专题2.3 碳、硅及其化合物-备战2023年高考化学新编大一轮复习讲义·

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专题2.3 碳、硅及其化合物
一、碳、硅及其重要化合物的性质和转化
1．掌握一条知识主线
C→CO→CO2→Na2CO3→NaHCO3
SiCl4←Si→SiO2→Na2SiO3
2．明确转化关系
（1）碳及其化合物的转化关系图

（2）硅及其化合物的转化关系图

二、 碳、硅的存在形式、结构、性质和用途
【核心知识梳理】
1.碳、硅的存在、物理性质和用途

碳
硅
原子结构示意图


在元素周期表中位置
第二周期第ⅣA族
第二周期第ⅣA族
存在形式
游离态和化合态
化合态
单质的结构
金刚石：立体网状结构；
石墨：层状结构；
C60：足球形分子
晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构
物理性质
金刚石：熔点很高、硬度很大；
石墨：硬度较小、电的良导体
晶体硅为灰黑色固体，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。C60可作催化剂或催化剂载体
晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池
注意：硅为亲氧元素，在自然界中无游离态，地壳中含量仅次于氧。
2．碳、硅的化学性质
(1)碳的化学性质



(2)硅的化学性质

①与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
②与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
③与O2反应：Si＋O2 SiO2。
④与Cl2反应生成SiCl4。
【知识点辨析.正误判断】
(1)金刚石、石墨、C60为碳的同位素。 (　　)
(2)金刚石的熔点比C60的高，金刚石与石墨的沸点相同。 (　　)
(3)根据2C＋SiO2Si＋2CO↑可知C的还原性强于Si。 (　　)
(4)碳、硅均可与浓硝酸反应。 (　　)
[答案]　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×
三、碳、硅的氧化物
【核心知识梳理】
1、一氧化碳的性质及应用
（1）物理性质：无色无味的气体，难溶于水，能使人中毒。中毒的原因是与人体内血红蛋白相结合，使人因缺氧而中毒。
（2）化学性质及应用(写出有关化学方程式)
a．可燃性：2CO＋O22CO2，可作燃料。
b．还原性：CO还原Fe2O3的反应为3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，可用于冶炼金属。
2、二氧化碳和二氧化硅的比较
物质
二氧化碳
二氧化硅
化学式
CO2，表示一个分子的组成
SiO2，没有分子，只表示组成及其原子比例
晶体类型
分子晶体
原子晶体
主要物理性质
熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水 学科*网
硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水
化学
性质
与水反应
CO2＋H2OH2CO3
不反应
与酸反应
不反应
只与HF反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
与碳反应
CO2＋C2CO
SiO2＋2CSi＋2CO↑
化学性质与碱反应
CO2(少量)＋2NaOH===Na2CO3＋H2O，
CO2(足量)＋NaOH===NaHCO3
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶不用玻璃塞而用橡皮塞的原因)
与盐反应
H2O＋CO2(不足)＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋Na2CO3,2H2O＋2CO2(足量)＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaHCO3
SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑
与碱性氧化物反应
CO2＋Na2O===Na2CO3
SiO2＋CaO CaSiO3
3、SiO2与CO2的用途
（1）CO2：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。
（2）SiO2：光导纤维、制光学仪器、电子部件，水晶可制作饰品。
4、CO2的实验室制法
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。
注意：①用大理石制CO2时，不能用稀硫酸，因为生成的CaSO4微溶，覆盖大理石表面阻止反应进行。
②可以用启普发生器作发生装置制CO2。
③除去CO2中的HCl可以用饱和NaHCO3溶液。
【知识点辨析.正误判断】
(1)CO2、SiO2与NaOH溶液反应均只能生成正盐。 (　　)
(2)SiO2与NaOH、HF均反应，故SiO2为两性氧化物。 (　　)
(3)CO2通入Na2SiO3溶液中生成H2SiO3沉淀，可说明非金属性C>Si。 (　　)
(4)SiO2是酸性氧化物，与H2O反应生成H2SiO3。 (　　)
[答案]　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×
【深度思考】
1．利用石英和碳为主要原料，设计制备纯硅的主要化学过程，并写出每步化学方程式。
[答案]　石英(SiO2)粗硅SiCl4Si(纯)
SiO2＋2CSi＋2CO↑
Si＋Cl2 SiCl4
SiCl4＋2H2Si＋4HCl
2．用化学方程式回答下列问题：
(1)保存烧碱溶液不能用磨口玻璃塞的理由 。
(2)氢氟酸可用于在玻璃器皿上雕刻花纹的理由 。
(3)水煤气的制备反应方程式 。
[答案]　(1)2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O
(2)4HF＋SiO2===SiF4↑＋2H2O
(3)C＋H2O(g)CO＋H2
【精准训练1】
题组一　碳、硅及其氧化物的主要性质及应用
1．下列说法中正确的是(　　)
A．单质氧化物酸或碱盐，碳、硅单质均可以按上述关系进行转化
B．若a、b、c分别为Si、SiO2、H2SiO3，则可以通过一步反应实现如图所示的转化关系
C．在标准状况下，将3.36 L CO2气体通入200 mL 1.00 mol·L－1 NaOH溶液中，溶液中溶质有2种
D．用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被氧化
2．(2020·河南期末)下列关于二氧化硅的说法正确的是(　　)
A．二氧化硅是酸性氧化物，故不能与酸反应
B．二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆
C．二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发生反应
D．对于2C＋SiO2Si＋2CO↑中，氧化剂与还原剂质量比为1∶2
3．(2020·湖南六校联考)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

