2019届一轮复习人教版碳、硅及无机非金属材料学案

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第4章　非金属及其化合物 第1节　碳、硅及无机非金属材料 考试说明 ‎1．了解碳、硅单质及其化合物的主要性质及应用。‎ ‎2．了解碳、硅及其化合物对环境质量的影响。‎ ‎3．了解常见无机非金属材料的性质和用途。‎ 命题规律 碳、硅及其化合物的性质是高考的常考点，其考查方式有：结合原子结构、元素周期律以选择题型考查碳、硅及其化合物的性质及应用；以新材料、新技术为背景结合工艺流程图以填空题型考查碳、硅的化合物的性质及应用等。‎ 考点1　碳、硅单质及其氧化物的性质 ‎1．碳单质的存在、性质和用途 ‎2．硅单质的存在、性质和制备 ‎(1)结构及物理性质 ‎(2)化学性质 硅的化学性质不活泼，常温下不能被浓硫酸、浓硝酸等强氧化剂氧化，只能与F2、氢氟酸、强碱溶液反应；在加热条件下，能与O2、Cl2等少数非金属单质化合。‎ 写出下列相关反应的化学方程式：‎ ‎(3)工业制备 反应原理：①制粗硅SiO2＋2CSi＋2CO↑，‎ ‎②粗硅的提纯Si＋2Cl2SiCl4、SiCl4＋2H2Si＋4HCl。‎ ‎3．碳和硅的氧化物 ‎(1)一氧化碳 CO是无色无味的有毒气体，不溶于水，可用作气体燃料和冶金工业的还原剂。‎ ‎(2)二氧化碳和二氧化硅 ‎(1)硅与碱溶液反应时，硅为还原剂，H2O为氧化剂。‎ ‎(2)不能依据反应2C＋SiO2Si＋2CO↑来说明C的还原性比Si强，也不能依据反应SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑来说明SiO2水化物的酸性比H2CO3强。‎ ‎(3)用于半导体材料的是高纯的晶体硅，用作光导纤维材料的是SiO2。‎ ‎(4)SiO2是碱性氧化物，但能与HF反应，因此盛放氢氟酸不能用玻璃瓶，要用特制的塑料瓶。盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，因为SiO2与碱溶液反应生成具有黏性的Na2SiO3。‎ ‎【基础辨析】‎ 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ ‎(1)硅单质广泛存在于自然界中，天然存在的单质硅叫硅石。(×)‎ ‎(2)SiO2既可以和氢氟酸反应，又可以和NaOH溶液反应，是两性氧化物。(×)‎ ‎(3)碳和硅的氧化物都能与NaOH溶液反应。(×)‎ ‎(4)光导纤维具有很强的导电能力，所以大量用于制造通信光缆。(×)‎ ‎(5)单质硅是半导体材料，常用于制造光导纤维。(×)‎ 题组一 碳、硅及其氧化物的性质和应用 ‎1．碳及其化合物与科学、技术、社会、环境密切相关。下列有关说法中正确的是(　　)‎ A．12C、13C、14C、C60、石墨烯、金刚石都是碳的同素异形体，用途广泛 B．用二氧化碳合成可降解的聚碳酸酯塑料，可以实现“碳”的循环利用 C．石墨烯和碳纤维都是新型有机高分子材料 D ‎．碳纳米管是一种有机合成纤维，其比表面积大，可用作新型储氢材料 答案　B 解析　12C、13C、14C是碳元素的三种核素，不是同素异形体，A错误；用CO2合成可降解的聚碳酸酯塑料，可以实现“碳”的循环利用，B正确；石墨烯、碳纤维、碳纳米管都是碳的单质，是无机非金属材料，不是有机材料，C、D错误。‎ ‎2．有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列有关硅的说法中，不正确的是(　　)‎ A．高纯度的硅广泛用于制作计算机中的芯片 B．硅可由二氧化硅还原制得 C．低温时，硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应 D．自然界中硅的储量丰富，自然界中存在大量的单质硅 答案　D 解析　硅是重要的半导体材料，可用于生产制造计算机中的芯片，A正确；2C＋SiO2Si＋2CO↑，B正确；常温下，Si的性质稳定，但可以与F2、HF、强碱溶液反应，C正确；自然界中不存在单质硅，D错误。‎ 题组二 硅的制备 ‎3．半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”，即由SiO2制取Si。制取过程中不涉及的化学反应是(　　)‎ A．2C＋SiO2Si＋2CO↑‎ B．SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O C．Si＋2Cl2SiCl4‎ D．SiCl4＋2H2Si＋4HCl 答案　B 解析　工业制取纯硅的工艺流程为SiO2粗硅SiCl4纯硅，该工艺流程中不涉及SiO2与NaOH溶液的反应。‎ ‎4．高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。它可以按下列方法制备：‎ SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．步骤①的化学方程式为SiO2＋CSi＋CO2↑‎ B．步骤①②③中每生成或反应1 mol Si，转移4 mol电子 C．二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应 D．