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2015届步步高大一轮复习讲义(新课标):第四章 第1讲 碳、硅及无机非金属材料(共105张PPT)


化学

人教版

第四章
第1讲

非金属及其化合物

碳、硅及无机非金属材料

[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 考点二 碳、硅 及无机 非金属 材料

碳、硅单质及重要化合物的性质 硅酸盐及无机非金属材料

考点三 探究高考

碳、硅及化合物的相互关系及应用 明确考向

练出高分

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I

考点一

碳、硅单质及重要化合物的性质

1.C、Si 单质的存在形态、物理性质及用途 (1)自然界中碳元素既有游离态,又有化合态,而硅 元素因有亲氧性,所以仅有 化合 态。碳单质主要 有金刚石、石墨、 C60 等同素异形体,硅单质主要 有 晶体硅 和

无定形硅

两大类。

考点一

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(2)单质的结构、物理性质与用途比较 碳 结构 硅

金刚石: 空间网状 结构 晶体硅:与金刚石类似 石墨:层状结构 金刚石熔点高、硬度大 的空间网状结构 晶体硅为灰黑色固体, 熔点 高 晶体硅用作 半导体 材 料、硅芯片和硅太阳能 电池

物理 性质

石墨熔点高、质 软 ,有 有金属光泽、硬度大、 滑腻感 金刚石用作切割刀具,

用途

石墨 用作电极、铅笔芯

考点一

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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。

考点一

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考点一

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3.二氧化碳和二氧化硅的比较 物质 结构 主要物理 性质 化 ①与水 学 反应 二氧化硅 空间立体网状 结构, 不 存在单个分子 硬度大,熔、沸点高,常 温下为固体,不溶于水 不反应 二氧化碳 存在单个 CO2 分子 熔、沸点低,常 温下为气体,微 溶于水 CO2+ H2O?? H2CO3 不反应
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性 ②与酸 只与氢氟酸反应: SiO2+ 质 反应 4HF===SiF4↑+2H2O
考点一

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化学 性质

CO2 少量:CO2+2NaOH=== Na2SiO3+H2O (盛 Na2CO3+H2O 碱反 、 CO2 过量: 碱液的试剂瓶用 CO2+NaOH===NaHCO3 应 橡胶 塞) ③与 如与 Na2SiO3 反应:Na2SiO3+ ④与 如与 Na2CO3 反应: H2O + CO2( 不 足 )===H2SiO3↓ 高温 +Na CO 2 3 SiO + Na CO ===== 盐反 或 Na2SiO3+ 2H2O 2 2 3 应

SiO2+2NaOH===

Na2SiO3+CO2↑

+ 2CO2(足量 )===H2SiO3↓ + 2NaHCO3

考点一

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SiO2 如与 CaO 反应: Na2O+CO2=== 性氧化 高温 + CaO===== CaSiO3 性质 Na2CO3 物反应
化学 光导纤维、光学仪 用途 器、电子部件

⑤与碱

如与 Na2O 反应:

制饮料、 制碳酸盐

考点一

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4.硅酸和硅酸钠 (1)硅酸 硅酸不溶于水,其酸性比碳酸弱,硅酸 不能 或“不能”)使紫色石蕊试液变红色。 (填“能”

△ ①硅酸不稳定,受热易分解: H2SiO3=====SiO2+H2O 。
②硅酸能与碱溶液反应, 如与 NaOH 溶液反应的化学方程 式为 H2SiO3+2NaOH===Na2SiO3+2H2O 。 ③硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强,常 用作干燥剂。
考点一

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(2)硅酸钠(Na2SiO3) ①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: Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓ 。 ,

Na2SiO3+CO2+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3。 与 CO2 水溶液反应:

③用途:黏合剂(矿物胶),耐火阻燃材料。
考点一

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深度思考
1.从元素周期表的位置看,碳和硅均为ⅣA 族元素,自然 界中有碳的多种单质存在, 自然界中有硅的单质吗?为 什么?

答案 没有,因为硅有很强的亲氧性,在地壳形成时硅与 氧易结合,难分离,因而硅在自然界中主要以氧化物和硅 酸盐形式存在。
考点一

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2.写出除去下列气体中混有的杂质 (括号内为杂质 )可采取的 方法:
通过盛有浓 NaOH 溶液的洗气瓶 (1)CO(CO2):______________________________________ 。
通过盛放灼热 CuO 的硬质玻璃管 (2)CO2(CO):______________________________________ 。 通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管 (3)CO2(O2):_______________________________________ 。

通过饱和 NaHCO3 溶液或酸性 KMnO4 溶液 。 (4)CO2(SO2):______________________________________
通过饱和 NaHCO3 溶液 (5)CO2(HCl):______________________________________ 。

考点一

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3.如何用所提供的试剂和方法除去各粉末状混合物中的杂 质(括号内为杂质)。 将所选答案的编号填入下表内相应的 空格内(如果不需要外加试剂,则对应答案栏可空着)。 可供选择的试剂:A.盐酸 D.水 E.二氧化碳 B.氢氧化钠溶液 C.氧气

