高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物第1讲碳硅及其重要化合物教案

这是一份高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物第1讲碳硅及其重要化合物教案，共16页。


1．碳单质
(1)存在形式：碳单质有金刚石、石墨、C60等，它们互为同素异形体。
(2)三种重要单质的结构及性质
(3)化学性质
2.碳的两种氧化物(CO和CO2)
(1)一氧化碳(CO)
①物理性质：无色无味的气体，难溶于水，能使人中毒的原因是与人体内血红蛋白相结合，因缺氧而中毒。
②化学性质及应用(写出有关化学方程式)
ⅰ.可燃性：可作燃料：2CO＋O2 eq \(=====,\s\up15(点燃)) 2CO2。
ⅱ.还原性：可用于冶炼金属，CO还原Fe2O3：3CO＋Fe2O3 eq \(=====,\s\up15(高温)) 2Fe＋3CO2。
(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：能与H2O、Na2O、Ca(OH)2(足量、澄清)、Mg等反应。
③CO2在自然界中的循环
ⅰ.CO2的主要来源：大量含碳燃料的燃烧。
ⅱ.自然界消耗CO2的主要反应：CO2＋H2O⇌H2CO3(溶于江水、海水中)；光合作用将CO2转化为O2；CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2(岩石的风化)。
3．碳酸(H2CO3)
弱酸、不稳定。碳酸(H2CO3)只能在水中存在。H2CO3在水中与CO2共存，故常将(CO2＋H2O)当碳酸用。
4．碳酸的酸式盐和正盐的比较
(1)在水中的溶解性
①含K＋、Na＋、NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 的正盐易溶于水，其余一般不溶于水；酸式盐均能溶于水。
②一般来说，在相同温度下，难溶性正盐溶解度小于其酸式盐溶解度，如溶解度：Ca(HCO3)2>CaCO3；可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度，如溶解度：Na2CO3>NaHCO3。
(2)热稳定性
一般来说，热稳定性顺序为正盐>酸式盐>碳酸，如稳定性：Na2CO3>NaHCO3>H2CO3。可溶性正盐>难溶性正盐，如CaCO3高温分解，而K2CO3不易分解。
(3)水溶液的酸碱性
物质的量浓度相同时，正盐溶液的pH大于其酸式盐溶液，如pH：Na2CO3溶液>NaHCO3溶液。
[通关1] (易错排查)判断正误
(1)(2020·全国卷Ⅲ)12 g石墨烯和12 g金刚石均含有NA个碳原子(√)
(2)(2020·全国卷Ⅲ)向CaCl2溶液中通入CO2：Ca2＋＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2H＋(×)
(3)(2019·全国卷Ⅱ)将镁条点燃后迅速伸入集满CO2的集气瓶，集气瓶中产生浓烟并有黑色颗粒产生(√)
(4)(2019·全国卷Ⅱ)澄清的石灰水久置后出现白色固体：Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O(√)
(5)(2019·全国卷Ⅲ)活性炭具有除异味和杀菌作用(×)
(6)(2018·全国卷Ⅱ)碳酸钡可用于胃肠X射线造影检查(×)
[通关2] (2018·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
C [光合作用、自然降雨、碳酸盐的沉积均发生反应消耗CO2，引起大气中CO2含量下降；化石燃料的燃烧生成CO2，引起大气中CO2的含量上升。]
[通关3] (2020·江苏卷)实验室以CaCO3为原料，制备CO2并获得CaCl2·6H2O晶体。下列图示装置和原理不能达到实验目的的是( )
A．制备CO2 B．收集CO2
C．滤去CaCO3 D．制得CaCl2·6H2O
D [HCl与CaCO3反应可生成CO2，A项正确；CO2的密度比空气大，故从长管进气收集CO2，B项正确；CaCO3为难溶物，通过过滤法除去，C项正确；CaCl2·6H2O在蒸发时易失去结晶水，D项错误。]
[通关4] (深度思考)(全国卷Ⅰ·26题节选)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的产物中含有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(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_________________________________。
解析 (1)乙二酸的分解产物中含有二氧化碳，所以装置C中产生气泡，澄清石灰水变浑浊；由于草酸易升华，在澄清石灰水中会生成白色沉淀草酸钙，所以在检验CO2之前必须将草酸蒸气除去，以免对二氧化碳的检验产生干扰，而装置B中的冰水冷凝即可除去草酸蒸气。
(2)①检验CO可用灼热的氧化铜，由于实验中需检验生成物的二氧化碳，所以在CO还原氧化铜之前必须预先将草酸分解生成的二氧化碳除去。因此装置的连接顺序是：首先使B中逸出的气体通过浓氢氧化钠溶液将二氧化碳除去，并用澄清石灰水检验二氧化碳是否除尽；然后将气体进行干燥以免玻璃管H炸裂，再通入玻璃管H使CO还原氧化铜。检验生成的二氧化碳仍需使用澄清石灰水。最后，用排水法收集未反应完的CO，以免污染空气。所以装置的连接顺序是F、D、G、H、D、I。
