2019高考化学一轮复习元素化合物专题8硅及其化合物.doc

1、【 精品教育资源文库 】 硅 及其化合物 【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 1. 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

2、，只能跟 F2、 HF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 常温 跟 F2反应 Si 2F2 SiF4 跟 HF反应 Si 4HF SiF4 2H2 跟 NaOH 溶液反应 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 高温 跟 O2反应 Si O2 高温 SiO2 跟 Cl2反应 Si 2Cl2 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：

3、 SiO2 2C 高温 Si(粗 ) 2CO， Si(粗 ) 2Cl2 高温 SiCl4， SiCl42H2 高温 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，还原性是【 精品教育资源文库 】 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： Si

4、O2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 1 2，因此用“ SiO2”这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 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O SiO2 能与强碱溶液生成的硅酸钠具有粘性，所

5、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 SiO2 4HF SiF4 +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 与碱性氧化物反应 SiO2 CaO 高温 CaSiO 与某些盐类反应 SiO2+CaCO3 高温 CaSiO3+CO2 SiO2+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

6、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。 【 精品教育资源文库 】 温馨提示：二氧化碳和二氧化硅的比较 要点 2. 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，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： Na2SiO3 2HCl 2NaCl H2SiO3 或 Na2SiO3 CO2 H2O H2SiO3 Na2CO3（此

7、方程式证明酸性： H2SiO3 H2CO3） （ 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： Na2SiO3 + 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

8、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 + CO2 SiO2 + CaCO3 高温 CaSiO3 + CO2 【 精品教育资源文库 】 主要设备 水 泥回转窑 玻璃窑 主要成分 3CaO SiO2、 2CaO SiO2、 3CaO Al2O3 Na2SiO3、 CaSiO3、 SiO2 反应条件 高温 高温 陶瓷生产的一般过程：混合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。

9、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 aMxOy bSiO2 cH2O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： 3CaO SiO2、铝酸三钙： 3CaO Al2O3；高岭土： Al2O3 2SiO2 2H2O。 【考点过关】 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 ( ) 1

10、2C、 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 ( ) SiO 2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： SiO2 4HF=SiF4 2H2O （ 6） 工业上用焦炭和石英制取

11、粗硅的反应方程式为 SiO2 C 高温 Si CO2( ) 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 ( ) SiO 2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【 精品教育资源文库 】 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） SiSiO

12、2H 2SiO3均能一步转化 ( ) SiO 2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 ( ) H 2CO3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 ( ) H 2SiO3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）

13、 向饱和 Na2CO3溶液中通入过量的 CO2气体，有晶体析出 ( ) NaHCO 3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】 (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

14、液中一定含有 CO23 ( ) (4)(2016 四川 )标准状况下， 5.6 L CO2气体中含有氧原子数为 0.5NA( ) (5)(2016 海南 )将澄清石灰水滴入某溶液证明其中存在 CO23 ( ) (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 ( ) (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 ( ) 【 精品教育资源文库 】 (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

15、剂的过程中没有发生化学变化 ( ) (11)(2016 四川 )pH 2的溶液中可能大量存在 Na 、 NH4 、 SiO23 ( ) (12)(2016 江苏 )向 Na2SiO3 溶液中滴加稀盐酸的离子方程式： Na2SiO3 2H =H2SiO3 2Na ( ) (13)(2015 山东 )向 Na2SiO3溶液中通入过量 SO2的离子方程式： SiO23 SO2 H2O=H2SiO3 SO23 ( ) (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