2021届一轮复习苏教版专题3第三单元　含硅矿物与信息材料学案（江苏专用）

2021届一轮复习苏教版专题3第三单元　含硅矿物与信息材料学案（江苏专用）

第三单元　含硅矿物与信息材料 学习任务1　碳、硅及其氧化物的性质 一、碳、硅的存在形态、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 二、碳、硅单质的化学性质 碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。‎ ‎1．碳 ‎2．硅 三、二氧化硅和二氧化碳的比较 物质 二氧化硅 二氧化碳 结构 空间立体网状结构，不存在单个分子 存在单个分子 主要物理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水 熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水 化 学 性 质 与水反应 不反应 CO2＋H2OH2CO3‎ 与酸反应 只与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 不反应 与碱反应(如NaOH)‎ SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)‎ CO2少量：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O CO2过量：CO2＋NaOH===NaHCO3‎ 与盐反应 如与Na2CO3反应：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑‎ 如与Na2SiO3反应：Na2SiO3＋H2O＋CO2(不足)===H2SiO3↓＋Na2CO3或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3‎ 与碱性氧 化物反应 如与CaO反应：SiO2＋CaOCaSiO3‎ 如与Na2O反应：Na2O＋CO2=== Na2CO3‎ 用途 光导纤维、光学仪器、电子部件 制饮料、制碳酸盐 ‎1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。‎ ‎(1)(2018·高考江苏卷)SiO2熔点高硬度大，故可用于制光导纤维。(　　)‎ ‎(2)用活性炭去除冰箱中的异味，该过程中没有发生化学反应。(　　)‎ ‎(3)加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应。(　　)‎ ‎(4)CO2不支持燃烧是相对的。(　　)‎ ‎(5)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应。(　　)‎ ‎(6)不能用SiO2与水反应的方法来制取硅酸，不能用瓷坩埚来加热烧碱或纯碱使其熔化。(　　)‎ 解析：(2)是活性炭的吸附作用，属于物理变化，正确；(4)活泼金属(如镁)可以在CO2中燃烧，正确；(5)硅常温下可以和强碱溶液、HF反应，错误；(6)一定条件下，SiO2与NaOH、Na2CO3能发生反应，正确。‎ 答案：(1)×　(2)√　(3)√　(4)√　(5)×　(6)√‎ ‎2．将碳、硅的单质和其物理性质或用途用短线连接起来。‎ 　　　　　　　 答案：①—c　②—a　③—e　④—b　⑤—d 提升一　碳、硅单质的性质 ‎1．(2020·梧州高三月考)近年来科学家制造出大量的新物质，对下列三种物质的相关说法错误的是(　　)‎ 石墨烯：从石墨中分离出来，是最薄、最坚硬的纳米材料 石墨炔：平面网状结构的全碳分子，具有优良的化学稳定性 纳米碳管：具有优良的场发射性能，制作阴极显像管、储氢材料 A.石墨烯具有良好的导电性 B．上述三种物质与金刚石互为同素异形体 C．石墨炔孔径略大于H2分子的直径，可作H2的提纯薄膜 D．上述三种物质与浓硫酸都能发生反应，但反应产物不同 解析：选D。A项，石墨烯是一种新发现的材料，它具有导电性和导热性好、硬度大、熔点高等性质；B项，同种元素的不同单质互称同素异形体；C项，碳原子半径大于氢原子，则石墨炔孔径大于H2分子的直径，可以容纳H2分子；D项，碳与浓硫酸反应产物均为二氧化碳、二氧化硫和水。‎ ‎2．下列关于碳和硅的叙述中，正确的是(　　)‎ A．其氧化物都能与NaOH溶液反应 B．其单质在加热时都能跟O2反应 C．碳和硅都可以和浓H2SO4反应 D．碳和硅两种元素共有两种单质 解析：选B。CO不溶于水，也不能与NaOH溶液反应；碳可以与浓H2SO4在加热条件下反应，而硅与浓H2SO4不反应；碳有金刚石、石墨、C60等同素异形体，‎ 硅有晶体硅和无定形硅等，所以两种元素有多种单质。‎ 提升二　碳、硅氧化物的性质 ‎3．标准状况下，将3.36 L CO2气体通入200 mL 1.00 mol·L－1 NaOH溶液中，充分反应后溶液中c(CO)与c(HCO) 的比值为(不考虑CO、HCO的水解)(　　)‎ A．1∶1　　　　 B．1∶2‎ C．2∶1 D．1∶3‎ 解析：选B。n(CO2)＝＝0.15 mol，‎ n(NaOH)＝0.2 L×1.00 mol·L－1＝0.20 mol，‎ 由于1<<2，故二者完全反应生成含Na2CO3和NaHCO3的混合溶液。‎ 设n(Na2CO3)＝x，n(NaHCO3)＝y，‎ 则有，‎ 解得x＝0.05 mol，y＝0.10 mol。‎ ‎4．如何用所提供的试剂和方法除去各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质)，将所选答案的编号填入下表内相应的空格内(如果不需要外加试剂，则对应答案栏可空着)。‎ 可供选择的试剂：A.盐酸；B.