第３讲含硅物质与信息材料
[考纲要求] １．了解C、Si元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。２．了解C、Si 元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。３．以新材料、新技术为背景考查C、Si元素及其重要化合物的性质及应用。
考点一碳、硅单质的存在与性质
１．C、Si单质的存在形态、物理性质及用途
（１）碳在自然界既有______态又有______态。碳的同素异形体有______、______、无定形碳、______等。
（２）硅在地壳中的含量占第____位，仅次于____，全部以______态存在，单质硅有____和________两种。晶体硅的熔点和沸点都很____，硬度很____。晶体硅是一种良好的________材料，广泛用于电子工业的各个领域，如：用作半导体芯片、大规律__________等，它还是人类将________转化为______的常用材料，用于制造________。
２．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。
（２）Si错误!
１．下列关于碳族元素的叙述，不正确的是（）A．碳族元素的化合物主要是离子化合物
B．碳族元素的单质都是导体或半导体
C．自然界中大量存在着碳族元素中某元素的气态氢化物
D．碳族元素形成的化合物多于其他族元素形成的化合物
２．下列关于硅的说法中，不正确的是（）A．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料
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．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应
D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应
考点二碳、硅的氧化物
１．一氧化碳
（１）物理性质：____色气体，____毒，____溶于水。
（２）化学性质
１燃烧：
________________________________________________________________________，__________火焰；
２还原CuO：
________________________________________________________________________。
物质二氧化硅二氧化碳
结构
__________结构，不存在单个
分子
存在单个CO２分子主要物理性质
硬度____，熔、沸点____，常
温下为____体，不溶于水
熔、沸点____，常温下为气体，
微溶于水
化
学
性
质
１与水反应不反应
２与酸反应
只与氢氟酸反应：
______________
不反应３与碱（NaOH）液反应
______________（盛碱液的试
剂瓶用____塞）
４与盐反应
如与Na２CO３反应：
____________________________
___________________
如与Na２SiO３反应：
__________________或Na２
SiO３＋２H２O＋２CO２（足
量）===H２SiO３↓＋２
NaHCO３
５与碱性氧化物反应
如与CaO反应：
______________________
如与Na２O反应：
______________________用途
光导纤维、光学仪器、电子部
件
制饮料、制碳酸盐
３．除去下列气体中混有的杂质（括号内为杂质）可采取的方法：
（１）CO（CO２）：________________________________________________________________________。
（２）CO２（CO）：
________________________________________________________________________。
（３）CO２（O２）：________________________________________________________________________。
（４）CO２（SO２）：________________________________________________________________________。
（５）CO２（HCl）：________________________________________________________________________。
（6）CO２（H２S）：________________________________________________________________________。
４．指出下列反应中SiO２所表现的化学性质或作用，在A～E选项中选择正确答案填入括号内。
１SiO２＋２NaOH===Na２SiO３＋H２O
（）
２SiO２＋Na２CO３错误!Na２SiO３＋CO２↑
（）
３SiO２＋２C错误!Si＋２CO↑
（）
４SiO２＋３C错误!SiC＋２CO↑（）５SiO２＋４HF===SiF４↑＋２H２O
（）
Ａ．作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀
Ｂ．氧化性
Ｃ．酸性氧化物的通性
Ｄ．将挥发性的酸酐从其盐中置换出来
E．未参加氧化还原反应
５．下列关于碳和硅的氧化物说法正确的是________。
１碳和硅的氧化物都是酸性氧化物２二氧化硅分子由１个硅原子和２个氧原子构成３二氧化硅不与水及任何酸反应４CO２、CH４等气体都是温室气体５CO常作还原剂，PbO２常作氧化剂⑥碳在高温下与SiO２反应，作还原剂，但碳的非金属性比硅强考点三硅酸及硅酸盐
１．硅酸
硅酸____溶于水，其酸性比碳酸____，硅酸________（填“能”或“不能”）使紫色石蕊试液变红色。
（１）硅酸不稳定，受热易分解：
________________________________________________________________________。
（２）硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
（３）硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作__________。
２．硅酸盐
（１）概念：
_____________________________________________________________________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____________，钾云母（KH２Al３Si３O１２）写成
________________________________________________________________________。
（３）硅酸钠（Na２SiO３）
１白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称________，有黏性，水溶液显碱性。
２它能与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为与盐酸反应：
________________________________________________________________________。
与CO２水溶液反应：
________________________________________________________________________。
３用途：黏合剂（矿物胶），耐火阻燃材料。
３．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。
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熔炉陶瓷窑
等。
6．据搜狐网站报道：国家质检总局称，在我国销售的德国NUK牌婴儿爽身粉含有一级致癌物“滑石粉”。已知滑石粉的化学式为Mg３（Si４O１0）（OH）２，色白、滑爽、柔软、耐火。下列有关说法不正确的是
（）
A．滑石粉属于无机硅酸盐类物质
B．滑石粉组成可表示为MgO·SiO２·H２O
C．爽身粉中添加滑石粉是利用它的滑爽、柔软、耐火性
D．滑石粉可能会与氢氟酸、NaOH溶液发生反应
7．能证明碳酸的酸性比硅酸强的事实是（）A．CO２溶于水生成碳酸，SiO２不溶于水也不能跟水直接反应生成硅酸
B．在高温条件下，SiO２和Na２CO３能发生反应：SiO２＋Na２CO３错误!Na２SiO３＋CO２↑
C．SiO２的熔点比CO２的高
D．CO２通入Na２SiO３稀溶液中，生成白色胶状沉淀，所生成的H２SiO３逐渐聚合而形成硅酸溶胶
8．（１）想一下为什么可将陶瓷、玻璃、水泥归纳在一起，然后从所给的４个词中选出１
个与它们同类的物质__________。
A．光导纤维B．有机陶瓷
C．人造纤维D．砖瓦
（２）下列物质中，属于新型无机非金属材料的是________。
A．钢化玻璃B．碳化硼陶瓷
C．光导纤维D．硼酸盐玻璃
（３）人造骨是一种新型无机非金属材料，它类似于人骨和天然牙的性质结构，这是利用了这类材料的________特性，人造骨可以依靠从人体体液中补充某些离子形成新骨，可在骨骼界面产生分解、吸收、析出等反应，实现骨髓的牢固结合。人造骨植入人体内需要吸收人体中________形成新骨。
A．Ca２＋B．Cl—C．Na＋D．PO错误!
CO２与强碱溶液反应产物的判断
方法
【例１】在１00 mL １mol·L—１NaOH溶液中缓缓通入CO２气体。
（１）请写出通入CO２气体的过程中发生反应的离子方程式。
（２）讨论随CO２通入量的多少，反应产物的不同及量的多少。
方法小结数轴法突破有关CO２与碱反应的计算
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：
【例２】标准状况下，将３．３6 L CO２气体通入２00 mL １．00 mol·L—１NaOH溶液中，充分反应后溶液中c（CO错误!）与c（HCO错误!）的比值为（不考虑CO错误!、HCO错误!的水解）（）
A．１∶１B．１∶２C．２∶１D．１∶３【例３】向含有0．２mol NaOH和0．１mol 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 ℃，１．0１×１0５Pa）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气体的体积关系图像正确的是（气体的溶解和离子的水解忽略不计）
（）
碳族元素综合推断题的解题方法
【例４】已知A、B、C、D、E、F、G、H可以发生如图所示的转化，反应中部分生成物已略去。其中，A、G为同一主族元素的单质，B、C、H在通常情况下为气体，化合物C是一种形成酸雨的大气污染物。
请填空：
（１）H的名称是。
（２）E的两种用途是、。
（３）反应３的化学方程式是
________________________________________________________________________。
（４）反应４的离子方程式是
________________________________________________________________________。
建立模型解答无机推断题的思维模型
【例５】如图所示物质的转化关系中，A是一种固体单质，E是一种白色沉淀。
请回答下列问题：
（１）B的化学式是，目前B已被用作的主要原料。
（２）B和a溶液反应的离子方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（３）A和a溶液反应的离子方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（４）C和过量的盐酸反应的离子方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
工业制取高纯硅
高纯硅在科技进步、信息革命、新能源研究等方面起到了至关重要的作用。在各类考试中，有关高纯硅的制取问题，一直是命题的热点。
【例6】硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：
（１）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷（SiHCl３）还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：
错误!错误!错误!错误!错误!错误!错误!错误!错误!