②若分解产物中含有CO，则玻璃管中红色的氧化铜变为黑色，其后的澄清石灰水会变浑浊。
答案 (1)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，其后的D中澄清石灰水变浑浊
CO、CO2气体的除杂和检验
(1)除杂方法
(2)检验CO气体：要用灼热的氧化铜，并将产生的气体通过澄清石灰水，溶液变浑浊。
①澄清石灰水只用于检验CO2，不能用于除去混合气体中的CO2，应用NaOH溶液除去；②CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液均无沉淀产生。
知识点2 硅及其重要化合物
1．硅单质
(1)物理性质
灰黑色，硬度大，熔、沸点高，具有金属光泽。
(2)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\{(\a\vs4\al\c1(O2：Si＋O2\(=====,\s\up15(△))SiO2,F2：Si＋2F2===SiF4,Cl2：Si＋2Cl2\(=====,\s\up15(△))SiCl4))
②与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
③与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
(3)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
(1)存在
自然界中，硅元素仅有化合态，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。天然SiO2有晶体和无定形两种，统称硅石。
(2)物理性质
熔点高，硬度大，难溶于水。
(3)化学性质
SiO2为酸性氧化物，具有酸性氧化物的性质。
①SiO2可以与碱反应，生成硅酸盐，与NaOH溶液反应为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。
②在高温条件下，可以与碳酸盐反应，与碳酸钙的反应为SiO2＋CaCO3 eq \(=====,\s\up15(高温)) CaSiO3＋CO2↑。
③在高温条件下，能够与碱性氧化物反应，与CaO的反应为SiO2＋CaO eq \(=====,\s\up15(高温)) CaSiO3。
④常温下，与氢氟酸的反应为SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
①SiO2是酸性氧化物，但不与水反应，不能用SiO2与水反应制备H2SiO3。②氢氟酸能与SiO2反应，故氢氟酸不能盛放在玻璃瓶中，而应存放在塑料瓶中。
3．硅酸和硅酸盐
(1)硅酸(H2SiO3)

(2)硅酸盐(如Na2SiO3)
①Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。
②与较强的酸反应：
ⅰ.与盐酸的反应为：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。
ⅱ.通入少量CO2发生的反应为：Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。
③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
①Na2SiO3的水溶液是一种黏合剂，是制备硅胶和木材防火剂等的原料；Na2SiO3易与空气中的CO2、H2O反应，要密封保存。②可溶性碳酸盐、硅酸盐的水溶液呈碱性，保存该溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，应用橡胶塞。
[通关1] (易错排查)判断正误
(1)(2020.7·浙江选考)单晶硅和石英互为同素异形体(×)
(2)(2020·天津卷)盛装Na2SiO3溶液的试剂瓶(×)
(3)(2019·全国卷Ⅲ)高纯硅可用于制作光感电池(√)
(4)(2019·江苏卷)向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸：Na2SiO3＋2H＋===H2SiO3↓＋2Na＋(×)
(5)(2018·海南卷)SiO2具有导电性，可用于制作光导纤维和光电池(×)
(6)(2017·北京卷)将SO2通入Na2SiO3溶液，产生胶状沉淀，则酸性：H2SO3>H2SiO3(√)
[通关2] (人教必修1·P81，9题改编)从硅的氧化物可以制取硅单质，主要化学反应如下：
①SiO2(石英砂)＋2C(焦炭) eq \(=====,\s\up15(高温)) Si(粗硅)＋2CO↑；
②Si(粗硅)＋2Cl2 eq \(=====,\s\up15(高温)) SiCl4；
③SiCl4＋2H2 eq \(=====,\s\up15(高温)) Si(纯硅)＋4HCl。
下列说法中不正确的是( )
A．反应①中，焦炭的作用是还原剂
B．反应①和③都是置换反应
C．反应③中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1
D．反应②是化合反应
C [反应①中C被氧化生成CO，则焦炭是还原剂，A项正确；反应①和③都是单质与化合物反应生成新单质和新化合物，属于置换反应，B项正确；反应②中，SiCl4是氧化剂，H2是还原剂，二者的物质的量之比为1∶2，C项错误；反应②是化合反应，D项正确。]
[通关3] (2021·安徽合肥质检)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