氢氧化钠溶液；C.氧气；D.水；E.二氧化碳。‎ 可选用的操作：①水洗；②加热；③高温灼烧；④过滤；⑤结晶。‎ 序号 粉末状混合物 选择的试剂 选用的操作 ‎(1)‎ CaCO3(SiO2)‎ ‎(2)‎ NaCl(SiO2)‎ ‎(3)‎ SiO2(Fe2O3)‎ ‎(4)‎ SiO2(CaCO3)‎ ‎(5)‎ SiO2(NH4Cl)‎ 解析：可根据二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物；它可跟强碱反应，不跟酸(氢氟酸除外)反应；它受热不分解等性质来除杂。而三氧化二铁、碳酸钙跟盐酸反应；氯化铵能受热分解。通过一定操作，除去杂质。除杂过程中所发生反应的化学方程式如下：‎ ‎(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O；‎ ‎(3)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O；‎ ‎(4)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O；‎ ‎(5)NH4ClNH3↑＋HCl↑。‎ 答案：(1)B　④　(2)D　④⑤　(3)A　④　(4)A　④　(5)(不需要加试剂)　②‎ 碳、硅及其化合物的“十个特殊性”‎ ‎(1)一般情况下，非金属元素单质熔、沸点低，硬度小，但硅、金刚石的熔、沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质。‎ ‎(2)一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。‎ ‎(3)Si的还原性大于C，但C在高温下能还原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑。‎ ‎(4)非金属单质与碱反应一般既做氧化剂又做还原剂，且无氢气放出，但硅与碱溶液反应只做还原剂，且放出氢气：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。‎ ‎(5)非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能跟HF作用：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。‎ ‎(6)SiO2是酸性氧化物却能和非氧化性酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。‎ ‎(7)无机酸一般能溶于水，但H2SiO3却难溶于水。‎ ‎(8)H2CO3的酸性强于H2SiO3，所以Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，但高温下Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑也能发生。‎ ‎(9)硅酸钠水溶液俗称“泡花碱”或水玻璃，却是盐溶液。‎ ‎(10)一般情况下，金属(Na、K、Fe)能置换出水中的氢，但在高温下非金属C也能置换出水中的氢：C＋H2O(g)H2＋CO。 ‎ 学习任务2　硅酸　硅酸盐　无机非金属材料 一、硅酸 ‎1．硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红色。‎ ‎2．硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3SiO2＋H2O。‎ ‎3．硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。‎ ‎4．硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作干燥剂。‎ 二、硅酸盐 ‎1．概念：由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。‎ ‎2．表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)写成Na2O·SiO2，钾云母(KH2Al3Si3O12)写成K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O。　‎ ‎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)它能与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为 ‎①与盐酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓；‎ ‎②与少量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。‎ 三、无机非金属材料 ‎1．无机非金属材料分类 ‎2．常见硅酸盐材料比较 水泥 普通玻璃 陶瓷 生产原料 石灰石、黏土 纯碱、石灰石、石英砂 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 ‎3.玻璃生产中的两个重要反应 Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑；‎ CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。‎ ‎1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。‎ ‎(1)玻璃是一种晶体，有较高的熔点。