①写出由纯SiHCl３制备高纯硅的化学反应方程式
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl３遇水剧烈反应生成H２SiO３、HCl和
另
一种物质，写出配平的化学反应方程式
________________________________________________________________________；
H２还原SiHCl３过程中若混入O２，可能引起的后果是
________________________________________________________________________。
（２）下列有关硅材料的说法正确的是________（填字母）。
A．碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥
B．氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承
C．高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维
D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高
E．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅
（３）硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡。写出实验现象并给予解释。
【例7】单质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４５0～５
00 ℃），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
物质SiCl４BCl３AlCl３FeCl３PCl５
沸点/℃５7．7１２．8—３１５—
熔点/℃—70．0
—１
07．２
———
升华温度/℃——１80３00１6２
(1)装置A中g管的作用是
________________________________________________________________________；
装置C中的试剂是________。
（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）的个合理方案并用文字表达：________________________________________________________________________。
（４）SiCl４与H２反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
高考题组一有关碳、硅及其化合物所参与的离子反应
１．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”
（１）醋酸钠溶液中通入足量CO２：２CH３COO—＋CO２＋H２O===２CH３COOH＋CO错误!（）
（２0１３·海南，１0C）（２）向NaAlO２溶液中通入过量CO２：２AlO错误!＋CO２＋３H２O===２Al（OH）↓＋CO错误!（）
３
（２0１３·江苏，6D）（３）Si和烧碱溶液反应，改变反应物用量，都可用同一离子方程式表示
（）
（２0１３·重庆理综，8３）（４）将足量CO２通入含K＋、SiO错误!、Cl—、NO错误!溶液中，离子将不能大量共存（）
（２0１３·大纲全国卷，１１A）（５）H＋、I—、NO错误!、SiO错误!不能大量共存
（）
（２0１３·广东理综，8A）高考题组二碳及其化合物
２．（２0１３·上海，２）从光合作用的反应原理6CO２＋6H２O错误!C6H１２O6＋6O２可知碳是农作物生长的必需元素之一。关于用二氧化碳生产肥料的评价正确的是（）
A．缓解地球温室效应，抑制农作物营养平衡
B．加剧地球温室效应，促进农作物营养平衡
C．缓解地球温室效应，促进农作物营养平衡
D．加剧地球温室效应，抑制农作物营养平衡
３．（２0１３·台湾，５9）近年来，大气中CO２的浓度上升已成为全球性的问题，因而兴起节能减碳运动，国内的环保团体也宣导中秋节不烤肉。假期超市卖的烤肉用木炭，其含碳量为90%，则一包１0公斤的木炭完全燃烧后，会产生几公斤的CO２
（）
A．４４B．３３C．２２D．１１E．５．５
高考题组三碳族元素
４．（２0１３·海南，7）用足量的CO还原１３．7 g某铅氧化物，把生成的CO２全部通入到过量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后质量为8．0 g，则此铅氧化物的化学式是（）
Ａ．PbO Ｂ．Pb２O３
Ｃ．Pb３O４Ｄ．PbO２
５．（２0１３·全国理综Ⅱ，8）对于ⅣA族元素，下列叙述中不正确的是（）
A．SiO２和CO２中，Si和O，C和O之间都是共价键
B．C、Si和Ge的最外层电子数都是４，次外层电子数都是8
C．CO２和SiO２都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应
D．该族元素的主要化合价是＋４和＋２
高考题组四硅、硅的化合物及无机非金属材料
6．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”
（１）SiO２是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应
（）
（２0１３·山东理综，１３A）（２）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（）
（２0１３·江苏，４A、B）（３）可以用Si３N４、Al２O３制作高温结构陶瓷制品
（）
（２0１３·天津理综，２B）（４）二氧化硅的分子式是SiO２
（）
（２0１３·上海，２B）7．（２0１３·山东理综，１0）某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素
（）
A．在自然界中只以化合态的形式存在
B．单质常用作半导体材料和光导纤维
C．最高价氧化物不与酸反应
D．气态氢化物比甲烷稳定
8．（２0１３·广东理基，２２）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．１２B．２３C．１４D．３４9．（２0１３·重庆理综，6）材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是（）
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
１0．（２0
法正确的是
（）
A．氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料
B．C60属于原子晶体，用于制造纳米材料
C．纤维素乙酸酯属于天然高分子材料
D．单晶硅常用于制造光导纤维
１１．碳纳米管是近年来发展迅速的一种具有特殊结构及优异性能的纳米材料。它是由碳原子形成的无缝、中空管体材料，主要由五边形、六边形的碳环组成，相当于石墨结构卷曲而成，结构如下。
４6．写出一种与碳纳米管互为同素异形体的物质名称
________________________________________________________________________。
４7．碳纳米管有许多独特的性质，如高机械强度和弹性，多孔结构能吸附气体分子。
因此碳纳米管可用作
（）
１防弹衣材料２防火材料３储氢材料４绝缘材料
A．１２B．３４
C．１３D．２４
答案
基础再现·深度思考
考点一
１．（１）游离化合金刚石石墨C60（２）二氧化合晶体无定形高大
半导体集成电路太阳能电能光电池
２．（１）C＋O２错误!CO２２C＋O２错误!２CO ２CuO＋C错误!２Cu＋CO２SiO
＋２C错误!Si＋２CO↑C＋２H２SO４（浓）错误!CO２↑＋２SO２↑＋２H２O （２）２
Si＋O２错误!SiO２Si＋２Cl２错误!SiCl４
考点二
１．（１）无有难
（２）１２CO＋O２错误!２CO２淡蓝色
２CuO＋CO错误!Cu＋CO２（冶炼金属）
２．空间立体网状大高固低１CO２＋H２O H２CO３２SiO２＋４
HF===SiF４↑＋２H２O
３SiO２＋２NaOH===Na２SiO３＋H２O 橡胶CO２少量：CO２＋２NaOH===Na２
CO３＋H２O CO２过量：CO２＋NaOH===NaHCO３
４SiO２＋Na２CO３错误!Na２SiO３＋CO２↑Na２SiO３＋H２O＋CO２（不足）===H２
SiO３↓＋Na２CO３
５SiO２＋CaO错误!CaSiO３Na２O＋CO２===Na２CO３
考点三
１．不弱不能
（１）H２SiO３错误!SiO２＋H２O
（２）H２SiO３＋２NaOH===Na２SiO３＋２H２O
（３）干燥剂
２．（１）由硅、氧和金属元素组成的化合物
（２）Na２O·SiO２K２O·３Al２O３·6SiO２·２H２O
（３）１水玻璃２Na２SiO３＋２HCl===２NaCl＋H２SiO３↓
Na２SiO３＋CO２＋H２O===H２SiO３↓＋Na２CO３
３．（２）高温结构陶瓷光导纤维生物陶瓷压电陶瓷
深度思考
１．AB
２．C [硅在常温下能与F２、氢氟酸等发生反应。]
３．（１）通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶
（２）通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管
（３）通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管
（４）通过饱和NaHCO３溶液或酸性KMnO４溶液（５）通过饱和NaHCO３溶液
（6）通过CuSO４溶液
４．１C ２D ３B ４E ５A
５．４５⑥
6．BC 7．D
8．（１）D （２）BC （３）生物AD
规律方法·解题指导
【例１】（１）开始阶段：２OH—＋CO２===CO２—３＋H２O
完全转化为Na２CO３后：CO２—３＋CO２＋H２O===２HCO错误!
