2022高考化学一轮专题复习 第12讲　碳、硅及无机非金属材料

这是一份2022高考化学一轮专题复习 第12讲　碳、硅及无机非金属材料，共20页。


考点1 碳及其重要化合物
授课提示：对应学生用书第72页
1．碳单质
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。
(1)
(2)
(3)
2．一氧化碳(CO)
(1)物理性质：无色气体，难溶于水。
(2)化学性质——还原性
①燃烧：2CO＋O2eq \(=====,\s\up7(点燃))2CO2，淡蓝色火焰；
②还原CuO：CuO＋COeq \(=====,\s\up7(△))Cu＋CO2(冶炼金属)。
3．二氧化碳(CO2)
(1)一种无色、无味的气体，能溶于水，固态CO2俗称干冰。
(2)与H2O、Na2O、Ca(OH)2(足量、澄清)、Mg反应的方程式分别为CO2＋H2OH2CO3，Na2O＋CO2===Na2CO3，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，2Mg＋CO2eq \(=====,\s\up7(点燃))2MgO＋C。
(3)CO2在自然界中的循环
4.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。
5．碳酸的酸式盐与正盐的比较
碳的重要化合物转化关系如图：
思考每步转化的试剂及条件，并用化学方程式表示标有序号的各步变化。
① ；
② ；
③ ；
④ ；
⑤ ；
⑥ 。
答案：①2C＋O2eq \(=====,\s\up7(点燃))2CO(氧气不足)
(或C＋CO2eq \(=====,\s\up7(高温))2CO、2C＋SiO2eq \(=====,\s\up7(高温))2CO↑＋Si)
②2CO＋O2eq \(=====,\s\up7(点燃))2CO2
(或CO＋CuOeq \(=====,\s\up7(△))Cu＋CO2)
③CO2＋Ceq \(=====,\s\up7(高温))2CO
④CO2＋2Mgeq \(=====,\s\up7(点燃))2MgO＋C
⑤CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2
⑥Ca(HCO3)2eq \(=====,\s\up7(△))CaCO3＋CO2↑＋H2O
[或Ca(HCO3)2＋Ca(OH)2===2CaCO3↓＋2H2O]
(1)12C、13C、14C是碳的三种同素异形体。(×)
(2)金刚石和石墨由相同的元素组成，因此它们具有相同的性质。(×)
(3)石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应。(×)
(4)向空气中排放二氧化碳会形成酸雨。(×)
(5)向CaCl2溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失。(×)
(6)氨化的饱和食盐水中通入足量的CO2气体，会析出晶体。(√)
1．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( )
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：石墨烯和铜有着一样出色的导电性，因此具有良好的导电性，A正确；题述三种物质均为碳的单质，与金刚石互为同素异形体，B正确；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，则石墨炔是理想的H2提纯薄膜，C正确；题述三种物质都是碳的单质，在加热条件与浓硫酸都能发生反应，且反应产物相同，D错误。
答案：D
2．(2021·成都调研)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
答案：C
3．研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。
(1)溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在，其中HCOeq \\al(－,3)占95%。写出CO2溶于水产生HCOeq \\al(－,3)的化学方程式：_______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)在海洋碳循环中，通过如图所示的途径固碳。
①写出钙化作用的离子方程式：____________________________________________
________________________________________________________________________。
②同位素示踪法证实光合作用释放出的O2只来自H2O。用18O标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整：
______＋______eq \(――→,\s\up7(光能),\s\d5(叶绿体))(CH2O)x＋x18O2＋xH2O。
答案：(1)CO2＋H2OH2CO3、H2CO3H＋＋HCOeq \\al(－,3)
(2)①2HCOeq \\al(－,3)＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O
②xCO2 2xHeq \\al( 18,2)O
4．确定混合气体(CO、CO2)中含有CO气体的实验设计方法：
按要求回答下列问题：
(1)填写下列指定装置的作用。
A：________________________________________________________________________。
B：________________________________________________________________________。