(　　)‎ ‎(2)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱。(　　)‎ ‎(3)光导纤维、碳纳米管、氮化硅结构陶瓷等都是新型无机非金属材料。(　　)‎ ‎(4)普通玻璃、石英玻璃、水泥、玛瑙都属于硅酸盐产品。(　　)‎ ‎(5)传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料。(　　)‎ 答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√‎ ‎2．将下列硅酸盐改写成氧化物的形式。‎ ‎(1)NaAlSi3O8________________________________________________________________________；‎ ‎(2)Mg2Si3O8·nH2O________________________________________________________________________。‎ 答案：(1)Na2O·Al2O3·6SiO2‎ ‎(2)2MgO·3SiO2·nH2O ‎3．(双选)世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“中国至少在距今3 000年以前，就已经使用玻璃了。”下列有关玻璃的说法不正确的是(　　)‎ A．制普通玻璃的原料主要是石灰石和黏土 B．玻璃在加热熔化时有固定的熔点 ‎ C．普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅 ‎ D．盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口黏在一起 解析：选AB。制普通玻璃的原料主要有石灰石、纯碱和石英砂，A项不正确；玻璃是混合物，没有固定的熔点，B项不正确。‎ ‎(1)用氧化物的形式表示硅酸盐，只是物质组成的表示形式不同，其成分、性质是不变的。氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。‎ ‎(2)氢氟酸能腐蚀玻璃，可用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸不能用玻璃瓶而用塑料瓶。 ‎ ‎1．月球的矿产资源极为丰富，仅月面表层5 cm厚的沙土所含铁单质就有上亿吨，月球上的主要矿物有辉石(CaMgSi2O6)、斜长石(KAlSi3O8)和橄榄石[(Mg，Fe)2SiO4](逗号表示两种元素各占一部分)等，下列说法或分析不正确的是(　　)‎ A．辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿 B．斜长石的氧化物形式可表示为K2O·Al2O3·6SiO2‎ C．橄榄石中铁为＋2价 D．月球上有游离态铁是因为月球上铁的活动性比地球上铁的活动性弱 解析：选D。由辉石、斜长石和橄榄石的组成可知其均属于硅酸盐矿，A正确；斜长石(KAlSi3O8)的氧化物形式可以写成K2O·Al2O3·6SiO2，B正确；橄榄石[(Mg，Fe)2SiO4]中Mg元素化合价为＋2价，铁元素也为＋2价，C正确；月球上铁的活动性和地球上铁的活动性是一样的，月球上有游离态铁是因为月球上没有氧气，D错误。‎ ‎2．(2020·康定教学质量检查)“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是(　　)‎ A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品 B．制水泥的主要原料为纯碱、石灰石和石英砂 C．硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高 D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐 解析：选C。陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A项错误；纯碱、石灰石和石英砂是制普通玻璃的主要原料，而制水泥的主要原料是黏土和石灰石，B项错误；硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高，C项正确；沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成分是硅酸盐，D项错误。‎ ‎3．宋代五大名窑分别为钧窑、汝窑、官窑、定窑、哥窑。其中钧窑以“入窑一色，出窑万彩”的神奇窑变著称。下列关于陶瓷的说法不正确的是(　　)‎ A．窑变是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化 B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料 C．高品质的瓷器晶莹剔透，属于纯净物 D．陶瓷属于硅酸盐材料，耐酸碱腐蚀，但是不能用来盛装氢氟酸 解析：选C。不同的金属化合物颜色可能不同，在高温下，釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化称为窑变，故A正确；新型无机非金属材料主要有新型陶瓷、硅和二氧化硅、碳纳米材料等，氧化铝陶瓷属于新型陶瓷，故B正确；瓷器是以黏土为主要原料经高温烧结而成的，瓷器中含有多种硅酸盐和二氧化硅，是混合物，故C错误；HF能与二氧化硅反应，陶瓷的主要成分是硅酸盐和二氧化硅，所以陶瓷不能用来盛装氢氟酸，故D正确。‎ ‎4．氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，在航天航空、汽车发动机、机械等领域有着广泛的用途。