＋H2OH2CO3，H2CO3的酸性比鹽酸弱，而比硅酸強(qiáng)。根據(jù)酸與鹽反應(yīng)的規(guī)律，CO2通入CaCl2溶液中無明顯現(xiàn)象；過量的CO2通入濃 Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成；CO2通入Ca(OH)2溶液至過量，Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2，最終生成Ca(HCO3)2 而無沉淀；過量CO2通入飽和Na2CO3溶液中：Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3↓，生成的 NaHCO3溶解度比Na2CO3溶解度小而結(jié)晶析出，故選B。
4．【答案】D
【解析】設(shè)樣品的質(zhì)量為x，草酸晶體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為w，滴定所用KMnO4溶液的毫升數(shù)為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)
則5y×10－4＝2×eq \f(xw,126×4)，滴定所用KMnO4溶液的毫升數(shù)恰好等于樣品中草酸晶體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的100倍，y＝100w，可知x＝12.6 g，故選D。
5．【答案】B
【解析】A項(xiàng)，由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，向飽和Na2CO3溶液中通入CO2會(huì)析出NaHCO3晶體，正確；B項(xiàng)，CO2通入Na2SiO3溶液中產(chǎn)生H2SiO3沉淀，CO2過量后沉淀不消失，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，CO2與Ca(ClO)2溶液反應(yīng)生成CaCO3沉淀和HClO，溶液變渾濁后加入品紅溶液，被HClO氧化褪色，正確；D項(xiàng)，首先CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，繼續(xù)通CO2，生成可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH，又發(fā)生2NaOH＋Ca(HCO3)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又變渾濁，正確。
6．【答案】D
【解析】CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑，CaSiO3的熔點(diǎn)低于SiO2的熔點(diǎn)，故A項(xiàng)正確；光導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化硅，硅可用于制作半導(dǎo)體、芯片，純凈的二氧化硅和單晶硅都是信息產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)材料，故B項(xiàng)正確；碳酸鈣溶于鹽酸生成氯化鈣和水以及二氧化碳，二氧化硅和鹽酸不反應(yīng)，可以用鹽酸除去石英砂(主要成分為SiO2)中少量的碳酸鈣，故C項(xiàng)正確；化學(xué)反應(yīng)前后有元素化合價(jià)發(fā)生變化的反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)，題圖中二氧化硅與碳反應(yīng)生成硅單質(zhì)和一氧化碳的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。
7．【答案】C
【解析】結(jié)合圖像知Oa段反應(yīng)為COeq \\al(2－,3)＋H＋===HCOeq \\al(－,3)，a點(diǎn)后：HCOeq \\al(－,3)＋H＋===H2O＋CO2↑，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由加入a L鹽酸時(shí)生成HCOeq \\al(－,3)為0.5 ml，則n(HCl)＝0.5 ml可知，n(Na2CO3)＝0.5 ml，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由n2∶n1＝3∶2，可推知n2＝0.6 ml，n1＝0.4 ml，C項(xiàng)正確；b點(diǎn)產(chǎn)生n(CO2)＝0.1 ml，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
8．【答案】（1）將裝置中的空氣排盡，避免空氣中的氧氣等對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾
（2）作安全瓶，防止倒吸
（3）澄清石灰水 PdCl2溶液 3SiO2+4C2CO2↑+2CO↑+3Si
（4）缺少尾氣吸收裝置
（5）2∶1
（6）向硅酸鈉溶液中通入二氧化碳?xì)怏w，溶液變渾濁，證明碳酸酸性大于硅酸
【解析】（1）碳與二氧化硅反應(yīng)要在高溫下進(jìn)行，而高溫下碳與空氣中氧氣反應(yīng)，所以實(shí)驗(yàn)前要通入足夠長(zhǎng)時(shí)間的N2將裝置中的空氣排盡。
（2）根據(jù)裝置圖可知，B裝置作安全瓶，防止倒吸。