E：________________________________________________________________________。
F：________________________________________________________________________。
(2)确定混合气体中含有CO气体的实验现象：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)A：除去混合气体中的CO2气体
B：检验混合气体中CO2是否除尽
E：除去尾气中的CO2气体
F：除去尾气中的CO气体、防止污染环境
(2)B中无明显现象，C中的物质由黑色变成红色，D中的澄清石灰水变浑浊
CO2与盐或碱溶液反应产物的判断
授课提示：对应学生用书第74页
1．CO2与盐溶液反应产物的判断
(1)CO2的用量不同产物不同：
CO2(过量)＋NaAlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3；
CO2(少量)＋2NaAlO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3；
(2)与CO2用量无关：
CO2＋ONa＋H2O―→OH＋NaHCO3、CO2＋NaClO＋H2O===HClO＋NaHCO3、CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO。
2．CO2与碱溶液反应产物的判断
(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\up7(少量CO2))Na2CO3eq \(――→,\s\up7(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。
[考能突破练]
1．用四种溶液进行实验，表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是( )
答案：B
2．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通入CO2的体积的关系可表示为( )

A B

C D
解析：将CO2通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，依次发生如下反应：
①Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O；
②2KOH＋CO2===K2CO3＋H2O；
③2KAlO2＋3H2O＋CO2===2Al(OH)3↓＋K2CO3；
④K2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO3；
⑤BaCO3＋H2O＋CO2===Ba(HCO3)2。
根据沉淀生成和溶解的情况，对照图像可知，C正确。
答案：C
3．标准状况下，将3.36 L CO2气体通入200 mL 1.00 ml·L－1 NaOH溶液中，充分反应后溶液中溶质及其物质的量为______________________________。
答案：Na2CO3 0.05 ml；NaHCO3 0.1 ml
考点2 硅及其化合物 无机非金属材料
授课提示：对应学生用书第74页
1．硅单质
2．二氧化硅
3．硅酸
4．硅酸盐
(1)硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。
(2)硅酸钠：硅酸钠溶液俗称水玻璃，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。
(3)硅酸盐组成的表示方法：
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：
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，不同氧化物间以“·”隔开。
②各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。
如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。
5．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。
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↑。
(2)新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。
1．工业上可用以下流程制取高纯硅，完成各步反应的化学方程式：
eq \x(石英砂)eq \(――→,\s\up7(①焦炭),\s\d5(高温))eq \x(粗硅)eq \(――→,\s\up7(②氯气),\s\d5(加热))eq \x(SiCl4)eq \(――→,\s\up7(③氢气),\s\d5(高温))eq \x(高纯硅)
反应①： ；
反应②： ；
反应③： 。
2．能否依据反应Na2CO3＋SiO2eq \(=====,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑，说明H2SiO3的酸性比H2CO3强？


提示：1.SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑
Si(粗)＋2Cl2eq \(=====,\s\up7(△))SiCl4
SiCl4＋2H2eq \(=====,\s\up7(高温))Si(纯)＋4HCl
2．不能。强酸＋弱酸盐===强酸盐＋弱酸，该规律仅适用于常温下水溶液中进行的反应，而该反应是在高温且熔融态下进行的，只能从化学平衡移动角度去解释反应发生的原因——CO2为气体，能及时分离出反应体系，使化学反应向右进行。
(1)硅在自然界中只以化合态的形式存在。(√)