由石英砂合成氮化硅粉末的路线图如下所示：‎ 其中 —NH2基团中各元素的化合价与NH3相同。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学反应方程式表示其原因：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)图示①～⑤的变化中，属于氧化还原反应的是___________________________。‎ ‎(3)SiCl4在潮湿的空气中剧烈水解，产生白雾，军事工业中用于制造烟雾剂。SiCl4水解的化学反应方程式为_____________________________________________________。‎ ‎(4)在反应⑤中，3 mol Si(NH2)4在高温下加热可得1 mol 氮化硅粉末和8 mol A气体，则氮化硅的化学式为________________。‎ ‎(5)在高温下将SiCl4在B和C两种气体的气氛中，也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在一定条件下化合生成A。写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式：________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)石英砂不能与碱共同存放的实质是SiO2与碱可以发生反应。(2)反应①是石英砂与焦炭发生氧化还原反应，反应②是硅单质与Cl2反应，也是氧化还原反应。(3)SiCl4水解可以看作Si结合四个OH－生成H4SiO4，原硅酸不稳定失水生成H2SiO3，Cl－结合H＋生成HCl。(4)氮化硅的化学式可通过题目信息，运用质量守恒求得。(5)结合题给信息，SiCl4与N2、H2反应可得到Si3N4和HCl。‎ 答案：(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ‎(2)①②　(3)SiCl4＋3H2O===4HCl＋H2SiO3↓(答案合理即可，若写“H4SiO4”也正确)　(4)Si3N4　(5)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl ‎1．(2018·高考江苏卷)CO2是自然界碳循环中的重要物质。下列过程会引起大气中CO2含量上升的是(　　)‎ A．光合作用 B．自然降雨 C．化石燃料的燃烧 D．碳酸盐的沉积 解析：选C。光合作用过程中植物吸收CO2，使CO2含量下降，A项不符合题意；自然降雨的过程会消耗CO2，使CO2含量下降，B项不符合题意；化石燃料燃烧时会产生CO2，使CO2含量上升，C项符合题意；碳酸盐能与CO2反应生成可溶性的碳酸氢盐，消耗CO2，使CO2含量下降，D项不符合题意。‎ ‎2．(2019·高考全国卷Ⅰ)陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是(　　)‎ A．“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁 B．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成 C．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐 D．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点 解析：选A。“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色与氧化亚铁有关，而氧化铁显红色，A项错误；秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成，B项正确；陶瓷以黏土为原料，经高温烧制而成，属于人造材料，主要成分是硅酸盐，C项正确；陶瓷的主要成分是硅酸盐，硅酸盐中硅元素化合价处于最高价，化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点，D项正确。‎ ‎3．(2019·高考北京卷)下列我国科研成果所涉及材料中，主要成分为同主族元素形成的无机非金属材料的是(　　)‎ A.4.03米大口径碳化硅反射镜 B.2022年冬奥会聚氨酯速滑服 C.能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线 D.“玉兔二号”钛合金筛网轮 解析：选A。SiC中的C、Si分别为第2周期和第3周期的第ⅣA族元素，二者均为非金属元素，形成的SiC为无机非金属材料，A项正确；聚氨酯中含有C、H、N等元素，三种元素不属于同主族元素，且聚氨酯为有机材料，B 项错误；碳包覆银纳米线由C、Ag元素组成，是无机非金属材料，但两种元素不是同主族元素，C项错误；钛合金是金属材料，D项错误。‎ 一、单项选择题 ‎1．材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是(　　)‎ 选项 材料 主要化学成分 A 刚玉、金刚石 三氧化二铝 B 大理石、石灰石 碳酸钙 C 普通水泥、普通玻璃 硅酸盐 D 沙子、石英 二氧化硅 解析：选A。刚玉和金刚石的成分分别是三氧化二铝和碳；大理石和石灰石的主要成分都是碳酸钙；普通玻璃和普通水泥都是常见的硅酸盐材料；沙子和石英的主要成分都是二氧化硅。‎ ‎2．《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙粘土而为之”“凡坯既成，干燥之后，则堆积窖中燃薪举火”“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是(　　)‎ A．