可选用的操作:①水洗 ②加热 ③高温灼烧 ④过滤 ⑤结晶
考点一

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粉末状混合物 (1) (2) (3) (4) (5) CaCO3(SiO2) NaCl(SiO2) SiO2(Fe2O3) SiO2(CaCO3) SiO2(NH4Cl)

选择的试剂

选用的操作

考点一

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解析 可根据二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物;它可跟强碱反

应,不跟酸(氢氟酸除外 )反应;它受热不分解等性质选择。而三氧 化二铁、碳酸钙跟盐酸反应;硅酸、氯化铵能受热分解。通过一 定操作,除去杂质。除杂过程中所发生反应的化学方程式如下:
(1)SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O
(3)Fe2O3+6HCl===2FeCl3+3H2O

(4)CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O
△ (5)NH4Cl=====NH3↑+HCl↑

答案
考点一

(1)B



(2)D

④⑤

(3)A



(4)A



(5)②
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递进题组 题组一
1 2

题组二

3

4

考点一

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题组二 1 2 题组一 题组一 CO2、SiO2结构与性质的考查 1.下列关于 SiO2 和 CO2 的说法中正 解析
确的是 的酸酐 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 都是由相应的分子 组成的
考点一

3

4

(

)

A.CO2、 SiO2 分别是碳酸和硅酸

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题组二 1 2 题组一 题组一 CO2、SiO2结构与性质的考查 1.下列关于 SiO2 和 CO2 的说法中正 解析
确的是 的酸酐 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 都是由相应的分子 组成的
考点一

3

4

( A )

A.CO2、 SiO2 分别是碳酸和硅酸

SiO2 不能与水反应,B 项错;

SiO2 也是酸性氧化物, C 项错;
SiO2 中不存在分子,其化学 式仅代表 Si、O 原子个数比 为 1∶2。

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递进题组 题组一
1 2

题组二
解析

3

4

2.下列说法正确的是

) 高温 A. 反应: SiO2 + Na2CO3 ===== Na2SiO3 + CO2↑ , 说 明 H2SiO3 的酸性大于 H2CO3 的 酸性 B. 可在试管内完成焦炭和石英 砂 (SiO2)制取硅的反应 C. 二氧化硅是生产光导纤维、 玻璃的基本原料 D.CO2、 CH4、 N2 是温室气体

(

考点一

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递进题组 题组一
1 2

题组二
解析

3

4

2.下列说法正确的是

( C ) 高温 A. 反应: SiO2 + Na2CO3 ===== Na2SiO3 + CO2↑ , 说 明 H2SiO3 的酸性大于 H2CO3 的 酸性 B. 可在试管内完成焦炭和石英 砂 (SiO2)制取硅的反应 C. 二氧化硅是生产光导纤维、 玻璃的基本原料 D.CO2、 CH4、 N2 是温室气体

强酸制弱酸都是在溶液中进 行的反应,而 SiO2 与 Na2CO3 是高温下的反应,生成 CO2 气体逸出,有利于反应的进 行,A 项错;
在高温下试管会熔化, 甚至玻 璃试管中的 SiO2 会与焦炭反 应,B 项错;
N2 不是温室气体,D 项错。
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考点一

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递进题组 题组一
1 2

题组二

3

4

规律方法
1.硅单质的特殊性

熟记硅及其化合物的特殊性质

(1)Si 的还原性大于 C,但 C 却能在高温下还原出 Si: SiO2+ 高温 2C=====Si+2CO↑; (2)非金属单质跟碱液作用一般无 H2 放出,但 Si 与碱液作用却放 出 H2:Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑;
(3)非金属单质一般不跟非氧化性酸作用,但 Si 能与 HF 作用:Si +4HF===SiF4↑+2H2↑; (4)非金属单质大多为非导体,但 Si 为半导体。
考点一

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递进题组 题组一
1 2

题组二

3

4

规律方法
2.含硅化合物的特殊性 (1)SiO2 是 H2SiO3 的酸酐,但它不溶于水,不能直接与水作用制 备 H2SiO3; (2)酸性氧化物一般不与酸作用,但 SiO2 能跟 HF 作用: SiO2+ 4HF===SiF4↑+ 2H2O; (3)无机酸一般易溶于水,但 H2SiO3 难溶于水; (4)因 H2CO3 的酸性大于 H2SiO3,所以在 Na2SiO3 溶液中通入 CO2 能发 生下列反 应: Na2SiO3 + CO2 + H2O===H2SiO3↓ + 高温 Na2CO3,但在高温下 SiO2+ Na2CO3=====Na2SiO3+CO2↑也 能发生。
考点一

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递进题组 题组一 题组二
1 2

题组二

3

4

CO2与盐或碱溶液反应的规律
( 操作及现象 通入 CO2,溶液变浑浊 通入 CO2, 溶液变浑浊, 继续通 CO2 至过量,浑浊消失 通入 CO2,溶液变浑浊,再加入品 红溶液,红色褪去 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 溶液 饱和 Na2CO3 溶液 Na2SiO3 溶液 Ca(ClO)2 溶液 )

3.用四种溶液进行实验, 下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系 错误的是 选项 A B C

D

澄清石灰水

考点一

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递进题组 题组一
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1 2

题组二

3

4

由于 Na2CO3 的溶解度大于 NaHCO3,Na2CO3+CO2+

H2O===2NaHCO3,因而会析出 NaHCO3 晶体,A 项正确;

