高考化學 熱點題型和提分秘籍 專題4_1 碳、硅及無機非金屬材料（含解析）
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專題4.1 碳、硅及無機非金屬材料 1.了解碳元素、硅元素的單質(zhì)的主要性質(zhì)及應用。 2.了解碳元素、硅元素的重要化合物的主要性質(zhì)及應用。 3.了解碳元素、硅元素的單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境質(zhì)量的影響。 熱點題型一 碳、硅單質(zhì)及其重要化合物的性質(zhì) 例1、二氧化硅廣泛存在于自然界中，在日常生活、生產(chǎn)、科研及新型材料等方面有著重要的用途。a～e是對①～⑤反應中SiO2所表現(xiàn)的化學性質(zhì)或作用進行判斷，其中正確的是( ) ①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ②SiO2＋2CSi＋2CO↑ ③SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O ④Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ ⑤SiO2＋3CSiC＋2CO↑ a．反應①中SiO2作為玻璃的成分被消耗，用于刻蝕玻璃 b．反應②中SiO2表現(xiàn)出氧化性 c．反應③中SiO2表現(xiàn)了酸性氧化物的通性 d．反應④符合用難揮發(fā)性的酸酐制取易揮發(fā)性酸酐的道理 e．反應⑤中SiO2未參加氧化還原反應 A．a(chǎn)ce B．bde C．cde D．a(chǎn)b 【答案】B 【解析】通常用氫氟酸來刻蝕玻璃，與之對應的反應是③，因此a判斷錯誤；c判斷也不正確，因為酸性氧化物是指能與堿反應生成鹽和水的氧化物，這正好與反應①對應；反應②是一個置換反應，其中二氧化硅被還原，表現(xiàn)出氧化性，b判斷正確；反應④是一個復分解反應，用難揮發(fā)的二氧化硅制取易揮發(fā)的二氧化碳，d判斷正確；反應⑤中碳的化合價由0價變?yōu)椋?和＋2，硅的化合價和氧的化合價都沒有改變，因此二氧化硅沒有參加氧化還原反應，e判斷也正確。故B項正確。 【提分秘籍】碳、硅單質(zhì)的特殊性 (1)Si的還原性強于C，但C能還原SiO2生成Si，且氧化產(chǎn)物為CO：2C＋SiO2Si＋2CO↑，其原因是產(chǎn)物CO為氣體，它的放出降低了生成物濃度，促使反應向正反應方向進行。 (2)非金屬單質(zhì)跟堿溶液作用一般無H2產(chǎn)生，但Si能跟堿液作用放出H2，如Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 (3)CO2是溫室氣體，但CO2不是污染性氣體。 (4)酸性氧化物一般和水反應生成相應的酸，但SiO2不與水反應。 (5)SiO2是酸性氧化物，SiO2卻既能與酸(氫氟酸)反應又能與NaOH溶液反應。 (6)非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應，但Si卻能與HF反應。 【舉一反三】 下列說法正確的是( ) A．所有非金屬單質(zhì)的熔點都很低 B．所有非金屬單質(zhì)都是絕緣體 C．硅是計算機芯片的重要材料，二氧化硅是光導纖維的主要成分 D．粗硅的制備：SiO2＋C Si＋CO2↑ 【答案】C 熱點題型二 硅酸鹽及無機非金屬材料 例2、 硅是構(gòu)成無機非金屬材料的一種主要元素，下列有關硅的化合物的敘述錯誤的是( ) A．氮化硅陶瓷是一種新型無機非金屬材料，其化學式為Si3N4 B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔點高，可用于制作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和軸承 C．光導纖維是一種新型無機非金屬材料，其主要成分為SiO2 D．二氧化硅為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其晶體中硅原子和硅氧單鍵個數(shù)之比為1∶2 【答案】D 【解析】A項，在氮化硅中N元素為－3價，Si元素為＋4價，則化學式為Si3N4，正確；D項，在SiO2晶體中，一個硅原子與周圍4個氧原子形成4個硅氧單鍵，錯誤。 