(2)晶体硅熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料。(×)
(3)Si和SiO2都可用于制造光导纤维。(×)
(4)非金属性：C>Si，则热稳定性：CH4>SiH4。(√)
(5)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应。(×)
(6)SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸。(×)
(7)玻璃是一种晶体，有较高的熔点。(×)
(8)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱。(×)
1．知识归纳：SiO2的两个特性
(1)酸性氧化物一般能与水反应生成相应的酸，但SiO2不溶于H2O，不能直接与H2O反应生成H2SiO3。
(2)酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO2可以与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，SiF4不是盐。
2．易错点辨析：硅及其化合物用途的易错点归纳
(1)用作半导体材料的是晶体硅而不是SiO2，用于制作光导纤维的是SiO2而不是晶体硅，计算机芯片的主要成分是晶体硅而不是SiO2。
(2)水晶、石英、玛瑙、硅石、沙子等的主要成分是SiO2，而不是硅酸盐。
(3)传统无机非金属材料(陶瓷、水泥、普通玻璃)的主要成分是硅酸盐。
3．命题素材：在设计制备纯硅的实验题中，常遇到的知识点
(1)粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：
Si(粗)＋3HCleq \(=====,\s\up7(高温))SiHCl3＋H2。
(2)SiHCl3与过量H2在高温下反应制得纯硅：
SiHCl3＋H2eq \(=====,\s\up7(高温))Si(纯)＋3HCl。
(3)SiO2＋2Mgeq \(=====,\s\up7(高温))2MgO＋Si。
(4)SiHCl3、SiCl4能与水发生反应：
SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑；
SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl。
(5)SiH4在空气中易自燃：
SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O。
题组一 硅及其化合物的性质及应用
1．(2021·宜昌模拟)下列关于硅的说法不正确的是( )
A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体
B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料
C．用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被氧化
D．加热到一定温度时，硅能与氢气、氧气等非金属单质发生反应
答案：C
2．下列转化不能一步完成的是( )
A．SiO2―→Na2SiO3
B．SiO2―→H2SiO3
C．Na2CO3―→Na2SiO3
D．H2SiO3―→SiO2
解析：二氧化硅可与氢氧化钠直接反应生成硅酸钠；碳酸钠可与二氧化硅在高温下反应生成硅酸钠；硅酸受热可直接分解生成二氧化硅。
答案：B
题组二 高纯硅的提取
3．晶体硅是一种重要的非金属原料，由粗硅制备纯硅的主要步骤如下：
①粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3：Si(粗)＋3HCleq \(=====,\s\up7(300 ℃))SiHCl3＋H2；
②经过纯化的SiHCl3与过量H2在1 000～1 100 ℃下反应制得纯硅。
回答相关问题：
(1)粗硅与HCl气体反应完全后，经冷凝得到SiHCl3(沸点为36.5 ℃)，只含有少量SiCl4(沸点为57.6 ℃)和HCl(沸点为－84.7 ℃)，提纯SiHCl3的方法为________。
(2)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图所示(热源及夹持装置已略去)：
①在加热D处前应先打开A处分液漏斗的活塞，目的是_____________________。
②C处烧瓶需要加热，采用的方法是______________________________________。
③D处发生反应的化学方程式为__________________________________________
______________________________________________________________________。
答案：(1)蒸馏 (2)①排出系统内的空气，以防爆炸
②水浴加热 ③SiHCl3＋H2eq \(===========,\s\up7(1 000～1 100 ℃))Si(纯)＋3HCl
题组三 无机非金属材料
4．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，其硬度大于金刚石的硬度
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∶4
答案：B
5．陶瓷是中华民族的骄傲。有许多相关诗篇流传，如赞誉越窑的“九秋风露越窑升，夺得千峰翠色来”。描述钧窑窑变“入窑一色，出窑万彩”等。回答相关问题。
(1)人类最早使用的硅酸盐产品为________。
(2)烧制元青花瓷的原料高岭土化学式为
Al2Si2O5(OH)4，改写成氧化物的形式为________。
