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第13讲 碳、硅及其化合物（讲义）（解析版） 练习题
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这是一份第13讲 碳、硅及其化合物（讲义）（解析版） 练习题，共19页。试卷主要包含了碳单质等内容，欢迎下载使用。
1.存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为同素异形体。
碳的还原性
(4)用途：金刚石用于制造切割刀具；石墨用于制造电极、铅笔芯；C60可作催化剂或催化剂载体。
2．碳的两种常见氧化物
(1)一氧化碳(CO)
无色有毒气体，难溶于水，中毒原理是CO与血红蛋白结合，缺氧中毒。
①可燃性：2CO＋O2eq \(=====,\s\up7(点燃))2CO2，淡蓝色火焰，可作燃料。
②还原性：CO＋CuOCu＋CO2，用于冶炼金属。(还原CuO)
(2)二氧化碳(CO2)
①物理性质：CO2是一种无色、无味的气体，能溶于水，固态CO2俗称干冰。
②化学性质：与H2O、Na2O、Ca(OH)2(足量、澄清)、Mg反应的化学方程式分别为
CO2＋H2OH2CO3、
Na2O＋CO2===Na2CO3、
CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O、
2Mg＋CO2eq \(=====,\s\up7(点燃))2MgO＋C。
③CO2的制法：用大理石与稀盐酸或稀硝酸发生反应的离子方程式：
CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O。
(3)CO、CO2气体的除杂方法
强调：自然界消耗CO2的主要反应：
①溶于江水、海水中：CO2＋H2O===H2CO3；
②光合作用将CO2转化为O2；
③岩石的风化：CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2。
3．碳酸(H2CO3)
弱酸性、不稳定性。碳酸(H2CO3)只能在水中存在。H2CO3在水中与CO2共存，因此常把CO2＋H2O当碳酸用。
二 CO2与盐溶液反应产物的判断
一般从强酸制弱酸的角度去分析，同时注意生成碳酸盐的类型。
(1)CO2的用量不同产物不同，如：
CO2(过量)＋NaAlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3
CO2(少量)＋2NaAlO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3
CO2(少量)＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3＋2HClO；
2CO2(过量)＋Ca(ClO)2＋2H2O===Ca(HCO3)2＋2HClO。
(2)与CO2用量无关。
CO2＋＋H2O―→＋NaHCO3
CO2＋NaClO＋H2O===HClO＋NaHCO3。
三 CO2与碱反应产物的判断
(1)CO2与单一组分反应(如CO2通入NaOH溶液)产物的分析
①反应原理NaOHeq \(――→,\s\up15(少量CO2))Na2CO3eq \(――→,\s\up15(CO2))NaHCO3
②反应后溶质成分的判断
③用数轴来表示
(2)CO2与多组分[如CO2通入NaOH、Ca(OH)2的混合溶液]，反应的顺序是
①Ca(OH)2＋CO2===CaCO3＋H2O；
②2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O；
③Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3；
④CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2。
课堂检测01
1.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．铝合金是密度较小的金属材料
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
答案：A
2．溶洞和钟乳石是大自然的杰作。溶洞和钟乳石的形成与自然界中碳及其化合物间的转化有着密切联系。下列有关自然界中碳及其化合物间的转化的说法，不正确的是( )
A．溶洞是通过CaCO3与H2O、CO2作用生成可溶性的Ca(HCO3)2形成的
B．游客的参观不会对其造成影响
C．溶洞和钟乳石的形成过程中没有涉及氧化还原反应
D．钟乳石是在一定条件下可溶性的Ca(HCO3)2转化成CaCO3的结果
答案：B
3.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
答案：C
【解析】化石燃料燃烧产生大量CO2，会引起大气中CO2含量上升。
4.碳和碳的化合物间的部分转化关系如图所示，下列说法正确的是( )
A．由碳酸转化成 X 一定要在加热条件下进行
B．由碳转化为 X 一定发生的是化合反应
C．物质 X 一定是二氧化碳
D．若使一氧化碳转化成 X，只能通过一氧化碳在空气(或氧气)中燃烧获得
答案：C
【解析】由转化关系图可知，X是二氧化碳，碳酸在常温下就容易分解生成二氧化碳，故A错误，C正确；在高温的条件下，碳能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，该反应属于置换反应，故B错误；一氧化碳还可以通过还原氧化铁或还原氧化铜等方法转化成二氧化碳，故D错误。
5.用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是( )
答案：B
【解析】由于相同温度下Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，因而会析出NaHCO3晶体，A项正确；H2SiO3与CO2不反应，浑浊不会消失，B项错误；CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，溶液变浑浊后加入品红溶液，被HClO氧化褪色，C项正确。
6.标准状况下，将3.36 L CO2气体通入200 mL 1.00 ml·L－1NaOH溶液中，充分反应后溶
液中c(COeq \\al(2－,3))与c(HCOeq \\al(－,3))的比值为( 不考虑COeq \\al(2－,3)、HCOeq \\al(－,3)的水解)( )
A．1∶1 B．1∶2 C．2∶1 D．1∶3
答案：B
【解析】n(CO2)＝eq \f(3.36 L,22.4 L·ml－1)＝0.150 ml，n(NaOH)＝0.200 L×1.00 ml·L－1＝0.200 ml，
eq \f(nNaOH,nCO2)＝eq \f(0.200 ml,0.15 ml)＝eq \f(4,3)，即1＜eq \f(nNaOH,nCO2)＜2，反应产物为Na2CO3、NaHCO3，设其物质的量分别为x、y，则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(2x＋y＝0.2 ml,x＋y＝0.15 ml))，解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x＝0.05 ml,y＝0.10 ml))，所以eq \f(nCO\\al(2－,3),nHCO\\al(－,3))＝eq \f(1,2)。
7.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( )
答案：D
【解析】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，CO2再与CaCO3反应，直至沉淀完全溶解，故选D。
特别强调：草酸及其盐
(1)草酸的性质
草酸的化学式为H2C2O4，草酸晶体的化学式为H2C2O4·2H2O。
①弱酸性：草酸为二元弱酸，酸性比醋酸的酸性强，电离方程式为H2C2O4H＋＋HC2Oeq \\al(－,4)。
②还原性：H2C2O4中C元素的化合价为＋3价，具有还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪
色，反应的化学方程式为
2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O。
③不稳定性：草酸晶体受热易分解，反应的化学方程式为
H2C2O4·2H2O CO↑＋CO2↑＋3H2O。
(2)草酸盐的性质
①(NH4)2C2O4溶于水，加热分解，由氨水和草酸溶液反应生成。
②CaC2O4不溶于水、醋酸，溶于盐酸、稀硝酸，灼烧时转变成碳酸钙或氧化钙。
③MgC2O4、FeC2O4不溶于水，可由对应的可溶性金属盐与草酸铵反应而得到，加热分解可得到对应金属氧化物。
课堂检测02
1．草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K1＝5.4×10－2，K2＝5.4×10－5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色，熔点为101 ℃，易溶于水，受热脱水、升华，170 ℃以上分解。
回答下列问题：
(1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是_____________________，由此可知草酸晶体分解的产物中有_____________。装置B的主要作用是______________________________________________________。
(2)乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和如图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。
①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、____________。装置H反应管中盛有的物质是___________________________________________________________。
②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是___________________________________。
(3)设计实验证明：
①草酸的酸性比碳酸的强_______________________________________________。
