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1、最新教学资料高考化学第四章 常见的非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角硅高 考 导 航了解碳、硅单质及其化合物的主要性质及应用。了解碳、硅及其化合物对环境质量的影响。了解常见无机非金属材料的性质和用途。考点一碳、硅单质的性质及用途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，有脆性用途金刚石用于制造切割刀具，石墨用于制造电极、铅笔芯半导体材料和合金材料2.化学性质碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。1请将碳、硅单质与其物理性质、用途连线。提示：caebd2晶体硅用途广泛，请
2、用化学方程式表示工业上收获高纯硅的过程。提示：粗硅的制取：SiO22CSi2CO。由粗硅制取纯硅(常用方法)：Si(粗)2Cl2SiCl4，SiCl42H2Si(纯)4HCl。命题角度一碳、硅的性质1(2014江西抚州三校联考)下列说法正确的是()A单质氧化物酸或碱盐，碳或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转化：bcaC太阳能电池板中的硅在元素周期表中处于金属元素与非金属元素的交界位置D单质硅常用于制造光导纤维解析：选CA项，SiO2不与H2O反应，即“氧化物酸或碱”不能实现转化；B项，bc，ca均不能通过一步反应实现转化；D项
3、，SiO2用于制造光导纤维。2硅作为一种新型能源被广泛开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不正确的是()A硅燃烧产物对环境产生的污染，容易得到有效控制B从Si(s)O2(g)SiO2(s)H858.6 kJ/mol可知，硅燃烧放出的热量较多C自然界中硅的贮存量丰富，可以从自然界直接获得单质硅D硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料之一解析：选C硅燃烧可以放出较多热量，生成二氧化硅，二氧化硅不是气体，其污染容易得到有效控制；硅为固体燃料，化学性质不活泼，运输、贮存比较容易；硅在自然界中无单质形式，只有化合物，C错误。命题角度二硅的制备3获取知识和信息是现代人不可缺少的素质，信息
4、产业的飞速发展离不开材料科学的推动，信息产业的核心材料是高纯度单晶硅。下面是高纯度单晶硅的生产方法之一：SiO2Si(粗硅)SiHCl3(沸点31.5 )Si高纯硅单晶硅近代用得较多的另一种方法(方法二)：用金属硅化物(Mg2Si)与盐酸作用制得硅烷(SiH4)；再热分解硅烷可得高纯硅。(1)从方法一生产单晶硅的过程看，由碳还原得到的硅还要进一步处理的原因是_。(2)写出方法二中，生产高纯硅的两个化学方程式：_；_。解析：(1)根据方法一的生产流程，可得反应式：SiO22CSi(粗硅)2CO，所得的粗硅中含有大量的其他杂质(如C、SiO2等)，没有实际应用价值，将粗硅用HCl、Cl2处理转化为
5、沸点低的SiHCl3，反应方程式为SiCl2HClSiHCl3，低沸点的SiHCl3通过蒸馏极易分离提纯，然后将纯的SiHCl3在高温下用H2还原即可得到纯度高的Si蒸气：SiHCl3H2Si3HCl，再进行气相沉淀即可制得高纯度的硅，从而得到单晶硅。(2)Mg2Si与盐酸作用制得SiH4，根据原子守恒可知另一种生成物为MgCl2，其反应方程式为Mg2Si4HCl=2MgCl2SiH4，再将SiH4进行热分解即可得到高纯硅和H2，其反应方程式为SiH4Si2H2。答案：(1)由C还原SiO2得到的单质Si中，杂质含量过高，将它用HCl、Cl2处理得到低沸点的SiHCl3，便于蒸馏提纯，然后再还
6、原得到高纯硅(2)Mg2Si4HCl=2MgCl2SiH4SiH4Si2H24(2014湖北孝感高三质检)在工业中利用镁制取硅2MgSiO22MgOSi，同时有副反应发生：2MgSiMg2Si，Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4(硅烷)，SiH4在常温下是一种不稳定、易分解、可自燃的气体。如图是进行Mg与SiO2反应的实验装置：(1)由于氧气的存在对该实验有较大影响，实验中应通入气体X作为保护气，试管中的固体药品可选用_(填序号)。a石灰石b锌粒c纯碱(2)实验开始时，必须先通入X气体一段时间，再加热反应物，其理由是_。当反应开始后，移走酒精灯反应能继续进行，其原因是_。(3)反应结束后，待
7、冷却至常温时，往反应后的混合物中加入稀盐酸。可观察到闪亮的火星，产生此现象的原因用化学方程式表示为_，_。解析：(1)从给出的试剂看，可产生的气体只有CO2和H2，CO2与Mg能反应，故不能做保护气，因此保护气为H2。制取H2的试剂是稀H2SO4和锌粒，浓H2SO4为气体干燥剂。(2)装置内的O2不被排出，O2和H2混合在加热条件下会发生爆炸；移走酒精灯反应继续进行，说明Mg与SiO2的反应是放热反应。(3)Mg2Si与盐酸会发生复分解反应生成MgCl2和SiH4，并放出大量的热，SiH4常温下可自燃。答案：(1)b(2)防止在加热条件下H2和O2混合发生爆炸SiO2和Mg粉的反应是放热反应(