(1)数轴法判断CO2与强碱(OH－)反应的产物
当n(OH－)∶n(CO2)的值不同时产物如下：

(2)硅及其氧化物的性质理解
①一般情况，碱性氧化物＋酸―→盐＋水，SiO2是酸性氧化物，却能与氢氟酸发生反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。但SiO2不是两性氧化物。
②一般情况，较强酸＋较弱酸盐―→较弱酸＋较强酸盐。虽然酸性：H2CO3>H2SiO3，却能发生反应：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑。其原理为难挥发性物质制备易挥发性物质。
③一般情况，非常活泼金属(Na、K等)才能够置换出水中的氢，但却能发生反应：C＋H2O(g)CO＋H2。
④一般情况，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如CO2＋H2OH2CO3，但SiO2不溶于水，不与水反应。
⑤Si的还原性强于C，但C能还原SiO2生成Si，且氧化产物为CO：2C＋SiO2Si＋2CO↑，其原因是产物CO为气体，它的放出降低了生成物浓度，促使反应向正反应方向进行。
题组二　CO、CO2的检验实验探究
4．确定混合气体(CO、CO2)中含有CO气体的实验设计方法如图所示。

请回答下列问题：
(1)填写下列指定装置的作用。
A： 。
B： 。
E： 。
F： 。
(2)写出C中的化学方程式： 。
(3)确定混合气体中含有CO气体的实验现象： 。
(4)该装置存在一定的安全隐患，改进方法为
。