SiHCl3(沸点为33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点为67.6 ℃)，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3‎ 答案　D 解析　A项，步骤①的化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑；B项，步骤②③中每生成或反应1 mol Si，转移2 mol 电子；C项，硅能与氢氟酸反应生成SiF4和氢气；D项，SiHCl3和SiCl4的沸点相差较大，可通过蒸馏(或分馏)提纯SiHCl3。‎ 考点2　硅酸、硅酸盐和无机非金属材料 ‎1．硅酸 ‎(1)弱酸性：H2SiO3难溶于水，其酸性比碳酸弱，不能使指示剂变色，能与强碱(如NaOH)反应，反应的化学方程式为2NaOH＋H2SiO3===Na2SiO3＋2H2O。‎ ‎(2)不稳定性：H2SiO3‎ 不稳定，受热易分解，反应的化学方程式为H2SiO3SiO2＋H2O。‎ ‎(3)硅酸的制备及硅胶 ‎①制备原理：可溶性硅酸盐(如Na2SiO3)与其他酸(如盐酸)反应的化学方程式为Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。‎ ‎②硅胶：硅酸在水中易聚合形成硅酸凝胶，经干燥脱水后即得硅胶，常用作干燥剂和催化剂的载体。‎ ‎2．硅酸盐 ‎(1)概念：由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。‎ ‎(2)硅酸盐组成的表示：通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。‎ ‎(3)硅酸钠(Na2SiO3)‎ ‎①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。‎ ‎②它能与酸反应，如与盐酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓；与CO2水溶液反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。‎ ‎③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。‎ ‎3．无机非金属材料 ‎(1)传统无机非金属材料 如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。‎ ‎(2)新型无机非金属材料，指的是一类新型的具有特殊结构和特殊功能的非硅酸盐材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。‎ ‎(3)特殊功能的含硅物质 ‎①碳化硅具有金刚石结构，可用作磨料。‎ ‎②含硅元素4%的硅钢具有导磁性。‎ ‎③硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。‎ ‎(1)Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，与玻璃的成分不相同；水玻璃又称为泡花碱，但它却是盐溶液(存放的试剂瓶不能用玻璃塞)，而不是碱溶液。‎ ‎(2)硅酸盐改写成氧化物形式的方法 ‎①氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物―→较活泼金属氧化物―→二氧化硅―→水。‎ ‎②氧化物前计量数的配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置计量数，且不同氧化物间以“·”隔开。‎ ‎③当计量数配置出现分数时应化为整数。如正长石：‎ KAlSi3O8不能写成K2O·Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。‎ ‎【基础辨析】‎ 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ ‎(1)玻璃是一种晶体，有较高的熔点。(×)‎ ‎(2)Si→SiO2→H2SiO3均能一步转化。(×)‎ ‎(3)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱。(×)‎ ‎(4)玛瑙手镯、水晶镜片、玻璃所用材料均为硅酸盐。(×)‎ ‎(5)2MgO·SiO2中的酸根阴离子为SiO。(×)‎ 题组一 无机非金属材料 ‎1．下列我国古代优秀艺术作品中，所用材料不属于无机非金属材料的是(　　)‎ 答案　A 解析　青铜器属于金属材料，陶瓷是无机非金属材料。‎ ‎2．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述正确的是(　　)‎ A．SiO2熔点高，硬度大，不与任何无机酸反应 B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承，也可以用作砂纸、砂轮的磨料 C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2，是一种高质量传导光的纤维，耐酸碱腐蚀 D．二氧化硅分子中硅原子与氧原子个数之比为1∶2‎ 答案　B 解析　二氧化硅能与氢氟酸反应，A错误；光导纤维的成分是SiO2，是酸性氧化物，可与强碱溶液反应，C错误；二氧化硅中不存在分子，D错误。