②草酸为二元酸__________________________________________________。
答案：(1)有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊 CO2 冷凝(水蒸气、草酸等)，防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2的检验
(2)①F、D、G、H、D、I CuO ②H中黑色粉末变为红色，其前的D中澄清石灰水不变浑浊，其后的D中澄清石灰水变浑浊
(3)①向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液，有气泡产生 ②用NaOH标准溶液滴定草酸溶液，消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍
【解析】(1)结合草酸晶体(H2C2O4·2H2O)的组成可知，澄清石灰水应是用来检验其分解产物CO2的存在。因草酸晶体易升华，且草酸钙难溶于水，若草酸进入C装置，会干扰CO2的检验，故装置B中冰水的主要作用是冷凝挥发出来的草酸。(2)①要验证草酸晶体分解产物中还有CO，只能通过检验CO与CuO反应的产物CO2的存在来达到这一目的。因为草酸晶体的分解产物本身含有CO2，会对CO的检验造成干扰，所以在检验CO前应将分解产物中的CO2除尽，可选用F装置来除去CO2，D装置用来检验CO2是否除尽。将除去CO2的气体通过盛有无水氯化钙的装置G干燥，然后通过盛有CuO的装置H，CuO将CO氧化为CO2，再将气体通过盛有澄清石灰水的D装置，用来检验CO2的存在。因CO有毒，最后可将尾气通过排水法收集。②若前一个装置D中澄清石灰水不变浑浊，说明草酸晶体分解的产物CO2已除尽；H中黑色CuO变红，同时其后的装置D中澄清石灰水变浑浊，说明草酸晶体分解产物中含有CO。(3)①根据强酸制弱酸的反应原理，可选择NaHCO3中加入草酸溶液的实验方法来证明草酸的酸性比碳酸的强。②根据酸碱中和反应原理，可采用中和滴定的方法用NaOH标准溶液来滴定一定物质的量浓度的草酸溶液，根据反应的草酸与NaOH的物质的量的比值为1∶2，证明草酸是二元酸。
二 硅及其化合物 无机非金属材料
1．硅(Si)
(1)硅的存在
硅在自然界中以化合态存在，在地壳中的含量仅次于氧。
(2)物理性质
灰黑色，硬度大，熔、沸点高，具有金属光泽。
(3)化学性质
常温下与F2、HF、NaOH反应；加热时能与H2化合生成不稳定的氢化物SiH4，加热时还能与Cl2、O2化合分别生成SiCl4、SiO2。涉及的化学方程式如下：
①与非金属单质反应eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(O2：Si＋O2\(=====,\s\up7(△))SiO2,F2：Si＋2F2===SiF4,Cl2：Si＋2Cl2\(=====,\s\up7(△))SiCl4))
②与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
③与NaOH溶液反应：
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
(4)制备方法
①制取粗硅：工业上，用焦炭在电炉中还原SiO2得到含有少量杂质的粗硅：
SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑。
②粗硅提纯：Si＋2Cl2eq \(=====,\s\up7(高温))SiCl4，SiCl4＋2H2eq \(=====,\s\up7(高温))Si＋4HCl。
特别强调：
①用焦炭还原SiO2，产物是CO而不是CO2。
②粗硅中含碳等杂质，与Cl2反应生成的SiCl4中含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度硅。
(5)主要用途
①良好的半导体材料；②太阳能电池；③计算机芯片。
2．二氧化硅(SiO2)
(1)二氧化硅的构成
二氧化硅存在于沙子、石英、水晶、玛瑙(含杂质的石英)等中。SiO2是由Si和O按原子个数比1∶2直接构成。Si、SiC、Si3N4、BN等也是直接由原子构成的。
(2)CO2与SiO2的共性
均属于酸性氧化物，均能与碱、金属氧化物反应，二者与NaOH溶液(足量)反应的离子方程式：CO2＋2OH－===COeq \\al(2－,3)＋H2O、SiO2＋2OH－===SiOeq \\al(2－,3)＋H2O；二者与CaO反应的化学方程式：CO2＋CaO===CaCO3、SiO2＋CaOeq \(=====,\s\up7(高温))CaSiO3。
(3)CO2与SiO2的差异性
①SiO2与氢氟酸反应的化学方程式：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
②SiO2与Na2CO3、CaCO3的反应——工业制玻璃
SiO2＋Na2CO3eq \(=====,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑；
SiO2＋CaCO3eq \(=====,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑。
③CO2与H2O反应的化学方程式：CO2＋H2OH2CO3。
④SiO2为高硬度、高熔沸点的固体，不溶于水，而CO2为低熔沸点的气体，可溶于水。
(4)SiO2与CO2的用途
①CO2：制饮料、碳酸盐，作灭火剂，干冰用作制冷剂，也可用于人工降雨。
②SiO2：光导纤维、制光学仪器、电子部件，水晶可制作饰品。
3．硅及其氧化物的特性
(1)Si与强碱溶液反应可生成H2，Si与氢氟酸反应生成H2。
(2)一般情况下，酸性氧化物与碱反应，不与酸反应，但SiO2是酸性氧化物，却能与氢氟酸反应，所以不能用玻璃容器盛放氢氟酸，可以用氢氟酸刻蚀玻璃。
(3)SiO2高温条件下与Na2CO3、CaCO3反应生成CO2，其原理为难挥发性物质制备易挥发性物质。
(4)SiO2是H2SiO3的酸酐，但SiO2不与水反应，不能用SiO2直接与水作用制备H2SiO3。
4.硅及其化合物的特性
课堂检测03
1.下列说法不正确的是( )
A．SiO2能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃
B．向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶
C．氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si3N4
D．石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能
答案：D
【解析】氢氟酸与二氧化硅反应生成四氟化硅和水，故HF可用于刻蚀玻璃，故A正确；盐酸的酸性强于硅酸，所以向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸可制备硅酸凝胶，故B正确；根据N的非金属性强于Si及化合物中正负化合价的代数和为0的原则，得氮化硅的化学式为Si3N4，故C正确；晶体硅是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能，而不是二氧化硅，故D错误。
2.常温下，下列各组物质不发生反应的是( )
①硅与NaOH溶液 ②硅与盐酸 ③硅与氢氟酸
④二氧化硅与碳酸钠 ⑤二氧化硅与NaOH溶液 ⑥二氧化硅与浓硝酸
A．①②④ B．③④⑥
C．②⑤⑥ D．②④⑥
答案：D
【解析】常温下，能发生反应①Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑，
③Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑，⑤SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。
3.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．二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2
答案：D
【解析】A项，在氮化硅中N元素为－3价，Si元素为＋4价，则化学式为Si3N4，正确；D项，在SiO2晶体中，一个硅原子与周围4个氧原子形成4个硅氧单键，错误。
4.近年来美国研究人员合成了光伏电池新型硅材料——Si24。下列相关说法正确的是( )
A．Si24是一种新型化合物
B．Si24是硅的一种同素异形体
C．Si24易与稀硫酸反应生成氢气
D．硅太阳能电池供电原理与原电池相同
答案：B
【解析】该物质是一种单质而不是化合物，故A错误；Si24是单质，与硅单质属于同素异形体，故B正确；硅的性质稳定，不与稀硫酸反应，故C错误；硅太阳能电池供电原理是将太阳能转化为电能，而原电池供电原理是将化学能转化为电能，因此两者原理不同，故D错误。
5.下列关于硅元素及其化合物的有关说法正确的是( )
A．由沙子制备光伏材料的反应之一为SiO2＋Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋CO2↑
B．高温下SiO2能与Na2CO3固体反应生成Na2SiO3和CO2，说明硅酸酸性强于碳酸
C．因为玻璃中含有SiO2，所以不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛装碱性溶液
D．Si→SiO2→H2SiO3→SiO2→SiOeq \\al(2－,3)均能一步转化
答案：C
【解析】A项，反应产物不是CO2而是CO；B项，碳酸比硅酸酸性强；D项，SiO2不能一步转化为H2SiO3。
6.由下列实验事实得出的结论正确的是( )
A．由SiO2不能与水反应生成H2SiO3，可知SiO2不是H2SiO3的酸酐
B．由SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up15(高温))Si＋2CO可知碳的非金属性强于硅
C．CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性H2CO3>H2SiO3
D．SiO2可与NaOH溶液反应，也可与氢氟酸反应，可知SiO2为两性氧化物
答案：C