（２）１当n（CO２）≤0．0５mol时，反应产物全部是Na２CO３，n（Na２CO３）＝n（CO２）。
２0．0５mol ３当n（CO２）≥0．１mol时，反应产物完全为NaHCO３，n（NaHCO３）＝n（NaOH）＝0．１mol。 【例２】 B 【例３】C 【例４】（１）一氧化碳 （２）生产玻璃制粗硅（其他合理答案均可） （３）C＋２H２SO４（浓）错误!CO２↑＋２SO２↑＋２H２O （４）SiO２—３＋CO２＋H２O===H２SiO３↓＋CO２—３ 解析本题的题眼是“化合物C是一种形成酸雨的大气污染物”，结合C的形成是A 与浓硫酸反应的产物，可以确定C是SO２；“B、C、H在通常情况下为气体”说明A 与浓硫酸反应同时产生了两种气体，故A是非金属单质，且A在高温下能置换出G和“A、G为同一主族元素的单质”，符合条件的只有碳元素和硅元素，故A为碳单质、G为硅单质、B为CO２；进一步分析知E为SiO２、H为CO、F为Na２SiO３、D为H SiO３。 ２ 【例５】（１）SiO２光导纤维（２）SiO２＋２OH—===SiO２—３＋H２O （３）Si＋２OH—＋H２O===SiO２—３＋２H２↑（４）SiO２—３＋２H＋===H２SiO３↓解析C与过量的盐酸反应生成白色沉淀E，则E可能是硅酸或氯化银，若E是氯化银，则C是硝酸银，A为银，则根据已有知识，银可以与硝酸反应生成硝酸银，而银与硝酸反应能生成三种产物，不符合框图中物质间的转化关系。则E只能为硅酸，则C为硅酸盐，A为硅，a溶液为强碱的水溶液，进一步推出B为二氧化硅。 【例6】（１）１SiHCl３＋H２错误!Si＋３HCl ２SiHCl３＋３H２O===H２SiO３↓＋３HCl↑＋H２↑ 氧气与氢气混合，可能引起爆炸；氧气可能会氧化SiHCl３ （２）ABC （３）现象：试管中有白色胶状沉淀生成，并且有刺激性气味气体生成； 解释：Na ２SiO ３和NH ４Cl 均能够水解，二者相互促进，Na ２SiO ３水解生成H ２SiO ３，NH ４Cl 水解产生NH ３。 解析 （１）１根据原子守恒即质量守恒可以写出SiHCl ３与H ２反应的化学方程式。 ２SiHCl ３和H ２O 剧烈反应生成H ２SiO ３、HCl 和另一种物质，分析它们化合价的变化可知， SiHCl ３→H ２SiO ３，而Cl 的化合价未发生变化，因此另一种元素即H 元素的化合价必定降低，即另一种物质是H ２。 （２）碳化硅、氮化硅为原子晶体，A 、B 和C 都正确。玻璃是一种玻璃态物质，无固定的熔点。盐酸不能与硅反应，而HCl 在５7３ K 以上的温度下可与硅发生反应。因此D 、E 都不正确。 【例7】 （１）平衡压强，使液体从分液漏斗中顺利流下 浓硫酸 方案 优点 缺点 甲 １收集产品的导管粗，不会堵塞导管２冷凝产品，减少产品损失 １空气中的水蒸气进 入产品收集装置，使四氯化硅水解２尾气没有处理，污染环境 乙 １有尾气处理装置，注重环保２避免空气中的水蒸气进入装置 １产品易堵塞导管２没有冷凝装置，产品易损失 （４）SiCl ４＋２H ２错误!Si ＋４HCl 解析 （１）g 管使分液漏斗与烧瓶连通，使浓盐酸顺利滴下。由信息知，四氯化硅与水反应，故需除去氯气中的水。B 瓶装饱和食盐水除去氯气中的氯化氢气体，C 瓶装浓硫酸干燥氯气。 （２）四氯化硅在常温下易液化，如果收集产品的导管太细易堵塞导管；制取的四氯化硅需要冷凝；由于尾气中含有氯气，要设置尾气处理装置，四氯化硅易水解，要避免空气中的水蒸气进入产品收集装置。 （３）将甲、乙方案的优点集中在一起设计合理的方案。 真题重组·规范集训 １．（１）× （２）× （３）√ （４）√ （５）√ ２．C ３．B ４．C ５．B 6．（１）√ （２）Ａ．√ B ．√ （３）√ （４）× 7．A 8．C 9．A １0．A １１．４6．金刚石或石墨或足球烯 ４7．C 解析 ４6．碳纳米管、金刚石、石墨、C 60（足球烯）均是碳的同素异形体。４7．碳 ＋２ ＋４ ↓ 纳米管具有高机械强度和弹性，可用作防弹衣材料；碳纳米管具有多孔结构能吸附氢气分子，可用作储氢材料；碳易燃烧，故不能用作防火材料；碳纳米管相当于由石墨结构卷曲而成，由石墨可导电推测，碳纳米管不能用作绝缘材料。故答案应选C项。 第六单元含硅矿物与信息材料 一、选择题 1.(2013年6月·浙江学考)硅是现代信息材料的核心元素。硅的元素符号是 ( ) A.He B.Li C.Si D.Ge 2.石英(SiO2)系列光纤，具有低耗、宽带的特点，已广泛应用于有线电视和通信系统。SiO2属于( ) A.氧化物 B.酸 C.碱 D.盐 3.下列有关物质用途的说法中，不正确的是( ) A.二氧化硅是制造光导纤维的材料 B.自然界中硅元素只以化合态形式存在 C.单质硅是制造玻璃的主要原料 D.氢氟酸能腐蚀玻璃 4.下列各物质与其用途对应不正确的是( ) A.硅—变压器的铁芯 B.二氧化硅—吸附剂 C.石英—光导纤维 D.硅酸钙—黏合剂 5.某些化学试剂可用于净水，水处理中使用的一种无机高分子混凝剂的化学式可表示为[Al2(OH)n Cl m·yH2O]x，式中m等于( ) A.3-n B.6-n C.6+n D.3+n 6.地壳中含量占第一、二位的元素之间形成的化合物不具有的性质( ) A.常温下与水反应生成酸 B.常温下能与苛性钠反应 C.它是酸性氧化物 D.常温时能与氢氟酸反应 7.能用带磨口玻璃塞的试剂瓶保存的溶液是( ) A.烧碱溶液 B.水玻璃 C.氢氟酸 D.浓盐酸 8.下列关于水玻璃的叙述不正确的是( ) A.它不能燃烧也不易腐蚀 B.建筑工业上可用作黏合剂和耐火材料 C.它在空气中易变质，因为Si+CO2+2H2O H4SiO4↓+CO2-3 D.水玻璃的主要成分是二氧化硅 9.下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是( ) A.CO2、SiO2对应的酸分别是碳酸和硅酸 B.CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸 C.CO2是酸性氧化物，SiO2是两性氧化物 D.CO2和SiO2都是分子晶体 10.证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是( ) A.加入过量盐酸，观察是否有气泡产生 含硅物质与信息材料 A组专项基础达标 (建议用时：30分钟) 1．下列关于C、Si两种非金属元素的说法中，不正确的是( ) A．两者结合形成的化合物是共价化合物 B．在自然界中都能以游离态存在 C．氢化物的热稳定性比较：CH4＞SiH4 D．用墨书写的字画可长久不变色，即碳在常温下很稳定 B[B项，Si在自然界中以化合态存在。] 2．下列说法正确的是( ) A．焦炭具有还原性，高温下能将二氧化硅还原为硅 B．晶体硅用于制作半导体材料是因其熔点高、硬度大 C．硅主要以单质、氧化物、硅酸盐的形式存在于自然界中 D．高纯硅可以制作太阳能电池，其工作原理与原电池相同 A[B项，制作半导体材料的原因是导电特点，与熔点、硬度无关；C项，硅在自然界中无单质存在；D项，硅太阳能电池是光能→电能，而原电池是化学能→电能。] 3．下列离子方程式不正确的是( ) 【导学号：37742092】A．向烧碱溶液中通入过量的二氧化碳：2OH－＋CO2===CO2－3＋H2O B．向纯碱溶液中通入足量的二氧化碳：CO2－3＋CO2＋H2O===2HCO－3 C．向水玻璃中通入少量二氧化碳：SiO2－3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO2－3 D．向KOH溶液中投入SiO2：SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2O A[当CO2过量时，生成的盐为酸式盐(HCO－3)。] 4．(2017·大连模拟)下列说法不正确的是( ) A．Si是半导体材料，则Ge也是半导体材料 B．用SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后通CO2 C．