‎ 题组二 硅酸盐的结构和性质 ‎3．将足量CO2气体通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物质是(　　)‎ A．Na2SiO3 B．Na2CO3、Na2SiO3‎ C．Na2CO3、SiO2 D．SiO2‎ 答案　A 解析　将足量CO2气体通入水玻璃中，发生反应：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3；‎ 加热蒸干高温灼烧时发生反应：H2SiO3H2O＋SiO2；2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O；SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，最后所得固体物质是Na2SiO3，故选A。‎ ‎4．青石棉是世界卫生组织确认的一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一。青石棉的化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸处理时，还原产物只有NO。下列说法中正确的是(　　)‎ A．青石棉是一种易燃品且易溶于水 B．青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为Na2O·FeO·2Fe2O3·8SiO2·H2O C．1 mol Na2Fe5Si8O22(OH)2与足量的硝酸作用，至少需消耗6 L 3 mol·L－1 HNO3溶液 D．1 mol Na2Fe5Si8O22(OH)2与足量氢氟酸作用，至少需消耗5.5 L 2 mol·L－1 HF溶液 答案　C 解析　根据青石棉的组成可知，该物质属于硅酸盐，不是一种易燃品且难溶于水，A错误；根据氧原子守恒可知应该是Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，B错误；根据组成可知和硝酸作用生成2 mol 硝酸钠、5 mol硝酸铁和1 mol NO，因此需要硝酸的物质的量是18 mol，C正确；和氢氟酸反应生成SiF4、NaF，物质的量分别是8 mol和2 mol，所以需要HF的物质的量是34 mol，D错误。‎ ‎1．[高考集萃]判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ ‎(1)[2017·天津高考]硅太阳能电池工作时，光能转化为电能。(　　)‎ ‎(2)[2017·江苏高考]SiO2硬度大，可用于制造光导纤维。(　　)‎ ‎(3)[2017·江苏高考]利用：CaCO3CaO CaSiO3可实现物质间的转化。(　　)‎ ‎(4)[2016·四川高考]硅胶作袋装食品的干燥剂，没有发生化学变化。(　　)‎ ‎(5)[2016·江苏高考]向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸离子方程式：Na2SiO3＋2H＋===H2SiO3↓＋2Na＋。(　　)‎ ‎(6)[2016·全国卷Ⅲ]HF与SiO2反应，所以可用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记。(　　)‎ ‎(7)[2016·江苏高考]下述变化可以实现：SiO2HCl(aq),SiCl4Si。(　　)‎ ‎(8)[2016·海南高考]石英砂可用于生产单晶硅。(　　)‎ 答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)√　(7)×　(8)√‎ 解析　(4)硅胶吸收H2O(g)是物理吸附，所以正确；(5)Na2SiO3应“拆”成“2Na＋＋SiO”；(7)SiO2不与HCl反应。‎ ‎2．[2016·江苏高考]大气中CO2含量的增加会加剧“温室效应”。下列活动会导致大气中CO2含量增加的是(　　)‎ A．燃烧煤炭供热 B．利用风力发电 C．增加植被面积 D．节约用水用电 答案　A 解析　煤炭燃烧会放出CO2，A正确；风力发电、节约用水用电均与CO2无关，增加植被面积，会减少CO2的排放。‎ ‎3．[2017·全国卷Ⅱ(节选)]水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是______________________，还可使用________代替硝酸。‎ ‎(2)沉淀A的主要成分是________，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为_______________________________。‎ 答案　(1)将样品中可能存在的Fe2＋氧化为Fe3＋　H2O2‎ ‎(2)SiO2(或H2SiO3)　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(或H2SiO3＋4HF===SiF4↑＋3H2O)‎ 解析　(1)由题意知，水泥样品中含有铁、铝和镁等金属的氧化物，后面操作有加入氨水调节pH＝4～5，目的是除去Al元素和Fe元素，而在此pH范围内，Fe元素只有转化为Fe3＋才能完全生成沉淀，因此加入硝酸的目的是将样品中可能存在的Fe2＋氧化为Fe3＋；还可以使用双氧水等其他氧化剂代替硝酸。