B 项, CO2+Na2SiO3+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓, CO2+Na2CO3 +H2O===2NaHCO3,H2SiO3 与 CO2 不反应,浑浊不会消失; C 项,CO2+Ca(ClO)2+H2O===CaCO3↓+2HClO,溶液变浑浊
后加入品红溶液,被 HClO 氧化褪色;
D 项,首先 CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O,继续通 CO2,生 成可溶于水的 Ca(HCO3)2,再加入足量的 NaOH,则:2NaOH+ Ca(HCO3)2===CaCO3↓+Na2CO3+2H2O,溶液又变浑浊。

答案 B
考点一

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递进题组 题组一
1 2

题组二

3

4

4.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,充分反应后溶液中 c(CO2 ) 与 c (HCO 3 3)

的比值为(不考虑 A.1∶1 C.2∶1

- 2- CO3 、HCO3 的水解)

(

)

B.1∶2 D.1∶3

考点一

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递进题组 题组一
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1 2

题组二

3

4

3.36 L n(CO2)= -1= 0.150 mol 22.4 L· mol

n(NaOH)= 0.200 L×1.00 mol· L-1= 0.200 mol n? NaOH? 0.2 mol 4 n? NaOH? = = 即 1< <2,反应产物为 Na2CO3、 0.15 mol 3 n? CO2? n? CO2? NaHCO3,设其物质的量分别为 x、 y,则
? ?2x+ y= 0.2 mol ? ? ?x+ y= 0.15 mol ? ?x= 0.05 mol 解得? ? ?y= 0.10 mol
- n? CO2 1 3 ? ,所以 - = 。 n? HCO3 ? 2

答案

B

考点一

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1 2

题组二

3

4

思维建模

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:

考点一

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I

考点二

硅酸盐及无机非金属材料

1.硅酸盐 (1)概念: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)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 Na2O· SiO2,钾

3Al2O3· 6SiO2· 2H2O 云母(KH2Al3Si3O12)写成 K2O·
考点二



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2.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 水泥 生产原料 主要设备 石灰石、黏土 水泥回转窑 玻璃 纯碱、石灰石、石英 玻璃熔窑 陶瓷 黏土

陶瓷窑 高温 Na SiO 3 ②玻璃生产中的两个重要反应: Na2CO3+ SiO2===== 2 高温 +CO2↑ ; CaCO3+ SiO2===== 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。
考点二

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1 2

考点二

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1 2

1.有报道称, 2013 年太阳能晶体硅供不应求情况恐持续,其价格可 望持稳。下列有关硅及其化合物的说法中正确的是 试剂瓶中 B. 反 应 ① Na2SiO3 + H2O + CO2===Na2CO3 + H2SiO3↓ , 反 应 高温 ② Na2CO3 + SiO2 ===== Na2SiO3 + CO2↑,两反应是相互矛盾 的,不可能都能发生 C.普通玻璃、石英玻璃,水泥等均属于硅酸盐材料 D. 祖 母 绿 的 主 要成 分 为 Be3Al2Si6O18 , 用 氧化 物 形 式表 示 为 3BeO· Al2O3· 6SiO2
考点二

(

)

A.硅酸钠属于盐,不属于碱,所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞

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1 2

解析

A 项,硅酸钠本身是一种粘合剂,易造成磨口玻璃塞

与瓶口粘结;
B 项,两反应条件不同,反应 ①是在溶液中进行,强酸可以制弱 酸,而高温条件下, CO2 是气体,逸出促使反应发生; C 项,石英玻璃的成分为 SiO2,SiO2 是氧化物不是盐;D 项 正确。
答案 D
考点二

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1 2
解析

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 酸溶液处理时,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材料 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· H2 O D.1 mol 青石棉能使 1 mol HNO3 被还原
考点二

)

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1 2
解析

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 NO,下列说法不正确的是 ( B ) A.青石棉是一种硅酸盐材料 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

硅酸盐指的是硅、氧与其他化学

元素 (主要是铝、 铁、 钙、 镁、 钾、 故青石棉是一种硅酸盐产品;青 石棉是一种纯净物,不可能含有 一 定 量 的 石 英 晶 体 ; 1 mol Na2O· 3FeO· Fe2O3· 8SiO2· H2 O 跟 故能使 1 mol HNO3 被还原。
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酸 溶 液 处 理 时 , 还 原 产 物 只 有 钠等 )结合而成的化合物的总称,

Na2O· 3FeO· Fe2O3· 8SiO2· H2 O 硝酸反应时,失去 3 mol 电子, D.1 mol 青石棉能使 1 mol HNO3 被还原
考点二

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1 2

思维建模
(1)不要混淆二氧化硅和硅的用途 用于制作光导纤维的是 SiO2,用于制作半导体材料、计 算机芯片的是晶体硅。 (2)水晶、石英、玛瑙的主要成分是 SiO2;珍珠的主要成 分是 CaCO3;钻石是金刚石;宝石的主要成分是 Al2O3。