pH＝1的溶液中，Na＋、K＋、NO－3、SiO2－3能大量共存 D．工业用C与SiO2制粗硅的反应中，C表现还原性 C[C项中，pH＝1的溶液为酸性溶液，SiO2－3不能存在。] 5．下列除杂方法正确的是( ) A．SiO2中含Al2O3杂质，可以加入足量NaOH溶液然后过滤除去 B．CO2中含有CO杂质，可以通入盛有CuO的玻璃管且加热 第二单元含硅矿物与信息材料 一、选择题 1．下列说法正确的是 ( )。 A．云、雾、烟都属于胶体，其分散剂都是空气 B．新制氯水中的所有物质都是电解质 C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品 D．制造光导纤维的原料是晶体硅 解析新制氯水中Cl2分子不是电解质，B不正确；水晶项链不是硅酸盐制品，其主要成分是二氧化硅，C不正确；制造光导纤维的原料是SiO2，D不正确。 答案 A 2．X、Y、Z三种不同物质有如图所示转化关系，则X不可能是 ( )。 A．SO2 B．SiO2C．CO2 D．NH4Cl 解析将四个选项代入，如果X是NH4Cl，则Y为NH3·H2O，Z为NH4Cl，与题目要求“X、Y、Z三种不同物质”不符，故选择D项。 答案 D 3．《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，但古瓷中所用颜料成分一直是个迷，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2O x，铜为＋2价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是( ) A．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2 B．性质稳定，不易脱色 C．易溶解于强酸和强碱 D．x等于6 解析“硅酸铜钡”能稳定存在说明其性质稳定，不易脱色，不易与酸、碱反应。“硅酸铜钡”中Ba为＋2价，Cu为＋2价，Si为＋4价，则x＝6，用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2，A、B、D均正确。 答案 C 4．用4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( ) 223423项 H 2SiO 3沉淀不溶于过量的CO 2；C 项生成的HClO 漂白品红；D 项Ca(OH)2――→CO 2CaCO 3――→ CO 2Ca(HCO 3)2――→NaOH CaCO 3。 答案：B 5．下列关于硅及其化合物的说法中正确的是 ( )。 A ．石英和水玻璃的主要成分都是硅酸盐 B ．用二氧化硅与焦炭反应制取单质硅时，当生成2.24 L 气体(标况)时，得到1.4 g 硅 C ．单质硅与强酸、强碱都不反应 D ．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强 解析 A 项石英的主要成分是SiO 2，不是硅酸盐；B 项中用二氧化硅与焦炭反应制取单质硅时，当生成2.24 L CO 气体(标况)时，可得到1.4 g 硅，正确；C 项中单质硅与强碱溶液反应，生成硅酸盐并放出氢气；D 项中硅酸的酸性比碳酸弱。 答案 B 6．SiO 2是一种化工原料，可以制备一系列物质(如下图所示)。下列说法错误的是 ( )。 A ．上图所含反应都不属于氧化还原反应 B ．纯净的二氧化硅和单晶硅都是信息产业的重要基础材料 C ．用盐酸可除去石英砂(主要成分为SiO 2)中少量的碳酸钙 D ．高炉炼铁时用石灰石将铁矿石中的脉石转化为易熔的炉渣 解析 A 项，由SiO 2制取单晶Si 的一系列反应都属于氧化还原反应，错误；B 项，SiO 2 《第7讲含硅矿物与信息材料》训练 （时间：45分钟满分：100分） 一、选择题（本题共12题，每小题4分，共48分，每小题有一个或两个选项符合题目要 求） １．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．①②B．②③C．①④D．③④ 【答案】C 【解析】 硅元索在地壳中的含量仅次于氧，排第二位，是构成岩石和矿物的基本元素；水晶的主要成分为SiO2，②错；制作光导纤维的原料是石英，而不是高纯硅，③错； ２．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纯碱、石灰石和石英 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生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起 【答案】B 【解析】 玻璃在加热熔化时没有固定的熔点，它只是在一定温度范围内软化，B错。 ３．我国研制的新型“连续纤维增韧”航空材料宇航服，其主要成分由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成，下列叙述正确的是（）A．它耐高温，抗氧化 B．它比钢铁轻、硬，但质地较脆 C．它没有固定的熔、沸点 D．它是一种传统无机高分子材料 【答案】AC 【解析】 该材料可用于制作衣服，由此判断B错误；材料中的成分都是无机物，则该材料属于新型无机非金属材料，故D错误。 ４．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，最后所得的固体物质是（）A．Na2SiO3B．Na2CO3、Na2SiO3 C．Na2CO3、SiO2 D．SiO2 【答案】A 【解析】分析过程中的化学反应： H2O+CO2+Na2SiO3==H2SiO3↓+Na2CO3， Na2CO3+H2O+CO2==2NaHCO3， H2SiO3△SiO2+H2O， 2NaHCO3△Na2CO3+ H2O+CO2↑， [学考标准] 1．硅在自然界的存在形式(a)。2.硅及其化合物(以SiO 2和Na 2SiO 3为例)的重要性质(a)。3.工业制备高纯度硅的方法(a)。4.三大硅酸盐产品：水泥、陶瓷、玻璃(a)。5.硅、二氧化硅在信息技术、材料科学等领域中的应用(a)。 一、硅及其化合物的性质 1．硅在自然界的存在形式 硅在自然界中主要以SiO 2和硅酸盐的形式存在。 2．硅的物理性质 晶体硅呈灰黑色，有金属光泽，熔沸点很高，硬度大。硅晶体导电性介于导体和绝缘体之间，是一种重要的半导体材料。 3．化学性质 (1)在常温下只与F 2、氢氟酸和强碱溶液反应，其化学方程式分别为： Si ＋2F 2===SiF 4；Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑； Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑。 (2)在加热时能与O 2和Cl 2等非金属单质反应，其化学反应方程式分别为： Si ＋O 2=====△SiO 2；Si ＋2Cl 2=====△SiCl 4。 4．工业制法 5．二氧化硅 (1)物理性质：熔点很高，硬度很大，不溶于水。 (2)化学性质 (Ⅰ)酸性氧化物的通性 ①与强碱反应 与NaOH 溶液反应的化学方程式为：SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O 。 ②与碱性氧化物反应 与CaO 反应的化学方程式为：CaO ＋SiO 2=====高温CaSiO 3。 ③高温下与CaCO 3、Na 2CO 3反应：Na 2CO 3＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑；CaCO 3 ＋SiO 2=====高温CaSiO 3＋CO 2↑。 (Ⅱ)高温下与碳反应 SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO ↑。 (Ⅲ)特殊性：与氢氟酸反应 SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O 。 6．