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硅及其化合物 【考向分析】 硅及其化合物在高考的考點(diǎn)一是以新材料、新技術(shù)為背景考查C、Si及其重要化合物的性質(zhì)及應(yīng)用；二是以硅、硅酸的制備為載體，考查實(shí)驗(yàn)探究能力，Si和SiO2在現(xiàn)代科技中的用途常已成為高考選擇題考查的熱點(diǎn)。 【要點(diǎn)講解】 要點(diǎn)1. 硅和二氧化硅 1．硅 （1）自然界存在形式：硅在地殼中的含量僅次于氧，全部以化合態(tài)存在。主要單質(zhì)有：晶體硅和無定性硅兩大類。 （2）物理性質(zhì)：晶體硅為原子晶體，灰黑色、有金屬光澤、硬度大而脆、熔沸點(diǎn)高。導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是常用的半導(dǎo)體材料。 （3）化學(xué)性質(zhì)：常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑，只能跟F2、HF和NaOH溶液反應(yīng)，在高溫條件下，單質(zhì)硅能與O2和Cl2等非金屬單質(zhì)反應(yīng)。 條件 化學(xué)反應(yīng) 化學(xué)方程式 常溫 跟F2反應(yīng) Si＋2F2＝SiF4 跟HF反應(yīng) Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑ 跟NaOH溶液反應(yīng) Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑ 高溫 跟O2反應(yīng) Si＋O2SiO2 跟Cl2反應(yīng) Si＋2Cl2SiCl4 （4）用途：太陽能電池、計(jì)算機(jī)芯片、半導(dǎo)體材料、制作特種鋼及合金等。 （5）制備：自然界中無游離態(tài)的硅，工業(yè)上，用C在高溫下還原SiO2可制得粗硅，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式： SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑，Si(粗)＋2Cl2SiCl4，SiCl4＋2H2Si(純)＋4HCl 溫馨提示：①硅主要用于半導(dǎo)體材料（如集成電路的芯片），另外還用于制作特種綱及合金。②非金屬單質(zhì)一般為非導(dǎo)體（如硫），但Si卻為半導(dǎo)體。③C、Si同屬IVA族，還原性是Si大于C，而C卻能將Si從SiO2中還原出來（條件是高溫），原因是產(chǎn)物CO氣體迅速從反應(yīng)體系中逸出。④非金屬單質(zhì)一般不跟非氧化性酸作用，而Si卻能與HF發(fā)生反應(yīng)。 2．二氧化硅（SiO2） （1）SiO2的空間結(jié)構(gòu)：SiO2晶體是立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在SiO2晶體里，每個(gè)Si周圍結(jié)合四個(gè)O，同時(shí)每個(gè)O與兩個(gè)Si相結(jié)合，在SiO2晶體中原子個(gè)數(shù)比為1∶2，因此用“SiO2”這個(gè)式子表示二氧化硅晶體的組成。SiO2直接由原子構(gòu)成不存在單個(gè)SiO2分子。 （2）物理性質(zhì)：熔點(diǎn)高，硬度大，不溶于水。 （3）化學(xué)性質(zhì)：SiO2常溫下化學(xué)性質(zhì)很不活潑，不與水、酸反應(yīng)（氫氟酸除外），能與強(qiáng)堿溶液、氫氟酸反應(yīng)，高溫條件下可以與堿性氧化物反應(yīng)。 化學(xué)反應(yīng) 化學(xué)方程式 相關(guān)應(yīng)用 與強(qiáng)堿反應(yīng) SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O SiO2能與強(qiáng)堿溶液生成的硅酸鈉具有粘性，所以不能用帶磨口玻璃塞試劑瓶存放堿性溶液，避免Na2SiO3將瓶塞和試劑瓶粘住，打不開，堿性溶液存放應(yīng)用橡皮塞 與氫氟酸反應(yīng) SiO2＋4HF＝SiF4↑+2H2O 利用此反應(yīng)，氫氟酸能刻蝕玻璃；氫氟酸不能用玻璃試劑瓶存放，應(yīng)用塑料瓶 與堿性氧化物反應(yīng) SiO2＋CaOCaSiO 與某些鹽類反應(yīng) SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑ SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑ 之所以能夠如此反應(yīng)，原因是高溫條件下，產(chǎn)物CO2容易從反應(yīng)體系中逃逸，使反應(yīng)向正方面進(jìn)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；水晶常用來制造電子部件、光學(xué)儀器、工藝品和眼鏡片等；瑪瑙用于制造精密儀器軸承、耐磨器皿和裝飾品；SiO2被用于制造高性能的現(xiàn)代通訊材料——光導(dǎo)纖維。 