【提分秘籍】 (1)不要混淆二氧化硅和硅的用途。用于制作光導纖維的是SiO2，用于制作半導體材料、計算機芯片的是晶體硅。 (2)熟悉幾種常見飾品的主要成分。 水晶、石英、瑪瑙的主要成分是SiO2；珍珠的主要成分是CaCO3；鉆石是金剛石；寶石的主要成分是Al2O3。 (3)了解用氧化物的形式表示復雜硅酸鹽的方法。 ①書寫順序：較活潑的金屬氧化物較不活潑的金屬氧化物SiO2水。 ②各元素的化合價保持不變，各元素原子個數(shù)比符合原來的組成。 【舉一反三】 下列有關硅及硅酸鹽材料的說法正確的是( ) A．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 B．反應①：Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓； 反應②：Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑，兩反應是相互矛盾的，不可能都能發(fā)生 C．普通玻璃、石英玻璃，水泥等均屬于硅酸鹽材料 D．祖母綠的主要成分為Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示為3BeOAl2O36SiO2 【答案】D 熱點題型三 無機非金屬材料的制備及應用 例3． (2015海南卷)單質(zhì)Z是一種常見的半導體材料，可由X通過如下圖所示的路線制備。其中X為Z的氧化物；Y為氫化物，分子結(jié)構(gòu)與甲烷相似。回答下列問題： (1)能與X發(fā)生化學反應的酸是________；由X制備Mg2Z的化學方程式為__________________。 (2)由Mg2Z生成Y的化學反應方程式為___________，Y分子的電子式為_______。 (3)Z、X中共價鍵的類型分別是________、________。 【答案】(1)氫氟酸 SiO2＋2MgO2↑＋Mg2Si (2)Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑ (3)非極性鍵 極性鍵 【解析】由單質(zhì)Z是一種常見的半導體材料可知Z為Si，則X為SiO2，Y為SiH4，然后按其性質(zhì)解題。 【提分秘籍】 (1)傳統(tǒng)無機非金屬材料。 ①三種硅酸鹽工業(yè)生產(chǎn)的比較。 ②主要用途：陶瓷、玻璃、水泥是主要建筑材料，也廣泛應用于生活中。 (2)新型無機非金屬材料。 ①高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：如氮化硅陶瓷具有較高的硬度和耐磨性、較強的抗化學侵蝕性和電絕緣性等。 ②生物陶瓷：對機體無排異反應，不會引起代謝作用異常。 ③壓電陶瓷：具有壓電效應。 【舉一反三】 在工業(yè)中利用鎂制取硅：2Mg＋SiO22MgO＋Si，同時有副反應發(fā)生：2Mg＋SiMg2Si，Mg2Si遇鹽酸迅速反應生成SiH4(硅烷)，SiH4在常溫下是一種不穩(wěn)定、易分解的氣體。如圖是進行Mg與SiO2反應的實驗裝置： (1)由于氧氣的存在對該實驗有較大影響，實驗中應通入氣體X作為保護氣，試管中的固體藥品可選用________(填字母)。 a．石灰石 b．鋅粒 c．純堿 (2)實驗開始時，必須先通入X氣體，再加熱反應物，其理由是____________________，當反應開始后，移走酒精燈反應能繼續(xù)進行，其原因是_____________。 (3)反應結(jié)束后，待冷卻至常溫時，往反應后的混合物中加入稀鹽酸。可觀察到閃亮的火星，產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因用化學方程式表示為____________________。 【答案】(1)b (2)讓氫氣排盡裝置內(nèi)的空氣，避免空氣中的成分對實驗的影響 該反應為放熱反應，可利用自身放出的熱量維持反應進行 (3)Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑、SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O 1．