硅酸钠(Na 2SiO 3) (1)物理性质：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)化学性质：它能与较强的酸反应，如与盐酸反应：Na 2SiO 3＋2HCl===2NaCl ＋H 2SiO 3↓；与CO 2的水溶液反应：Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2O===H 2SiO 3↓＋Na 2CO 3。 (3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。 二、含硅的材料 1．三大硅酸盐产品 2.硅、二氧化硅的应用 (1)硅的用途 【2019最新】高中化学专题3从矿物到基础材料第三单元含硅矿物与信息材料学案苏教必修1(1) 1．硅酸盐的表示方法 (1)化学式法：适用于组成简单的硅酸盐。如硅酸钠：Na2SiO3。 (2)氧化物法：与大多数其他盐不同，硅酸盐的组成相当复杂。如锆石(ZrSiO4)，红柱石(Al2SiO5)，钙铝石榴子石(Ca3Al2Si3O12)，镁橄榄石 (Mg2SiO4)。它们种类繁多，结构复杂，组成各异，通常用氧化物表示它们的组成。上述四种硅酸盐用氧化物表示为ZrO·SiO2、 Al2O3·SiO2、3CaO·Al2O3·3SiO2、2MgO·SiO2。 2．硅酸钠硅酸钠是一种白色固体，能溶于水，其水溶液俗称水玻璃。用Na2SiO3溶液浸泡过的棉花不易燃烧，体现它具有阻燃的功能，因此可作防火 剂。 按要求完成下列实验。 (1)在盛有饱和硅酸钠溶液的试管中，滴加2～3滴酚酞溶液，观察到的现象是溶液变为红色；再滴加稀盐酸观察到的现象是溶液由红色变为无色，有白色胶状沉淀生成，反应的化学方程式是Na2SiO3＋ 2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl。 (2)若将少量二氧化碳通入饱和硅酸钠溶液中，观察到的现象是有白色胶状沉淀生成，反应的化学方程式是Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓ ＋Na2CO3。 归纳总结 1．用氧化物的形式表示硅酸盐组成的方法(1)将硅酸盐中所有元素都写成氧化物(二氧化硅和氧化物组合)。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)氧化物之间以“·”隔开。 (3)在氧化物前面按化学式中的比例添加数字。 (4)书写原则：硅酸盐中各元素化合价及原子个数比保持不变。 2．硅酸钠及硅酸 高一化学《含硅矿物与信息材料》单元练习苏教版必修 1 一、选择题 1．构成地壳基本骨架的非金属元素的是 （ ） A ．Al B ．O C ． Si D ．C 2．石榴石是石榴石族矿物的总称，颜色随成分的不同而变化，其组成可以表示为A 3B 2(SiO 4)3， 式中A 、B 均为金属元素，则A 、B 对应的化合价依次为 （ ） A ．＋2，＋3 B ．＋3，＋2 C ．＋2，＋2 D ．＋3，＋3 3．高温时不和碳反应的是 （ ） A ．CuO B ．CO 2 C ．SiO 2 D ．CO 4．向下列物质的溶液中通入CO 2，不发生反应的是 （ ） A ．Na 2CO 3 B ．NaHCO 3 C ．Na 2SiO 3 D ．CaCl 2 6．下列说法中，错误的是 （ ） A ．硅酸是不挥发性酸，它与食盐反应生成氯化氢 B ．氢氟酸能和玻璃发生化学反应，所以氢氟酸要存放在塑料瓶中 C ．水玻璃有粘性，所以要存放在带橡胶塞的试剂瓶中 D ．烧碱液能腐蚀玻璃并生成硅酸钠，所以烧碱液要存放在带橡胶塞的玻璃瓶中 7．美国“9·11”恐怖袭击事件给纽约带来了一场严重的环境灾难——石棉污染，使吸入石 棉纤维者易患肺癌。已知石棉是硅酸盐矿物，某种石棉的化学式可表示为：Ca 2Mg X Si Y O 22(OH)2，X 、Y 的值分别为 （ ） A ．8，3 B ．5，8 C ．3，8 D ．5，5 8．制造太阳能电池需要高纯度的硅，工业上制高纯硅常用以下反应实现 ①Si(s)＋3HCl(ｇ)======SiHCl 3(ｇ)＋H 2(ｇ) ②SiHCl 3＋H 2======Si ＋3HCl 对上述两个反应的下列叙述中，错误．．的是 （ ） A ．两个反应都是置换反应 B ．反应②不是置换反应 C ．由于反应②放热，则反应①一定吸热 D ．两个反应都是氧化还原反应 9．下面有关硅的叙述中，正确的是 （ ） A ．光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的 B ．硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位 C ．硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在 D ．硅在电子工业中，是最重要的半导体材料 10．二氧化硅是酸酐的原因是 （ ） A ．它溶于水得相应的酸 B ．它对应的水化物是可溶性强酸 C ．它与强碱溶液反应只生成盐和水 D ．它是非金属氧化物 11．能证明碳酸比硅酸酸性强的实验事实是 （ ） A ．CO 2是气体，而SiO 2是固体 B ．高温下能发生反应 Na 2CO 3＋SiO 2===Na 2SiO 3＋CO 2↑ C ．CO 2溶于水生成碳酸，而SiO 2却不溶于水 D ．CO 2通入Na 2SiO 3溶液中有胶状沉淀生成 12．证明生石灰中既混有石英、又混有石灰石的正确方法是 （ ） A ．加入过量盐酸，观察是否有气泡冒出 B ．加入过量烧碱溶液，观察是否有固体溶解 950℃ 高温 300℃ 第三单元含硅矿物与信息材料 3-3-1 硅酸盐矿物与硅酸盐产品 【教学目标】 1、了解硅在自然界的存在形式，了解硅及其化合物的应用与人类文明发展的密切关系。 2、了解硅酸钠的有关知识。 3、了解传统的硅酸盐材料，激发学生学习兴趣，增强学生研究、探索、发现新材料的意识；体会“化学――人类进步的关键”这句话的思想内涵，增强学生学习化学的兴趣。 【教学重点】 了解传统的硅酸盐产品。 【教学难点】 了解传统的硅酸盐产品。 【教学过程】 [引入]（1）硅元素在地壳中的含量怎样？ （2）硅元素在自然界主要有哪些存在形式？ [过渡]硅元素在自然界中广泛存在，主要是硅酸盐和二氧化硅的形式，下面我们先来了解硅酸盐的有关知识。 [板书]一、硅酸盐的结构 [展示]自然界中的一些硅酸盐的图片及化学式； [讲述]硅酸盐的结构相当复杂，通常人们用氧化物的形式表示它们的组成。 [过渡]在硅酸盐中，硅酸钠是极少数溶于水中的一种，用途广泛，下面我们先来学习它的有关知识。 [板书]二、硅酸钠（Na2SiO3） 硅酸钠溶于水，其水溶液俗称“水玻璃”，是一种常用的黏合剂。 [讲述]人们常用水玻璃浸泡木材、纺织品，使其既耐腐蚀又不易着火。 [过渡]在丰富的硅酸盐中，除硅酸钠外，其它的在工农业生产中的作用如何？下面我们来了解传统的硅酸盐产品的有关知识。 [板书]三、硅酸盐产品（传统材料） [展示]玻璃、水泥、陶瓷的生产简介。 [小结]通过刚才的介绍，我们已经了解到硅酸盐产品传统材料在人类文明发展和社会进步的历程中，起到了很大的推动作用。 [板书设计] 一、硅酸盐的结构 二、硅酸钠（Na2SiO3） 硅酸钠溶于水，其水溶液俗称“水玻璃”，是一种常用的黏合剂。 三、硅酸盐产品（传统材料） 玻璃、水泥、陶瓷 含硅矿物和信息材料 【学习目标】 知识技能： 1、了解硅在自然界中的存在形式，了解硅及其化合物（一二氧化硅为例）的重要性质，知道水泥、陶瓷、玻璃三大硅酸盐产品 2、了解工业上高纯硅的制备方法，光导纤维的组成和作用 3、学会用氧化物表示复杂的硅酸盐 过程与方法 1、通过对自然界中存在的含硅化合物的学习，使学生了解硅元素在自然界的存在形式及硅酸盐的结构复杂性 2、通过探究性实验掌握硅酸钠的有关知识，学会将硅酸盐的化学式书写氧化物的形式的方法和技巧 3、利用图片、模型、表格、视频、实物、实验及多媒体教学手段，增强直观性形象性 情感态度价值观： 了解硅、二氧化硅在信息技术、材料科学等领域的应用及其与人类文明发展的关系。