沙子和粘土的主要成分为硅酸盐 B．“燃薪举火”使粘土发生了复杂的物理化学变化 C．烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦 D．粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料 解析：选A。沙子的主要成分为二氧化硅，二氧化硅是氧化物，不属于硅酸盐，A项错误。粘土烧制成瓦的过程中发生了复杂的物理化学变化，B项正确。由“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”可知，C项正确。粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料，D项正确。‎ ‎3．(新题预测)平昌冬奥会“北京8分钟”，主创团队用石墨烯制作了 20 ℃ 能发热4 h的智能服饰；用铝合金管材和碳纤维制作了高2.35 m、重量仅为10 kg的熊猫木偶，向世界展现了新时代的中国形象。下列说法中，不正确的是(　　)‎ A．石墨烯是能导热的金属材料 B．铝合金是密度较低的金属材料 C．碳纤维是耐低温的无机非金属材料 D．新型材料种类多、用途广 解析：选A。石墨烯为非金属材料，A错误。‎ ‎4．昆仑玉的成分可简单看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2，则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为(　　)‎ A．CaO·MgO·SiO2·H2O B．2CaO·5MgO·8SiO2·H2O C．2CaO·MgO·SiO2·2H2O D．5CaO·2MgO·8SiO2·H2O 解析：选B。根据硅酸盐改写成氧化物的要求和元素守恒，昆仑玉的氧化物形式可表示为2CaO·5MgO·8SiO2·H2O。‎ ‎5．(2020·泰州一模)下列叙述正确的是(　　)‎ A．利用高纯硅可以制成光电池，将光能直接转化为电能 B．CO、CO2均易与血红蛋白结合而中毒 C．从SiO2制备高纯Si的过程反应中只涉及置换反应 D．SiO2和H2O反应可直接制备H2SiO3‎ 解析：选A。高纯硅的一个用途就是制成光电池；CO2与血红蛋白不结合；从SiO2制备高纯Si的过程反应中还涉及化合反应；SiO2和H2O不反应。‎ ‎6．将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2体积(V)的关系正确的是(　　)‎ 解析：选D。CO2与KOH和Ca(OH)2都会反应，但存在着竞争，如果先与KOH反应，则反应后生成的K2CO3立即会与 Ca(OH)2反应生成CaCO3，因此，可以看成CO2先与Ca(OH)2反应，所以通CO2后立即有CaCO3生成。第二步还要判断CO2是先跟KOH反应还是先与生成的CaCO3反应，同样可以采用假设法判断，即如果先与CaCO3反应，则生成的Ca(HCO3)2又会与KOH反应，因此是先与KOH反应，此过程生成沉淀的物质的量不变，当KOH反应完全，再与CaCO3反应，直至沉淀完全溶解，故选D。‎ ‎7．在水玻璃中通入少量的CO2气体，充分反应后加热蒸干，再高温充分灼烧，冷却后所得的固体物质为(　　)‎ A．Na2SiO3‎ B．Na2SiO3与Na2CO3‎ C．SiO2与Na2CO3‎ D．SiO2、Na2SiO3及Na2CO3‎ 解析：选A。通入少量CO2生成少量Na2CO3和H2SiO3，高温充分灼烧又发生反应：H2SiO3SiO2＋H2O，SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑。‎ 二、不定项选择题 ‎8．水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工艺流程：‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值 B．操作A与操作B完全相同 C．该流程中硅元素的化合价未发生改变 D．反应器中发生的反应为氧化还原反应 解析：选AC。A项，稻壳灰来源广泛价格低廉，活性炭具有吸附性，有较高的经济价值，正确；B项，操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误；C项，二氧化硅中硅元素的化合价是＋4价，硅酸钠中硅元素的化合价也是＋4价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，正确；D项，反应器中发生的反应为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，此反应没有化合价的变化，属于非氧化还原反应，错误。‎ ‎9．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溶液的试剂瓶能用玻璃塞 C．硅胶吸水后可重复再生 D．图中所示转化反应都是氧化还原反应 解析：选C。SiO2是酸性氧化物，它能与氢氟酸反应是其特殊性质，A错；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，D错。‎ ‎10.将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，‎ 生成沉淀的物质的量与所通入CO2的体积关系如图所示。下列关于整个反应过程中的叙述不正确的是(　　)‎ A．Oa段反应的化学方程式是Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O B．