溫馨提示：二氧化碳和二氧化硅的比較 要點(diǎn)2. 硅酸與硅酸鹽 1．硅酸 （1）物理性質(zhì)：硅酸是不溶于水的白色膠狀物，能形成硅膠，硅膠吸附水分能力強(qiáng)。 （2）化學(xué)性質(zhì)：H2SiO3是一種弱酸，酸性比碳酸弱，其酸酐為SiO2，不能直接由SiO2溶于水制得，而用可溶性硅酸鹽與酸反應(yīng)制取：Na2SiO3＋2HCl＝2NaCl＋H2SiO3↓或Na2SiO3＋CO2＋H2O＝H2SiO3↓＋Na2CO3（此方程式證明酸性：H2SiO3＜H2CO3） （3）用途：硅膠作干燥劑、催化劑的載體。 2．硅酸鹽：硅酸鹽是由硅、氧、金屬元素組成的化合物的總稱。硅酸鹽種類很多，大多數(shù)難溶于水，最常見的可溶性硅酸鹽是Na2SiO3。 （1）硅酸鈉溶于水，其水溶液俗稱“水玻璃”，是一種礦物膠。盛水玻璃的試劑瓶要使用橡膠塞。能與酸性較強(qiáng)的酸反應(yīng)：Na2SiO3 + 2HCl ＝ H2SiO3↓(白)+ 2NaCl；Na2SiO3 + CO2 + H2O ＝H2SiO3↓+ Na2CO3。 （2）硅酸鹽材料是傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料，玻璃、水泥、各種陶瓷等都是以黏土、石英和長石等為原料生產(chǎn)的硅酸鹽制品。 硅酸鹽產(chǎn)品 水 泥 玻 璃 原料 石灰石、黏土 純堿、石灰石、石英 反應(yīng)原理 發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化 SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑ SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2↑ 主要設(shè)備 水泥回轉(zhuǎn)窯 玻璃窯 主要成分 3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 反應(yīng)條件 高溫 高溫 陶瓷生產(chǎn)的一般過程：混合→成型→干燥→燒結(jié)→冷卻→陶瓷，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一些具有特殊結(jié)構(gòu)、特殊功能的新型無機(jī)非金屬材料如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、生物陶瓷、壓電陶瓷等相繼被生產(chǎn)出來。 溫馨提示：①“水玻璃非玻璃，名堿卻是鹽”是Na2SiO3的寫照，該物質(zhì)的水溶液俗名為“水玻璃”，但它與玻璃卻大相徑庭；Na2SiO3因水顯強(qiáng)堿性，俗名“泡花堿” ，但它卻不是堿，而是鹽。②復(fù)雜硅酸鹽可以看成堿性氧化物和酸性氧化物所組成的復(fù)雜化合物，因此可以改寫為aMxOybSiO2cH2O的方式（具體順序是：堿性氧化物兩性氧化物酸性氧化物水），如硅酸鈣：3CaOSiO2、鋁酸三鈣：3CaOAl2O3；高嶺土：Al2O32SiO22H2O。 【考點(diǎn)過關(guān)】判斷正誤，正確的畫“√”，錯(cuò)誤的畫“”。 （1）(1)12C、13C、14C是碳的三種同素異形體( ) 12C、13C、14C互稱同位素，碳元素的三種常見的同素異形體為金剛石、石墨和C60。 （2）高純度的單晶硅用于制造光導(dǎo)纖維(　　) 二氧化硅用于制造光導(dǎo)纖維。 （3）硅主要以單質(zhì)形式存在于自然界中(　　) 自然界中無單質(zhì)硅。 （4）因?yàn)镾iO2有導(dǎo)電性，所以SiO2可用于制備光導(dǎo)纖維(　　) SiO2無導(dǎo)電性，但SiO2具有四面體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有良好的透光性并發(fā)生全反射，可用于制備光導(dǎo)纖維。 （5）酸性氧化物都只能與堿反應(yīng)不能與酸發(fā)生反應(yīng)(　　) 二氧化硅屬于酸性氧化物，但能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O （6）工業(yè)上用焦炭和石英制取粗硅的反應(yīng)方程式為SiO2＋CSi＋CO2↑(　　) 反應(yīng)生成的是CO而不是CO2。 （7）實(shí)驗(yàn)室中保存燒堿溶液不能用磨口玻璃塞(　　) √SiO2能與NaOH溶液反應(yīng)生成Na2SiO3，使瓶口與瓶塞黏在一起，不易開啟。 （8）向一定濃度的Na2SiO3溶液中通入適量CO2出現(xiàn)白色沉淀，證明H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性強(qiáng)(　　) 硅酸鈉溶液中通入二氧化碳產(chǎn)生的白色沉淀為硅酸，根據(jù)強(qiáng)酸制弱酸，說明碳酸的酸性比硅酸強(qiáng)。 （9）合成纖維和光導(dǎo)纖維都是新型無機(jī)非金屬材料(　　) 合成纖維屬于有機(jī)高分子材料。 （10）Si→SiO2→H2SiO3均能一步轉(zhuǎn)化(　　) SiO2是酸性氧化物但不與水反應(yīng)。 （11）向一定濃度的Na2SiO3溶液中通入適量CO2氣體，出現(xiàn)白色沉淀(　　) √H2CO3的酸性大于H2SiO3的，依據(jù)強(qiáng)酸制弱酸可知正確。 （12）向Na2SiO3溶液中通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁消失( ) H2SiO3不溶于H2CO3。 （13）向Ca(ClO)2溶液中通入CO2氣體，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁消失( ) √開始生成CaCO3沉淀，CO2過量時(shí)，CaCO3又與CO2、H2O反應(yīng)生成Ca(HCO3)2。 （14）向飽和Na2CO3溶液中通入過量的CO2氣體，有晶體析出( ) √N(yùn)aHCO3的溶解度比Na2CO3的小。 （15）向NaAlO2溶液中通入CO2氣體，一開始有白色沉淀生成，CO2過量，沉淀溶解( ) Al(OH)3不能溶于H2CO3。 【高考回顧】 (1)(2017全國卷Ⅱ)將金屬鈉在燃燒匙中點(diǎn)燃，迅速伸入集滿CO2的集氣瓶，集氣瓶中產(chǎn)生大量白煙，瓶內(nèi)有黑色顆粒產(chǎn)生，CO2具有氧化性(　√　) (2)(2016全國卷Ⅱ)燃料燃燒產(chǎn)物CO2是溫室氣體之一(　√　) (3)(2016四川)將某溶液與稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水，石灰水變渾濁，說明該溶液中一定含有CO(　　) (4)(2016四川)標(biāo)準(zhǔn)狀況下，5.6 L CO2氣體中含有氧原子數(shù)為0.5NA(　√　) (5)(2016海南)將澄清石灰水滴入某溶液證明其中存在CO(　　) (6)(2014全國卷Ⅱ)用活性炭去除冰箱中的異味，沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(　√　) (7)(2014全國卷Ⅱ)利用如圖裝置除去CO氣體中的CO2氣體(　　) (8)(2015江蘇)元素碳的單質(zhì)只存在金剛石和石墨兩種同素異形體(　　) (9) (2017江蘇)SiO2硬度大，可用于制造光導(dǎo)纖維(　　) (10)(2016四川)硅膠作袋裝食品的干燥劑的過程中沒有發(fā)生化學(xué)變化(　√　) (11)(2016四川)pH＝2的溶液中可能大量存在Na＋、NH、SiO(　　) (12)(2016江蘇)向Na2SiO3溶液中滴加稀鹽酸的離子方程式：Na2SiO3＋2H＋===H2SiO3↓＋2Na＋(　　) (13)(2015山東)向Na2SiO3溶液中通入過量SO2的離子方程式：SiO＋SO2＋H2O===H2SiO3↓＋SO(　　) (14)(2015重慶)燒結(jié)黏土制陶瓷，不涉及化學(xué)反應(yīng) (　　) (15)(2016全國卷Ⅲ)因?yàn)镠F與SiO2反應(yīng)，故用氫氟酸在玻璃器皿上刻蝕標(biāo)記(　√　) (16)(2013海南)石英砂可用于生產(chǎn)單晶硅(　√　) (17)(2016上海)用NaOH溶液不能分離氧化鐵中混有的二氧化硅(　　) (18) (2015廣東)硅的最高價(jià)氧化物可用于制造光導(dǎo)纖維(　√　) (19)(2015安徽)SiO2既能和NaOH溶液反應(yīng)，又能和氫氟酸反應(yīng)，所以是兩性氧化物 (　　) (20)(2013廣東)SiO2可與HF反應(yīng)，因而氫氟酸不能保存在玻璃瓶中(　√　) 【基礎(chǔ)過關(guān)】 1．(2018濟(jì)寧期末)化學(xué)與科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境密切相關(guān)。下列有關(guān)說法中正確的是(　　) A．“綠水青山就是金山銀山”，礦物燃料的脫硫脫硝，可以減少SO2、NO2的排放 B．2017年11月5日，發(fā)射北斗三號全球?qū)Ш叫l(wèi)星計(jì)算機(jī)的芯片材料是高純度二氧化硅 C．為防止月餅等富脂食品因被氧化而變質(zhì)，常在包裝袋中放入生石灰或硅膠 D．