考点二

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I

考点三

碳、硅及化合物的相互关系及应用

1.碳及其化合物的转化关系图

考点三

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2.硅及化合物转化关系图

考点三

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递进题组 题组一
1 2

题组二

3

考点三

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递进题组 题组一
1 2

题组二

3

题组一 碳、硅及其化合物的综合推断 1.已知甲、乙、丙、X 是 4 种中学化学中常见的物质,其转

化关系符合下图。则甲和 X(要求甲和 X 能互换)不可能是 ( )

A.C 和 O2 C.Cl2 和 Fe
考点三

B.CO2 和 NaOH 溶液 D.AlCl3 溶液和 NaOH 溶液
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递进题组 题组一
1 2

题组二

3

O2 O2 C 解析 A 项正确, 既可以实现 C——→CO——→CO2——→ C C O2 CO 的转化, 也可以实现 O2——→CO2——→CO——→CO2 的转化;
NaOH NaOH B 项 正 确 , 既 可 以 实 现 CO2 ——→ NaHCO3 ——→ CO2 CO2 Na2CO3 ——→ NaHCO3 的转化,也可以实现 NaOH ——→ CO2 NaOH Na2CO3——→NaHCO3——→Na2CO3 的转化;
考点三

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递进题组 题组一
1 2

题组二

3

Fe Fe Cl2 C 项错误, 可以实现 Cl2——→FeCl3——→FeCl2——→FeCl3 Cl2 Cl2 的转化,但不能实现 Fe——→ FeCl3——→ FeCl2 的转化;
NaOH NaOH D 项 正 确 , 既 可 以 实 现 AlCl3 ——→ Al(OH)3 ——→ AlCl3 AlCl3 NaAlO2 ——→ Al(OH)3 的转化,也可以实现 NaOH ——→ AlCl3 NaOH NaAlO2——→Al(OH)3——→NaAlO2 的转化。

答案

C

考点三

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递进题组 题组一
1 2

题组二

3

2.A、 B、C、 D、 E 五种物质中均含有同一种非金属元素,它们能发 生如图所示的转化关系,该元素(用 R 表示)的单质能与 NaOH 溶 液反应生成盐(Na2RO3)和氢气。

请回答下列问题: (1) 写 出 各 物 质 的 化 学 式 : A__________ ; B__________ ; C__________; D__________;E__________。
考点三

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递进题组 题组一
1 2

题组二

3

(2)写出反应①的化学方程式:____________________, 该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。 (3)写出反应④的离子方程式:___________________。

(4)写出反应⑤的离子方程式:________________________。

(5)H2CO3 的酸性强于 E 的,请用离子方程式予以证明: ____________________。
考点三

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递进题组 题组一
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1 2

题组二

3

解答本题的 “ 突破口 (1)” 是非金属元素 R 的单质能与

NaOH 溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气,说明是硅及其化合物之 间的转化。 “突破口(2)”是反应条件“高温”, A 在高温条件下, 能与焦炭、CaCO3 发生反应,则 A 为 SiO2。从而顺藤摸瓜推知 B 为 CaSiO3,D 为 Si,E 为 H2SiO3。
答案 (1)SiO2 CaSiO3 Na2SiO3 Si H2SiO3

高温 (2)SiO2+2C=====Si+2CO↑ 1∶2
- (3)Si+2OH-+H2O===SiO2 3 +2H2↑ - 2+ (4)SiO2 + Ca ===CaSiO3↓ 3
- 2- (5)SiO2 + CO + H O===H SiO ↓+ CO 3 2 2 2 3 3

考点三

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递进题组 题组一
1 2

题组二

3

思维建模
(1)解答无机推断题的思维模型

(2)解答硅及其化合物的推断题,高温反应条件、特征反应、 单质与碱反应、 盐溶液与过量盐酸反应产生白色沉淀等往往是 推断题的 “突破口”。
考点三

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递进题组 题组一 题组二
1 2

题组二

3

工业制取高纯硅

3.晶体硅是一种重要的非金属材料,制备纯硅的主要步骤如下: ⅰ .高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅 ⅱ .粗硅与干燥 HCl 气体反应制得 SiHCl3: 300 ℃ Si+ 3HCl===== SiHCl3+ H2 ⅲ .SiHCl3 与过量 H2 在 1 000~ 1 100 ℃反应制得纯硅 已知 SiHCl3 能与 H2O 强烈反应,在空气中易自燃。 请回答下列问题: (1)第ⅰ步制备粗硅的化学反应方程式为________________。
考点三

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递进题组 题组一
1 2

题组二

3

(2)粗硅与 HCl 反应完全后,经冷凝得到的 SiHCl3(沸点 33.0 ℃)中 含有少量 SiCl4(沸点 57.6 ℃ )和 HCl(沸点- 84.7 ℃ ),提纯 SiHCl3 采用的方法为____________________________。 (3)用 SiHCl3 与过量 H2 反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置 略去 ):

①装置 B 中的试剂是 ________________________________。 装置 C 中的烧瓶需要加热,其目的是__________________。
考点三

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递进题组 题组一
1 2

题组二

3

②反应一段时间后, 装置 D 中观察到的现象是________________, 装置 D 不能采用普通玻璃管的原因是______________________, 装置 D 中发生反应的化学方程式为 _________________。 ③为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装置的气 密性,控制好反应温度以及 __________________。 ④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取 上层清液后需再加入的试剂是 ______(填写字母代号 )。 a.碘水
考点三

b.氯水

c.NaOH 溶液
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d.KSCN 溶液 e.Na2SO3 溶液
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递进题组 题组一
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1 2