‎ ‎(2)水泥样品中的SiO2、CaO及铁、铝、镁等金属的氧化物，只有SiO2(或反应生成的H2SiO3)不溶于盐酸，所以沉淀A的主要成分是SiO2(或H2SiO3)。SiO2(或H2SiO3)不与强酸反应，但可溶于氢氟酸中，反应的化学方程式为SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(或H2SiO3 ＋4HF===SiF4↑＋3H2O)。‎ ‎4．[2015·海南高考]单质Z是一种常见的半导体材料，可由X通过如下图所示的路线制备。其中X为Z的氧化物；Y为氢化物，分子结构与甲烷相似。回答下列问题。‎ ‎(1)能与X发生化学反应的酸是________；由X制备Mg2Z的化学方程式为______________________________________________。‎ ‎(2)由Mg2Z生成Y的化学方程式为________________________‎ ‎_________________________________________________________，‎ Y分子的电子式为________。‎ 答案　(1)氢氟酸　SiO2＋4MgMg2Si＋2MgO ‎(2)Mg2Si＋4HCl===SiH4↑＋2MgCl2‎ 解析　(1)根据题中信息可确定Z为Si，其氧化物X的化学式为SiO2，能与SiO2反应的酸只有氢氟酸；由SiO2制备Mg2Si的化学方程式为SiO2＋4Mg2MgO＋Mg2Si。‎ ‎(2)Y为SiH4，结合图示可写出Mg2Si与盐酸的反应为Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑；C、Si为同主族元素，根据CH4的电子式可写出SiH4的电子式。‎ ‎　　时间：45分钟　　　满分：100分 一、选择题(每题6分，共72分)‎ ‎1．下列叙述中不正确的是(　　)‎ A．单质硅是重要的半导体材料 B．二氧化硅是制造光导纤维的材料 C．硅酸钠可以作木材防火剂 D．自然界里存在大量的单质硅和二氧化硅 答案　D 解析　硅在自然界中以化合态形式存在，多以硅酸盐或二氧化硅的形式存在于岩石、矿物中，D错误。‎ ‎2．下列说法正确的是(　　)‎ A．SiO2和CO2都是酸性氧化物 B．为防止月饼等富脂食品氧化变质，可在包装袋中放入硅胶 C．NaHCO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可通入少量CO2后过滤 D．SiO2中含Al2O3杂质，可加入足量NaOH溶液然后过滤除去 答案　A 解析　SiO2、CO2分别为H2SiO3、H2CO3对应的酸性氧化物，A正确；硅胶具有吸水性，可以防止食品受潮，而不能防止食品氧化，B错误；除去NaHCO3溶液中的Na2SiO3杂质，应通入足量CO2，发生反应：Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===2NaHCO3＋H2SiO3↓，C错误；SiO2、Al2O3均能与NaOH溶液反应，应加入稀盐酸后过滤，D错误。‎ ‎3．[2017·合肥高三质检]硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。下列说法正确的是(　　)‎ A．陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐产品 B．水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂 C．某硅酸盐的化学式为KAlSi3O8，可用K2O·Al2O3·6SiO2表示 D．高纯硅可用于制造光导纤维，高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池 答案　C 解析　水晶的主要成分是SiO2不是硅酸盐，A错误；水玻璃是Na2SiO3溶液，属于混合物，B错误；高纯度的SiO2用于制光导纤维，高纯度的Si用于制太阳能电池，D错误。‎ ‎4．[2017·银川模拟]下列说法中不正确的是(　　)‎ A．因SiO2不溶于水，故H2SiO3不是SiO2对应的酸 B．CO2通入水玻璃可以得到硅酸沉淀 C．SiO2熔点高、硬度大 D．氢氟酸能够雕刻玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸 答案　A 解析　H2SiO3对应的酸性氧化物是SiO2，但SiO2不能直接与水反应生成H2SiO3。‎ ‎5．[2017·湖南株洲质检]化学与社会、生产、生活密切相关。下列说法中不正确的是(　　)‎ A．煤炭经气化、液化和干馏等过程，可以转化为清洁能源 B．利用二氧化碳来制造全降解塑料，可以缓解温室效应 C．高纯硅可用于制造太阳能电池、计算机芯片和光导纤维 D．在医疗上，可用碳酸氢钠治疗胃酸过多症 答案　C 解析　煤炭经气化、液化和干馏等过程，可以转化为清洁能源，减少污染物的排放，故A正确；利用二氧化碳制造全降解塑料，减少了二氧化碳的排放，可以缓解温室效应，故B正确；光导纤维的主要成分是二氧化硅，不是硅单质，故C错误；可以用碳酸氢钠中和胃酸，治疗胃酸过多症，故D正确。‎ ‎6．