2M＋N===2P＋2Q,2P＋M===Q(M、N為原料，Q為期望產(chǎn)品)，不符合綠色化學(xué)的理念 解析：SO2、NOx是污染性氣體，大力實(shí)施礦物燃料的脫硫脫硝技術(shù)以減少SO2、NO2的排放符合綠色化學(xué)的理念，故A項(xiàng)正確；計(jì)算機(jī)的芯片材料是高純硅，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；生石灰或硅膠是干燥劑，不能防止氧化變質(zhì)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；2M＋N===2P＋2Q,2P＋M===Q的總反應(yīng)是3M＋N===3Q，原料完全轉(zhuǎn)化為期望產(chǎn)品，符合綠色化學(xué)的理念，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：A 2．(2018江蘇蘇錫常鎮(zhèn)四市月考)我國科學(xué)家制得了SiO2超分子納米管，微觀結(jié)構(gòu)如圖。下列敘述正確的是(　　) A．SiO2與干冰的物理性質(zhì)相似 B．SiO2耐腐蝕，不與任何酸反應(yīng) C．工業(yè)上用SiO2制備粗硅 D．光纖主要成分是SiO2，具有導(dǎo)電性 解析：SiO2熔點(diǎn)高，硬度大，而CO2熔點(diǎn)低，常溫下為氣體，A項(xiàng)錯(cuò)誤；SiO2能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；SiO2無導(dǎo)電性，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C 3．(2018晉豫省際大聯(lián)考)山西博物院是太原市地標(biāo)性建筑之一，下列相關(guān)說法正確的是(　　) A．展柜使用的鋼化玻璃，其主要成分只有SiO2 B．墻體使用的磚瓦、水泥，是硅酸鹽材料 C．陳列的元青花瓷的原料有高嶺土[Al2Si2O5(OH)4]，也可以表示為Al2O3SiO2H2O D．展示的青銅器上有一層綠色物質(zhì)可能是堿式碳酸銅，此綠色物質(zhì)不溶于鹽酸 解析：鋼化玻璃與普通玻璃的成分相同(只是制造的工藝不同)，主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅，A項(xiàng)錯(cuò)誤；磚瓦和水泥都是硅酸鹽工業(yè)的產(chǎn)品，所以B項(xiàng)正確；高嶺土[Al2Si2O5(OH)4]，應(yīng)該表示為Al2O32SiO22H2O，C項(xiàng)錯(cuò)誤；銅綠是堿式碳酸銅，該物質(zhì)可以與鹽酸反應(yīng)生成氯化銅而溶解，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：B 4．(2018皖南八校聯(lián)考)高純度晶硅是典型的無機(jī)非金屬材料，又稱“半導(dǎo)體”材料，它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引起計(jì)算機(jī)的一場 “革命”。它可以按下列方法制備： SiO2Si(粗)SiHCl3Si(純) 下列說法正確的是(　　) A．步驟①的化學(xué)方程式為SiO2＋CSi＋CO2↑ B．步驟①②③中每生成或反應(yīng)1 mol Si，轉(zhuǎn)移4 mol電子 C．二氧化硅能與氫氟酸反應(yīng)，而硅不能與氫氟酸反應(yīng) D．SiHCl3(沸點(diǎn)33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸點(diǎn)67.6 ℃)，通過蒸餾(或分餾)可提純SiHCl3 解析：步驟①的化學(xué)方程式為SiO2＋2CSi＋2CO↑，A項(xiàng)錯(cuò)誤；步驟②③中每生成或反應(yīng)1 mol Si，轉(zhuǎn)移2 mol電子，B項(xiàng)錯(cuò)誤；硅能與氫氟酸反應(yīng)生成SiF4和氫氣，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)正確。答案：D 5．(2018汕頭模擬)將足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量(n)和通入CO2體積(V)的關(guān)系正確的是(　　) 解析：CO2與KOH和Ca(OH)2都會反應(yīng)，但存在著競爭，如果先與KOH反應(yīng)，則反應(yīng)后生成的K2CO3立即會與Ca(OH)2反應(yīng)生成CaCO3，因此，可以看成CO2先與Ca(OH)2反應(yīng)，所以通CO2后立即有CaCO3生成。