检验CO2中CO是否存在的思维模板

各装置的作用是：
A——除去混合气体中的CO2
B——检验混合气体中CO2是否除尽
C——除去气体中的水蒸气
D——CO还原CuO：CO＋CuOCu＋CO2
E——安全瓶，防倒吸
F——验证CO的氧化产物CO2
G——除去尾气中的CO，防止污染环境
确定混合气体中含有CO的实验现象是：
D中的物质由黑色变成光亮的红色，B中无明显现象，F中的澄清石灰水变浑浊。
【特别强调】
1、CO2与盐溶液的常见反应
碳酸是一种弱酸，其酸性比盐酸、醋酸要弱，因此，盐酸、醋酸能与碳酸盐反应；其酸性又比硅酸、次氯酸、苯酚、偏铝酸等强，因此，将CO2气体通入Na2SiO3、NaClO、
、NaAlO2等盐溶液中，均能发生反应而生成相应的弱酸和碳酸(氢)盐，这就是“强酸制弱酸”原理的应用。如：
①CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3
②CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H4SiO4↓＋Na2CO3
或CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3
当CO2过量时，发生反应如下：
2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3
③CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO
当CO2过量时，发生反应如下：
2CO2＋Ca(ClO)2＋2H2O===Ca(HCO3)2＋2HClO
④CO2＋＋H2O―→＋NaHCO3
⑤CO2＋NaAlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3(CO2过量时)
CO2＋2NaAlO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3(CO2少量时)
易错警示：①CO2通入CaCl2或BaCl2溶液不会产生白色沉淀，因为碳酸的酸性弱于盐酸。
②CO2与溶液反应的产物与CO2的用量无关，都生成NaHCO3，因为酸性H2CO3>>HCO。
③CO2与NaClO溶液反应的产物与CO2的量无关，也只能生成NaHCO3，不能生成Na2CO3，因为酸性H2CO3>HClO>HCO。
2、二氧化碳反应先后关系
当有多种组分与一种物质反应时，判断反应顺序的方法：先假设与其中的一种组分反应，若产物还能与另一种组分反应，则假设错误。
如将CO2通入KOH、Ba(OH)2混合溶液中，假设CO2先与KOH反应，则生成的K2CO3会与Ba(OH)2继续反应生成BaCO3，故假设错误，应该是CO2先与Ba(OH)2反应。
3、CO2与碱反应产物的定量判断
CO2通入NaOH、Ca(OH)2等强碱溶液的反应与CO2气体的通入量有关，当CO2通入少量时生成碳酸盐，当CO2通入过量时生成碳酸氢盐；当CO2的通入量介于两者之间时，既有正盐又有酸式盐生成，因此推断时一定要注意CO2与碱之间量的关系。
以CO2与NaOH溶液反应为例：
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O
CO2＋NaOH===NaHCO3
当n(OH－)∶n(CO2)的值不同时产物如下：

　
【精准训练2】
1.将足量CO2通入NaOH和Ba(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2气体的体积(V)的关系如图所示，图中AB段表示的离子方程式先后顺序正确的是 （ ）

①CO2+OH－→HCO3－
②CO2+2OH－→CO32－+H2O
③CO32－+Ba2+→BaCO3↓
④BaCO3+CO2+H2O→Ba2++2HCO3－
⑤CO32－+CO2+H2O→2HCO3－
A. ③① B. ④② C. ⑤④ D. ②⑤
2.向以下六种饱和溶液中分别持续通入CO2，最终得到沉淀或析出晶体的一组是 （ ）
①Ba(NO3)2②Ca(OH)2③Na2SiO3 ④Na[Al(OH)4] ⑤Na2CO3⑥NH3和NaCl
A. ①③④⑥ B. ②③④⑥ C. ③④⑤⑥ D. ①②③⑤
※ 易错点聚焦
1、硅元素的单质及其化合物的特殊性
①一般情况，非金属元素单质熔沸点低，硬度小，但硅、金刚石熔沸点高，硬度大，其中金刚石为硬度最大的物质。
②一般情况，非金属元素单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。
③一般情况，较强氧化剂＋较强还原剂===较弱氧化剂＋较弱还原剂，而碳却还原出比它更强的还原剂：SiO2＋2C =Si＋2CO↑，FeO＋C = Fe＋CO↑。
④硅为非金属，却可以和强碱反应，放出氢气：
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
⑤一般情况，较活泼金属＋酸===盐＋氢气，然而Si是非金属，却能与氢氟酸发生反应：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑。
⑥一般情况，碱性氧化物＋酸=盐＋水，SiO2是酸性氧化物，却能与氢氟酸发生反应：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。
⑦一般情况，非常活泼金属(Na、K等)才能够置换出H2O中的氢，但C＋H2O(g)=CO+ H2↑。
⑧一般情况，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如CO2＋H2O= H2CO3，但SiO2不溶于水，不与水反应。
2、与铝的相似性及区别
（1）与强碱溶液反应时相似
①Si、Al均与NaOH溶液反应生成盐和H2。
②SiO2、Al2O3、H2SiO3、H3AlO3［Al(OH)3］均与NaOH溶液反应生成盐和水。
③Na2SiO3、NaAlO2溶液通入过量CO2均生成白色沉淀。
（2）区别
①除氢氟酸外，Si、SiO2、H2SiO3不与其它酸反应。
②Al2O3、Al(OH)3属两性化合物。
③Na2SiO3溶液、NaAlO2溶液与过量盐酸反应时现象不同。
四、硅酸、硅酸盐和无机非金属材料
【核心知识梳理】
1．硅酸与硅酸盐
(1)硅酸