C [水晶的主要成分为SiO2，不属于硅酸盐产品，A项错误；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，属于混合物，B项错误；用于制造光导纤维的是二氧化硅，用于制造太阳能电池的是高纯硅，D项错误。]
[通关4] (深度思考)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______________；PCl3的电子式为______________________。
(3)反应Ⅲ和Ⅳ中尾气的用途为__________；反应Ⅳ的化学方程式为_______________。
解析 (1)反应Ⅰ是焦炭还原SiO2，反应方程式为SiO2＋2C eq \(=====,\s\up15(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，PCl3是共价化合物，最外层都满足8电子稳定结构，其电子式为
(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＋4NH3 eq \(=====,\s\up15(1 400 ℃)) Si3N4＋12HCl，尾气是HCl，因此尾气的用途是制备盐酸。
答案 (1)SiO2＋2C eq \(=====,\s\up15(高温)) Si＋2CO↑ SiO2
(2)精馏(或蒸馏)
(3)制取盐酸(或其他合理答案) 3SiCl4＋4NH3 eq \(=====,\s\up15(1 400 ℃)) Si3N4＋12HCl
知识点3 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＋SiO2 eq \(=====,\s\up15(高温)) Na2SiO3＋CO2↑；
CaCO3＋SiO2 eq \(=====,\s\up15(高温)) CaSiO3＋CO2↑。
2．新型无机非金属材料
[通关1] (易错排查)判断正误
(1)(2018·天津卷)汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器，其主要原料为黏土(√)
(2)(2020.1·浙江选考)二氧化硅导电能力强，可用于制造光导纤维(×)
(3)(2017·江苏卷)下列转化能一步实现：CaCO3 eq \(――→,\s\up15(高温)) CaO eq \(――→,\s\up15(SiO2),\s\d12(高温)) CaSiO3(√)
(4)(海南卷)石英砂可用于生产单晶硅(√)
(5)(海南卷)可用磨口玻璃瓶保存NaOH溶液(×)
(6)(重庆卷)烧结黏土制陶瓷，不涉及化学反应(×)
[通关2] (2019·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 [A对：碳化硅材料属于无机非金属材料，且碳、硅元素属于同主族元素。B错：聚氨酯属于合成高分子材料。C错：碳包覆银纳米线不属于无机非金属材料。D错：钛合金属于金属材料。]
[通关3] (2020.7·浙江选考)Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法不正确的是( )
A．可发生反应：Ca3SiO5＋4NH4Cl eq \(=====,\s\up15(△),\s\d12( )) CaSiO3＋2CaCl2＋4NH3↑＋2H2O
B．具有吸水性，需要密封保存
C．能与SO2反应生成新盐
D．与足量盐酸作用，所得固体产物主要为SiO2
D [Ca3SiO5可以写成CaSiO3·2CaO，CaO与水反应生成Ca(OH)2，Ca(OH)2继续与NH4Cl反应生成CaCl2、NH3和H2O，A项正确；CaO具有吸水性，B项正确；CaO与SO2反应生成CaSO3，C项正确；CaSiO3与盐酸反应生成CaCl2和H2SiO3沉淀，固体为H2SiO3，D项错误。]
[通关4] (深度思考)(1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法，在H2的保护下，使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程式：_____________________________________________。
(2)一种工业用硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物)，已知硅的熔点是1 420 ℃，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的主要工艺流程如下：
①净化N2和H2时，铜屑的作用是________________________________________，硅胶的作用是_________________________________________________________________。
②在氮化炉中发生反应3SiO2(s)＋2N2(g)===Si3N4(s)＋3O2(g) ΔH＝－727.5 kJ·ml－1，开始时，严格控制氮气的流速以控制温度的原因是__________________________________；
体系中要通入适量的氢气是为了__________________________________。
③X可能是____________(填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”)。
解析 (1)根据原子个数守恒可写出化学方程式3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl。