第二步還要判斷CO2是先跟KOH反應(yīng)還是先與生成的CaCO3反應(yīng)，同樣可以采用假設(shè)法判斷，即如果先與CaCO3反應(yīng)，則生成的Ca(HCO3)2又會與KOH反應(yīng)，因此是先與KOH反應(yīng)，此過程生成沉淀的物質(zhì)的量不變，當(dāng)KOH反應(yīng)完全，再與CaCO3反應(yīng)，直至沉淀完全溶解。答案：D 6．(2018廣州模擬)硅及其化合物的應(yīng)用范圍很廣。下列說法正確的是(　　) A．硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料 B．粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應(yīng) C．反應(yīng)Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑中，Si為氧化劑 D．硅能與氫氟酸反應(yīng)，則硅可以與鹽酸反應(yīng) 解析：由粗硅制備單晶硅的過程一般為SiSiCl4Si＋HCl，都是氧化還原反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；硅不能與鹽酸反應(yīng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：A　 7．(2018湖北孝感高中月考)鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)與碳、硅兩元素同位于第ⅣA族，其原子序數(shù)按鍺、錫、鉛的順序依次增大，則下列推斷一定不正確的是(　　) A．鉛可形成PbO、PbO2兩種氧化物 B．鍺與鹽酸不反應(yīng)，錫、鉛能與鹽酸反應(yīng) C．鍺、錫、鉛的＋4價(jià)氫氧化物的堿性：Ge(OH)4＜Sn(OH)4＜Pb(OH)4 D．鍺、錫、鉛的金屬性依次減弱 解析：Pb在第ⅣA族，有＋2、＋4兩種化合價(jià)因而可形成PbO、PbO2兩種氧化物，A正確；錫、鉛均排在金屬活動性順序中氫的前面，因而可與鹽酸反應(yīng)，B正確；同一主族從上到下金屬性依次增強(qiáng)，因而Ge(OH)4、Sn(OH)4、Pb(OH)4的堿性依次增強(qiáng)，C正確、D錯(cuò)誤。答案：D 8．(2018邢臺質(zhì)檢)將足量CO2氣體通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加熱蒸干，再在高溫下充分灼燒，最后得到的固體物質(zhì)是(　　) A．Na2SiO3 B．Na2CO3、Na2SiO3 C．Na2CO3、SiO2 D．SiO2 解析：將足量CO2氣體通入水玻璃中，首先CO2與Na2SiO3反應(yīng)生成H2SiO3和NaHCO3，灼燒時(shí)H2SiO3分解生成SiO2，高溫下，SiO2與NaHCO3分解產(chǎn)生的Na2CO3反應(yīng)，生成Na2SiO3，所以最后所得固體物質(zhì)是Na2SiO3。答案：A 9．(2018銀川模擬)科學(xué)家最新研制的利用氯化氫和氫氣生產(chǎn)高純硅的工藝流程如圖所示： 容器①中進(jìn)行的反應(yīng)①為Si(粗)＋3HCl(g)===SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中進(jìn)行的反應(yīng)②為SiHCl3＋H2===Si(純)＋3HCl。下列說法正確的是(　　) A．該工藝流程的優(yōu)點(diǎn)是部分反應(yīng)物可循環(huán)使用 B．最好用分液的方法分離Si和SiHCl3 C．反應(yīng)①和②中HCl均作氧化劑 D．反應(yīng)①和②均屬于可逆反應(yīng) 解析：從反應(yīng)流程容易看出，HCl可循環(huán)使用，A項(xiàng)正確；Si為固體，SiHCl3為液體，用過濾法分離，B項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)①中HCl作氧化劑，反應(yīng)②中HCl為氧化產(chǎn)物，C項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)①和②都不是可逆反應(yīng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：A 10．