必修1-第四章-第一講-無機非金屬材料的主角-硅-知識點與典型題例

必修1第四章第一講無機非金屬材料的主角——硅知識點與典型題例考點1碳、硅元素單質(zhì)及其化合物的特征1.一般情況，非金屬元素單質(zhì)熔沸點低，硬度小，但硅、金剛石熔沸點高，硬度大，其中金剛石為硬度最大的物質(zhì)。2．一般情況，非金屬元素單質(zhì)為絕緣體，但硅為半導(dǎo)體，石墨為電的良導(dǎo)體。3．一般情況，較強氧化劑＋較強復(fù)原劑=較弱氧化劑＋較弱復(fù)原劑，而碳卻能復(fù)原出比它更強的復(fù)原劑：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑，F(xiàn)eO＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Fe＋CO↑。4．硅為非金屬，卻可以和強堿溶液反響，放出氫氣：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。5．一般情況，較活潑金屬＋酸=鹽＋氫氣，然而Si是非金屬，卻能與氫氟酸發(fā)生反響：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑。6．一般情況，堿性氧化物＋酸=鹽＋水，SiO2是酸性氧化物，卻能與氫氟酸發(fā)生反響：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。7．一般情況，較強酸＋弱酸鹽=較弱酸＋較強酸鹽。雖然酸性：H2CO3＞H2SiO3，卻能發(fā)生如下反響：Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑。8．一般情況，非?；顫娊饘?Na、K等)才能夠置換出水中的氫，但C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))CO＋H2。9．一般情況，非金屬氧化物與水反響生成相應(yīng)的酸，如SO3＋H2O=H2SO4，但SiO2不溶于水，不與水反響。題組訓(xùn)練1．某短周期非金屬元素的原子核外最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的一半，該元素()A．在自然界中只以化合態(tài)的形式存在B．單質(zhì)常用作半導(dǎo)體材料和光導(dǎo)纖維C．最高價氧化物不與酸反響D．氣態(tài)氫化物比甲烷穩(wěn)定解析該短周期非金屬元素為Si，硅在自然界中只以化合態(tài)形式存在，A項正確；單質(zhì)硅可用作半導(dǎo)體材料，而光導(dǎo)纖維的主要成分是SiO2，B項錯誤；Si的最高價氧化物為SiO2，其可以與氫氟酸反響，C項錯誤；由于非金屬性Si<C，因此氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性：SiH4<CH4，D項錯誤。答案A2．二氧化硅(SiO2)又稱硅石，是制備硅及其化合物的重要原料，硅及其化合物的轉(zhuǎn)化見以下圖。以下說法中正確的選項是()A．SiO2既能與HF反響，又能與NaOH反響，屬于兩性氧化物B．SiO2和Si都是光導(dǎo)纖維材料C．在硅膠中參加CoCl2可顯示硅膠吸水是否失效D．圖中所示轉(zhuǎn)化反響都是非氧化復(fù)原反響解析兩性氧化物的定義為：與酸和堿反響均生成鹽和水的氧化物，SiO2與HF反響得到的SiF4不屬于鹽類，A項錯誤；SiO2是光導(dǎo)纖維材料，Si為半導(dǎo)體材料，B項錯誤；CoCl2在吸水和失水狀態(tài)下顯示不同的顏色，C項正確；制取Si的過程中涉及了氧化復(fù)原反響，D項錯誤。答案C3．青石棉(cricidolite)是世界衛(wèi)生組織確認(rèn)的一種致癌物質(zhì)，是《鹿特丹公約》中受限制的46種化學(xué)品之一。青石棉的化學(xué)式為：Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸處理時，復(fù)原產(chǎn)物只有NO。以下說法中正確的選項是()A．青石棉是一種易燃品且易溶于水B．青石棉的化學(xué)組成用氧化物的形式可表示為：Na2O·FeO·2Fe2O3·8SiO2·H2OC．1molNa2Fe5Si8O22(OH)2與足量的硝酸作用，至少需消耗6L3mol·L－1HNO3溶液D．1molNa2Fe5Si8O22(OH)2與足量氫氟酸作用，至少需消耗5.5L2mol·L－1HF溶液解析根據(jù)青石棉的組成可知，該物質(zhì)屬于硅酸鹽，不是一種易燃品且難溶于水，A項不正確；根據(jù)氧原子守恒可知應(yīng)該是Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，B項不正確；根據(jù)組成可知和硝酸作用生成2mol硝酸鈉、5mol硝酸鐵和1molNO，因此需要硝酸的物質(zhì)的量是18mol，選項C正確；和氫氟酸反響生成SiF4、NaF，物質(zhì)的量分別是8mol和2mol，所以需要HF的物質(zhì)的量是34mol，D項不正確，答案選C項。答案C4．硅及其化合物對人類現(xiàn)代文明具有特殊奉獻。請答復(fù)以下有關(guān)問題：(1)硅原子的結(jié)構(gòu)示意圖為______________。(2)以下物品或設(shè)備所用材料屬于硅酸鹽的是________(填選項字母)。①長江三峽水泥大壩②光導(dǎo)纖維③陶瓷坩堝④普通玻璃⑤硅太陽能電池A．①②③ B．③④⑤C．②③④ D．①③④(3)以下說法正確的選項是________(填選項字母)。A．在粗硅的制取中發(fā)生2C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO↑＋Si，硅被復(fù)原，所以碳的復(fù)原性大于硅的復(fù)原性B．硅酸鈉屬于鹽，不屬于堿，所以硅酸鈉可以保存在磨口玻璃塞試劑瓶中C．用SiO2制取硅酸，應(yīng)先使二氧化硅與氫氧化鈉溶液反響，然后再通入CO2D．由Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))CO2↑＋Na2SiO3可知硅酸的酸性大于碳酸(4)常溫下，SiCl4為液態(tài)，沸點為57.60℃，在空氣中冒白霧。制備高純度硅的中間產(chǎn)物SiCl4中溶有液態(tài)雜質(zhì)，假設(shè)要得到高純度SiCl4________________________________________________________________________；用化學(xué)方程式及必要的文字解釋SiCl4在空氣中冒白霧的原因________________________________________________________________________。解析解答此題應(yīng)注意以下兩點：①常見含硅化合物的成分及應(yīng)用。②硅單質(zhì)及其化合物的特性。(2)水泥大壩為鋼筋混凝土，其中的水泥為硅酸鹽材料；光導(dǎo)纖維為SiO2；硅太陽能電池為晶體硅。(3)依據(jù)元素周期律，硅的復(fù)原性大于碳，A項反響能發(fā)生是因為產(chǎn)物中有CO氣體生成，使平衡向右移動，A項錯誤；硅酸鈉是一種黏合劑，B項錯誤；D項中的反響不是在水溶液中進行的，且產(chǎn)物中有氣體生成，與酸性強弱無關(guān)，D項錯誤。(4)SiCl4易水解，生成HCl，HCl吸收空氣中的水蒸氣，產(chǎn)生白霧。答案(1)(2)D(3)C(4)在枯燥條件下蒸餾SiCl4＋3H2O=H2SiO3＋4HCl，HCl遇水蒸氣產(chǎn)生白霧考點2CO2與強堿、鹽溶液反響產(chǎn)物的判斷方法題組訓(xùn)練5.用4種溶液進行實驗，下表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對應(yīng)關(guān)系錯誤的選項是()選項操作及現(xiàn)象溶液A通入CO2，溶液不變渾濁。先通入氨氣再通入CO2，溶液變渾濁CaCl2溶液B通入CO2，溶液變渾濁。繼續(xù)通CO2至過量，渾濁消失Na2SiO3溶液C通入CO2，溶液變渾濁。再參加品紅溶液，紅色褪去Ca(ClO)2溶液D通入CO2，溶液變渾濁。繼續(xù)通CO2至過量，渾濁消失。再參加足量NaOH溶液，又變渾濁Ca(OH)2溶液解析A項，先通入NH3生成NH3·H2O使CO2變?yōu)镃Oeq\o\al(2－,3)，產(chǎn)生CaCO3沉淀；B項，發(fā)生反響Na2SiO3＋2CO2(過量)＋2H2O=2NaHCO3＋H2SiO3↓，但H2SiO3不溶于過量CO2的水溶液；C項，發(fā)生反響CO2＋H2O＋Ca(ClO)2=CaCO3↓＋2HClO，HClO能使品紅溶液褪色；D項，依次發(fā)生如下反響：Ca(OH)2＋CO2=CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋CO2＋H2O=Ca(HCO3)2，Ca(HCO3)2＋2NaOH=CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O。答案B6．將CO2氣體緩緩地通入到含KOH、Ba(OH)2和KAlO2的混合溶液中直到過量，生成沉淀的物質(zhì)的量與所通CO2的體積關(guān)系如下圖。以下關(guān)于整個反響進程中的各種描述不正確的選項是()A．O～a段反響的化學(xué)方程式是Ba(OH)2＋CO2=BaCO3↓＋H2OB．b～c段反響的離子方程式是2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2O＋CO2=2Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)C．a(chǎn)～b段與c～d段所發(fā)生的反響相同D．d～e段沉淀的減少是碳酸鋇固體的消失所致解析根據(jù)化學(xué)反響原理和圖象可知，O～a段發(fā)生反響的化學(xué)方程式是Ba(OH)2＋CO2=BaCO3↓＋H2O，反響一開始就有沉淀產(chǎn)生；a～b段發(fā)生反響的化學(xué)方程式是2KOH＋CO2=K2CO3＋H2O，沉淀的物質(zhì)的量沒有增加；b～c段發(fā)生反響的離子方程式是2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2O＋CO2=2Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)，沉淀的物質(zhì)的量繼續(xù)增加，到達最大量；c～d段發(fā)生反響的離子方程式是COeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=2HCOeq\o\al(－,3)，沉淀的物質(zhì)的量沒有發(fā)生變化；d～e段發(fā)生反響的化學(xué)方程式是BaCO3＋H2O＋CO2=Ba(HCO3)2，沉淀的減少是碳酸鋇固體轉(zhuǎn)化為可溶性的碳酸氫鋇所致，綜上所述，A、B、D項正確，C項錯誤。答案C7．向含有0.2molNaOH和0.1molBa(OH)2的溶液中持續(xù)穩(wěn)定地通入CO2，當(dāng)通入氣體為8.96L(標(biāo)況下)時立即停止，那么這一過程中，溶液中離子的物質(zhì)的量與通入CO2的體積關(guān)系圖象正確的選項是(氣體的溶解和離子的水解忽略不計)()解析此題涉及的化學(xué)反響方程式：Ba(OH)2＋CO2=BaCO3↓＋H2O①2NaOH＋CO2=Na2CO3＋H2O②Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3③BaCO3＋CO2＋H2O=Ba(HCO3)2④當(dāng)未通入CO2時，溶液中離子的物質(zhì)的量為0.2molNa＋、0.1molBa2＋、0.4molOH－；當(dāng)通入2.24LCO2時，發(fā)生反響①，此時溶液中離子的物質(zhì)的量為0.2molNa＋、0.2molOH－；當(dāng)通入4.48LCO2時，發(fā)生反響②，此時溶液中離