(2)①由于氧气和水蒸气都能腐蚀氮化硅，而氮气和氢气中含有水蒸气和氧气，所以铜屑的作用是除去氧气，硅胶的作用是除去水蒸气。②因为该反应是放热反应，如果温度过高，局部过热，会导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触；通入氢气能将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去。③由于工业用硅中含有铜的氧化物，在反应中氧化铜能被还原生成铜，因此要除去铜应该选择硝酸，盐酸和硫酸不能溶解铜，氢氟酸能腐蚀氮化硅。
答案 (1)3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl
(2)①除去原料气中的氧气 除去生成的水蒸气 ②该反应是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触 将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去(或将整个体系中空气排尽) ③硝酸
训练(十七) 碳、硅及其重要化合物
1．(2021·湖北沙市中学检测)改革开放40多年以来，我国的“科学技术”取得了令人瞩目的成就。下列有关材料的说法不正确的是( )
A．5G芯片“巴龙5000”的主要材料是SiO2
B．“玉兔二号”的太阳能电池帆板的材料是高纯硅
C．光导纤维传导光的能力很强，是非常好的通信材料
D．碳化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用于制造柴油机
A [5G芯片“巴龙5000”的主要材料是Si，A项错误；太阳能电池帆板的主要材料是高纯硅，B项正确；光导纤维的主要成分是SiO2，传导光的能力很强，是非常好的通信材料，C项正确；碳化硅陶瓷耐高温且不易传热，可作耐高温材料，用于制造柴油机等，D项正确。]
2．(2021·四川雅安高三调研)科技的进步为二氧化碳资源化利用提供了广阔的前景。下列说法错误的是( )
A．CO2是自然界碳循环中的重要物质
B．CO2加氢转化为乙烯，CO2被还原
C．CO2电催化时，在阳极转化为燃料
D．CO2与环氧丙烷可合成可降解塑料
C [CO2电催化时，在阴极发生还原反应转化为燃料，C项错误。]
3．(2021·安徽阜阳检测)高纯度晶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：
SiO2 eq \(――→,\s\up15(①C),\s\d12(高温)) Si(粗) eq \(――→,\s\up15(②HCl),\s\d12(300℃)) SiHCl3 eq \(――→,\s\up15(③过量H2),\s\d12(1 000℃～1 100℃)) Si(纯)
下列说法正确的是( )
A．步骤①的化学方程式为SiO2＋C eq \(=====,\s\up15(高温)) Si＋CO2↑
B．灼烧熔融的Na2CO3固体，可用石英坩埚
C．二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应
D．反应①③中硅元素均被还原
D [步骤①中焦炭过量，反应生成Si和CO，A项错误；石英坩埚中含有SiO2，高温熔融Na2CO3固体时反应生成Na2SiO3，B项错误；硅、二氧化硅都能与氢氟酸反应生成SiF4气体，C项错误；反应①、③中Si均由＋4价降低到0价，硅元素均被还原，D项正确。]
4．(2021·湖南五市十校联考)下图是部分矿物资源的利用及产品流程，有关说法错误的是( )
A．粗铜电解精炼时，粗铜作阳极
B．生产铝、铜、高纯硅及玻璃过程中都涉及氧化还原反应
C．黄铜矿冶铜时，副产物SO2可用于生产硫酸，FeO可用作冶铁的原料
D．粗硅制高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次分馏的方法
B [生产玻璃使用的原料是SiO2、纯碱和石灰石，高温下发生复杂反应，生成Na2SiO3、CaSiO3和CO2，不涉及氧化还原反应，B项错误。]
5．(2021·湖南衡阳检测)灼热的焦炭与水蒸气反应所得产物为H2、CO和少量CO2，为了检验产物中的H2和CO(设气体均被充分吸收)，设计如下实验装置，下列有关说法错误的是( )
A．为了实验安全，应先点燃①处酒精灯，后点燃④处酒精灯
B．②③⑤中依次盛装氢氧化钠溶液、浓硫酸和澄清石灰水
C．④中黑色固体变红色，即可证明产物中一定含有H2和CO中的一种或两种
D．若用碱石灰替换无水硫酸铜，也可以达到检验H2和CO的目的
D [由图可知，①中C与水蒸气反应生成H2、CO和少量CO2，实验目的为检验产物中的H2和CO，则②中NaOH溶液可除去CO2，③中浓硫酸干燥气体，④中H2和CO均还原CuO，若无水硫酸铜变蓝，则检验出含有氢气，⑤中澄清石灰水变浑浊可检验出含有CO，最后处理尾气。]
6．(2021·云南玉溪检测)晶体硅是一种重要的非金属材料，制备高纯硅的主要步骤如下：
①高温下用炭还原二氧化硅制得粗硅；
②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si＋3HCl eq \(=====,\s\up15(300℃)) SiHCl3＋H2；
③SiHCl3与过量H2在1 000～1 100℃反应制得纯硅。
已知SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。
请回答下列问题：
(1)第①步制备粗硅的化学方程式为_____________________________________。