【解析】二氧化硅难溶于水，但二氧化硅可以与强碱反应生成盐和水，故二氧化硅是硅酸的酸酐，A项错误；该反应中C能置换出硅是因为生成CO气体逸出，促进了反应的自发进行，不能通过该反应比较C、Si的非金属性，元素非金属性强弱常根据气态氢化物稳定性、最高价含氧酸的酸性、单质氧化性等进行比较，B项错误；碳酸酸性强于硅酸，由CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性H2CO3>H2SiO3，C项正确；两性氧化物是指和酸、碱反应生成盐和水的氧化物，二氧化硅和氢氟酸反应是其特殊性质，不能和其他酸发生反应，二氧化硅和碱溶液反应生成盐和水，是酸性氧化物，D项错误。
7．SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是( )
A．图中所有反应都不属于氧化还原反应
B．硅酸盐的化学性质稳定，常用于制造光导纤维
C．可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙
D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高
答案：C
【解析】A项SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up15(高温))2CO＋Si、Si＋2Cl2eq \(=====,\s\up15(高温))SiCl4等是氧化还原反应；B项SiO2用于制造光导纤维；D项玻璃无固定的熔点。
8.多晶硅是单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅芯片的主要原料。已知第三代工业制取多晶硅流程如图所示：
下列说法错误的是 ( )
A．Y、Z分别为H2、Cl2
B．制取粗硅的过程中焦炭与石英会发生副反应生成碳化硅，在该副反应中，氧化剂与还
原剂的物质的量之比为1∶1
C．SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为H2SiO3、H2、HCl，据此推测SiHCl3中硅元
素的化合价为＋4
D．Y与SiHCl3制备多晶硅的反应属于置换反应
答案：B
【解析】B项中的反应为3C＋SiO2SiC＋2CO↑，氧化剂与还原剂均为C，二者之比为1∶2。
9.下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是( )
A．CO2、SiO2都能与碱及碱性氧化物反应
B．CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸
C．SiO2可用来制作干燥剂，因SiO2可与水反应
D．CO2和SiO2都是由相应的分子构成的
答案：A
【解析】CO2、SiO2都是酸性氧化物，都能与碱及碱性氧化物反应，故A正确；SiO2不溶于水，也不能和水反应生成硅酸，B不正确；硅胶可用作干燥剂，但SiO2不与水反应，C不正确；CO2是由分子构成的，SiO2是由Si、O原子直接构成的，D不正确。
三 硅酸和硅酸盐
1．硅酸(H2SiO3)
2．硅酸盐(如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)与酸性较硅酸强的酸反应：
①与盐酸反应的化学方程式：
Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)。
②与CO2水溶液反应的化学方程式：
Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。
(3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
3．硅酸盐氧化物形式的表示方法
(1)氧化物的一般书写顺序：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一般应化为整数。如正长石：KAlSi3O8，将eq \f(1,2)K2O·eq \f(1,2)Al2O3·3SiO2，写成K2O·Al2O3·6SiO2，但原子个数比不变。
四 无机非金属材料
1．传统无机非金属材料
(1)常见硅酸盐材料比较
(2)玻璃生产中的两个重要反应：
Na2CO3＋SiO2eq \(=====,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑；
CaCO3＋SiO2eq \(=====,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑。
特别记忆：
(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。
课堂检测04
1.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 ml Na2Fe5Si8O22(OH)2与足量的硝酸作用，至少需消耗6 L 3 ml·L－1 HNO3溶液
D．1 ml Na2Fe5Si8O22(OH)2与足量氢氟酸作用，至少需消耗5.5 L 2 ml·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，不是易燃品且难溶于水，A不正确；
根据氧原子守恒可知应该是Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，B不正确；根据组成可知和硝酸作用生成2 ml硝酸钠、5 ml硝酸铁和1 ml NO，因此需要硝酸的物质的量是18 ml，选项C正确。
2.“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( C )
A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品
B．制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英
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
答案：C
【解析】陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A项错误；纯碱、石灰石和石英是制玻璃的原料，而制水泥的原料是黏土和石灰石，B项错误：硅酸盐制品性质稳定、熔点高，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.材料与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。下列关于材料的说法中正确的是( )
A．太阳能电池板中的二氧化硅可用作光导纤维
B．古代的陶瓷、砖瓦、现代的有机玻璃、水泥都是硅酸盐产品
C．航天服材质是由碳化硅陶瓷和碳纤维等复合而成，具有耐高温、防寒等性能
D．石英玻璃耐强酸、强碱，可用来制造化学仪器
答案：C
【解析】太阳能电池板中使用的材料是单质硅而不是二氧化硅，故A错误；有机玻璃为聚甲基丙烯酸甲酯，为有机高分子材料，不是硅酸盐产品，而古代的陶瓷、砖瓦、现代的水泥都是硅酸盐产品，故B错误；航天服材质是由碳化硅陶瓷和碳纤维等复合而成，这种材料具有耐高温防寒等性能，故C正确；石英的成分是二氧化硅，能和强碱反应，如2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O，所以石英玻璃不耐强碱，故D错误。
特别强调：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，如钾长石：KAlSi3O8不能写成eq \f(1,2)K2O·eq \f(1,2)Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。
提升训练
1．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
答案: A
【解析】“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色与氧化亚铁有关，而氧化铁显红棕色，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。
2．《本草衍义》中有如下叙述：“嘉州峨眉山有燕萨石，形六棱而锐首，色莹白明澈。”这里“燕萨石”的主要成分可能是 ( )
A．CaO B．SiO2
C．石墨 D．NaCl
答案：B
【解析】由题意知“燕萨石”为无色透明的晶体，NaCl和CaO的形状不符合，石墨是黑色，颜色不符合，只有SiO2晶体符合。
3．化学与生活密切相关。下列叙述错误的是( )
A．高纯硅可用于制作光感电池
B．活性炭具有除异味和杀菌作用
C．无水CCl2呈蓝色，吸水会变为粉红色，可用于判断变色硅胶是否吸水
D．天然石英和水晶的主要成分都是二氧化硅
答案：B
4．下列说法正确的是( )
A．汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器，其主要原料为黏土
B．SiO2具有导电性，可用于制作光导纤维和光电池
C．12 g金刚石中含有化学键的数目为4NA
D．SiO2熔点高硬度大，可用于制光导纤维
答案：A
【解析】工业上以黏土为原料烧制瓷器，A项正确；二氧化硅对光具有良好的全反射作用，故用于制作光导纤维，而Si为半导体材料，可作光电材料，B项错误；在金刚石中，1个C原子参与形成4个C—C键，则平均每个C原子形成4×eq \f(1,2)＝2个C—C键，n(金刚石)＝eq \f(12 g,12 g·ml－1)＝1 ml，所以12 g金刚石中含有2NA个化学键，C项错误；SiO2作光导纤维是由于SiO2具有光学性质，与熔点和硬度无关，D项错误。
5.有以下六种饱和溶液：①CaCl2；②Ca(OH)2；③Na2SiO3；④Na2CO3；⑤NaAlO2；⑥NH3和NaCl，分别持续通入CO2，最终不会得到沉淀或析出晶体的是( )
A．①② B．③⑤
C．①⑥ D．④⑥
答案：A
【解析】碳酸比盐酸酸性弱、CO2与CaCl2溶液不反应，无沉淀生成，故①符合题意；过量的CO2与Ca(OH)2发生反应：Ca(OH)2＋2CO2===Ca(HCO3)2，无沉淀生成，故②符合题意；碳酸比硅酸酸性强，过量的CO2与Na2SiO3溶液发生反应：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===2NaHCO3＋H2SiO3，产生硅酸沉淀，故③不符合题意；过量的CO2通入饱和Na2CO3溶液中发生反应：Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3，因为NaHCO3溶解度比Na2CO3小，所以有NaHCO3晶体析出，故④不符合题意；NaAlO2溶液中通入过量的CO2，由于碳酸是弱酸且酸性比Al(OH)3强，所以会生成Al(OH)3沉淀和NaHCO3，其化学方程式为2H2O＋NaAlO2＋CO2===Al(OH)3＋NaHCO3，故⑤不符合题意；CO2、NH3和NaCl反应生成NH4Cl和NaHCO3，NaHCO3的溶解度较小，最终析出NaHCO3晶体，故⑥不符合题意。