题组二

3

(1)根据题给信息,粗硅可以用碳还原二氧化硅的办法 高温 来制得,故反应方程式为 SiO2+2C=====Si+2CO↑。

(2)因 HCl 易溶于水, 而 SiHCl3 与 H2O 强烈反应, 故提纯 SiHCl3 的方法只能在无水的条件下利用它们的沸点不同, 采用分馏的 方法进行。
(3)①因 SiHCl3 与水强烈反应, 故 A 中产生的 H2 必须干燥, 故 B 中的液体一定为浓 H2SO4,且 C 中烧瓶需加热,其目的是使 SiHCl3 气化,加快与 H2 的反应。
考点三

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1 2

题组二

3

②根据题给信息石英管中产生的物质应为硅, 故 D 中现象 应有固体产生, 由题给信息, 制纯硅的反应条件为 1 000~ 1 100 ℃,此温度下普通玻璃容易软化。

③因高温下 H2 与 O2 容易反应而爆炸, 故还应排尽装置中 的空气。
④铁与盐酸反应产生 Fe2+,其检验方法常常采用先将 Fe2+ 氧化为 Fe3+然后再加入 KSCN 溶液看是否变血红色来检验。
考点三

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递进题组 题组一
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题组二

3

高温 答案 (1)SiO2+2C=====Si+2CO↑

(2)分馏(或蒸馏)
(3)①浓硫酸 使滴入烧瓶中的 SiHCl3 气化
②有固体物质生成 在反应温度下, 普通玻璃会软化 1 000~1 100 ℃ SiHCl3+H2=============Si+3HCl
③排尽装置中的空气 ④bd

考点三

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1.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×” (1)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料 (√ )

(2012· 新课标全国卷, 8B) (2)合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料 ( × )

解析

(2012· 新课标全国卷, 8D) 合成纤维不是无机非金属材料而是有机物。 )

丁 丁 (3)甲——→乙 ?? ? ? 丙,若甲为焦炭,则丁可能是 O2 ( √ 甲

(2013· 江苏, 6A) (4)SiO2 可与 HF 反应, 因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中( √ )

(2013· 广东理综, 10D)

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(5)高温下用焦炭还原 SiO2 制取粗硅 (6)SiO2 有导电性,所以 SiO2 可用于制备光导纤维
解析 SiO2 不能导电。

(√

)

(2013· 广东理综, 11C) ( × ) (2012· 广东理综, 12B) (7)硅酸钠溶液应保存在带玻璃塞的试剂瓶中 ( × ) (2012· 海南, 4B)

解析 应用橡胶塞。
(8)水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂 ( √ ) (2010· 江苏, 4B)

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2.(2011· 海南,9 改编)“碳捕捉技术”是指通过一定的方法 将工业生产中产生的 CO2 分离出来并利用。如可利用 NaOH 溶液来“捕捉”CO2,其基本过程如下图所示(部 分条件及物质未标出)。

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下列有关该方法的叙述中正确的是 ①能耗大是该方法的一大缺点 ②整个过程中,只有一种物质可以循环利用

(

)

③“反应分离”环节中,分离物质的基本操作是蒸发结晶、 过滤 ④该方法可减少碳排放, 捕捉到的 CO2 还可用来制备甲醇等 产品 A.①② B.②③ C.③④ D.①④

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①,该方法中高温反应炉分离出 CO2,需要消耗较

多能量;

②,整个过程中 NaOH 和 CaO 均可循环利用;

③,从捕捉室中得到的溶液中含有大量的 NaHCO3,加入 CaO 后生成 CaCO3 和 NaOH,通过过滤的方法即可分离; ④ , 捕 捉 到 的 CO2 可 与 H2 反 应 制 备 甲 醇 : CO2 + 一定条件 3H2————→CH3OH+H2O。
答案 D

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3.[2013· 安徽理综,25(3)改编]一种核素 W 的质量数为 28,中子数为 14,则 W 的单质与氢氟酸反应生成两 种 无 色 气 体 , 该 反 应 的 化 学 方 程 式 是

Si+4HF===SiF4↑+2H2↑ 。 __________________________

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4.[2009· 浙江理综,28(1)(2)(3)]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 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示意图。

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相关信息如下: a.四氯化硅遇水极易水解; b.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; c.有关物质的物理常数见下表: 物质 沸点 /℃ 熔点 /℃ 升华温度/℃ SiCl4 57.7 - 70.0 - BCl3 12.8 - 107.2 - AlCl3 FeCl3 PCl5 - - 180 315 - 300 - - 162

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请回答下列问题: (1) 写 出 装 置 A 中 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 : _________________。 (2)装置 A 中 g 管的作用是 ____________; 装置 C 中的试剂是 __________;装置 E 中的 h 瓶需要冷却的理由是 __________ ______________________________________________。 (3)装置 E 中 h 瓶收集到的粗产物可通过精馏 (类似多次蒸馏 ) 得到高纯度四氯化硅,精馏后的残留物中,除铁元素外可能 还含有的杂质元素是 ________(填写元素符号 )。