ab段与cd段所发生的反应相同 C．de段沉淀减少是由于BaCO3固体的消失 D．bc段反应的离子方程式是2AlO＋3H2O＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO 解析：选B。CO2优先与Ba(OH)2反应(图像中Oa段)，然后与KOH反应(图像中ab段)，接着与KAlO2反应(图像中bc段)，再与K2CO3反应(图像中cd段)，最后与BaCO3反应(图像中de段)。‎ 三、非选择题 ‎11．综合利用CO2、CO对构建低碳社会有重要意义。‎ ‎(1)Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。如果寻找吸收CO2的其他物质，下列建议合理的是______(填字母)。‎ A．可在碱性氧化物中寻找 B．可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找 C．可在具有强氧化性的物质中寻找 ‎(2)Li4SiO4可用于吸收、释放CO2，原理是在500 ℃，CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3；平衡后加热至700 ℃，反应逆向进行，放出CO2，Li4SiO4再生，写出CO2与Li4SiO4反应的化学方程式：________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)如图所示，利用缺铁氧化物(如Fe0.9O)可实现CO2的综合利用，构建低碳环保社会。‎ ‎①过程Ⅰ反应中二氧化碳做________(填“氧化剂”或“还原剂”)，每生成3 mol Fe3O4可转化CO2的体积为________(标准状况)。‎ ‎②请说明该转化的优点：___________________________________________________。‎ 解析：(1)A项，Li2O、Na2O、MgO均属于碱性氧化物，均能吸收酸性氧化物CO2，可在碱性氧化物中寻找吸收CO2的其他物质，故A正确；B项，Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，锂、钠与镁为ⅠA、ⅡA族元素，所以可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找吸收CO2的其他物质，故B正确；C项，Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，但它们都没有强氧化性，且吸收二氧化碳与氧化还原反应无关，故C错误。(2)在500 ℃，CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3，反应物为CO2与Li4SiO4，生成物有Li2CO3，根据质量守恒可知生成 物还有Li2SiO3，所以化学方程式为CO2＋Li4SiO4Li2CO3＋Li2SiO3。(3)根据图示可知，Fe0.9O可以将CO2转化为C，过程Ⅰ反应的化学方程式为Fe0.9O＋CO2===Fe3O4＋C，则每生成3 mol Fe3O4消耗1 mol CO2，而Fe3O4又在太阳能高温作用下分解为Fe0.9O和氧气，可实现缺铁氧化物的循环利用。‎ 答案：(1)AB　(2)CO2＋Li4SiO4Li2CO3＋Li2SiO3　(3)①氧化剂　22.4 L　②将CO2转化为C和O2；利用了太阳能；Fe0.9O可循环使用(答案合理即可)‎ ‎12．硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。回答下列问题：‎ ‎(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。这种“金属”可能是________。‎ ‎(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中，生产普通玻璃的主要原料有________________________________________________________________________。‎ ‎(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：‎ 发生的主要反应 电弧炉 SiO2＋2CSi＋2CO↑‎ 流化床 反应器 Si＋3HClSiHCl3＋H2‎ 还原炉 SiHCl3＋H2Si＋3HCl ‎①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为____________________；碳化硅又称________，其晶体结构与________相似。‎ ‎②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和________。‎ 物质 Si SiCl4‎ SiHCl3‎ SiH2Cl2‎ SiH3Cl HCl SiH4‎ 沸点/℃‎ ‎2 355‎ ‎57.6‎ ‎31.8‎ ‎8.2‎ ‎－30.4‎ ‎－84.9‎ ‎－111.9‎ ‎③SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为________________________________________。‎ ‎(4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是________。‎ 解析：(1)加热石英砂、木炭和铁时，得到的为含有硅、碳的铁合金。(2)‎ 生产普通玻璃的主要原料为石英砂、纯碱和石灰石。