注意：硅胶的形成过程及应用
①硅酸在水中易聚合形成硅酸凝胶，经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为硅胶；
②硅胶可用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可用作催化剂的载体。
(2)硅酸盐
①硅酸盐：是由 硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要成分。
②硅酸钠：硅酸钠的水溶液俗称 水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。
a、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。
b、它能与酸性比硅酸强的酸反应，分别写出以下化学方程式：
与盐酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。
与CO2水溶液反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。
c、用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
③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 。
注意事项：
氧化物的顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。
氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。
①氧化物之间以“·”隔开；②系数配置出现分数应化为整数。
例如：长石：KAlSi3O8不能写成 K2O·Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。
【知识点辨析.正误判断】
(1)硅酸是一种难溶性酸，与碱液不反应。 (　　)
(2)硅胶是硅酸溶于水后形成的胶体。 (　　)
(3)Na2SiO3可表示为Na2O·SiO2，故Na2SiO3是由Na2O与SiO2混合而成。 (　　)
(4)硅酸钠溶液、强碱溶液不贮存在带玻璃塞的试剂瓶中。 (　　)
[答案]　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√
2．无机非金属材料
(1)传统无机非金属材料

水泥
玻璃
陶瓷
生产原料
黏土、石灰石
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
生产条件
高温
主要成分
3CaO·SiO2，2CaO·SiO2，3CaO·Al2O3
Na2SiO3，CaSiO3，SiO2
硅酸盐
注意：玻璃没有固定的熔点，是混合物，在某一温度范围内逐渐软化，可吹成各种形状的制品。不是晶体，称为玻璃态物质。
(2)新型无机非金属材料
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
【知识点辨析.正误判断】
(1)硅酸盐材料属于传统无机非金属材料，光导纤维属于新型无机非金属材料。 (　　)
(2)水泥、玻璃、陶瓷的生产原料均有石灰石。 (　　)
(3)光导纤维与石墨均易导电。 (　　)
(4)合成纤维、塑料、石墨烯均为有机高分子材料。 (　　)
[答案]　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×
【深度思考】
(1)高纯度的二氧化硅广泛用于制作光导纤维，但光导纤维遇强碱会造成信号中断，原因是
(用化学方程式表示)。
(2)熔化纯碱时不能选用普通坩埚，理由是 (用化学方程式表示)。
(3)氮化硅是一种新型无机非金属材料，其化学式为 ，其优点有 。
[答案]　(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
(2)Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑
(3)Si3N4　熔点高，硬度大，化学性质稳定等
【精准训练3】
题组一　硅酸、硅酸盐和无机非金属材料
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
2．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 mol青石棉能使1 mol HNO3被还原
3．我国在航天、军事、天文等领域的发展备受世界瞩目，它们与化学有着密切联系。下列说法正确的是 (　　)
A．“中国天眼”的“眼眶”是钢铁结成的圈梁，属于新型无机非金属材料
B．“歼—20”飞机上大量使用的碳纤维是一种新型有机高分子材料
C．“神舟十一号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷是新型无机非金属材料
D．“天宫二号”空间实验室的太阳能电池板的主要材料是二氧化硅

(1)化学材料的一般分类

(2)硅酸盐氧化物形式的表示模板
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K2O·Al2O3·3SiO2，写成K2O·Al2O3·6SiO2，但原子个数比不变。
题组二　硅及其化合物的转化及应用
4．已知A是灰黑色的、有金属光泽的固体单质。根据如图所示的物质之间的转化关系，回答下列有关问题。