(2)粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点－84.7℃)，提纯SiHCl3采用的方法为____________。
(3)用SiHCl3与过量的H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：
①装置B中的试剂是____________。装置C中的烧瓶需要加热，其目的是________________________________________________________________________。
②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是______________________________，装置D不能采用普通玻璃管的原因是________________________________________，装置D中发生反应的化学方程式为____________________________________________。
③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及________________________________。
④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂是________(填写字母代号)。
a．碘水 B．氯水
c．NaOH溶液 D．KSCN溶液
e．Na2SO3溶液
解析 (1)第①步高温下利用炭还原SiO2制得粗硅，化学方程式为2C＋SiO2 eq \(=====,\s\up15(高温)) 2CO↑＋Si。
(2)SiHCl3、SiCl4和HCl的沸点分别为33.0℃、57.6℃和－84.7℃，其沸点相差较大，故提纯SiHCl3可采用分馏法。
(3)①Zn粒与稀硫酸反应制取的H2中含有水蒸气，装置B中盛有浓硫酸，用于干燥H2。
装置C中烧瓶需要加热，其目的是促使SiHCl3气化，得到SiHCl3蒸气。
②D中SiHCl3与H2在1 000～1 100℃下发生反应生成Si和HCl，反应一段时间后，D中观察到有固体生成。该反应在1 000～1 100℃下进行，温度太高，普通玻璃管易熔化。
③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检验实验装置的气密性，控制好反应温度及排尽装置内的空气，防止生成的Si被O2氧化。
④产品硅中若含有铁单质，用稀盐酸溶解后生成FeCl2，可利用氯水和KSCN溶液检验是否含有FeCl2。
答案 (1)2C＋SiO2 eq \(=====,\s\up15(高温)) 2CO↑＋Si (2)分馏法
(3)①浓硫酸 使滴入烧瓶的SiHCl3气化 ②有固体物质生成 在反应温度下，普通玻璃会软化 SiHCl3＋H2 eq \(=====,\s\up15(高温)) Si＋3HCl ③排尽装置内的空气 ④bd
知识清单
[重要物质]①碳；②CO和CO2；③H2CO3；④Si和SiO2；⑤H2SiO3
[基本规律]①CO2与盐或碱溶液的反应规律；②碳酸盐和碳酸氢盐的比较
金刚石
石墨
C60
空间
结构
碳原
子的
排列
方式
空间网状结构，碳原子形成正四面体结构
片层状结构，层内碳原子形成正六边形
“足球”形状分子，碳原子形成正五边形和正六边形
物理
性质
熔点高，硬度大，不导电
熔点高，硬度小，能导电
不导电
相关反应的化学方程式
可燃性
2C＋O2(不足) eq \(=====,\s\up15(点燃)) 2CO、C＋O2(足量) eq \(=====,\s\up15(点燃)) CO2
与氧化物反应
CuO：CuO＋C eq \(=====,\s\up15(△)) Cu＋CO↑(冶炼金属)
SiO2：SiO2＋2C eq \(=====,\s\up15(高温)) Si＋2CO↑(制取粗硅)
H2O：C＋H2O(g) eq \(=====,\s\up15(高温)) CO＋H2(制取水煤气)
与强氧化性酸反应
浓H2SO4：C＋2H2SO4(浓) eq \(=====,\s\up15(△)) CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
浓HNO3：C＋4HNO3(浓) eq \(=====,\s\up15(△)) 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的硬质试管
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
组分名称
SiCl4
SiHCl3
SiH2Cl2
质量分数
0.545
0.405
0.046 2
沸点/℃
57.6
31.8
8.2
组分名称
HCl
BCl3
PCl3
质量分数
0.000 3
0.001 93
0.001 57
沸点/℃
－85
12.5
75.5
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
材料类别
主要特性
示例
用途
高温结构
陶瓷
能承受高
温，强度高
氮化硅
陶瓷
汽轮机叶片、轴承、永久性模具等
半导体
陶瓷
具有电
学特性
二氧化
锡陶瓷
集成电路中的半导体
光学材料
具有光
学特性
光导纤维
光缆通讯、医疗、照明等
生物陶瓷
具有生
物功能
氧化铝
陶瓷
人造骨骼、人造关节、接骨螺钉
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