6.向含有0.2 ml NaOH和0.1 ml Ba(OH)2的溶液中持续稳定地通入CO2气体，当通入气体为8.96 L(0 ℃，1.01×105 Pa)时立即停止，则这一过程中，溶液中离子的物质的量与通入CO2气体的体积关系图象正确的是(气体的溶解和离子的水解忽略不计)( )
A B
C D
答案：C
【解析】本题涉及的反应的化学方程式如下：
Ba(OH)2＋CO2===BaCO3＋H2O ①
2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O ②
Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3 ③
BaCO3＋CO2＋H2O===Ba(HCO3)2 ④
当未通入CO2气体时，溶液中离子为0.2 ml Na＋、0.1 ml Ba2＋、0.4 ml OH－；当通入2.24 L CO2气体时，发生反应①，此时溶液中离子为0.2 ml Na＋、0.2 ml OH－；当通入4.48 L CO2时，发生反应②，此时溶液中离子为0.2 ml Na＋、0.1 ml COeq \\al(2－,3)；当通入6.72 L CO2时，发生反应③，此时溶液中离子为0.2 ml Na＋、0.2 ml HCOeq \\al(－,3)；当通入8.96 L CO2时，发生反应④，此时溶液中离子为0.2 ml Na＋、0.1 ml Ba2＋、0.4 ml HCOeq \\al(－,3)。对比图象可知选项C正确。
7．青石棉是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是
( )
A．青石棉是一种硅酸盐产品
B．青石棉中含有一定量的石英晶体
C．青石棉的化学组成可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O
D．1 ml青石棉能使1 ml HNO3被还原
答案：B
【解析】硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成
的化合物的总称，故青石棉是一种硅酸盐产品；虽然青石棉可用氧化物形式来表示，但不代表含有一定量的石英晶体；1 ml Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O跟足量硝酸反应时，失去3 ml电子，而还原产物只有NO，故能使1 ml HNO3被还原。
8.昆仑玉的主要成分是由透闪石和阳起石组成的纤维状微晶结合体,透闪石的主要化学成分为 Ca2Mg5Si8O22(OH)2。下列有关说法不正确的是 ( )
A.透闪石的主要化学成分可表示为2CaO·5MgO·8SiO2·H2O
B.透闪石中Mg的质量分数是Ca的质量分数的1.5倍
C.1 ml Ca2Mg5Si8O22(OH)2与足量的盐酸作用,至少需要14 ml HCl
D.透闪石是一种新型无机非金属材料,难溶于水
答案：D
【解析】依据将硅酸盐改写为氧化物形式的表示方法可判断,A项正确;1 ml透闪石中Mg的质量为120 g,是Ca的1.5倍,B项正确;透闪石与盐酸作用时,SiO2与盐酸不反应,其他金属氧化物则转化为金属氯化物,根据氯原子守恒知,C项正确;由透闪石的组成知它属于传统的硅酸盐材料,难溶于水,D项错误。
9.草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)呈淡黄色。某化学兴趣小组为探究草酸亚铁晶体的化学性质,进行了一系列实验探究。请回答下列问题:
(1)向盛有草酸亚铁晶体的试管中滴入几滴硫酸酸化的 KMnO4 溶液,振荡,发现溶液逐渐变为棕黄色,并检测到有二氧化碳气体生成。这说明草酸亚铁晶体具有 (填“氧化性”或“还原性”)。若反应中消耗1 ml FeC2O4·2H2O,则参加反应的KMnO4为 ml。
(2)资料表明在密闭容器中加热到400 ℃时,草酸亚铁晶体可完全分解,生成几种氧化物,残留物为黑色固体。根据教材中所介绍的铁的氧化物的性质,对黑色固体的成分提出如下假设。
假设一:全部是FeO;
假设二: ;
假设三: 。
(3)为验证假设一是否成立,进行如下探究,请你完成表中的内容。
答案：(1)还原性 0.6 (2)全部是Fe3O4 是FeO和Fe3O4的混合物
(3)
【解析】 (1)溶液变为棕黄色,并检测到有二氧化碳气体生成,这说明草酸亚铁具有还原性。FeC2O4中铁元素为+2价,碳元素为+3价,1 ml FeC2O4·2H2O可失去3 ml电子,而1 ml KMnO4可得到5 ml电子,则反应中FeC2O4·2H2O与KMnO4的物质的量之比为5∶3,反应中消耗1 ml FeC2O4·2H2O,则参加反应的KMnO4为 0.6 ml。(2)铁的氧化物中呈黑色的有FeO和 Fe3O4。(3)FeO与稀盐酸(或稀硫酸)反应生成Fe2+, Fe2+与KSCN不反应,但Fe3O4或FeO和Fe3O4的混合物与稀盐酸(或稀硫酸)反应均会生成Fe3+,Fe3+与KSCN反应使溶液变红色。据此可设计方案对假设进行验证。
10．光纤通讯是光导纤维传送信号的一种通讯手段，合成光导纤维及氮化硅(一种无机涂层)的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)反应Ⅰ的化学方程式为________________________，氧化剂为________(填化学式)。
(2)经反应Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物质如下：
图中“操作X”的名称为______________。
(3)反应Ⅲ和Ⅳ中尾气的用途为____________；反应Ⅳ的化学方程式为________________________________。
答案：(1)SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑ SiO2 (2)精馏(或蒸馏) (3)制取盐酸(或其他合理答案)
3SiCl4＋4NH3eq \(=====,\s\up7(1 400 ℃))Si3N4＋12HCl
【解析】(1)反应Ⅰ是焦炭还原SiO2，化学方程式为SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑；氧化剂是所含元素化合价降低的物质，根据反应方程式可知，二氧化硅中硅的化合价由＋4价→0价，即SiO2是氧化剂。
(2)根据表格数据，除HCl、BCl3和SiH2Cl2常温下是气体外，其余为液体，因此采用精馏(或蒸馏)的方法得到SiCl4。
(3)反应Ⅲ中得到的物质为SiO2和HCl，尾气是HCl，反应Ⅳ中发生的反应是3SiCl4＋4NH3eq \(=====,\s\up7(1 400 ℃))Si3N4＋12HCl，尾气是HCl，因此尾气的用途是制备盐酸。
可燃性
2C＋O2(不足)eq \(=====,\s\up7(点燃))2CO、C＋O2(足量)eq \(=====,\s\up7(点燃))CO2
与氧化
物反应
CuO：2CuO＋C2Cu＋CO2↑(冶炼金属)
SiO2：SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑(制取粗硅)
H2O：C＋H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))CO＋H2(制取水煤气)
与强氧化
性酸反应
浓H2SO4：
C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
浓HNO3：
C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
CO中混有CO2
通过盛有NaOH溶液的洗气瓶，然后干燥气体
CO2中混有CO
通过盛有灼热CuO的硬质玻璃管
CO2中混有少量SO2或HCl
通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，然后干燥气体
x＝eq \f(nNaOH,nCO2)
溶质成分
x≤1∶1
NaHCO3
1∶1Na2CO3、NaHCO3
x＝2∶1
Na2CO3
x>2∶1
NaOH、Na2CO3
选项
操作及现象
溶液
A
通入CO2，溶液变浑浊
饱和Na2CO3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
澄清石灰水
物质
一般规律
特性
Si
硅还原性大于碳
2C＋SiO2eq \(=====,\s\up15(高温))Si＋2CO
非金属与强碱溶液反应一般不产生H2
硅可与强碱溶液反应产生H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2
非金属一般不与非氧化性酸反应
硅可与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4＋2H2
一般非金属单质为绝缘体
硅为半导体，常用于电子部件
SiO2
酸性氧化物一般与水反应生成相应的酸
SiO2不溶于水，不与水反应
酸性氧化物一般不与酸发生反应
二氧化硅与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4＋2H2O
“较强酸制较弱酸”，H2CO3酸性强于H2SiO3
Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3
Na2CO3＋SiO2eq \(=====,\s\up15(高温))Na2SiO3＋CO2
CaCO3＋SiO2eq \(=====,\s\up15(高温))CaSiO3＋CO2
H2SiO3
无机酸一般易溶于水
硅酸难溶于水
硅酸盐
大多数硅酸盐难溶于水
常见的可溶性硅酸盐为Na2SiO3，其水溶液俗称水玻璃
水泥
玻璃
陶瓷
生产原料
石灰石、黏土
纯碱、石灰石、石英
黏土
主要设备
水泥回转窑
玻璃窑
陶瓷窑
实验步骤(不要求写出具体操作过程)
预期实验现象和结论
取少量黑色固体于试管中,
实验步骤(不要求写出具体操作过程)
预期实验现象和结论
取少量黑色固体于试管中,加入适量稀盐酸(或稀硫酸)溶解,再向溶液中加入KSCN溶液
若溶液不变红色,则假设一成立;
若溶液变红色,则假设一不成立
组分名称
SiCl4
SiHCl3
SiH2Cl2
HCl
BCl3
PCl3
质量分数
0.545