如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是(　　)‎ A．SiO2属于两性氧化物 B．盛放Na2CO3溶液的试剂瓶用玻璃塞 C．硅胶吸水后可重复再生 D．图中所示的转化都是氧化还原反应 答案　C 解析　SiO2是酸性氧化物，它能与氢氟酸反应是其特殊性质，A错误；在图示转化关系中只有第一行的变化是氧化还原反应，其余均为非氧化还原反应。‎ ‎7．下列离子方程式中书写正确的是( 　　)‎ A．水玻璃中通入过量的二氧化碳：‎ Na2SiO3＋CO2＋H2O===2Na＋＋CO＋H2SiO3‎ B．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：‎ Ca(OH)2＋2CO2===Ca2＋＋2HCO C．二氧化硅与氢氟酸反应：‎ SiO2＋4H＋＋4F－===SiF4↑＋2H2O D．二氧化硅溶于烧碱溶液中：‎ SiO2＋2OH－===SiO＋H2O 答案　D 解析　Na2SiO3是强电解质，应拆成Na＋、SiO，CO2过量，产物应为HCO，A项正确写法是SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO；B项正确写法是CO2＋OH－===HCO；C项氢氟酸是弱酸，在离子方程式中不能拆分。‎ ‎8．下列说法中不正确的是(　　)‎ A．光导纤维的主要成分是二氧化硅 B．二氧化硅是硅酸的酸酐，但不可以用它和水直接反应来制取硅酸 C．硅的化学性质不活泼，但在常温下也可和某些物质反应 D．盛放硅酸钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞的主要原因是硅酸钠溶液水解呈碱性 答案　D 解析　盛放硅酸钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞的主要原因是硅酸钠溶液黏性强，容易使瓶塞和瓶口黏合在一起而不易打开，D错误。‎ ‎9．金刚砂(SiC)可由SiO2和碳在一定条件下反应制得，反应方程式为SiO2＋3CSiC＋2CO↑，下列有关制造金刚砂的说法正确的是 (　　)‎ A．该反应中的氧化剂是SiO2，还原剂为C B．该反应中的氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2‎ C．该反应中每生成1 mol SiC转移电子12 mol D．该反应中的还原产物是SiC、氧化产物是CO，其物质的量之比为1∶2‎ 答案　D 解析　反应产物SiC中Si、C的化合价分别为＋4、－4价，所以SiO2既不是氧化剂，又不是还原剂；碳元素从0价转变成－4价(SiC)和＋2价(CO)，CO是氧化产物，SiC是还原产物，两者的物质的量之比为2∶1；每生成1 mol SiC转移电子4 mol。‎ ‎10．硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。下列说法正确的是(　　)‎ A．可以用焦炭还原二氧化硅生产硅：2C＋SiO2Si＋2CO↑‎ B．SiO2是非金属氧化物，它不与任何酸反应 C．在粗硅的制取中发生反应2C＋SiO22CO↑＋Si，硅被还原，所以碳的还原性强于硅的还原性 D．高纯硅可用于制造太阳能电池，高纯二氧化硅可用于制造计算机芯片 答案　A 解析　工业上用焦炭在电炉中还原二氧化硅生产硅：2C＋SiO2Si＋2CO↑，A正确；SiO2能与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，B错误；在粗硅的制取中发生反应2C＋SiO22CO↑＋Si，由于反应是在高温条件下进行，且生成CO气体从体系中逸出能够进一步促进反应进行，因此尽管是硅被还原，也不能说明碳的还原性强于硅的还原性，C错误；二氧化硅可用于制造光导纤维，高纯硅可用于制造太阳能电池、计算机芯片等，D错误。‎ ‎11．[2017·潍坊模拟]硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是(　　)‎ A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4‎ B．碳化硅(SiC)‎ 的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承 C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2‎ D．硅酸盐均不溶于水 答案　D 解析　在氮化硅中，N元素为－3价，Si元素为＋4价，则化学式为Si3N4，A正确；硅酸钠易溶于水，D错误。‎ ‎12．[2017·湖南十三校联考]将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀与通入CO2的量的关系可表示为(　　)‎ 答案　D 解析　将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，发生反应的先后顺序为Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O、2KOH＋CO2===K2CO3＋H2O、2KAlO2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋K2CO3、K2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO3、BaCO3＋CO2＋H2O===Ba(HCO3)2，根据物质的溶解性可知，只有D项符合题意。