(1)写出B、C两物质的名称：B 、C 。
(2)写出D→B的化学方程式为 。
(3)写出B→C的离子方程式为 。
(4)D不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为 。
【特别强调】
硅的性质及高纯硅的制备方法
1、硅的性质
硅的性质在考查要注意的是其性质稳定，但能与发生一些比较特别的反应，如
Si
2、高纯硅在信息产业中的应用越来越广泛，故其制取也就成了热点题型。其制取过程一般为：
SiO2粗硅SiCl4高纯硅
（1)制取粗硅
工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。
SiO2＋2CSi＋2CO↑。
（2）粗硅提纯
①Si＋2Cl2SiCl4，
SiCl4＋2H2Si＋4HCl。
②Si＋3HClSiHCl3＋H2，
SiHCl3＋H2Si＋3HCl。
【精准训练4】
1.单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅（含铁、铝、硼、磷等杂质），粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度为450℃~500℃)，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置图：

相关信息如下：
①四氯化硅遇水极易水解
②硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物
③有关物质的物理常数见下表：
物质
SiCl4
BCl3
AlCl3
FeCl3
PCl5
沸点/℃
57.7
12.8
—
315
—
熔点/℃
-70.0
-107.2
—
—
—
升华温度/℃
—
—
180
300
162
请回答下列问题：
（1）装置A中g管的作用是 ；装置C中的试剂是 。学科&网
（2）甲方案：f接装置Ⅰ；乙方案：f接装置Ⅱ。但是装置Ⅰ、Ⅱ都有不足之处，请你评价后填写下表。
方案
优点
缺点
甲


乙


（3）在上述（2）的评价基础上，请你设计一个合理方案并用文字表述： 。
（4）SiCl4与H2反应的化学方程式为 。
2.加热条件下，硅单质和HCl反应生成SiHCl3是粗硅提纯的重要步骤。某小组设计如图所示装置完成上述转化（夹持装置略去）。

已知：SiHCl3的沸点为33.0°C，易溶于有机溶剂，能与水剧烈反应，在空气中易被氧化，CCl4的沸点为76.8°C。请回答：
（1）仪器a的名称为 ；导管g的作用为 ；
（2）装置A中，浓硫酸体现的性质为 ；实验时，需先打开分液漏斗活塞，一段时间后，在点燃C处酒精灯，理由是 ；
（3）装置C中发生反应的化学方程式为 ；
（4）装置D中所得的液态混合物的分离方法为 。（填操作名称）
（5）反应后的气体通过装置F中的NaOH溶液后，对逸出气体的处理方法为 ；
（6）SiHCl3在潮湿的空气中被氧化，生成一种氧化物和一种无氧酸，该反应的化学方程式为 。
3.(2020·启东模拟)钛酸钡被誉为“电子陶瓷工业的支柱”，工业制取方法如图所示，先获得不溶性草酸氧钛钡晶体[BaTiO(C2O4)2·4H2O]，煅烧后可获得钛酸钡粉体。

(1)酸浸时发生反应的离子方程式为 。
(2)加入H2C2O4溶液时，发生反应的化学方程式为
。
可循环使用的物质X是 (填化学式)。设计实验方案验证草酸氧钛钡晶体是否洗涤干净： 。
(3)煅烧草酸氧钛钡晶体得到BaTiO3粉体的同时，生成高温下的气态产物有CO、 。

针对训练
1.(2020·昭通模拟)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(　　)
A.商代后母戊鼎
B.新石器时代人面鱼纹彩陶盆
C.明永乐青花竹石芭蕉纹梅瓶
D.三国青瓷羊形烛台




2.大多数物质的俗名是根据其特殊的物理性质或用途得来的。下列物质的俗名与化学式或用途不相符的一组是(　　)
选项
俗名
主要成分(化学式)
用途
A
石英
SiO2
集成电路
B
纯碱
Na2CO3
制备玻璃
C
水玻璃
Na2SiO3
制备硅胶
D
铁红
Fe2O3
用作油漆和涂料
3.新材料的新秀——石墨烯、氧化石墨烯已成为物理、化学、材料科学研究的国际热点课题。其结构模型如图所示。