0.405
0.046 2
0.000 3
0.001 93
0.001 57
沸点/℃
57.6
31.8
8.2
－85
12.5
75.5
1.存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为同素异形体。
碳的还原性
(4)用途：金刚石用于制造切割刀具；石墨用于制造电极、铅笔芯；C60可作催化剂或催化剂载体。
2．碳的两种常见氧化物
(1)一氧化碳(CO)
无色有毒气体，难溶于水，中毒原理是CO与血红蛋白结合，缺氧中毒。
①可燃性：2CO＋O2eq \(=====,\s\up7(点燃))2CO2，淡蓝色火焰，可作燃料。
②还原性：CO＋CuOCu＋CO2，用于冶炼金属。(还原CuO)
(2)二氧化碳(CO2)
①物理性质：CO2是一种无色、无味的气体，能溶于水，固态CO2俗称干冰。
②化学性质：与H2O、Na2O、Ca(OH)2(足量、澄清)、Mg反应的化学方程式分别为
CO2＋H2OH2CO3、
Na2O＋CO2===Na2CO3、
CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O、
2Mg＋CO2eq \(=====,\s\up7(点燃))2MgO＋C。
③CO2的制法：用大理石与稀盐酸或稀硝酸发生反应的离子方程式：
CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O。
(3)CO、CO2气体的除杂方法
强调：自然界消耗CO2的主要反应：
①溶于江水、海水中：CO2＋H2O===H2CO3；
②光合作用将CO2转化为O2；
③岩石的风化：CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2。
3．碳酸(H2CO3)
弱酸性、不稳定性。碳酸(H2CO3)只能在水中存在。H2CO3在水中与CO2共存，因此常把CO2＋H2O当碳酸用。
二 CO2与盐溶液反应产物的判断
一般从强酸制弱酸的角度去分析，同时注意生成碳酸盐的类型。
(1)CO2的用量不同产物不同，如：
CO2(过量)＋NaAlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3
CO2(少量)＋2NaAlO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3
CO2(少量)＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3＋2HClO；
2CO2(过量)＋Ca(ClO)2＋2H2O===Ca(HCO3)2＋2HClO。
(2)与CO2用量无关。
CO2＋＋H2O―→＋NaHCO3
CO2＋NaClO＋H2O===HClO＋NaHCO3。
三 CO2与碱反应产物的判断
(1)CO2与单一组分反应(如CO2通入NaOH溶液)产物的分析
①反应原理NaOHeq \(――→,\s\up15(少量CO2))Na2CO3eq \(――→,\s\up15(CO2))NaHCO3
②反应后溶质成分的判断
③用数轴来表示
(2)CO2与多组分[如CO2通入NaOH、Ca(OH)2的混合溶液]，反应的顺序是
①Ca(OH)2＋CO2===CaCO3＋H2O；
②2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O；
③Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3；
④CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2。
课堂检测01
1.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．铝合金是密度较小的金属材料
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
答案：A
2．溶洞和钟乳石是大自然的杰作。溶洞和钟乳石的形成与自然界中碳及其化合物间的转化有着密切联系。下列有关自然界中碳及其化合物间的转化的说法，不正确的是( )
A．溶洞是通过CaCO3与H2O、CO2作用生成可溶性的Ca(HCO3)2形成的
B．游客的参观不会对其造成影响
C．溶洞和钟乳石的形成过程中没有涉及氧化还原反应
D．钟乳石是在一定条件下可溶性的Ca(HCO3)2转化成CaCO3的结果
答案：B
3.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
答案：C
【解析】化石燃料燃烧产生大量CO2，会引起大气中CO2含量上升。
4.碳和碳的化合物间的部分转化关系如图所示，下列说法正确的是( )
A．由碳酸转化成 X 一定要在加热条件下进行
B．由碳转化为 X 一定发生的是化合反应
C．物质 X 一定是二氧化碳
D．若使一氧化碳转化成 X，只能通过一氧化碳在空气(或氧气)中燃烧获得
答案：C
【解析】由转化关系图可知，X是二氧化碳，碳酸在常温下就容易分解生成二氧化碳，故A错误，C正确；在高温的条件下，碳能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，该反应属于置换反应，故B错误；一氧化碳还可以通过还原氧化铁或还原氧化铜等方法转化成二氧化碳，故D错误。
5.用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是( )
答案：B
【解析】由于相同温度下Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，因而会析出NaHCO3晶体，A项正确；H2SiO3与CO2不反应，浑浊不会消失，B项错误；CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，溶液变浑浊后加入品红溶液，被HClO氧化褪色，C项正确。
6.标准状况下，将3.36 L CO2气体通入200 mL 1.00 ml·L－1NaOH溶液中，充分反应后溶
液中c(COeq \\al(2－,3))与c(HCOeq \\al(－,3))的比值为( 不考虑COeq \\al(2－,3)、HCOeq \\al(－,3)的水解)( )
A．1∶1 B．1∶2 C．2∶1 D．1∶3
答案：B
【解析】n(CO2)＝eq \f(3.36 L,22.4 L·ml－1)＝0.150 ml，n(NaOH)＝0.200 L×1.00 ml·L－1＝0.200 ml，
eq \f(nNaOH,nCO2)＝eq \f(0.200 ml,0.15 ml)＝eq \f(4,3)，即1＜eq \f(nNaOH,nCO2)＜2，反应产物为Na2CO3、NaHCO3，设其物质的量分别为x、y，则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(2x＋y＝0.2 ml,x＋y＝0.15 ml))，解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x＝0.05 ml,y＝0.10 ml))，所以eq \f(nCO\\al(2－,3),nHCO\\al(－,3))＝eq \f(1,2)。
7.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( )
答案：D
【解析】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，CO2再与CaCO3反应，直至沉淀完全溶解，故选D。
特别强调：草酸及其盐
(1)草酸的性质
草酸的化学式为H2C2O4，草酸晶体的化学式为H2C2O4·2H2O。
①弱酸性：草酸为二元弱酸，酸性比醋酸的酸性强，电离方程式为H2C2O4H＋＋HC2Oeq \\al(－,4)。
②还原性：H2C2O4中C元素的化合价为＋3价，具有还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪
色，反应的化学方程式为
2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O。
③不稳定性：草酸晶体受热易分解，反应的化学方程式为
H2C2O4·2H2O CO↑＋CO2↑＋3H2O。
(2)草酸盐的性质
①(NH4)2C2O4溶于水，加热分解，由氨水和草酸溶液反应生成。
②CaC2O4不溶于水、醋酸，溶于盐酸、稀硝酸，灼烧时转变成碳酸钙或氧化钙。
③MgC2O4、FeC2O4不溶于水，可由对应的可溶性金属盐与草酸铵反应而得到，加热分解可得到对应金属氧化物。
课堂检测02
1．草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K1＝5.4×10－2，K2＝5.4×10－5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色，熔点为101 ℃，易溶于水，受热脱水、升华，170 ℃以上分解。
回答下列问题：
(1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是_____________________，由此可知草酸晶体分解的产物中有_____________。装置B的主要作用是______________________________________________________。
(2)乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和如图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。
①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、____________。装置H反应管中盛有的物质是___________________________________________________________。
②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是___________________________________。
(3)设计实验证明：
①草酸的酸性比碳酸的强_______________________________________________。
②草酸为二元酸__________________________________________________。