激发学生研究、开发新材料的意识。 【教学重点】硅酸钠、单质硅、二氧化硅的性质；硅酸盐的氧化物形式的书写 【教学难点】C,Si元素单质及其重要化合物的主要性质及应用 【教学流程】 引入： 同学们知道的跟硅有关的物质 硅的存在形式 在地壳中含量为第二位，仅次于氧。在自然界中无游离态的硅，常见的有二氧化硅，硅酸盐等，他们广泛存在于各种矿物和岩石中。硅是构成矿物和岩石的主要成分。 一、硅酸盐矿物与硅酸盐产品 1、常见的硅酸盐产品：古代的陶瓷，砖瓦，现代的玻璃，水泥等。 2、形形色色的硅酸盐 （1）常见的硅酸盐矿物有锆石，红柱石，钙铝石榴子石，镁橄榄石等。 （2）硅酸盐种类多，结构复杂，其表示方法有两种： ①盐化学式法：如：硅酸钠，硅酸钙等，此法一般用于组成比 较简单的硅酸盐。 ②盐氧化物表示法： 锆石（ZrSiO4）盐氧化物表示为： 红柱石（Al2SiO5），盐氧化物表示为： 钙铝石榴子石（Ca3Al2Si3O12），盐氧化物表示为： 镁橄榄石（Mg2SiO4），盐氧化物表示为： 正长石（KAlSi3O8），盐氧化物表示为： 青石棉（Na2Fe5Si8H2O24），盐氧化物表示为： 【注意】 3、硅酸盐的性质 （1）一般的硅酸盐热稳定性很高，难溶于水，易与酸反应。常见的易溶于水的硅酸盐主要有：硅酸钠，硅酸钾。 （2）硅酸钠的性质 I、硅酸钠俗称“泡花碱”，其水溶液又叫水玻璃，是建筑行业经常使用的一种黏合剂，也就是一种矿物胶。还可用作木材，织物的防腐剂，防火剂，也可用于肥皂填料。 II、化学性质： 含硅物质与信息材料 高三（ ） 姓名 【试一试】 1．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 答案 C 【知识梳理】 一.碳、硅单质的存在与性质 1. 自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，碳单质通常的同素异形体有____________。 硅在自然界中的存在形式是_____________态。硅单质有晶体硅和无定型硅两种，晶体硅是_________________________结构，是_____________晶体。在自然界中，硅主要以___________形式存在。硅是人类将________能转化为____能的常用材料，所以硅还用于制造________。 2．C 、Si 的化学性质 (1)碳单质的化学性质 常温下____(填“不”或“很”)活泼，在高温条件下有强________性。 ①可燃性：2C ＋O 2=====点燃2CO 、C ＋O 2=====点燃CO 2。 ②还原性 a ．与CO 2反应的化学方程式：C ＋CO 2=====高温2CO ； b ．与水蒸气反应的化学方程式： ________________________________________________________________________； c ．与浓H 2SO 4（或浓硝酸）反应的化学方程式： ________________________________________________________________________ 2021届高三化学一轮复习——含硅矿物与信息材料（有答案和详细解析） 一、选择题 1．《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙黏土而为之”，“凡坯既成，干燥之后，则堆积窑中燃薪举火”，“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是() A．黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料 B．“燃薪举火”使黏土发生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．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐 答案D 解析D项，沙子的主要成分是SiO2，错误。 2．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 答案C 解析不同的金属氧化物颜色可能不同，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先进陶瓷、非晶体材料、人工晶体、无机涂层，无机纤维等，氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，故B正确；瓷器主要是黏土烧结而成，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。 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 答案D 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．气凝胶是一种世界上最轻的固体，也被称为“固态烟”，非常坚固耐用，它可以承受相当于自身重量几千倍的压力，最高能承受1 400 ℃的高温，绝热性能十分优越，其主要成分是二氧化硅等。下列说法正确的是() A．该材料具有良好的导电性 B．二氧化硅可用于制作光导纤维 C．二氧化硅耐所有的酸或碱 D．水泥的主要成分是二氧化硅 答案B 解析气凝胶的主要成分是二氧化硅，二氧化硅不导电，A项不正确；二氧化硅可溶于强碱和氢氟酸，C项不正确；水泥的主要成分是硅酸盐，D项不正确。 5．下列除杂方法正确的是() A．SiO2中含Al2O3杂质，可以加入足量NaOH溶液然后过滤除去 B．CO2中含有CO杂质，可以通入盛有CuO的玻璃管且加热 第七讲含硅矿物与信息材料 一、选择题 1.下列对晶体硅的有关叙述正确的是( ) A.晶体硅和金刚石的物理性质相似 B.硅在地壳中的含量居第一位 C.晶体硅具有优异的导电性 D.晶体硅常用于制光导纤维 2.制备普通玻璃不需要的原料是( ) A.Na2CO3 B.CaCO3 C.Na2SiO3 D.SiO2 3.下列物质中不能通过化合反应制得的是( ) A.SiO2 B.NaHCO3 C.H2SiO3 D.SiF4 4.下列材料只含有硅元素的是( ) A.水泥 B.晶体硅 C.沙子 D.普通陶瓷 5.下列反应不能通过一步反应得到的是( ) A.Na2CO3→NaHCO3 B.SiO2→H2SiO3 C.Fe(OH)2→Fe(OH)3 D.SiO2→Si 6.下列有关生活中化学的叙述中,正确的是( ) A.只用米汤就能检验出食盐中是否加碘 B.可用热的纯碱溶液清洗油污 C.“白色垃圾”的形成与二氧化硫有关 D.用SiO2制芯片 7.下列物品中,都用到硅单质的是( ) ①陶瓷②硅太阳能电池③玛瑙④计算机芯片⑤光导纤维 A.①③⑤ B.②④ C.③④ D.②③⑤ 8.下列各种应用中,利用了硅元素的还原性的是( ) A.用硅制造集成电路、晶体管等半导体器件 B.在野外,用硅、石灰、烧碱的混合物制取氢 气:Si+Ca(OH)2+2NaOH Na2SiO3+CaO+2H2↑ C.用HF刻蚀玻璃:SiO2+4HF SiF4↑+2H2O D.单质硅的制备:SiO 2+2C Si+2CO↑ 9.石英的主要化学成分是( ) A.Na2SiO3 B.Al2O3 C.SiO2 D.Si 10.硅是带来人类文明的重要元素之一,它伴随着人类历史发展的脚步,在从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。下列有关硅及其化合物的说法正确的是( ) A.自然界中存在硅晶体,它是电子工业中重要的半导体材料 B.砖瓦、水泥、石英都是硅酸盐产品 C.制造普通玻璃的主要原料是黏土和石灰石 D.二氧化硅可制成光导纤维,也可制成光学镜片 11.《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,但古瓷中所用颜料成分一直是个谜,现在科学家已得知蓝紫色通常用硅酸铜钡(BaCuSi2O x,铜为+2价),下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是( ) 1-3-3含硅矿物与信息材料 (时间：45分钟分值：100分) 基础巩固 一、选择题 1．