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依题中信息可知 A 为 Cl2 的发生装置,B、C 为 Cl2

△ 净化装置,D 中发生反应 2Cl2+Si=====SiCl4,生成 SiCl4 用 E 收集,B 中为饱和食盐水将氯化氢气体除去,C 中应为 浓 H2SO4 除水,由表中数据可知 SiCl4 沸点较低,用冷却液 可得到液态 SiCl4;由题中信息粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂
△ 答案 (1)MnO2+4H++2Cl-=====Mn2++Cl2↑+2H2O
(2)平衡气压 浓 H2SO4 SiCl4 沸点较低,用冷却液可得到 液态 SiCl4
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质),即可轻松完成第(3)问。

(3)Al、B、P

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1.下列关于 C、 Si 两种非金属元 素的说法中,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. 最高价氧化物都能与水反 应生成相应的酸

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1.下列关于 C、 Si 两种非金属元 素的说法中,正确的是 ( A ) 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. 最高价氧化物都能与水反 应生成相应的酸

C、Si 都是非金属元素,结 合形成的化合物是共价化 合物,A 正确; Si 元素为亲氧元素, 不能以

游离态存在,故 B 错; 非金属性 C>Si,故氢化物
的热稳定性 SiH4<CH4,故 C 错; SiO2 既不溶于水, 也不和水

反应,故 D 错。

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2. 有 些 科 学 家 提出 硅 是 “21 世 纪 的 能 源”, 这主要是由于作为半导体材料的 硅在太阳能发电过程中具有重要的作 用。下列有关硅的说法中,不正确的是 ( B.硅可由二氧化硅还原制得 C.低温时,硅与水、空气和酸不反应, 但能与氢氟酸反应 D.自然界中硅的储量丰富,自然界中存 在大量的单质硅 ) A.高纯度的硅广泛用于制作计算机芯片

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2. 有 些 科 学 家 提出 硅 是 “21 世 纪 的 能 源”, 这主要是由于作为半导体材料的 硅在太阳能发电过程中具有重要的作 用。下列有关硅的说法中,不正确的是 ( D ) A.高纯度的硅广泛用于制作计算机芯片 B.硅可由二氧化硅还原制得 C.低温时,硅与水、空气和酸不反应, 但能与氢氟酸反应 D.自然界中硅的储量丰富,自然界中存 在大量的单质硅

自然界中不存在 单质硅。

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3.下列关于 SiO2 和 CO2 的叙述中不 正确的是 A.都是共价化合物 B.都是酸性氧化物, 都能与强碱溶 液反应 C. 都能溶于水且与水反应生成相 应的酸 D.SiO2 可用于制光导纤维, 干冰可 用于人工降雨 ( )

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3.下列关于 SiO2 和 CO2 的叙述中不 正确的是 A.都是共价化合物 B.都是酸性氧化物, 都能与强碱溶 液反应 ( C )

二氧化硅不溶于水,硅酸 是 利用 可溶 性硅酸 盐与

C. 都能溶于水且与水反应生成相 酸反应制得的。 应的酸 D.SiO2 可用于制光导纤维, 干冰可 用于人工降雨

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4.常温下,下列不发生反应的一组 物质是 ( )

①硅与 NaOH 溶液 ②硅与盐 酸 ③硅与氢氟酸 ④二氧化硅 与碳酸钠 ⑤二氧化硅与 NaOH 溶液 ⑥二氧化硅与浓硝酸 A.①②④ C.②⑤⑥ B.③④⑥ D.②④⑥

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4.常温下,下列不发生反应的一组 物质是 ( D )

①硅与 NaOH 溶液 ②硅与盐 酸 ③硅与氢氟酸 ④二氧化硅 与碳酸钠 ⑤二氧化硅与 NaOH 溶液 ⑥二氧化硅与浓硝酸 A.①②④ C.②⑤⑥ B.③④⑥ D.②④⑥

①Si+2NaOH+H2O=== Na2SiO3 + 2H2↑ , ③Si + 4HF===SiF4↑ + 2H2↑ , SiO2 + 2NaOH===Na2SiO3 +H2O。

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5.下列叙述正确的是

(

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A. 高温下二氧化硅与碳酸钠反应 放出二氧化碳,说明硅酸 (H2SiO3)的酸性比碳酸强 B.陶瓷、玻璃、水泥容器都能贮存 氢氟酸 C.石灰抹墙、 水泥砌墙的硬化过程 原理相同 D. 玻璃窑中出来的气体的主要成 分是二氧化碳

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5.下列叙述正确的是

( D )

A. 高温下二氧化硅与碳酸钠反应 放出二氧化碳,说明硅酸 (H2SiO3)的酸性比碳酸强 B.陶瓷、玻璃、水泥容器都能贮存 氢氟酸 C.石灰抹墙、 水泥砌墙的硬化过程 原理相同 D. 玻璃窑中出来的气体的主要成 分是二氧化碳

二氧化硅在高温下能与碳酸钠 高温 反 应 : Na2CO3 + SiO2 ===== Na2SiO3+ CO2↑,但不能说明 硅酸的酸性比碳酸强,上述反 应之所以能进行,是因为 CO2 不断逸出,反应向右进行;玻 璃、 陶瓷、 水泥中均含有 SiO2, 会与氢氟酸反应;石灰抹墙 发生反应 CO2+ Ca(OH)2=== CaCO3↓ + H2O,而水泥砌墙 是水泥与水作用发生一系列变 化而凝固变硬。