答案：(1)有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊 CO2 冷凝(水蒸气、草酸等)，防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2的检验
(2)①F、D、G、H、D、I CuO ②H中黑色粉末变为红色，其前的D中澄清石灰水不变浑浊，其后的D中澄清石灰水变浑浊
(3)①向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液，有气泡产生 ②用NaOH标准溶液滴定草酸溶液，消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍
【解析】(1)结合草酸晶体(H2C2O4·2H2O)的组成可知，澄清石灰水应是用来检验其分解产物CO2的存在。因草酸晶体易升华，且草酸钙难溶于水，若草酸进入C装置，会干扰CO2的检验，故装置B中冰水的主要作用是冷凝挥发出来的草酸。(2)①要验证草酸晶体分解产物中还有CO，只能通过检验CO与CuO反应的产物CO2的存在来达到这一目的。因为草酸晶体的分解产物本身含有CO2，会对CO的检验造成干扰，所以在检验CO前应将分解产物中的CO2除尽，可选用F装置来除去CO2，D装置用来检验CO2是否除尽。将除去CO2的气体通过盛有无水氯化钙的装置G干燥，然后通过盛有CuO的装置H，CuO将CO氧化为CO2，再将气体通过盛有澄清石灰水的D装置，用来检验CO2的存在。因CO有毒，最后可将尾气通过排水法收集。②若前一个装置D中澄清石灰水不变浑浊，说明草酸晶体分解的产物CO2已除尽；H中黑色CuO变红，同时其后的装置D中澄清石灰水变浑浊，说明草酸晶体分解产物中含有CO。(3)①根据强酸制弱酸的反应原理，可选择NaHCO3中加入草酸溶液的实验方法来证明草酸的酸性比碳酸的强。②根据酸碱中和反应原理，可采用中和滴定的方法用NaOH标准溶液来滴定一定物质的量浓度的草酸溶液，根据反应的草酸与NaOH的物质的量的比值为1∶2，证明草酸是二元酸。
二 硅及其化合物 无机非金属材料
1．硅(Si)
(1)硅的存在
硅在自然界中以化合态存在，在地壳中的含量仅次于氧。
(2)物理性质
灰黑色，硬度大，熔、沸点高，具有金属光泽。
(3)化学性质
常温下与F2、HF、NaOH反应；加热时能与H2化合生成不稳定的氢化物SiH4，加热时还能与Cl2、O2化合分别生成SiCl4、SiO2。涉及的化学方程式如下：
①与非金属单质反应eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(O2：Si＋O2\(=====,\s\up7(△))SiO2,F2：Si＋2F2===SiF4,Cl2：Si＋2Cl2\(=====,\s\up7(△))SiCl4))
②与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
③与NaOH溶液反应：
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
(4)制备方法
①制取粗硅：工业上，用焦炭在电炉中还原SiO2得到含有少量杂质的粗硅：
SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑。
②粗硅提纯：Si＋2Cl2eq \(=====,\s\up7(高温))SiCl4，SiCl4＋2H2eq \(=====,\s\up7(高温))Si＋4HCl。
特别强调：
①用焦炭还原SiO2，产物是CO而不是CO2。
②粗硅中含碳等杂质，与Cl2反应生成的SiCl4中含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度硅。
(5)主要用途
①良好的半导体材料；②太阳能电池；③计算机芯片。
2．二氧化硅(SiO2)
(1)二氧化硅的构成
二氧化硅存在于沙子、石英、水晶、玛瑙(含杂质的石英)等中。SiO2是由Si和O按原子个数比1∶2直接构成。Si、SiC、Si3N4、BN等也是直接由原子构成的。
(2)CO2与SiO2的共性
均属于酸性氧化物，均能与碱、金属氧化物反应，二者与NaOH溶液(足量)反应的离子方程式：CO2＋2OH－===COeq \\al(2－,3)＋H2O、SiO2＋2OH－===SiOeq \\al(2－,3)＋H2O；二者与CaO反应的化学方程式：CO2＋CaO===CaCO3、SiO2＋CaOeq \(=====,\s\up7(高温))CaSiO3。
(3)CO2与SiO2的差异性
①SiO2与氢氟酸反应的化学方程式：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
②SiO2与Na2CO3、CaCO3的反应——工业制玻璃
SiO2＋Na2CO3eq \(=====,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑；
SiO2＋CaCO3eq \(=====,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑。
③CO2与H2O反应的化学方程式：CO2＋H2OH2CO3。
④SiO2为高硬度、高熔沸点的固体，不溶于水，而CO2为低熔沸点的气体，可溶于水。
(4)SiO2与CO2的用途
①CO2：制饮料、碳酸盐，作灭火剂，干冰用作制冷剂，也可用于人工降雨。
②SiO2：光导纤维、制光学仪器、电子部件，水晶可制作饰品。
3．硅及其氧化物的特性
(1)Si与强碱溶液反应可生成H2，Si与氢氟酸反应生成H2。
(2)一般情况下，酸性氧化物与碱反应，不与酸反应，但SiO2是酸性氧化物，却能与氢氟酸反应，所以不能用玻璃容器盛放氢氟酸，可以用氢氟酸刻蚀玻璃。
(3)SiO2高温条件下与Na2CO3、CaCO3反应生成CO2，其原理为难挥发性物质制备易挥发性物质。
(4)SiO2是H2SiO3的酸酐，但SiO2不与水反应，不能用SiO2直接与水作用制备H2SiO3。
4.硅及其化合物的特性
课堂检测03
1.下列说法不正确的是( )
A．SiO2能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃
B．向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶
C．氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si3N4
D．石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能
答案：D
【解析】氢氟酸与二氧化硅反应生成四氟化硅和水，故HF可用于刻蚀玻璃，故A正确；盐酸的酸性强于硅酸，所以向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸可制备硅酸凝胶，故B正确；根据N的非金属性强于Si及化合物中正负化合价的代数和为0的原则，得氮化硅的化学式为Si3N4，故C正确；晶体硅是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能，而不是二氧化硅，故D错误。
2.常温下，下列各组物质不发生反应的是( )
①硅与NaOH溶液 ②硅与盐酸 ③硅与氢氟酸
④二氧化硅与碳酸钠 ⑤二氧化硅与NaOH溶液 ⑥二氧化硅与浓硝酸
A．①②④ B．③④⑥
C．②⑤⑥ D．②④⑥
答案：D
【解析】常温下，能发生反应①Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑，
③Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑，⑤SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。
3.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．二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2
答案：D
【解析】A项，在氮化硅中N元素为－3价，Si元素为＋4价，则化学式为Si3N4，正确；D项，在SiO2晶体中，一个硅原子与周围4个氧原子形成4个硅氧单键，错误。
4.近年来美国研究人员合成了光伏电池新型硅材料——Si24。下列相关说法正确的是( )
A．Si24是一种新型化合物
B．Si24是硅的一种同素异形体
C．Si24易与稀硫酸反应生成氢气
D．硅太阳能电池供电原理与原电池相同
答案：B
【解析】该物质是一种单质而不是化合物，故A错误；Si24是单质，与硅单质属于同素异形体，故B正确；硅的性质稳定，不与稀硫酸反应，故C错误；硅太阳能电池供电原理是将太阳能转化为电能，而原电池供电原理是将化学能转化为电能，因此两者原理不同，故D错误。
5.下列关于硅元素及其化合物的有关说法正确的是( )
A．由沙子制备光伏材料的反应之一为SiO2＋Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋CO2↑
B．高温下SiO2能与Na2CO3固体反应生成Na2SiO3和CO2，说明硅酸酸性强于碳酸
C．因为玻璃中含有SiO2，所以不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛装碱性溶液
D．Si→SiO2→H2SiO3→SiO2→SiOeq \\al(2－,3)均能一步转化
答案：C
【解析】A项，反应产物不是CO2而是CO；B项，碳酸比硅酸酸性强；D项，SiO2不能一步转化为H2SiO3。
6.由下列实验事实得出的结论正确的是( )
A．由SiO2不能与水反应生成H2SiO3，可知SiO2不是H2SiO3的酸酐
B．由SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up15(高温))Si＋2CO可知碳的非金属性强于硅
C．CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性H2CO3>H2SiO3
D．SiO2可与NaOH溶液反应，也可与氢氟酸反应，可知SiO2为两性氧化物
答案：C
【解析】二氧化硅难溶于水，但二氧化硅可以与强碱反应生成盐和水，故二氧化硅是硅酸的酸酐，A项错误；该反应中C能置换出硅是因为生成CO气体逸出，促进了反应的自发进行，不能通过该反应比较C、Si的非金属性，元素非金属性强弱常根据气态氢化物稳定性、最高价含氧酸的酸性、单质氧化性等进行比较，B项错误；碳酸酸性强于硅酸，由CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性H2CO3>H2SiO3，C项正确；两性氧化物是指和酸、碱反应生成盐和水的氧化物，二氧化硅和氢氟酸反应是其特殊性质，不能和其他酸发生反应，二氧化硅和碱溶液反应生成盐和水，是酸性氧化物，D项错误。