(2018杭州質(zhì)檢)用4種溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對應(yīng)關(guān)系錯(cuò)誤的是(　　) 選項(xiàng) 操作及現(xiàn)象 溶液 A 通入足量CO2，溶液變渾濁 飽和Na2CO3 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 Ca(OH)2溶液 解析：A項(xiàng)，CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3↓，由于NaHCO3的溶解度小，生成的NaHCO3的質(zhì)量多而析出；B項(xiàng)，CO2＋Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，H2SiO3與CO2不反應(yīng)，渾濁不會消失；C項(xiàng)，CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，所以溶液變渾濁，加入的品紅被HClO氧化褪色；D項(xiàng)，首先，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，繼續(xù)通CO2至過量，產(chǎn)生可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH，則發(fā)生反應(yīng)：2NaOH＋Ca(HCO3)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又變渾濁。答案：B 11．(2018安徽合肥高三一次質(zhì)檢)硅及其化合物是帶來人類文明的重要物質(zhì)。下列說法正確的是(　　) A．陶瓷、水晶、水泥、玻璃都屬于硅酸鹽 B．水玻璃是純凈物，可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑 C．某硅酸鹽的化學(xué)式為KAlSi3O8，可用K2OAl2O36SiO2表示 D．高純硅可用于制造光導(dǎo)纖維，高純二氧化硅可用于制造太陽能電池 解析：水晶的主要成分為SiO2，其不屬于硅酸鹽，A項(xiàng)錯(cuò)誤；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，屬于混合物，B項(xiàng)錯(cuò)誤；用于制造光導(dǎo)纖維的是二氧化硅，用于制造太陽能電池的是高純硅，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C 12．(2018太原模擬)下列敘述正確的是(　　) ①氧化鋁是一種比較好的耐火材料，可用來制造耐火坩堝 ②氧化鐵常用于制作紅色油漆和涂料?、酃杷徕c是制備硅膠和木材防火劑的原料　④用純堿、石灰石、石英為原料可制普通玻璃?、菔沂⑹⒑退У闹饕煞侄际荢iO2 A．①③④⑤ B．②③④⑤ C．①②④⑤ D．①②③④ 解析：①氧化鋁具有很高的熔點(diǎn)，是一種比較好的耐火材料，可用來制造耐火坩堝，故①正確；②氧化鐵俗稱鐵紅，常用于制作紅色油漆和涂料，故②正確；③硅酸鈉具有黏性，是用來制備硅膠和木材防火劑的原料，故③正確；④工業(yè)上以純堿、石灰石、石英為原料制普通玻璃，故④正確；⑤石灰石的主要成分是碳酸鈣，石英和水晶的主要成分都是SiO2，故⑤錯(cuò)誤。答案：D 13．(2017課標(biāo)全國Ⅱ)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為CaO、SiO2，并含有一定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物。實(shí)驗(yàn)室測定水泥樣品中鈣含量的過程如圖所示： 回答下列問題： (1)在分解水泥樣品過程中，以鹽酸為溶劑，氯化銨為助溶劑，還需加入幾滴硝酸。加入硝酸的目的是______________________________________________，還可使用________代替硝酸。 (2)沉淀A的主要成分是________，其不溶于強(qiáng)酸但可與一種弱酸反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________________________。 (3)加氨水過程中加熱的目的是_____________________________________。沉淀B的主要成分為______________、______________(填化學(xué)式)。 (4)草酸鈣沉淀經(jīng)稀H2SO4處理后，用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，通過測定草酸的量可間接獲知鈣的含量，滴定反應(yīng)為：MnO＋H＋＋H2C2O4―→Mn2＋＋CO2＋H2O。實(shí)驗(yàn)中稱取0.400 g水泥樣品，滴定時(shí)消耗了0.050 0 molL－1的KMnO4溶液36.00 mL，則該水泥樣品中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。 解析：(1)Fe3＋容易在pH較小時(shí)轉(zhuǎn)換為沉淀，所以需要將Fe2＋氧化為Fe3＋。雙氧水可以將Fe2＋氧化為Fe3＋且不會引入雜質(zhì)。(2)二氧化硅不與強(qiáng)酸反應(yīng)，但與HF反應(yīng)，所以沉淀A是二氧化硅。SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。(3)加熱可以促進(jìn)Fe3＋、Al3＋水解生成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀。pH為4～5時(shí)Ca2＋、Mg2＋不沉淀，F(xiàn)e3＋、Al3＋沉淀，所以沉淀B為Fe(OH)3、Al(OH)3。(4)5Ca2＋～5H2C2O4～2KMnO4，n(KMnO4)＝0.050 0 mol/L36.00 mL10－3 LmL－1＝1.8010－3 mol，n(Ca2＋)＝4.5010－3 mol，水泥中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%＝45.0%。 答案：(1)將Fe2＋氧化為Fe3＋ 　雙氧水(2) SiO2 　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(3)防止膠體生成，易沉淀分離　Fe(OH)3Al(OH)3 (4)45.0% 14．(2018江西南昌一模)二氯二氫硅(SiH2Cl2)常用于外延法工藝中重要的硅源。易燃、有毒，與水接觸易水解，沸點(diǎn)為8.2 ℃。在銅催化作用下，HCl與硅在250～260 ℃反應(yīng)可以制得SiH2Cl2。 (1)利用濃硫酸、濃鹽酸為原料，選用A裝置制取HCl，利用了濃硫酸的________性。 (2)D裝置中生成二氯二氫硅的化學(xué)方程式為_________________________。 (3)按照氣體從左到右的方向，制取SiH2Cl2的裝置(h處用止水夾夾好)連接次序?yàn)閍→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)(填儀器接口的字母，其中裝置C用到2次)。 (4)按從左到右的順序，前面裝置C中裝的藥品為___，后面裝置C的作用為____________。 (5)反應(yīng)除生成二氯二氫硅之外，還會生成H2和________、________等。 (6)新的制取SiH2Cl2的方法是：往硅粉中先通入Cl2，在300～350 ℃反應(yīng)生成SiCl4，然后再與HCl在250～260 ℃反應(yīng)，可以大大提高產(chǎn)率。如果通入氣體次序相反，結(jié)果會____(用化學(xué)方程式表示)。 解析：(1)濃硫酸有吸水性，使?jié)恹}酸更易揮發(fā)出HCl。(2)利用原子守恒法配平。(3)A裝置制取HCl，連接C裝置干燥，從f進(jìn)入D中反應(yīng)，SiH2Cl2從g處揮發(fā)出來，在B裝置中收集，SiH2Cl2的 民密度比空氣大，導(dǎo)氣管應(yīng)長進(jìn)短出，為防止空氣中的水進(jìn)入B中，則應(yīng)在B后接干燥管。(4)前面的裝置C是用來干燥氯化氫氣體的，應(yīng)選用P2O5或CaCl2，后面裝置C的作用為尾氣處理和防止空氣中的水進(jìn)入B中，應(yīng)選堿石灰。(6)如果通入氣體次序相反，SiH2Cl2會與Cl2繼續(xù)反應(yīng)，生成SiCl4、SiHCl3。 答案：(1)吸水　(2)Si＋2HClSiH2Cl2　(3)d　e　f　g　b　c　d　(4)P2O5或CaCl2　尾氣處理和防止空氣中的水進(jìn)入B中　(5)SiCl4　SiHCl3(6)SiH2Cl2＋2Cl2SiCl4＋2HCl(或SiH2Cl2＋Cl2SiHCl3＋HCl) 15．以橄欖石(主要成分是Mg9FeSi5O20)等為原料固定CO2并生產(chǎn)硅膠堿式碳酸鎂[Mg2(OH)2CO3]的部分工藝流程如圖所示： (1)Mg9FeSi5O20中鐵的化合價(jià)為________，為提高鎂的浸出率，可采取的兩種主要措施是_________________________________________________ ___________________________________，渣料Ⅱ的成分是________。 (2)若試劑c是氯堿工業(yè)中生成的某種氣體，寫出加入c后反應(yīng)的離子方程式______________________________________________________________， 試劑d的用途是調(diào)節(jié)溶液pH，其成分是________，余液中溶質(zhì)的主要成分是________。 (3)操作Ⅰ的內(nèi)容是________________，若固碳后溶液中的陰離子主要為CO，寫出生成堿式碳酸鎂的離子方程式________________________________。 解析：(1)由化合價(jià)規(guī)則易求得Mg9FeSi5O20中鐵顯＋2價(jià)，要提高鎂的浸出率需要使橄欖石盡可能與酸接觸反應(yīng)，故可采用的措施有將橄欖石粉碎、不斷攪拌反應(yīng)體系等。