《2019高考化学一轮复习 元素化合物 专题8 硅及其化合物》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019高考化学一轮复习 元素化合物 专题8 硅及其化合物（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1硅及其化合物硅及其化合物【考向分析考向分析】硅及其化合物在高考的考点一是以新材料、新技术为背景考查 C、Si 及其重要化合物的性质及应用；二是以硅、硅酸的制备为载体，考查实验探究能力，Si 和 SiO2在现代科技中的用途常已成为高考选择题考查的热点。【要点讲解要点讲解】要点要点 1.1. 硅和二氧化硅硅和二氧化硅1硅（1）自然界存在形式：硅在地壳中的含量仅次于氧，全部以化合态存在。主要单质有：晶体硅和无定性硅两大类。（2）物理性质：晶体硅为原子晶体，灰黑色、有金属光泽、硬度大而脆、熔沸点高。导电性介于导体和绝缘体之间，是常用的半导体材料。（3）化学性质：常温下化学性质不活泼，只能跟 F2、H
2、F 和 NaOH 溶液反应，在高温条件下，单质硅能与 O2和 Cl2等非金属单质反应。条件化学反应化学方程式跟 F2反应Si2F2SiF4跟 HF 反应Si4HFSiF42H2常温跟 NaOH 溶液反应Si2NaOHH2ONa2SiO32H2跟 O2反应SiO2 高温 SiO2高温跟 Cl2反应Si2Cl2 高温 SiCl4（4）用途：太阳能电池、计算机芯片、半导体材料、制作特种钢及合金等。（5）制备：自然界中无游离态的硅，工业上，用 C 在高温下还原 SiO2可制得粗硅，有关反应的化学方程式： SiO22C 高温 Si(粗)2CO，Si(粗)2Cl2 高温 SiCl4，SiCl42H2 高温
3、 Si(纯)4HCl温馨提示：硅主要用于半导体材料（如集成电路的芯片），另外还用于制作特种纲及合金。非金属单质一般为非导体（如硫），但 Si 却为半导体。C、Si 同属 IVA 族，还原2性是 Si 大于 C，而 C 却能将 Si 从 SiO2中还原出来（条件是高温），原因是产物 CO 气体迅速从反应体系中逸出。非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，而 Si 却能与 HF 发生反应。2二氧化硅（SiO2）（1）SiO2的空间结构：SiO2晶体是立体网状结构。在 SiO2晶体里，每个 Si 周围结合四个O，同时每个 O 与两个 Si 相结合，在 SiO2晶体中原子个数比为 12，因此用“SiO2”这
4、个式子表示二氧化硅晶体的组成。SiO2直接由原子构成不存在单个 SiO2分子。（2）物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水。（3）化学性质：SiO2常温下化学性质很不活泼，不与水、酸反应（氢氟酸除外） ，能与强碱溶液、氢氟酸反应，高温条件下可以与碱性氧化物反应。化学反应化学方程式相关应用与强碱反应SiO22NaOHNa2SiO3H2OSiO2能与强碱溶液生成的硅酸钠具有粘性，所以不能用带磨口玻璃塞试剂瓶存放碱性溶液，避免 Na2SiO3将瓶塞和试剂瓶粘住，打不开，碱性溶液存放应用橡皮塞与氢氟酸反应SiO24HFSiF4+2H2O利用此反应，氢氟酸能刻蚀玻璃；氢氟酸不能用玻璃试剂瓶存放，应用塑料瓶与
5、碱性氧化物反应SiO2CaO 高温 CaSiO与某些盐类反应SiO2+CaCO3 高温 CaSiO3+CO2SiO2+Na2CO3 高温 Na2SiO3+CO2之所以能够如此反应，原因是高温条件下，产物 CO2容易从反应体系中逃逸，使反应向正方面进行（4）用途：石英可用于制作石英表和石英玻璃；石英砂常用作制薄玻璃和建筑材料；水晶常用来制造电子部件、光学仪器、工艺品和眼镜片等；玛瑙用于制造精密仪器轴承、耐磨3器皿和装饰品；SiO2被用于制造高性能的现代通讯材料光导纤维。温馨提示：二氧化碳和二氧化硅的比较要点要点 2.2. 硅酸与硅酸盐硅酸与硅酸盐1硅酸（1）物理性质：硅酸是不溶于水的白色胶状物，