下列有关新材料的说法正确的是() A．新材料包括新型无机非金属材料和功能有机高分子材料 B．制作光导纤维的材料是单晶硅 C．美国国家实验室制备的类似于二氧化硅结构的二氧化碳原子晶体与干冰属于同分异构体 D．有机高分子材料全部是通过加聚反应或缩聚反应合成的 [解析]选项A中新材料包括了新型无机非金属材料和功能有机高分子材料，正确；选项B中制作光导纤维的材料应是二氧化硅，不是单晶硅，不正确；C选项中二氧化碳原子晶体与二氧化碳分子晶体的晶体类型不同，原子晶体中不存在分子，不互为同分异构体；D 选项中有机高分子材料分为天然有机高分子材料和合成有机高分子材料，所以说全部是通过加聚反应或缩聚反应合成是不正确的，故本题只有选项A正确。 [答案]A 2．(2010·福建理综，9)下列各组物质中，满足下图物质一步转化关系的选项是() [解析]本题考查了元素化合物的性质及转化关系。碳酸氢钠不能一步反应得到金属钠，A 选项错误；氢氧化铜也不能一步反应得到铜，B 选项错误；碳不完全燃烧得到一氧化碳，一氧化碳燃烧得到二氧化碳，二氧化碳与镁反应得到碳，C 选项正确；硅酸不能一步反应得到硅，D 选项错误。 [答案]C 3．能证明碳酸的酸性比硅酸强的事实是( ) A ．CO 2溶于水生成碳酸，SiO 2不溶于水也不能跟水直接反应生成硅酸 B ．在高温条件下，SiO 2和Na 2CO 3能发生反应：SiO 2＋ Na 2CO 3=====高温 Na 2SiO 3＋CO 2↑ C ．SiO 2的熔点比CO 2的高 D ．CO 2通入Na 2SiO 3稀溶液中，生成白色胶状沉淀，所生成的H 2SiO 3逐渐聚合形成硅酸溶胶 [解析]D 项中是较强的酸与较弱酸的盐溶液反应生成较强酸的盐和较弱酸的复分解反应；B 项是酸性氧化物与盐反应，而不是酸与盐反应，并且它是在高温下进行的熔融反应，由于CO 2逸出才使得反应持续进行。 [答案]D 4．将足量CO 2气体通入水玻璃(Na 2SiO 3溶液)中，然后加热蒸干， 第三单元含硅矿物与信息材料 ★教学目标 知识技能： 1．了解硅、二氧化硅、硅酸、硅酸盐的存在与性质，认识硅及其化合物在生活实际中的重要应用。 2．要求学生查阅资料，学会通过查阅资料来获取知识的学习方法,培养对新旧知识进行归纳比较的逻辑思维能力，培养自主学习和创新能力 过程方法： 1．通过对自然界中存在的含硅化合物的学习，使学生了解硅元素在自然界的存在形式及硅酸盐的结构复杂性。 2．通过探究性实验掌握硅酸钠的有关知识；学会将硅酸盐的化学式书写氧化物的形式的方法和技巧。 3．通过对硅酸盐工业产品的了解，使学生了解到硅酸盐矿物的应用与人类文明的发展的密切关系。 4．利用图片、模型、表格、视频、实物、实验及多媒体教学手段等，增强直观性和形象性。 情感态度与价值观： 1．从传统材料到信息材料的学习，激发学生学习兴趣，增强学生研究、探索、发现新材料的意识；体会“化学――人类进步的关键”这句话的思想内涵，增强学生学习化学的兴趣。2．了解我国材料科学发展的成就、社会及科学技术的发展对新型材料的要求，激发学生爱国主义热情，提高社会责任感。 ★教学重点 硅酸钠、单质硅、二氧化硅的性质；硅酸盐的氧化物形式的书写 ★教学难点 单质硅和二氧化硅的结构 ★教学课时 第一课时：硅酸盐矿物、传统材料与信息材料的介绍。 第二课时：单质硅、二氧化硅的结构和性质及它们的用途。 ★教学方法 探究式教学，多媒体教学法。 ★教学过程 第一课时硅酸盐矿物与硅酸盐产品 导入新课： 在日常生活中，我们经常接触到玻璃、水泥、及陶瓷。同学们知道这些硅酸盐是用什么原料生产的吗？那这节课我们就来研究硅酸盐有关的知识。 提出问题： （1）硅元素在地壳中的含量怎样？ （2）硅元素在自然界主要有哪些存在形式？ 解析：（1）地壳中硅元素的含量仅次于氧，约占总质量的四分之一。 （2）硅元素在自然界中主要是以硅酸盐和二氧化硅的形式存在。地壳质量的92％是硅酸盐和二氧化硅。 第三单元 含硅矿物与信息材料 1．硅元素在地壳中的含量居第2位，仅次于氧。 2．在冶铁工业中，生成炉渣的主要成分为CaSiO 3，相关反应为：CaCO 3=====高温 CaO ＋CO 2↑，CaO ＋SiO 2=====高温 CaSiO 3。 一、硅酸盐 1．表示方法——氧化物法 2.(1)物理性质：可溶于水，其水溶液称“水玻璃”。 (2)化学性质： ①与盐酸反应： Na 2SiO 3＋2HCl===H 2SiO 3＋2NaCl 。 ②与H 2CO 3反应： Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2O===H 2SiO 3＋Na 2CO 3。 3．用途 Na 2SiO 3溶液在建筑行业常用做黏合剂，经Na 2SiO 3溶液浸泡过的产品既耐腐蚀又不易着火。 二、硅酸盐产品 三、二氧化硅与信息材料 1．二氧化硅 (1)物理性质： 熔、沸点高，硬度大，不溶于水。 (2)化学性质： ①酸性氧化物的通性： 与NaOH 溶液反应： 2NaOH ＋SiO 2===Na 2SiO 3＋H 2O 。 与碱性氧化物(CaO)反应：CaO ＋SiO 2=====高温 CaSiO 3。 ②特性：与氢氟酸反应SiO 2＋4HF===SiF 4＋2H 2O 。 (3)用途：制作光学镜片，石英坩埚，还可用于制作光导纤维。 2．硅 (1)物理性质： 熔、沸点都很高，硬度大，导电性介于导体和绝缘体之间。 (2)化学性质： ①常温下，性质稳定，与O 2、Cl 2、HNO 3、H 2SO 4都很难发生反应。 (3)工业制法： SiO 2――→C 高温Si(粗)――→Cl 2高温SiCl 4――→H 2 高温 Si(纯) 反应的化学方程式依次为：SiO 2＋2C=====高温 Si ＋2CO ， Si ＋2Cl 2=====高温SiCl 4，SiCl 4＋2H 2=====高温 Si ＋4HCl 。 (4)用途： 硅用作半导体材料，制造集成电路。 2019-2020年高中化学《含硅矿物与信息材料》教案2 苏教版必修1 导入新课： 提问：硅在自然界中无游离态，为什么？是不是单质硅的性质很活泼？ 学生活动:硅在自然界中无游离态，不是硅单质性质活泼。（硅元素的亲氧性和地壳运动等因素） 过渡：下面我们就一起来讨论学习硅单质的性质和用途。 教学过程： 一、硅 1．物理性质：（1）硅是灰色，有金属光泽的硬而脆的固体固体。（2）它的结构类似于金刚石，熔沸点高，硬度大。（3）良好的半导体材料。 2．化学性质 （1）常温下化学性质很稳定，不跟氧气、氯气、硫酸、硝酸等反应。 （2）加热能与氧气、C等反应 Si+O2 （3）常温下能与氟气（F2）、氢氟酸（HF）反应 Si十 F2―― Si十 HF―― 3．工业制法 SiO2+C_____+_____（粗硅） [讨论]（1）该反应中氧化剂是_______，还原剂是_______。（2）用双线桥表示电子转移的方向与数目（3）C被氧化后的产物是CO还是CO2？ Si+Cl2_____+_____ ，SiCl4+H2_____+_____(高纯硅)。 二：二氧化硅（SiO2） 1、存在：二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石。 天然二氧化硅的矿物有：硅石、水晶、石英、玛瑙、石英砂等。 2、结构：二氧化硅晶体与金刚石结构相似是正四面体的空间网状结构。 3．二氧化硅的化学性质 (1)酸性氧化物：SiO2是酸性氧化物，是H2SiO3的酸酐，但不溶于水。 高 SiO2＋CaO ====== CaSiO3，SiO2＋2NaOH = Na2SiO3 + H2O SiO2＋ 4HF === SiF4＋ 2H2O 高 (2)弱氧化性 SiO2＋2C ====== Si + 2CO [讨论] ①实验室能否用带玻璃塞的玻璃瓶盛放氢氧化钠溶液？ ②实验室能否用玻璃瓶盛放HF溶液？ （3）与盐反应 SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2 SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2 4.