【2016年高考海南卷】下列敘述錯誤的是（ ） A．氦氣可用于填充飛艇 B．氯化鐵可用于硬水的軟化 C．石英砂可用于生產(chǎn)單晶硅 D．聚四乙烯可用于廚具表面涂層 【答案】B 【解析】氦氣性質(zhì)穩(wěn)定，故可用于填充飛艇，A正確；硬水的軟化指的是除去水中的Ca2+、Mg2+，加入氯化鐵只能水解產(chǎn)生氫氧化鐵膠體吸附懸浮物，用于水的凈化，B錯誤；石英砂主要成分為SiO2，可用碳還原得到粗硅，經(jīng)提純得單晶硅，C正確；聚四乙烯具有抗酸抗堿、抗各種有機溶劑的特點，幾乎不溶于所有的溶劑，故可用于不粘鍋的涂層，D正確。 2．【2016年高考江蘇卷】在給定的條件下，下列選項所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化均能實現(xiàn)的是（ ） A．SiO2SiCl4Si B．FeS2SO2H2SO4 C．N2NH3NH4Cl(aq) D．MgCO3MgCl2(aq)Mg 【答案】C 1．【2015新課標Ⅱ卷理綜化學】食品干燥劑應無毒、無味、無腐蝕性及環(huán)境友好。下列說法錯誤的是（ ） A．硅膠可用作食品干燥劑 B．P2O5不可用作食品干燥劑 C．六水合氯化鈣可用作食品干燥劑 D．加工后具有吸水性的植物纖維可用作食品干燥劑 【答案】C 【解析】A．硅膠多孔，吸附水分能力強，且沒有毒，常用作實驗室和袋裝食品、瓶裝藥品等的干燥劑，A正確；B．P2O5是酸性氧化物吸水生成磷酸或偏硫酸，酸有腐蝕性，而偏磷酸有毒，因此不可用作食品干燥劑，B正確；C．氯化鈣檢驗吸水性，而六水合氯化鈣不具有吸水性，不能用作食品干燥劑，C錯誤；D．加工后具有吸水性的植物纖維沒有毒，沒有腐蝕性，因此可用作食品干燥劑，D正確，答案選C。 2．【2015安徽理綜化學】下列有關說法正確的是（ ） A．在酒精燈加熱條件下，Na2CO3、NaHCO3固體都能發(fā)生分解 B．Fe(OH)3膠體無色、透明，能發(fā)生丁達爾現(xiàn)象 C．H2、SO2、CO2三種氣體都可用濃硫酸干燥 D．SiO2既能和氫氧化鈉溶液反應也能和氫氟酸反應，所以是兩性氧化物 【答案】C 3．【2015江蘇化學】給定條件下，下列選項中所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化均能一步實現(xiàn)的是( ) A．粗硅Cl2 高溫 SiCl4H2 高溫 Si B．Mg(OH)2鹽酸 MgCl2(aq)電解 Mg C．Fe2O3鹽酸 FeCl3(aq)蒸發(fā) 無水FeCl3 D．AgNO3(aq)NH3H2O OH(aq)蔗糖 △ Ag 【答案】A 【解析】A、Si＋2Cl2SiCl4↑，SiCl4＋2H2Si＋4HCl，故正確；B、工業(yè)上制備Mg，是電解熔融狀態(tài)下的氯化鎂，故B錯誤；C、FeCl3是強酸弱堿鹽，直接加熱蒸發(fā)最終得到的是氧化鐵，故C錯誤；D、蔗糖是非還原性糖，不能與銀氨溶液反應，故D錯誤。 1．（2014海南卷）下列關于物質(zhì)應用和組成的說法正確的是( ) A．P2O5可用于干燥Cl2和NH3 B．“可燃冰”主要成分是甲烷和水 C．CCl4可用于鑒別溴水和碘水 D．Si和SiO2都用于制造光導纖維 【答案】BC 【解析】NH3是堿性氣體而P2O5是酸性氧化物，A項錯誤；CCl4可以從溴水和碘水中分別萃取出Br2和I2，且二者在CCl4中的顏色不同，C項正確；光導纖維的主要成分是SiO2，D項錯誤。 2．（2014四川卷） 化學與生活密切相關。下列說法不正確的是( ) A．乙烯可作水果的催熟劑 B．硅膠可作袋裝食品的干燥劑 C．福爾馬林可作食品的保鮮劑 D．氫氧化鋁可作胃酸的中和劑 【答案】C 【解析】乙烯可以作生物調(diào)節(jié)劑，催熟果實，A正確；硅膠具有吸水性，可以作干燥劑，B正確；福爾馬林中含有的甲醛具有毒性，不能作為食品的保鮮劑，C錯誤；氫氧化鋁具有兩性，可以中和胃酸，作胃酸中和劑，D正確。 3．（2014天津卷）運用相關化學知識進行判斷，下列結(jié)論錯誤的是( ) A．某吸熱反應能自發(fā)進行，因此該反應是熵增反應 B．