Fe2＋被氧化為Fe3＋，然后以Fe(OH)3的形式沉淀下來。(2)試劑C應(yīng)為Cl2，Cl2將Fe2＋氧化為Fe3＋；為了不引入新雜質(zhì)，應(yīng)使用MgO、MgCO3等調(diào)節(jié)溶液的pH；試劑a、b中的Na＋、Cl－均沒有參加反應(yīng)，故余液中溶質(zhì)的主要成分是NaCl。(3)通入CO2后得到硅酸沉淀，過濾、洗滌后再干燥脫水得到硅膠；由題給信息和堿式碳酸鎂的組成知，反應(yīng)物有Mg2＋、CO、H2O，再根據(jù)原子守恒和電荷守恒可寫出相應(yīng)的離子方程式。 答案：(1)＋2　將橄欖石粉碎，不斷攪拌反應(yīng)混合物　Fe(OH)3(2)2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋　MgO或MgCO3　NaCl(3)過濾、洗滌后再干燥脫水　2Mg2＋＋2CO＋H2O===Mg2(OH)2CO3↓＋CO2↑ 16．(2017渭南二模)晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備純硅的主要步驟如下： Ⅰ.高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅； Ⅱ.粗硅與干燥HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3：Si＋3HClSiHCl3＋H2； Ⅲ.SiHCl3與過量H2在1 100 ℃反應(yīng)制得純硅，已知SiHCl3能與H2O強(qiáng)烈反應(yīng)，在空氣中易自燃。 請回答下列問題： (1)第Ⅰ步制備粗硅的化學(xué)反應(yīng)方程式為_________________________。 (2)粗硅與HCl反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到的SiHCl3(沸點(diǎn)33.0 ℃)中含有少量SiCl4(沸點(diǎn)57.6 ℃)和HCl(沸點(diǎn)－84.7 ℃)，提純SiHCl3采用的方法為__________。 (3)用SiHCl3與過量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如圖(熱源及夾持裝置略去)： ①裝置B中的試劑是________，裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是________________。 ②反應(yīng)一段時(shí)間后，裝置D中觀察到的現(xiàn)象是______________________，裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________________________________。 ③為保證制備純硅實(shí)驗(yàn)的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性，控制好反應(yīng)溫度以及______________。 ④為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì)，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需再加入的試劑是________(填字母)。 a．碘水 b．氯水c．NaOH溶液 d．KSCN溶液e．Na2SO3溶液 解析：(1)高溫下，SiO2和C反應(yīng)生成Si和CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2＋2CSi＋2CO↑。(2)沸點(diǎn)不同的液體可以采用蒸餾的方法分離，這幾種物質(zhì)沸點(diǎn)不同，所以可以采用蒸餾的方法分離。(3)①為防止SiHCl3與H2O強(qiáng)烈反應(yīng)，需要干燥劑干燥氫氣，濃硫酸具有吸水性且不和氫氣反應(yīng)，所以可以作干燥劑；升高溫度能使SiHCl3汽化，從而使SiHCl3和氫氣在D中反應(yīng)；②D中發(fā)生反應(yīng)SiHCl3＋H2Si＋3HCl，Si為固態(tài)，所以看到的現(xiàn)象是有固體物質(zhì)生成；③Si是親氧元素，為防止Si被氧化，需要排盡裝置中的空氣；④向溶液中加入強(qiáng)氧化劑，然后加入KSCN溶液檢驗(yàn)鐵離子，這幾種物質(zhì)中氯水具有強(qiáng)氧化性，故選b、d。 答案：(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑　(2)蒸餾 (3)①濃硫酸　使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化 ②有固體物質(zhì)生成　SiHCl3＋H2Si＋3HCl ③排盡裝置中的空氣?、躡d