(3)①石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热反应生成碳化硅，化学方程式为SiO2＋3CSiC＋2CO↑；碳化硅俗称金刚砂；它的结构与金刚石(或单晶硅)相似。②比较SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl的沸点，可得常温下SiHCl3、SiCl4为液体，SiH2Cl2、SiH3Cl为气体，沉降除去产物中的固体后，冷凝得到SiHCl3、SiCl4的混合液体，用蒸馏法可分离二者。③SiHCl3 极易水解：SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl。(4)氯碱工业产生的H2、HCl，能作为上述工艺生产的原料。‎ 答案：(1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁)　(2)石英砂、纯碱和石灰石　(3)①SiO2＋3CSiC＋2CO↑　金刚砂　金刚石(或单晶硅)　②精馏(或蒸馏)　③H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl　(4)H2、HCl ‎13．某同学为了验证碳和硅两种元素非金属性的相对强弱，用如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验)。‎ 实验操作步骤：‎ Ⅰ.打开弹簧夹1，关闭弹簧夹2，并打开活塞a，滴加盐酸。‎ Ⅱ.A中看到白色沉淀时……关闭活塞a。‎ 请回答：‎ ‎(1)B中反应的离子方程式是________________________________________________。‎ ‎(2)通过步骤Ⅰ、Ⅱ得知盐酸具有的性质是__________(填字母)。‎ A．挥发性　 B．还原性 C．氧化性 D．酸性 ‎(3)C装置的作用是___________________________________________________________，‎ X是__________(写化学式)。‎ ‎(4)为了验证碳的非金属性强于硅，步骤Ⅱ中未写的操作和现象是________________________________________________________________________，‎ D中反应的化学方程式是______________________________________________________。‎ ‎(5)碳、硅的非金属性逐渐减弱的原因是________________________________(‎ 从原子结构角度加以解释)。‎ 解析：B中CaCO3与盐酸反应的离子方程式为CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O，此反应表明盐酸具有酸性，A中看到的白色沉淀是AgCl沉淀，此现象表明盐酸具有挥发性。C装置是用饱和NaHCO3溶液除去CO2中混有的HCl气体，以保证与Na2SiO3溶液反应生成白色胶状沉淀的是CO2，此反应的化学方程式为CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，从而说明碳酸的酸性强于硅酸，进而证明碳的非金属性强于硅。‎ 答案：(1)CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O ‎(2)AD　(3)除去CO2中的HCl气体　NaHCO3‎ ‎(4)打开弹簧夹2，关闭弹簧夹1，当D中出现白色胶状沉淀后　Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3‎ ‎(5)碳和硅位于同一主族，从上到下，原子半径逐渐增大，得电子的能力减弱，非金属性减弱 ‎14．(2017·高考全国卷Ⅱ)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________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)加氨水过程中加热的目的是______________________________________。‎ 沉淀B的主要成分为____________、______________(写化学式)。‎ ‎(4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为MnO＋H＋＋H2C2O4―→Mn2＋＋CO2＋H2O。实验中称取0.400 g水泥样品，滴定时消耗了0.050 0 mol·L－1的KMnO4溶液36.00 mL，则该水泥样品中钙的质量分数为____________。‎ 解析：(1)水泥熟料中的CaO和铁、铝、镁等金属的氧化物均能溶于盐酸，加入硝酸能将水泥样品中可能含有的Fe2＋氧化为Fe3＋，为了不引入新杂质，还可用H2O2代替硝酸。(2)根据图示流程可知，不溶于盐酸和硝酸的沉淀A为SiO2，SiO2能溶于弱酸氢氟酸，生成SiF4‎ 和H2O。(3)加入氨水调节溶液的pH＝4～5的过程中加热，能防止胶体生成，易沉淀分离，结合流程图可知，沉淀B的主要成分是Al(OH)3和Fe(OH)3。(4)根据反应中转移电子数相等可找出关系式2MnO～5H2C2O4，结合消耗KMnO4 溶液的浓度和体积可求出n(H2C2O4)＝＝4.5×10－3mol，则该水泥样品中钙的质量分数为×100%＝45.0%。‎ 答案：(1)将样品中可能存在的Fe2＋氧化为Fe3＋　H2O2‎ ‎(2)SiO2　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O ‎(3)防止胶体生成，易沉淀分离　Al(OH)3　Fe(OH)3‎ ‎(4)45.0%‎