(3)窑变的原因为__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)有些同学认为合成纤维、光导纤维都是新型无机非金属材料，另外一部分同学不同意他们的观点。这些同学的依据是________________________________________________。
答案：(1)陶瓷 (2)Al2O3·2SiO2·2H2O (3)原料中的金属氧化物在灼烧的过程中发生了氧化还原反应导致物质变化与颜色变化 (4)合成纤维为有机物
题组四 新素材命题
6．2019年是中华人民共和国成立70周年，10月1日上午，在天安门广场举行了盛大的阅兵及群众游行活动，其中江西彩车引人瞩目，车体如同一个大的如意造型，且有景德镇青花吉祥纹样。歌曲《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但古瓷所用颜料的成分一直是个谜。近年来科学家才得知古瓷中所用的颜料大多为硅酸盐。
“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。
根据上述材料，回答下列问题：
问题1.人类最早使用的硅酸盐制品是什么？(素养角度——科学态度与社会责任)
问题2.制造水泥和玻璃的共同原料是什么？(素养角度——科学态度与社会责任)
问题3.某陶瓷的蓝紫色可由硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜的化合价为＋2)显示，x等于多少？硅酸铜钡用氧化物的形式如何表示？(素养角度——宏观辨识与微观探析)
答案：问题1 提示：陶瓷。
问题2 提示：石灰石。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。
问题3 提示：x为6，硅酸铜钡用氧化物的形式表示为BaO·CuO·2SiO2。根据元素化合价代数和为0可得x等于6；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，不同氧化物间以“·”隔开，故为BaO·CuO·2SiO2。

授课提示：对应学生用书第77页
1．(2020·高考全国卷Ⅱ)二氧化碳的过量排放可对海洋生物的生存环境造成很大影响，其原理如下图所示。下列叙述错误的是( )
A．海水酸化能引起HCOeq \\al(－,3)浓度增大、COeq \\al(2－,3)浓度减小
B．海水酸化能促进CaCO3的溶解，导致珊瑚礁减少
C．CO2能引起海水酸化，其原理为HCOeq \\al(－,3)H＋＋COeq \\al(2－,3)
D．使用太阳能、氢能等新能源可改善珊瑚的生存环境
解析：二氧化碳能引起海水酸化，其原理为CO2＋H2OH2CO3H＋＋HCOeq \\al(－,3)，C错误。
答案：C
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：A错，氧化铁的颜色为红棕色，不是青色。B、C、D对，秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成，陶瓷的主要成分是硅酸盐，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点。
答案：A
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( )
解析：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。
答案：A
4．(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______________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
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(或H2SiO3)，SiO2(或H2SiO3)能溶于弱酸氢氟酸，生成SiF4和H2O。
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)
课时作业 单独成册 对应学生用书第327页
[A组 基础题组]
1．(2021·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( )
答案：A
2．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是( )
①硅酸盐Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示为
Na2O·2FeO·3SiO2
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单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料
A．②③ B．①③
C．①④D．④
解析：①硅酸盐Na2Fe2Si3O10中Fe的化合价是＋3价，所以用氧化物的形式表示为Na2O·Fe2O3·3SiO2，错误；②水晶的主要成分是二氧化硅，不属于硅酸盐制品，错误；③用于制作光导纤维的材料是二氧化硅，不是硅单质，错误；④单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料，正确，所以答案为D。
答案：D
3．下列各组物质有关性质关系的比较正确的是( )
A．硬度：SiO2B．溶解性：SiO2>CO2
C．熔点：SiO2D．酸性：H2CO3>H2SiO3
答案：D
4．半导体工业中有一句行话：“从沙滩到用户”，即由SiO2制Si。制取过程中不涉及的化学反应是( )
A．SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑
B．SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