7．SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是( )
A．图中所有反应都不属于氧化还原反应
B．硅酸盐的化学性质稳定，常用于制造光导纤维
C．可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙
D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高
答案：C
【解析】A项SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up15(高温))2CO＋Si、Si＋2Cl2eq \(=====,\s\up15(高温))SiCl4等是氧化还原反应；B项SiO2用于制造光导纤维；D项玻璃无固定的熔点。
8.多晶硅是单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅芯片的主要原料。已知第三代工业制取多晶硅流程如图所示：
下列说法错误的是 ( )
A．Y、Z分别为H2、Cl2
B．制取粗硅的过程中焦炭与石英会发生副反应生成碳化硅，在该副反应中，氧化剂与还
原剂的物质的量之比为1∶1
C．SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为H2SiO3、H2、HCl，据此推测SiHCl3中硅元
素的化合价为＋4
D．Y与SiHCl3制备多晶硅的反应属于置换反应
答案：B
【解析】B项中的反应为3C＋SiO2SiC＋2CO↑，氧化剂与还原剂均为C，二者之比为1∶2。
9.下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是( )
A．CO2、SiO2都能与碱及碱性氧化物反应
B．CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸
C．SiO2可用来制作干燥剂，因SiO2可与水反应
D．CO2和SiO2都是由相应的分子构成的
答案：A
【解析】CO2、SiO2都是酸性氧化物，都能与碱及碱性氧化物反应，故A正确；SiO2不溶于水，也不能和水反应生成硅酸，B不正确；硅胶可用作干燥剂，但SiO2不与水反应，C不正确；CO2是由分子构成的，SiO2是由Si、O原子直接构成的，D不正确。
三 硅酸和硅酸盐
1．硅酸(H2SiO3)
2．硅酸盐(如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)与酸性较硅酸强的酸反应：
①与盐酸反应的化学方程式：
Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)。
②与CO2水溶液反应的化学方程式：
Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。
(3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
3．硅酸盐氧化物形式的表示方法
(1)氧化物的一般书写顺序：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一般应化为整数。如正长石：KAlSi3O8，将eq \f(1,2)K2O·eq \f(1,2)Al2O3·3SiO2，写成K2O·Al2O3·6SiO2，但原子个数比不变。
四 无机非金属材料
1．传统无机非金属材料
(1)常见硅酸盐材料比较
(2)玻璃生产中的两个重要反应：
Na2CO3＋SiO2eq \(=====,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑；
CaCO3＋SiO2eq \(=====,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑。
特别记忆：
(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。
课堂检测04
1.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 ml Na2Fe5Si8O22(OH)2与足量的硝酸作用，至少需消耗6 L 3 ml·L－1 HNO3溶液
D．1 ml Na2Fe5Si8O22(OH)2与足量氢氟酸作用，至少需消耗5.5 L 2 ml·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，不是易燃品且难溶于水，A不正确；
根据氧原子守恒可知应该是Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，B不正确；根据组成可知和硝酸作用生成2 ml硝酸钠、5 ml硝酸铁和1 ml NO，因此需要硝酸的物质的量是18 ml，选项C正确。
2.“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( C )
A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品
B．制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英
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
答案：C
【解析】陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A项错误；纯碱、石灰石和石英是制玻璃的原料，而制水泥的原料是黏土和石灰石，B项错误：硅酸盐制品性质稳定、熔点高，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.材料与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。下列关于材料的说法中正确的是( )
A．太阳能电池板中的二氧化硅可用作光导纤维
B．古代的陶瓷、砖瓦、现代的有机玻璃、水泥都是硅酸盐产品
C．航天服材质是由碳化硅陶瓷和碳纤维等复合而成，具有耐高温、防寒等性能
D．石英玻璃耐强酸、强碱，可用来制造化学仪器
答案：C
【解析】太阳能电池板中使用的材料是单质硅而不是二氧化硅，故A错误；有机玻璃为聚甲基丙烯酸甲酯，为有机高分子材料，不是硅酸盐产品，而古代的陶瓷、砖瓦、现代的水泥都是硅酸盐产品，故B错误；航天服材质是由碳化硅陶瓷和碳纤维等复合而成，这种材料具有耐高温防寒等性能，故C正确；石英的成分是二氧化硅，能和强碱反应，如2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O，所以石英玻璃不耐强碱，故D错误。
特别强调：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，如钾长石：KAlSi3O8不能写成eq \f(1,2)K2O·eq \f(1,2)Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。
提升训练
1．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
答案: A
【解析】“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色与氧化亚铁有关，而氧化铁显红棕色，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。
2．《本草衍义》中有如下叙述：“嘉州峨眉山有燕萨石，形六棱而锐首，色莹白明澈。”这里“燕萨石”的主要成分可能是 ( )
A．CaO B．SiO2
C．石墨 D．NaCl
答案：B
【解析】由题意知“燕萨石”为无色透明的晶体，NaCl和CaO的形状不符合，石墨是黑色，颜色不符合，只有SiO2晶体符合。
3．化学与生活密切相关。下列叙述错误的是( )
A．高纯硅可用于制作光感电池
B．活性炭具有除异味和杀菌作用
C．无水CCl2呈蓝色，吸水会变为粉红色，可用于判断变色硅胶是否吸水
D．天然石英和水晶的主要成分都是二氧化硅
答案：B
4．下列说法正确的是( )
A．汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器，其主要原料为黏土
B．SiO2具有导电性，可用于制作光导纤维和光电池
C．12 g金刚石中含有化学键的数目为4NA
D．SiO2熔点高硬度大，可用于制光导纤维
答案：A
【解析】工业上以黏土为原料烧制瓷器，A项正确；二氧化硅对光具有良好的全反射作用，故用于制作光导纤维，而Si为半导体材料，可作光电材料，B项错误；在金刚石中，1个C原子参与形成4个C—C键，则平均每个C原子形成4×eq \f(1,2)＝2个C—C键，n(金刚石)＝eq \f(12 g,12 g·ml－1)＝1 ml，所以12 g金刚石中含有2NA个化学键，C项错误；SiO2作光导纤维是由于SiO2具有光学性质，与熔点和硬度无关，D项错误。
5.有以下六种饱和溶液：①CaCl2；②Ca(OH)2；③Na2SiO3；④Na2CO3；⑤NaAlO2；⑥NH3和NaCl，分别持续通入CO2，最终不会得到沉淀或析出晶体的是( )
A．①② B．③⑤
C．①⑥ D．④⑥
答案：A
【解析】碳酸比盐酸酸性弱、CO2与CaCl2溶液不反应，无沉淀生成，故①符合题意；过量的CO2与Ca(OH)2发生反应：Ca(OH)2＋2CO2===Ca(HCO3)2，无沉淀生成，故②符合题意；碳酸比硅酸酸性强，过量的CO2与Na2SiO3溶液发生反应：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===2NaHCO3＋H2SiO3，产生硅酸沉淀，故③不符合题意；过量的CO2通入饱和Na2CO3溶液中发生反应：Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3，因为NaHCO3溶解度比Na2CO3小，所以有NaHCO3晶体析出，故④不符合题意；NaAlO2溶液中通入过量的CO2，由于碳酸是弱酸且酸性比Al(OH)3强，所以会生成Al(OH)3沉淀和NaHCO3，其化学方程式为2H2O＋NaAlO2＋CO2===Al(OH)3＋NaHCO3，故⑤不符合题意；CO2、NH3和NaCl反应生成NH4Cl和NaHCO3，NaHCO3的溶解度较小，最终析出NaHCO3晶体，故⑥不符合题意。