8、3)Mg2Si4HCl=2MgCl2SiH4SiH42O2=SiO22H2O1判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)(2013江苏高考)甲、乙、丙均含有相同的某种元素，它们之间具有如下转化关系：甲乙丙，若甲为焦炭，则丁可能是O2。()(2)(2013广东高考)高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅。()(3)(2013新课标全国卷)黑火药由硫黄、硝石、木炭三种物质按一定比例混合制成。()(4)(2012新课标全国卷)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料。()解析：(1)按照题中转化关系，若甲为焦炭，丁是O2，则乙是CO，丙是CO2，合理。(3)制备黑火药的原料为S、KNO3、C，三者比例为123
9、。(4)单质硅常用于太阳能电池。答案：(1)(2)(3)(4)2(2011山东高考)某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素()A在自然界中只以化合态的形式存在B单质常用作半导体材料和光导纤维C最高价氧化物不与酸反应D气态氢化物比甲烷稳定解析：选A该短周期非金属元素为Si，硅在自然界中只以化合态形式存在，A正确；单质硅可用作半导体材料，而光导纤维的主要成分是SiO2，B错误；Si的最高价氧化物为SiO2，其可以与氢氟酸反应，C错误；由于非金属性SiC，因此气态氢化物的稳定性：SiH4CH4，D错误。考点二碳、硅的氧化物1一氧化碳(1)物理性质：无色气体，有毒，不溶于
10、水。(2)化学性质：燃烧：2COO22CO2。还原CuO：COCuOCuCO2。2二氧化碳和二氧化硅的比较深化拓展 (1)盛放NaOH溶液的试剂瓶不能使用玻璃塞，盛放氢氟酸不能使用玻璃瓶只能使用塑料瓶，因为玻璃中含有的SiO2可以与NaOH溶液、氢氟酸反应。(2)SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备H2SiO3。(3)非金属氧化物的熔、沸点一般较低，但SiO2的熔、沸点却很高。(4)酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2却能与氢氟酸作用。命题角度一二氧化硅的结构和性质1(2014河北邯郸模拟)用一种试剂证明生石灰中含有石灰石和石英，下列试剂适宜的是()A盐酸B硫酸
11、CNaOH溶液 D氯化钠溶液解析：选A向生石灰中加入盐酸，如果有无色无味的气体生成，证明含有石灰石；如果有不溶于盐酸的固体残渣剩余，说明含有石英。2玻璃的主要成分是SiO2，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Na2CO3溶液(碱性溶液)盐酸水玻璃(Na2SiO3的水溶液)NaOH溶液氢氟酸澄清石灰水硝酸解析：SiO2是酸性氧化物，能与碱反应，若用玻璃塞的试剂瓶盛碱性溶液，SiO2会与碱反应，生成的硅酸盐能粘住瓶塞而不易打开。SiO2与硝酸和盐酸不反应，而氢氟酸能腐蚀玻璃，不能用玻璃试剂瓶盛装。答案：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
12、确答案填入括号内。SiO22NaOH=Na2SiO3H2O()SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2()SiO22CSi2CO()SiO23CSiC2CO()SiO24HF=SiF42H2O()A作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀B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解析：将所给选项结合实际一一对应查找，A用来雕刻玻璃，应有氢氟酸(HF)参与反应；B中氧化性是指反应中SiO2中Si得电子，化合价降低；D中挥发性的酸酐，应为CO2而不是CO，表现酸性氧化物通性是SiO2与碱的反应。答案：CDBEA命题角度二二氧化碳的性质典例1用四种溶液进行实验，表中“操
13、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CO2，溶液不变浑浊BaCl2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Ca(OH)2溶液解析A项，CO2与BaCl2溶液不反应；B项，CO2Na2SiO3H2O=Na2CO3H2SiO3，H2SiO3与CO2不反应，浑浊不会消失；C项，CO2Ca(ClO)2H2O=CaCO32HClO，溶液变浑浊后加入品红溶液，品红溶液被HClO氧化褪色；D项，通入CO2少量时发生反应：CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O，继续通CO2，生成可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH溶液，则：2NaOHCa(HCO3)2=Ca