下列有关说法正确的是(　　)
A.石墨烯是一种新型化合物
B.氧化石墨烯即石墨烯的氧化物
C.二者和石墨都是碳的同素异形体
D.氧化石墨烯具有一定的亲水性
解析　石墨烯是碳的单质，A错误；氧化石墨烯因为还含有氢元素，故不是石墨烯的氧化物，也不是碳的同素异形体，B、C错误；由于氧化石墨烯结构中含有羟基和羧基等亲水基团，所以具有一定的亲水性，D正确。
4.(2020·临沂高三模拟)据报道，科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解，从中提取一种叫作生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料，将少量这种材料掺入混凝土中，即可制备出超高强度的高性能混凝土。下列关于二氧化硅的说法正确的是(　　)
A.二氧化硅溶于水生成硅酸，所以二氧化硅属于酸性氧化物
B.将二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以得到硅酸
C.因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸的强
D.水晶是比较纯净的二氧化硅，玛瑙的主要成分是硅酸盐
5.(2019·邢台模拟)我国在航天、军事、天文等领域的发展备受世界瞩目，它们与化学有着密切联系。下列说法正确的是(　　)
A.“中国天眼”的“眼眶”是钢铁结成的圈梁，属于新型无机非金属材料
B.“歼－20”飞机上大量使用的碳纤维是一种新型有机高分子材料
C.“神舟十一号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷是新型无机非金属材料
D.“天宫二号”空间实验室的太阳能电池板的主要材料是二氧化硅
6.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
7.如图是碳循环中的一部分。以下对该图示的理解不正确的是(　　)

A.倡导“低碳生活、减少CO2的排放”的思想主要涉及反应①
B.反应②是在植物体内完成的
C.反应③是造成大气中CO2浓度逐渐升高的主要原因
D.反应④⑥是人为缓解温室效应的措施
8.科学家最近用金属钠还原CCl4和SiCl4制得一种一维SiC纳米棒，相关反应的化学方程式为8Na＋CCl4＋SiCl4===SiC＋8NaCl。下列说法不正确的是(　　)
A.SiC和SiO2中Si元素的化合价相同
B.上述反应中SiC既是氧化产物又是还原产物
C.SiO2制备单质Si、单质Si制备SiCl4均涉及氧化还原反应
D.一维SiC纳米棒比表面积大，对微小粒子有较强的吸附能力
9.(2018·江苏化学，1)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
10.硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。在无机非金属材料中，硅一直扮演着主角。下面几种物质中含有硅单质的是(　C　)

11.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
12.(2020·漳州模拟)C、Si、S都是自然界中含量丰富的非金属元素，下列有关说法中正确的是(　　)
A.三种元素在自然界中既有游离态又有化合态
B.元素的＋4价氧化物都属于酸性氧化物，都能与碱反应而不能与任何酸反应
C.最低价的气态氢化物都具有还原性，易与O2发生反应
D.其最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱：H2SO4>H2SiO3>H2CO3
13.(2019·南通二调)我国《可再生能源法》倡导碳资源的高效转化及循环利用(如图所示)。下列做法与上述理念相违背的是(　　)

A.大力发展煤的气化及液化技术
B.加快石油等化石燃料的开采和使用
C.以CO2为原料生产可降解塑料
D.将秸秆进行加工转化为乙醇燃烧
14.科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示：

容器①中进行的反应为①Si(粗)＋3HCl(g)===SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中进行的反应为②SiHCl3＋H2===Si(纯)＋3HCl。下列说法不正确的是(　　)
A.该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用
B.①和②互为可逆反应
C.该流程中需要隔绝空气
D.粗硅制备不能通过SiO2SiCl4Si实现