6、能形成硅胶，硅胶吸附水分能力强。（2）化学性质：H2SiO3是一种弱酸，酸性比碳酸弱，其酸酐为 SiO2，不能直接由 SiO2溶于水制得，而用可溶性硅酸盐与酸反应制取：Na2SiO32HCl2NaClH2SiO3或Na2SiO3CO2H2OH2SiO3Na2CO3（此方程式证明酸性：H2SiO3H2CO3）（3）用途：硅胶作干燥剂、催化剂的载体。2硅酸盐：硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称。硅酸盐种类很多，大多数难溶于水，最常见的可溶性硅酸盐是 Na2SiO3。（1）硅酸钠溶于水，其水溶液俗称“水玻璃” ，是一种矿物胶。盛水玻璃的试剂瓶要使用橡胶塞。能与酸性较强的酸反应：Na2SiO
7、3 + 2HCl H2SiO3(白)+ 2NaCl；Na2SiO3 + CO2 + H2O H2SiO3+ Na2CO3。（2）硅酸盐材料是传统的无机非金属材料，玻璃、水泥、各种陶瓷等都是以黏土、石英和长石等为原料生产的硅酸盐制品。硅酸盐产品水 泥玻 璃原料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英反应原理发生复杂的物理化学变化SiO2 + Na2CO3 高温 Na2SiO3 + CO24SiO2 + CaCO3 高温 CaSiO3 + CO2主要设备水泥回转窑玻璃窑主要成分3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3Na2SiO3、CaSiO3、SiO2反应条件高温高温陶瓷生产的一般过程：混合
8、成型干燥烧结冷却陶瓷，随着现代科学技术的发展，一些具有特殊结构、特殊功能的新型无机非金属材料如高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等相继被生产出来。温馨提示：“水玻璃非玻璃，名碱却是盐”是 Na2SiO3的写照，该物质的水溶液俗名为“水玻璃”，但它与玻璃却大相径庭；Na2SiO3因水显强碱性，俗名“泡花碱” ，但它却不是碱，而是盐。复杂硅酸盐可以看成碱性氧化物和酸性氧化物所组成的复杂化合物，因此可以改写为 aMxOybSiO2cH2O 的方式（具体顺序是：碱性氧化物两性氧化物酸性氧化物水），如硅酸钙：3CaOSiO2、铝酸三钙：3CaOAl2O3；高岭土：Al2O32SiO22H2O。【考点过关考
9、点过关】判断正误，正确的画“” ，错误的画“” 。（1）(1)12C、13C、14C 是碳的三种同素异形体( )12C、13C、14C 互称同位素，碳元素的三种常见的同素异形体为金刚石、石墨和 C60。（2）高纯度的单晶硅用于制造光导纤维( )二氧化硅用于制造光导纤维。（3）硅主要以单质形式存在于自然界中( )自然界中无单质硅。（4）因为 SiO2有导电性，所以 SiO2可用于制备光导纤维( )SiO2无导电性，但 SiO2具有四面体网状结构，具有良好的透光性并发生全反射，可用于制备光导纤维。（5）酸性氧化物都只能与碱反应不能与酸发生反应( )二氧化硅属于酸性氧化物，但能与氢氟酸发生反应：Si
10、O24HF=SiF42H2O（6）工业上用焦炭和石英制取粗硅的反应方程式为 SiO2C 高温 SiCO2( )反应生成的是 CO 而不是 CO2。（7）实验室中保存烧碱溶液不能用磨口玻璃塞( )5SiO2能与 NaOH 溶液反应生成 Na2SiO3，使瓶口与瓶塞黏在一起，不易开启。（8）向一定浓度的 Na2SiO3溶液中通入适量 CO2出现白色沉淀，证明 H2SiO3的酸性比 H2CO3的酸性强( )硅酸钠溶液中通入二氧化碳产生的白色沉淀为硅酸，根据强酸制弱酸，说明碳酸的酸性比硅酸强。（9）合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料( )合成纤维属于有机高分子材料。（10）SiSiO2H2SiO
11、3均能一步转化( )SiO2是酸性氧化物但不与水反应。（11）向一定浓度的 Na2SiO3溶液中通入适量 CO2气体，出现白色沉淀( )H2CO3的酸性大于 H2SiO3的，依据强酸制弱酸可知正确。（12）向 Na2SiO3溶液中通入 CO2，溶液变浑浊，继续通入 CO2至过量，浑浊消失( )H2SiO3不溶于 H2CO3。 （13）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( )开始生成 CaCO3沉淀，CO2过量时，CaCO3又与 CO2、H2O 反应生成 Ca(HCO3)2。（14）向饱和 Na2CO3溶液中通入过量的 CO2气体，有晶体析出