6.向含有0.2 ml NaOH和0.1 ml Ba(OH)2的溶液中持续稳定地通入CO2气体，当通入气体为8.96 L(0 ℃，1.01×105 Pa)时立即停止，则这一过程中，溶液中离子的物质的量与通入CO2气体的体积关系图象正确的是(气体的溶解和离子的水解忽略不计)( )
A B
C D
答案：C
【解析】本题涉及的反应的化学方程式如下：
Ba(OH)2＋CO2===BaCO3＋H2O ①
2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O ②
Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3 ③
BaCO3＋CO2＋H2O===Ba(HCO3)2 ④
当未通入CO2气体时，溶液中离子为0.2 ml Na＋、0.1 ml Ba2＋、0.4 ml OH－；当通入2.24 L CO2气体时，发生反应①，此时溶液中离子为0.2 ml Na＋、0.2 ml OH－；当通入4.48 L CO2时，发生反应②，此时溶液中离子为0.2 ml Na＋、0.1 ml COeq \\al(2－,3)；当通入6.72 L CO2时，发生反应③，此时溶液中离子为0.2 ml Na＋、0.2 ml HCOeq \\al(－,3)；当通入8.96 L CO2时，发生反应④，此时溶液中离子为0.2 ml Na＋、0.1 ml Ba2＋、0.4 ml HCOeq \\al(－,3)。对比图象可知选项C正确。
7．青石棉是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是
( )
A．青石棉是一种硅酸盐产品
B．青石棉中含有一定量的石英晶体
C．青石棉的化学组成可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O
D．1 ml青石棉能使1 ml HNO3被还原
答案：B
【解析】硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成
的化合物的总称，故青石棉是一种硅酸盐产品；虽然青石棉可用氧化物形式来表示，但不代表含有一定量的石英晶体；1 ml Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O跟足量硝酸反应时，失去3 ml电子，而还原产物只有NO，故能使1 ml HNO3被还原。
8.昆仑玉的主要成分是由透闪石和阳起石组成的纤维状微晶结合体,透闪石的主要化学成分为 Ca2Mg5Si8O22(OH)2。下列有关说法不正确的是 ( )
A.透闪石的主要化学成分可表示为2CaO·5MgO·8SiO2·H2O
B.透闪石中Mg的质量分数是Ca的质量分数的1.5倍
C.1 ml Ca2Mg5Si8O22(OH)2与足量的盐酸作用,至少需要14 ml HCl
D.透闪石是一种新型无机非金属材料,难溶于水
答案：D
【解析】依据将硅酸盐改写为氧化物形式的表示方法可判断,A项正确;1 ml透闪石中Mg的质量为120 g,是Ca的1.5倍,B项正确;透闪石与盐酸作用时,SiO2与盐酸不反应,其他金属氧化物则转化为金属氯化物,根据氯原子守恒知,C项正确;由透闪石的组成知它属于传统的硅酸盐材料,难溶于水,D项错误。
9.草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)呈淡黄色。某化学兴趣小组为探究草酸亚铁晶体的化学性质,进行了一系列实验探究。请回答下列问题:
(1)向盛有草酸亚铁晶体的试管中滴入几滴硫酸酸化的 KMnO4 溶液,振荡,发现溶液逐渐变为棕黄色,并检测到有二氧化碳气体生成。这说明草酸亚铁晶体具有 (填“氧化性”或“还原性”)。若反应中消耗1 ml FeC2O4·2H2O,则参加反应的KMnO4为 ml。
(2)资料表明在密闭容器中加热到400 ℃时,草酸亚铁晶体可完全分解,生成几种氧化物,残留物为黑色固体。根据教材中所介绍的铁的氧化物的性质,对黑色固体的成分提出如下假设。
假设一:全部是FeO;
假设二: ;
假设三: 。
(3)为验证假设一是否成立,进行如下探究,请你完成表中的内容。
答案：(1)还原性 0.6 (2)全部是Fe3O4 是FeO和Fe3O4的混合物
(3)
【解析】 (1)溶液变为棕黄色,并检测到有二氧化碳气体生成,这说明草酸亚铁具有还原性。FeC2O4中铁元素为+2价,碳元素为+3价,1 ml FeC2O4·2H2O可失去3 ml电子,而1 ml KMnO4可得到5 ml电子,则反应中FeC2O4·2H2O与KMnO4的物质的量之比为5∶3,反应中消耗1 ml FeC2O4·2H2O,则参加反应的KMnO4为 0.6 ml。(2)铁的氧化物中呈黑色的有FeO和 Fe3O4。(3)FeO与稀盐酸(或稀硫酸)反应生成Fe2+, Fe2+与KSCN不反应,但Fe3O4或FeO和Fe3O4的混合物与稀盐酸(或稀硫酸)反应均会生成Fe3+,Fe3+与KSCN反应使溶液变红色。据此可设计方案对假设进行验证。
10．光纤通讯是光导纤维传送信号的一种通讯手段，合成光导纤维及氮化硅(一种无机涂层)的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)反应Ⅰ的化学方程式为________________________，氧化剂为________(填化学式)。
(2)经反应Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物质如下：
图中“操作X”的名称为______________。
(3)反应Ⅲ和Ⅳ中尾气的用途为____________；反应Ⅳ的化学方程式为________________________________。
答案：(1)SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑ SiO2 (2)精馏(或蒸馏) (3)制取盐酸(或其他合理答案)
3SiCl4＋4NH3eq \(=====,\s\up7(1 400 ℃))Si3N4＋12HCl
【解析】(1)反应Ⅰ是焦炭还原SiO2，化学方程式为SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑；氧化剂是所含元素化合价降低的物质，根据反应方程式可知，二氧化硅中硅的化合价由＋4价→0价，即SiO2是氧化剂。
(2)根据表格数据，除HCl、BCl3和SiH2Cl2常温下是气体外，其余为液体，因此采用精馏(或蒸馏)的方法得到SiCl4。
(3)反应Ⅲ中得到的物质为SiO2和HCl，尾气是HCl，反应Ⅳ中发生的反应是3SiCl4＋4NH3eq \(=====,\s\up7(1 400 ℃))Si3N4＋12HCl，尾气是HCl，因此尾气的用途是制备盐酸。
可燃性
2C＋O2(不足)eq \(=====,\s\up7(点燃))2CO、C＋O2(足量)eq \(=====,\s\up7(点燃))CO2
与氧化
物反应
CuO：2CuO＋C2Cu＋CO2↑(冶炼金属)
SiO2：SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑(制取粗硅)
H2O：C＋H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))CO＋H2(制取水煤气)
与强氧化
性酸反应
浓H2SO4：
C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
浓HNO3：
C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
CO中混有CO2
通过盛有NaOH溶液的洗气瓶，然后干燥气体
CO2中混有CO
通过盛有灼热CuO的硬质玻璃管
CO2中混有少量SO2或HCl
通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，然后干燥气体
x＝eq \f(nNaOH,nCO2)
溶质成分
x≤1∶1
NaHCO3
1∶1
x＝2∶1
Na2CO3
x>2∶1
NaOH、Na2CO3
选项
操作及现象
溶液
A
通入CO2，溶液变浑浊
饱和Na2CO3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
澄清石灰水
物质
一般规律
特性
Si
硅还原性大于碳
2C＋SiO2eq \(=====,\s\up15(高温))Si＋2CO
非金属与强碱溶液反应一般不产生H2
硅可与强碱溶液反应产生H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2
非金属一般不与非氧化性酸反应
硅可与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4＋2H2
一般非金属单质为绝缘体
硅为半导体，常用于电子部件
SiO2
酸性氧化物一般与水反应生成相应的酸
SiO2不溶于水，不与水反应
酸性氧化物一般不与酸发生反应
二氧化硅与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4＋2H2O
“较强酸制较弱酸”，H2CO3酸性强于H2SiO3
Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3
Na2CO3＋SiO2eq \(=====,\s\up15(高温))Na2SiO3＋CO2
CaCO3＋SiO2eq \(=====,\s\up15(高温))CaSiO3＋CO2
H2SiO3
无机酸一般易溶于水
硅酸难溶于水
硅酸盐
大多数硅酸盐难溶于水
常见的可溶性硅酸盐为Na2SiO3，其水溶液俗称水玻璃
水泥
玻璃
陶瓷
生产原料
石灰石、黏土
纯碱、石灰石、石英
黏土
主要设备
水泥回转窑
玻璃窑
陶瓷窑
实验步骤(不要求写出具体操作过程)
预期实验现象和结论
取少量黑色固体于试管中,
实验步骤(不要求写出具体操作过程)
预期实验现象和结论
取少量黑色固体于试管中,加入适量稀盐酸(或稀硫酸)溶解,再向溶液中加入KSCN溶液
若溶液不变红色,则假设一成立;
若溶液变红色,则假设一不成立
组分名称
SiCl4
SiHCl3
SiH2Cl2
HCl
BCl3
PCl3
质量分数
0.545
0.405
0.046 2
0.000 3
0.001 93
0.001 57
沸点/℃
57.6
31.8
8.2
－85
12.5
75.5
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