[突破提升]
1．（2019·全国高考真题）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
2．（2018·江苏高考真题）下列有关物质性质与用途具有对应关系的是（ ）
A．NaHCO3受热易分解，可用于制胃酸中和剂
B．SiO2熔点高硬度大，可用于制光导纤维
C．Al2O3是两性氧化物，可用作耐高温材料
D．CaO能与水反应，可用作食品干燥剂
3．（2020·浙江高考真题）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：
B．具有吸水性，需要密封保存
C．能与，反应生成新盐
D．与足量盐酸作用，所得固体产物主要为
4．（2007·广东高考真题）下列说法正确的是 （ ）
A．硅材料广泛应用于光纤通讯 B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品
C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品 D．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应
5．（2013·江苏高考真题）下列有关物质性质的应用正确的是（ ）
A．液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂
B．二氧化硅不与强酸反应，可用石英器皿盛放氢氟酸
C．生石灰能与水反应，可用来干燥氯气
D．氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝
6．（2019·浙江高考真题）下列说法不正确的是（ ）
A．液氯可以储存在钢瓶中
B．天然气的主要成分是甲烷的水合物
C．天然石英和水晶的主要成分都是二氧化硅
D．硫元素在自然界的存在形式有硫单质、硫化物和硫酸盐等
7．（2010·江苏高考真题）下列有关物质的性质或应用的说法不正确的是（ ）
A．二氧化硅是生产光纤制品的基本原料
B．水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂
C．盐析可提纯蛋白质并保持其生理活性
D．石油分馏可获得乙烯、丙烯和丁二烯
8．（2009·广东高考真题）下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是（ ）
①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素
②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品
③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维
④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
9．（2018·海南高考真题）化学与生产生活密切相关，下列说法错误的是（ ）
A．Na2O2可与CO2反应放出氧气，可用于制作呼吸面具
B．SiO2具有导电性，可用于制作光导纤维和光电池
C．聚四氟乙烯耐酸碱腐蚀，可用作化工反应器的内壁涂层
D．氯水具有较强的氧化性，可用于漂白纸张．织物等
10．（2011·江苏高考真题）下列有关物质的性质和该性质的应用均正确的是（ ）
A．常温下浓硫酸能使铝发生钝化，可用铝制容器贮运浓硫酸
B．二氧化硅不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器
C．二氧化氯具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒
D．铜的金属活泼性比铁的弱，可在海轮外壳上装若干铜块以减缓其腐蚀
11．（2009·重庆高考真题）材料与化学密切相关，表中对应系错误的是（ ）

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
12．（2015·全国高考真题）食品干燥剂应无毒、无味、无腐蚀性及环境友好。下列说法错误的是（ ）
A．硅胶可用作食品干燥剂
B．P2O5不可用作食品干燥剂
C．六水合氯化钙可用作食品干燥剂
D．加工后具有吸水性的植物纤维可用作食品干燥剂
13．（2017·浙江高考真题）下列说法不正确的是(　　)
A．氯化钠可用于配制生理盐水 B．二氧化硅可用于制造玻璃
C．海水中的钠元素以单质存在 D．氧化镁(熔点2 800 ℃)是优良的耐高温材料
14．（2014·江苏高考真题）下列物质性质与应用对应关系正确的是 (　　)
A．晶体硅熔点高、硬度大，可用于制作半导体材料
B．氢氧化铝具有弱碱性，可用于制胃酸中和剂
C．漂白粉在空气中不稳定，可用于漂白纸张
D．氧化铁能与酸反应，可用于制作红色涂料
15．（2017·北京高考真题）古丝绸之路贸易中的下列商品，主要成分属于无机物的是（ ）




A．瓷器
B．丝绸
C．茶叶
D．中草药
16．（2008·广东高考真题）根据陈述的知识，类推得出的结论正确的是（ ）
A．镁条在空气中燃烧生成的氧化物是MgO，则钠在空气中燃烧生成的氧化物是Na2O
B．乙烯可使酸性高锰酸钾溶液褪色，则丙烯也可以使其褪色
C．CO2与SiO2化学式相似，则CO2与SiO2的物理性质也相似
D．金刚石的硬度大，则C60的硬度也大
17.(2017·课标全国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______________、______________(填化学式)。
18.(2019·天津理综，10节选)多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。

回答下列问题：
(1)硅粉与HCl在300 ℃时反应生成1 mol SiHCl3气体和H2，放出225 kJ热量，该反应的热化学方程式为__________________________________
_________________________________________________________。SiHCl3的电子式为________。
(2)由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除SiCl4、SiHCl3和Si外，还有________(填分子式)。