NH4F水溶液中含有HF，因此NH4F溶液不能存放于玻璃試劑瓶中 C．可燃冰主要是甲烷與水在低溫高壓下形成的水合物晶體，因此可存在于海底 D．增大反應物濃度可加快反應速率，因此用濃硫酸與鐵反應能增大生成H2的速率 【答案】D 4．（2014福建卷）常溫下，下列各組物質(zhì)中，Y既能與X反應又能與Z反應的是( ) X Y Z ① NaOH溶液 Al(OH)3 稀硫酸 ② KOH溶液 SiO2 濃鹽酸 ③ O2 N2 H2 ④ FeCl3溶液 Cu 濃硝酸 A.①③ B．①④ C．②④ D．②③ 【答案】B 【解析】 ①中Y是兩性氫氧化物，常溫下既能與NaOH溶液反應又能與稀硫酸反應；②中SiO2不能與濃鹽酸反應；③中N2與O2在高溫或者放電的條件下反應生成NO；N2與H2在高溫高壓、催化劑的條件下反應生成NH3；④中在常溫下，2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，4HNO3(濃)＋Cu===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，B項正確。 1．下列說法正確的是( ) A．光導纖維的主要成分是硅 B．常用氫氟酸(HF)來刻蝕玻璃 C．制普通玻璃的主要原料是燒堿、石灰石、石英砂 D．實驗室用帶玻璃塞的試劑瓶保存氫氧化鈉溶液 【答案】B 2．下列關于硅的說法不正確的是( ) A．硅是非金屬元素，晶體硅是灰黑色有金屬光澤的固體 B．硅的導電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導體材料 C．硅的化學性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)發(fā)生反應 D．加熱到一定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等非金屬單質(zhì)反應 【答案】C 【解析】硅的化學性質(zhì)不活潑，但常溫下仍能與氟氣、氫氟酸、NaOH溶液等發(fā)生反應，加熱至一定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等發(fā)生反應。 3．將足量CO2氣體通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加熱蒸干，再在高溫下充分灼燒，最后得到的固體物質(zhì)是( ) A．Na2SiO3 B．Na2CO3、Na2SiO3 C．Na2CO3、SiO2 D．SiO2 【答案】A 【解析】CO2與水玻璃反應生成Na2CO3和H2SiO3，在高溫條件下H2SiO3變?yōu)镾iO2，Na2CO3與SiO2反應又生成Na2SiO3和CO2，所以最后得到的固體物質(zhì)是Na2SiO3，故A正確。 4．下列說法正確的是( ) A．在粗硅的制取中發(fā)生2C＋SiO22CO↑＋Si，硅被還原，所以碳的還原性大于硅的還原性 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，應先使二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應，然后再通入CO2 D．由Na2CO3＋SiO2CO2↑＋Na2SiO3可知硅酸的酸性大于碳酸 【答案】C 【解析】依據(jù)元素周期律可知，硅的還原性大于碳，上述反應能發(fā)生是因為產(chǎn)物中有CO氣體生成，使平衡向右移動，A錯誤；硅酸鈉是一種黏合劑，不能保存在帶磨口玻璃塞的試劑瓶中，B錯誤；D選項中的反應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，D錯誤。 5．用四種溶液進行實驗，下表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對應關系正確的是( ) 選項 操作及現(xiàn)象 溶液 A 通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁消失 飽和Na2CO3溶液 B 通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁消失 Na2SiO3溶液 C 通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁不消失，再加入品紅溶液，紅色褪去 Ca(ClO)2溶液 D 通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁消失，再加入足量NaOH溶液，又變渾濁 Ca(OH)2溶液 【答案】D 6．