12、( )NaHCO3的溶解度比 Na2CO3的小。（15）向 NaAlO2溶液中通入 CO2气体，一开始有白色沉淀生成，CO2过量，沉淀溶解( )Al(OH)3不能溶于 H2CO3。【高考回顾高考回顾】(1)(2017全国卷)将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集满 CO2的集气瓶，集气瓶中产生大量白烟，瓶内有黑色颗粒产生，CO2具有氧化性( )(2)(2016全国卷)燃料燃烧产物 CO2是温室气体之一( )(3)(2016四川)将某溶液与稀盐酸反应产生的气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，说明该溶液中一定含有 CO( )23(4)(2016四川)标准状况下，5.6 L CO2气体中含有氧原子数为 0
13、.5NA( )(5)(2016海南)将澄清石灰水滴入某溶液证明其中存在 CO( )23(6)(2014全国卷)用活性炭去除冰箱中的异味，没有发生化学反应( )(7)(2014全国卷)利用如图装置除去 CO 气体中的 CO2气体( )6(8)(2015江苏)元素碳的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体( )(9) (2017江苏)SiO2硬度大，可用于制造光导纤维( )(10)(2016四川)硅胶作袋装食品的干燥剂的过程中没有发生化学变化( )(11)(2016四川)pH2 的溶液中可能大量存在 Na、NH、SiO( ) 423(12)(2016江苏)向 Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸的离子方程
14、式：Na2SiO32H=H2SiO32Na( )(13)(2015山东)向 Na2SiO3溶液中通入过量 SO2的离子方程式：SiOSO2H2O=H2SiO3SO( )2323(14)(2015重庆)烧结黏土制陶瓷，不涉及化学反应 ( )(15)(2016全国卷)因为 HF 与 SiO2反应，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记( )(16)(2013海南)石英砂可用于生产单晶硅( )(17)(2016上海)用 NaOH 溶液不能分离氧化铁中混有的二氧化硅( )(18) (2015广东)硅的最高价氧化物可用于制造光导纤维( )(19)(2015安徽)SiO2既能和 NaOH 溶液反应，又能和氢氟酸反
15、应，所以是两性氧化物 ( )(20)(2013广东)SiO2可与 HF 反应，因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中( )【基础过关基础过关】1(2018济宁期末)化学与科学、技术、社会、环境密切相关。下列有关说法中正确的是( )A “绿水青山就是金山银山” ，矿物燃料的脱硫脱硝，可以减少 SO2、NO2的排放B2017 年 11 月 5 日，发射北斗三号全球导航卫星计算机的芯片材料是高纯度二氧化硅C为防止月饼等富脂食品因被氧化而变质，常在包装袋中放入生石灰或硅胶D2MN=2P2Q,2PM=Q(M、N 为原料，Q 为期望产品)，不符合绿色化学的理念解析：SO2、NOx是污染性气体，大力实施矿物燃料的脱硫脱硝技术以减少 SO2、NO2的排放符合绿色化学的理念，故 A 项正确；计算机的芯片材料是高纯硅，故 B 项错误；生石灰或7硅胶是干燥剂，不能防止氧化变质，故 C 项错误；2MN=2P2Q,2PM=Q 的总反应是3MN=3Q，原料完全转化为期望产品，符合绿色化学的理念，故 D 项错误。答案：A2(2018江苏苏锡常镇四市月考)我国科学家制得了 SiO2超分子纳米管，微观结构如图。下列叙述正确的是( )ASiO2与干冰的物理性质相似 BSiO2耐腐蚀，不与任何酸反应C工业上用 SiO2制备粗硅 D光纤主要成分是