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6.下列离子方程式不正确的是 (
2- ===SiO3 + H2O

)

解析

A. 石英与烧碱反应: SiO2+ 2OH- B. 硅 与 烧 碱 反 应 : Si + 2OH -
- ===SiO2 3 + H2↑

C. 硅酸钠溶液中通入少量 CO2 :
2 SiO 2 + CO + H O===CO 3 2 2 3 +
- -

H2SiO3↓ D. 往水玻璃中加入盐酸: 2H + +
- SiO2 3 ===H2SiO3↓

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6.下列离子方程式不正确的是 ( B ) A. 石英与烧碱反应: SiO2+ 2OH-
2- ===SiO3 + H2O

解析

B. 硅 与 烧 碱 反 应 : Si + 2OH -
- ===SiO2 3 + H2↑

硅与烧碱溶液反应时, H2O 参 与 反 应 , Si + 2OH - +
- H2O===SiO2 3 + 2H2↑。

C. 硅酸钠溶液中通入少量 CO2 :
2 SiO 2 + CO + H O===CO 3 2 2 3 +
- -

H2SiO3↓ D. 往水玻璃中加入盐酸: 2H + +
- SiO2 3 ===H2SiO3↓

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7. 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 )

解析

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7. 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 ) A.Na2SiO3 B.Na2CO3、Na2SiO3 C.Na2CO3、SiO2 D.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: H2SiO3===== △ H2O+ SiO2 ; 2NaHCO3 ===== Na2CO3 + CO2↑ + H2O ; 高温 Na2CO3 + SiO2 ===== Na2SiO3 + CO2↑,所以最后所得固体 物质是 Na2SiO3,故选 A 项。

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8.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 C.Pb3O4 ( )

解析

B.Pb2O3 D.PbO2

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8.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 C.Pb3O4 ( C )

解析

设此铅氧化物的化学式为 PbxOy, PbxOy~y[O]~yCO~yCO2~yCaCO3 16y m(O)= 1.28 g 100y 8.0 g

B.Pb2O3 D.PbO2

所以 m(Pb)=13.7 g-1.28 g=12.42 g m? Pb? m? O? x∶ y= ∶ = 3∶ 4。 M? Pb? M? O?

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9.将足量 CO2 通入 KOH 和 Ca(OH)2 的混合稀溶液 中,生成沉淀的物质的量 (n)和通入 CO2 体积(V)的 关系正确的是 ( )

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解析 CO2 与 KOH 和 Ca(OH)2 都会反应,但存在着竞争,如果先与 KOH 反应,则反应后生成的 K2CO3 立即会与 Ca(OH)2 反应生成 CaCO3,因此,可以看成 CO2 先与 Ca(OH)2 反应,所以通 CO2 后立 即有 CaCO3 生成。
第二步还要判断 CO2 是先跟 KOH 反应还是先与生成的 CaCO3 反应, 同样可以采用假设法判断,即如果先与 CaCO3 反应,则生成的 Ca(HCO3)2 又会与 KOH 反应,因此应是先与 KOH 反应,此过程生 成沉淀的物质的量不变,当 KOH 反应完全,再与 CaCO3 反应,直 至沉淀完全溶解,故选 D。

答案

D

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10.下列说法正确的是

(

)

A.高温下, 可在试管内完成焦炭和石英砂 (SiO2)制取硅的反应 B.CO2 和钠在一定条件下反应可以得到金刚石和碳酸钠,反 应中氧化剂和还原剂物质的量之比是 3∶ 4 C. 现代海战通过喷放液体 SiCl4( 极易水解 )和液氨可产生烟 幕,烟幕的主要成分是 NH4Cl D.从燃煤烟道灰 (含 GeO2)中提取半导体材料单质锗 (Ge),没 有发生氧化还原反应

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解析 A 项, 试管自身含有二氧化硅, 高温条件下可以和焦炭反应;

B 项,CO2 和钠在一定条件下反应可以得到金刚石和碳酸钠, 反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比是 1∶4;

C 项,SiCl4(极易水解)水解后生成硅酸和氯化氢,氯化氢易和 氨气反应生成氯化铵固体;
D 项,由 GeO2 提取半导体材料单质锗(Ge)发生了氧化还原反应。

答案

C

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11.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。

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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 ___________________。

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审题分析

本题应抓住框图中的转化关系,以题设条件 C+过量盐酸

—→E(白色沉淀)为突破口进行推断, 并结合已有知识进行设定与推测。

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。
答案 (1)SiO2


光导纤维


2 (2)SiO2+2OH ===SiO3 +H2O
- (3)Si+2OH-+H2O===SiO2 3 +2H2↑

- + (4)SiO2 3 +2H ===H2SiO3↓

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12.含 A 元素的一种单质是一种重要的半导体材料,含 A 元素的一种化合物 C 可用于制造高性能的现代通讯材料 ——光导纤维, C 与烧碱反应生成含 A 元素的化合物 D。 (1)在元素周期表中,A 位于________族,与 A 同族但相 对原子质量比 A 小的元素 B 的原子结构示意图为 ________, A 与 B 在原子的电子层结构上的相同点是 ___________________。 (2)易与 C 发生化学反应的酸是________(写名称),反应 的化学方程式是____________________________。