C．Si＋2Cl2eq \(=====,\s\up7(△))SiCl4
D．SiCl4＋2H2eq \(=====,\s\up7(高温))Si＋4HCl
解析：沙子的主要成分二氧化硅与碳在高温下反应生成硅和一氧化碳，反应的化学方程式为2C＋SiO2eq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑，故A不符合题意；制取过程中不涉及该化学反应，故B符合题意；硅与氯气在加热条件下反应生成四氯化硅，反应的化学方程式为Si＋2Cl2eq \(=====,\s\up7(△))SiCl4，故C不符合题意；氢气与四氯化硅在高温下反应生成硅和氯化氢，反应的化学方程式为SiCl4＋2H2eq \(=====,\s\up7(高温))Si＋4HCl，故D不符合题意。
答案：B
5．下列关于SiO2和CO2的叙述不正确的是( )
A．都是共价化合物
B．SiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨
C．都能溶于水且与水反应生成相应的酸
D．都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应
解析：SiO2不溶于水且与水不反应，C项错误。
答案：C
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．Na2SiO3B．Na2CO3、Na2SiO3
C．Na2CO3、SiO2D．SiO2
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：H2SiO3eq \(=====,\s\up7(△))H2O＋SiO2；2NaHCO3eq \(=====,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O；Na2CO3＋SiO2eq \(=====,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑，所以最后所得固体物质是Na2SiO3，故选A项。
答案：A
7．山西博物院是太原地标性建筑之一，下列相关说法正确的是( )
A．展柜使用的钢化玻璃，其主要成分只有SiO2
B．墙体使用的砖瓦、水泥是硅酸盐制品
C．陈列的元青花瓷的原料有高岭土[Al2Si2O5(OH)4]，也可以表示为Al2O3·SiO2·H2O
D．展示的青铜器上有一层绿色物质可能是碱式碳酸铜，此绿色物质不溶于盐酸
解析：钢化玻璃与普通玻璃的成分相同(只是制造的工艺不同)，主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅，A项错误；砖瓦和水泥都是硅酸盐制品，B项正确；高岭土[Al2Si2O5(OH)4]应该表示为Al2O3·2SiO2·2H2O，C项错误；铜绿是碱式碳酸铜，该物质可以与盐酸反应生成氯化铜而溶解，D项错误。
答案：B
8．(2021·安徽阜阳模拟)高纯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”。它可以按如图方法制备，下列说法正确的是( )
SiO2eq \(――→,\s\up7(①C),\s\d5(高温))Si(粗)eq \(――→,\s\up7(②HCl),\s\d5(300 ℃))SiHCl3eq \(――――――――→,\s\up7(③过量H2),\s\d5(1 000 ℃～1 100 ℃))Si(纯)
A．步骤①的化学方程式为SiO2＋Ceq \(=====,\s\up7(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．SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点67.6 ℃)，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3
解析：A项，高温下二氧化硅与C反应生成CO和Si，即步骤①的化学方程式为SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑，故A错误；B项，石英的主要成分是二氧化硅，高温下Na2CO3和二氧化硅发生反应，故B错误；C项，硅能与氢氟酸反应生成SiF4和氢气，故C错误；D项，沸点相差30 ℃以上的两种液体可以采用蒸馏的方法分离，D正确。
答案：D
9．(1)将下列左栏中的物质与右栏中对应的性质、用途用线连起来：
(2)填写下列材料主要化学成分的化学式。
①刚玉：____________；
②大理石、石灰石：____________；
③普通玻璃：____________；
④石英、水晶：____________。
答案：(1)①—c ②—a ③—e ④—b ⑤—d
(2)①Al2O3 ②CaCO3 ③Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 ④SiO2
10．(2021·福州模拟)X是一种新型无机非金属材料，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击性。有关生产过程如图：
为了确定C的组成，某同学进行了以下的探究过程。已知F、G都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀，I可用于制造光导纤维。
按要求回答下列问题：
(1)C的化学式为________；X的化学式为________。
(2)写出下列方程式。
反应①的化学方程式：____________________________________________________；
反应⑦的离子方程式：____________________________________________________。