用途： (1)SiO2是制造光导纤维的主要原料。 (2)石英制作石英玻璃、石英电子表、石英钟等。 (3)水晶常用来制造电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品等。 (4)石英砂常用作制玻璃和建筑材料。 （总结归纳）这节课我们主要学习了硅单质和二氧化硅的结构和性质及用途，通过学 第一单元含硅物质与信息材料 1．碳、硅单质的存在形式、结构、物理性质和用途 注：硅为亲氧元素，在自然界中无游离态。 2．碳、硅的化学性质(写出有关化学方程式) (1)碳的化学性质 (2)硅的化学性质 ①与氢氟酸反应：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑。 ②与NaOH 溶液反应：Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑。 ③与O 2反应：Si ＋O 2=====△SiO 2。 3．硅的制备 (1)流程：石英砂――→①焦炭高温Si(粗)――→②Cl 2加热SiCl 4――→③H 2高温 Si(纯)。 (2)原理：①Si(粗)制备：SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO ↑。 ②Si(纯)提纯：Si ＋2Cl 2=====△SiCl 4； SiCl 4＋2H 2=====高温Si(纯)＋4HCl 。 提醒：Si 的还原性强于C ，但C 能还原SiO 2生成Si ，且氧化产物为CO ： 2C ＋SiO 2=====高温Si ＋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。该反应必须在隔绝空气的条件下进行。 4．碳、硅的氧化物 (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，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 ＋O 2=====点燃2CO 2，可作燃料。 b ．还原性：CO 还原Fe 2O 3的反应为3CO ＋Fe 2O 3=====高温2Fe ＋3CO 2，可用于 冶炼金属。 (2)CO 2与SiO 2性质的比较 ①共性 均属于酸性氧化物，均能与碱、金属氧化物反应，写出二者与NaOH 溶液(足 量)反应的离子方程式：CO 2＋2OH －===CO 2－3＋H 2O 、SiO 2＋2OH －===SiO 2－3＋ H 2O ；二者与CaO 反应的化学方程式：CO 2＋CaO===CaCO 3、SiO 2＋CaO=====高温CaSiO 3。 ②差异性 a ．SiO 2与氢氟酸反应的化学方程式： SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O 。 b ．SiO 2与Na 2CO 3、CaCO 3的反应——工业制玻璃 SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑； SiO 2＋CaCO 3=====高温CaSiO 3＋CO 2↑。 c ．CO 2与H 2O 反应的化学方程式：CO 2＋H 2O H 2CO 3。 d ．SiO 2为高硬度、高熔沸点的固体，不溶于水，而CO 2为低熔沸点的气体，可溶于水。 (3)SiO 2与CO 2的用途 ①CO 2：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。 ②SiO 2：光导纤维、制光学仪器、电子部件，水晶可制作饰品。 (4)CO 2的制法 大理石与稀盐酸或稀硝酸发生反应的离子方程式： CaCO 3＋2H ＋===Ca 2＋＋CO 2↑＋H 2O 。 提醒：不能利用大理石与稀硫酸反应制CO 2，因为CaCO 3与H 2SO 4反应生 专题一含硅矿物与信息材料（有答案和详细解析） 一、选择题 1．《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙黏土而为之”，“凡坯既成，干燥之后，则堆积窑中燃薪举火”，“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是( ) A．黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料 B．“燃薪举火”使黏土发生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．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐 答案 D 解析D项，沙子的主要成分是SiO2，错误。 2．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 答案 C 解析不同的金属氧化物颜色可能不同，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先进陶瓷、非晶体材料、人工晶体、无机涂层，无机纤维等，氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，故B正确；瓷器主要是黏土烧结而成，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。 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 课时作业10 含硅矿物与信息材料 时间：45分钟 满分：100分 一、选择题(每小题4分，共48分) 1．(2011·浙江五校联考)信息、材料、能源被称为新科技革命的“三大支柱”。下列有关资讯错误的是( ) A ．在即将到来的新能源时代，核能、太阳能、氢能将成为主要能源 B ．中、美、日等国已掌握的陶瓷发动机技术，能较大程度地降低能耗，节约能源 C ．光导纤维在信息产业中应用广泛，制造光导纤维的主要材料是单质硅 D ．结构陶瓷碳化硼(B 4C 3)常用于制造切削工具，它是一种新型无机非金属材料，属于原子晶体 解析：制造光导纤维的主要材料是二氧化硅，不是单质硅，故选项C 错误。 答案：C 2．我国成功地发射了嫦娥一号探测卫星，确定对月球土壤中14种元素的分布及含量进行探测等。月球的矿产资源极为丰富，仅月面表层5 cm 厚的沙土就含铁单质有上亿吨，月球上的主要矿物有辉石[CaMgSi 2O 6]、斜长石[KAlSi 2O 8]和橄榄石[(Mg ，Fe)2SiO 4]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：K 2O·Al 2O 3·6SiO 2 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：A 项，根据矿物的化学式可知辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿；B 项，根据各元素的化合价不变将斜长石改写为氧化物形式为K 2O·Al 2O 3·6SiO 2；C 项，根据化合价之和为零可以计算出橄榄石中铁为＋2价；D 项，月球上有游离态铁是因为月球上没有氧化剂。 答案：D 3．用石英砂制取并获得高纯硅的主要化学反应如下： ①SiO 2＋2C=====高温 Si(粗)＋2CO ↑ ②Si(粗)＋2Cl 2=====加热SiCl 4 ③SiCl 4＋2H 2=====高温Si(纯)＋4HCl 关于上述反应的分析不正确．．． 的是( ) A ．①、③是置换反应，②是化合反应第六单元 含硅矿物与信息材料
2018高三化学一轮复习专题4第2单元含硅物质与信息材料课时分层训练苏教版
2016年高考化学大一轮总复习专题三第二单元含硅矿物与信息材料练习(含解析)
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