‎ 二、非选择题(共28分)‎ ‎13．(15分)石墨在材料领域有重要应用。某初级石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等杂质。设计的提纯与综合利用工艺如下：‎ ‎(注：SiCl4的沸点为57.6 ℃，金属氯化物的沸点均高于150 ℃)‎ ‎(1)向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是__________________。‎ ‎(2)高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物。气体Ⅰ中的碳氧化物主要为________。由气体Ⅱ中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为_____________________________________。‎ ‎(3)步骤①为：搅拌、________。所得溶液Ⅳ中的阴离子有________________。‎ ‎(4)100 kg初级石墨最多可获得Ⅴ的质量为________kg。‎ 答案　(1)排出装置中的空气 ‎(2)CO' SiCl4＋6NaOH===Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O ‎(3)过滤' AlO、OH－、Cl－‎ ‎(4)7.8‎ 解析　(1)向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是排尽反应器中的空气，防止高温下初级石墨与空气中的O2反应。‎ ‎(2)气体Ⅰ中的碳氧化物主要为CO，由气体Ⅱ中某物质得到水玻璃，故其为含硅的化合物SiCl4，反应方程式为SiCl4＋6NaOH===Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O。‎ ‎(3)步骤①为搅拌，并通过过滤操作将沉淀和溶液分离；由题意分析可知，所得溶液Ⅳ中的阴离子有AlO、Cl－、OH－。‎ ‎(4)由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ，是将AlO转化为Al(OH)3，由题意可知Al2O3～2Al(OH)3，n(Al2O3)＝＝50 mol，n ‎[Al(OH)3]＝100 mol，则m[Al(OH)3]＝100 mol×78 g·mol－1＝7800 g＝7.8 kg。‎ ‎14．[2018·江西师大附中月考](13分)氮化硅(Si3N4)是一种优良的高温结构陶瓷，在工业生产和科技领域中有重要用途。工业上有多种方法来制备氮化硅，下面是几种常见的方法：‎ ‎(1)方法一——直接氮化法：在1300～1400 ℃时，高纯粉状硅与纯氮气化合，其反应方程式为3Si＋2N21300～1400 ℃,Si3N4。‎ ‎(2)方法二——可以用NH3和SiH4(硅烷)在一定条件下反应，并在600 ℃的加热基板上生成氮化硅膜，其化学方程式为________________________________________________________。‎ ‎(3)方法三——化学气相沉积法：在高温条件下利用四氯化硅气体、纯氮气、氢气反应生成氮化硅和氯化氢，与方法一相比，用此法制得的氮化硅纯度较高，其原因是_______________________。‎ ‎(4)方法四——Si(NH2)4热分解法：先用四氯化硅与氨气反应生成Si(NH2)4和一种气体：________(填化学式)；然后使Si(NH2)4受热分解，分解后的另一种产物的化学式为________。‎ 工业上制取高纯硅和四氯化硅的生产流程如下：‎ 已知：X、高纯硅、原料B的主要成分都可与Z反应，Y与X在光照或点燃条件下可反应，Z的焰色呈黄色。‎ ‎(5)写出焦炭与原料B中的主要成分反应的化学方程式：________________________________________________________。‎ 答案　(2)3SiH4＋4NH3Si3N4＋12H2‎ ‎(3)方法三除产品是固体外，其他物质均为气体 ‎(4)HCl　NH3‎ ‎(5)SiO2＋2C1600～1800 ℃,Si＋2CO↑‎ 解析　(3)方法一所得到的产品中混有单质硅，而方法三除产品是固体，其他物质均为气体，故方法三得到的氮化硅纯度较高。‎ ‎(4)方法四：依据化学反应中原子守恒可知四氯化硅与氨气发生反应：SiCl4＋4NH3===Si(NH2)4＋4HCl，Si(NH2)4受热发生分解：3Si(NH2)4Si3N4＋8NH3↑。‎ ‎(5)原料B与焦炭反应得到的粗产品与X反应生成SiCl4，则X为氯气，粗产品为Si，故B为SiO2；Y与氯气在光照或点燃条件下可反应，且与SiCl4反应得到高纯度Si，则Y为氢气；Z的焰色呈黄色，含有Na元素，电解A的水溶液得到氢气、氯气与Z，则Z为NaOH、A为NaCl。焦炭具有还原性，与SiO2发生氧化还原反应生成Si与CO，化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑。‎