解析：本题可从I入手推断，I可用于制造光导纤维，故其为二氧化硅，F为硅酸，H为硅酸钠，E为HCl，C为四氯化硅，X为Si3N4。反应①为Si与Cl2反应生成SiCl4，反应⑦为硅酸钠与过量的二氧化碳反应生成硅酸和碳酸氢钠。
答案：(1)SiCl4 Si3N4
(2)Si＋2Cl2eq \(=====,\s\up7(△))SiCl4
SiOeq \\al(2－,3)＋2H2O＋2CO2===H2SiO3↓＋2HCOeq \\al(－,3)
11．光纤通信是光导纤维传送信号的一种通信手段，合成光导纤维及氮化硅(一种无机涂层)的工艺流程如图：
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表：
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
[B组 提升题组]
12．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发生改变
D．反应器中发生的复分解反应为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
答案：A
13．(2021·河南鹤壁联考)某学习小组拟探究CO2和锌粒反应是否生成CO，已知CO能与银氨溶液反应产生黑色固体。实验装置如图所示：
下列叙述正确的是( )
A．装置e的作用是防倒吸
B．如图所示装置的活塞K处于关闭状态
C．实验结束时，先关闭活塞K，再熄灭酒精灯
D．b、c、f中的试剂依次为饱和碳酸钠溶液、浓硫酸、银氨溶液
答案：B
14．二氯二氢硅(SiH2Cl2)常用于外延法工艺中重要的硅源。易燃、有毒，与水接触易水解，沸点为8.2 ℃。在铜催化作用下，HCl与硅在250～260 ℃反应可以制得SiH2Cl2。
(1)D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为__________________________________
________________________________________________________________________。
(2)按照气体从左到右的方向，制取SiH2Cl2的装置(h处用止水夹夹好)连接顺序为a→( )→( )→( )→( )→( )→( )→( )(填仪器接口的字母，其中装置C用到2次)。
(3)反应除生成二氯二氢硅之外，还会生成H2和________、________等。
(4)新的制取SiH2Cl2的方法是：往硅粉中先通入Cl2，在300～350 ℃反应生成SiCl4，然后再与HCl在250～260 ℃反应，可以大大提高产率。如果通入气体次序相反，结果会
________________________________________________________________________
______________________________________________________(用化学方程式表示)。
答案：(1)Si＋2HCleq \(==========,\s\up7(250～260 ℃),\s\d5(铜))SiH2Cl2
(2)d e f g b c d (3)SiCl4 SiHCl3
(4)SiH2Cl2＋2Cl2eq \(=====,\s\up7(△))SiCl4＋2HCl(或SiH2Cl2＋Cl2eq \(=====,\s\up7(△))SiHCl3＋HCl)
目标要求
核心素养
1.掌握C、Si单质及其重要化合物的主要性质及应用。
2.了解C、Si单质及其重要化合物的制备方法。
3.了解C、Si单质及其重要化合物对环境的影响。
1.宏观辨识与微观探析：了解C、Si单质及其重要化合物的主要性质及其应用。
2.科学精神与社会责任：通过实验了解硅及其化合物的主要性质，认识其在信息技术、材料科学领域的应用。
CO2的主要来源
大量含碳燃料的燃烧
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
正盐(COeq \\al(2－,3))
酸式盐(HCOeq \\al(－,3))
溶解性
只有钾、钠、铵盐可溶
一般都可溶
热稳定性
正盐>酸式盐>碳酸
溶液pH
同浓度的：正盐>酸式盐
相互转化
COeq \\al(2－,3)HCOeq \\al(－,3)
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
x＝eq \f(nNaOH,nCO2)
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
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
1.熟记两个用途：SiO2制光导纤维；Si可作半导体材料和太阳能电池材料。
2.熟记三种物质的性质
(1)硅的三个特性：与HF、F2反应；与NaOH反应生成H2。
(2)SiO2的两个性质：酸性、氧化性。
(3)H2SiO3的两个性质：酸性(弱于碳酸)、不稳定性。
3.硅酸盐的三点提醒
(1)盛Na2SiO3的试剂瓶应密封，否则Na2SiO3吸收空气中的CO2和H2O会变质。
(2)盛Na2SiO3的试剂瓶不能用玻璃塞，因为本身是一种黏合剂。
(3)SiOeq \\al(2－,3)与H＋不能大量共存。
4.熟记玻璃的成分和生产原理
(1)成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2。
(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↑。
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
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
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