將2.8 g硅粉與2.3 g鈉同時放入足量水中，采用恰當?shù)姆椒ㄊ占磻^程中產(chǎn)生的氣體(全部收集)，這些氣體在標準狀況下的體積為( ) A．1.12 L B．4.48 L 【答案】D 【解析】本題重點考查鈉與水、硅與堿溶液反應的有關計算。 2Na?。?H2O === 2NaOH ＋ H2↑ 223 g 2 mol 22.4 L 2.3 g 0.1 mol 1.12 L Si ?。?2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ 28 g 2 mol 222.4 L 1．4 g 0.1 mol 2.24 L 反應后硅剩余1.4 g，V(H2)＝1.12 L＋2.24 L＝3.36 L。 7．某二價金屬的碳酸鹽和酸式碳酸鹽的混合物跟足量的稀鹽酸反應，消耗H＋和生成CO2物質(zhì)的量之比為6∶5，則該混合物中碳酸鹽和酸式碳酸鹽的物質(zhì)的量之比是( ) A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4 【答案】B 【解析】設碳酸鹽和酸式碳酸鹽的物質(zhì)的量分別為x mol、y mol，則： RCO3～2H＋ ～ CO2，R(HCO3)2～2H＋～ 2CO2 1 2 1 1 2 2 x mol 2x mol x mol y mol 2y mol 2y mol 則有(2x mol＋2y mol)∶(x mol＋2y mol)＝6∶5。 解得x∶y＝1∶2。 8．化合物A、B、C、D各由兩種元素組成，甲、乙、丙是由三種短周期元素組成的單質(zhì)。這些常見的化合物與單質(zhì)之間存在如下圖所示關系(已知C是一種有機物)，以下結(jié)論不正確的是( ) A．上述轉(zhuǎn)化關系所涉及的化合物中有一種是酸性氧化物 B．甲、乙、丙三種單質(zhì)的晶體一定是分子晶體 C．上圖所示的五個轉(zhuǎn)化關系中，有三個涉及化合反應 D．上圖所示的五個轉(zhuǎn)化關系均涉及氧化還原反應 【答案】B 9．下列物質(zhì)的反應過程符合圖示過程的是( ) A．向CaCl2溶液中通入過量CO2 B．向水玻璃溶液中通入過量CO2 C．向澄清石灰水中通入過量CO2 D．向水玻璃溶液中加入過量鹽酸 【答案】C 【解析】A項不反應，違背了強酸制備弱酸的原理；B項中沉淀為硅酸，硅酸不能溶解于過量的碳酸中；C項先生成CaCO3，然后CaCO3與CO2、H2O反應生成Ca(HCO3)2，符合題意；D項中生成的沉淀為硅酸，硅酸不溶解于過量的鹽酸。H2SiO3不溶于水，也不溶于酸，但可以溶解在NaOH溶液中。 10．下列關于硅單質(zhì)及其化合物的說法正確的是( ) ①硅酸鹽Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示為Na2O2FeO3SiO2 ②水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品 ③高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導纖維?、軉钨|(zhì)硅是將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧? A．②③ B．①③ C．①④ D．④ 【答案】D 11．某礦石可能是由FeCO3、SiO2、Al2O3中的一種或幾種組成，欲探究其組成，設計探究過程如圖所示。已知：碳酸不能溶解Al(OH)3沉淀。 (1)Si在元素周期表中的位置是________。 (2)下列說法正確的是________。 a．酸性：H2CO3>H2SiO3 b．原子半徑：O
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