（3）碳與二氧化硅反應(yīng)可能生成CO也可能生成CO2，所以C裝置用來檢驗(yàn)CO2，D裝置用來檢驗(yàn)CO，所盛試劑分別為澄清石灰水、PdCl2溶液;若裝置C、D中溶液均變渾濁，說明既有CO2又有CO，由于兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，根據(jù)元素守恒可知化學(xué)方程式為3SiO2+4C2CO2↑+2CO↑+3Si。
（4）CO有毒，不能直接排放到空氣中，而該裝置缺少尾氣吸收裝置吸收未反應(yīng)的CO。
（5）18 g SiO2是0.3 ml ，8.4 g C是0.7 ml ，充分反應(yīng)后收集到13.44 L
(0.6 ml )氣體，假定氣體產(chǎn)物只有CO，固體產(chǎn)物只有Si和SiC，則有
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的物質(zhì)的量之比為0.2 ml∶0.1 ml =2∶1。
（6）驗(yàn)證碳酸、硅酸的酸性強(qiáng)弱，將CO2氣體通入硅酸鈉溶液，發(fā)生反應(yīng)CO2+H2O+Na2SiO3Na2CO3+H2SiO3↓，溶液變渾濁，說明酸性H2CO3>H2SiO3。
9．【答案】（1）3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl
（2）①除去原料氣中的氧氣 除去水蒸氣
②這是放熱反應(yīng)，防止局部過熱，導(dǎo)致硅熔化熔合成團(tuán)，阻礙與N2的充分接觸
③硝酸
（3）①SiHCl3+3H2OH2SiO3+3HCl+H2↑
②5∶1
【解析】（1）制備Si3N4的反應(yīng)中，反應(yīng)物是H2、SiCl4和N2，根據(jù)質(zhì)量守恒，除了Si3N4外，還有HCl氣體生成，從而寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。
（2）①氮?dú)庵泻猩倭垦鯕饧八魵?，需將氮?dú)鈨艋肅u除去氧氣，硅膠除去水蒸氣。
②氮化爐溫度為1 200～1 400 ℃，硅的熔點(diǎn)為1 420 ℃，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，嚴(yán)格控制氮?dú)饬魉伲钥刂茰囟葹? 200～1 400 ℃，防止硅熔化熔合成團(tuán)，阻礙硅與氮?dú)獾某浞纸佑|。
③Si3N4與氫氟酸反應(yīng)，而與硝酸不反應(yīng)，且硝酸可將硅塊中的Fe、Cu雜質(zhì)溶解而除去。
（3）①SiHCl3與H2O反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和H2。
②制取1 ml純硅第一輪次：
反應(yīng)Ⅰ：Si + 3HCl SiHCl3 + H2，
1 ml 3 ml÷90% 1 ml 1 ml
反應(yīng)Ⅱ：
SiHCl3 + H2 Si + 3HCl，
1 ml 1 ml÷93.75% 1 ml 3 ml
第二輪次生產(chǎn)中，需補(bǔ)充HCl物質(zhì)的量為3 ml÷90%-3 ml，需補(bǔ)充H2物質(zhì)
的量為1 ml÷93.75%-1 ml，則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．液氯就是液態(tài)的氯氣，與鋼瓶不反應(yīng)，可以儲(chǔ)存在鋼瓶中，A項(xiàng)正確；
B．天然氣的主要成分是甲烷，可燃冰的主要成分是甲烷的水合物，B項(xiàng)錯(cuò)誤；
C．石英、水晶、硅石、沙子的主要成分均為二氧化硅，C項(xiàng)正確；
D．硫在地殼中主要以硫化物、硫酸鹽等形式存在，火山口處有硫單質(zhì)，D項(xiàng)正確。故答案選B。
2．【答案】D
【解析】A項(xiàng)，NaHCO3能與HCl反應(yīng)，NaHCO3用于制胃酸中和劑，NaHCO3用于制胃酸中和劑與NaHCO3受熱易分解沒有對(duì)應(yīng)關(guān)系；B項(xiàng)，SiO2傳導(dǎo)光的能力非常強(qiáng)，用于制光導(dǎo)纖維，SiO2用于制光導(dǎo)纖維與SiO2熔點(diǎn)高硬度大沒有對(duì)應(yīng)關(guān)系；C項(xiàng)，Al2O3的熔點(diǎn)很高，用作耐高溫材料，Al2O3用作耐高溫材料與Al2O3是兩性氧化物沒有對(duì)應(yīng)關(guān)系；D項(xiàng)，CaO能與水反應(yīng)，用于食品干燥劑，CaO用于食品干燥劑與CaO與水反應(yīng)有對(duì)應(yīng)關(guān)系；答案選D。
點(diǎn)睛：本題考查常見無機(jī)物的性質(zhì)和用途，解題的關(guān)鍵是熟悉常見物質(zhì)的重要性質(zhì)，理解性質(zhì)決定用途以及性質(zhì)與用途之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。體現(xiàn)“讓學(xué)生學(xué)習(xí)真實(shí)、有用的化學(xué)”的課程理念。
3．【答案】A
【解析】A．過氧化鈉可以和二氧化碳反應(yīng)生成氧氣，A正確；B．因二氧化氯具有氧化性才用于自來水的殺菌消毒，B錯(cuò)誤；C．二氧化硅透光性好，用于制造光導(dǎo)纖維，C錯(cuò)誤；D．液氨汽化時(shí)吸收大量熱，所以氨可用作制冷劑，D錯(cuò)誤。
4．【答案】C
【解析】A、四氯化硅被氫氣還原可以制備單質(zhì)硅，但SiO2與鹽酸不反應(yīng)，A錯(cuò)誤；B、煅燒FeS2可以得到氧化鐵和二氧化硫，但SO2和H2O反應(yīng)生成H2SO3，B錯(cuò)誤；C、N2+3H22NH3、NH3+HClNH4Cl，C正確；D、鎂是活潑的金屬，金屬鎂的冶煉方法是電解熔融的氯化鎂，電解氯化鎂溶液生成氯氣、氫氣和氫氧化鎂，D錯(cuò)誤。答案選C。