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(3)将 C 与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成 D,同时还 生成 B 的最高价氧化物 E;将全部的 E 与全部的 D 在足量的水 中混合后,又发生化学反应生成含 A 的化合物 F。 ①写出生成 D 和 F 的化学反应方程式: ____________________。 ②要将纯碱高温熔化,下列坩埚中可选用的是 ________。 A.普通玻璃坩埚 C.氧化铝坩埚 B.石英玻璃坩埚 D.铁坩埚

(4)100 g C 与石灰石的混合物充分反应后, 生成的气体在标准状 况下的体积为 11.2 L,100 g 混合物中石灰石的质量分数是 ____________________。

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解析 (1)A 元素单质可作半导体材料, 含 A 元素的某化合物是制 造光导纤维的原料,可知 A 为硅元素,C 为 SiO2,D 为 Na2SiO3。 比硅相对原子质量小的同族元素 B 为碳。
(2)C 为 SiO2,能与 SiO2 反应的酸只有氢氟酸。

(3)SiO2 与 Na2CO3 高温下反应生成 Na2SiO3 和 CO2,含 SiO2 的材 料(普通玻璃、石英玻璃)以及 Al2O3 等都能与 Na2CO3 在高温下反 应,故不能用以上材质的坩埚熔融 Na2CO3。

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(4)若 SiO2 恰好完全反应或过量,与 CaCO3 反应的化学方程式只有一 高温 个,即 CaCO3+ SiO2=====CaSiO3+ CO2↑。若 CaCO3 过量,除发生 高温 上述反应外, 还会发生反应: CaCO3=====CaO+ CO2↑。 总之, CaCO3 的多少决定了 CO2 的产量,可通过以下关系列式求解: CaCO3 100 g m(CaCO3) ~ CO2 22.4 L 11.2 L

m(CaCO3)= 50 g 50 g 混合物中 CaCO3 的质量分数: ×100%=50%。 100 g

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(2)氢氟酸 SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O

高温 (3)①SiO2 +Na2CO3=====Na2SiO3 +CO2↑,Na2SiO3 +CO2 + H2O===Na2CO3+H2SiO3↓ ②D

(4)50%

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13.硅及其化合物在自然界广泛存在并被人类应用。 (1)氮化硅膜与二氧化硅膜相比较具有表面化学性能稳定 等优点,故氮化硅膜可用于半导体工业。可以用 NH3 和 SiH4(硅烷)在一定条件下反应, 并在 600 T 的加热基板上 生成氮化硅膜: 一定条件 3SiH4+4NH3 ======= Si3N4+12H2 以硅化镁为原料制备硅烷的反应和工业流程如下: 常温 反 应 原 理 : 4NH4Cl + Mg2Si===== 4NH3↑ + SiH4↑ + 常压 2MgCl2 (ΔH<0)

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① NH4Cl 中的化学键类型有 ______________________, SiH4 的 电子式为 ______________。 ②上述生产硅烷的过程中液氨的作用是 _________________。 ③氨气是重要的工业原料, 写出氨气发生催化氧化反应生成 NO 的化学方程式 ____________________________, 实验室可利用如右图所示装置完成该反应。在实 验过程中, 除观察到锥形瓶中产生红棕色气体外, 还可观察到有白烟生成,白烟的主要成分是 ______________。

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(2) 三硅酸镁 (Mg2Si3O8· nH2O) 难溶于水,在医药上可做抗酸 剂。它除了可以中和胃液中多余的酸之外,生成的 H2SiO3 还 可覆盖在有溃疡的胃表面,保护其不再受刺激。三硅酸镁与 盐酸反应的化学方程式为 ____________________________ 。 将 0.184 g 三硅酸镁加入到 50 mL 0.1 mol· L 应后, 滤去沉淀, 用 0.1 mol· L
-1 -1

盐酸中, 充分反

NaOH 溶液滴定剩余的盐酸,

消耗 NaOH 溶液 30 mL,则 Mg2Si3O8· nH2O 中的 n 值为 __________。 (注: Mg2Si3O8 的摩尔质量为 260 g· mol 1)。


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解析

(1)②液氨的作用是制冷、吸收热量,保证反应在常温

下进行,并不参与反应。

(2) 书 写 Mg2Si3O8· nH2O 与 HCl 反 应 的 化 学 方 程 式 时 , Mg2Si3O8· nH2O 要以整体形式出现。 Mg2Si3O8· nH2O+4HCl===3H2SiO3+2MgCl2+(n-1)H2O 1 mol 4 mol

0.050 L×0.1 mol· L-1- 0.1 mol· L-1×0.030 L
x mol x=0.000 5 0.000 5×(260+18n)=0.184,n=6。 =0.002 mol

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答案

(1)①极性键(或共价键)、离子键

②吸收热量,保证反应在常温下进行 ( 答“制冷”或 “降温”均可) 催化剂 ③4NH3+5O2 ===== 4NO+6H2O △ NH4NO3(或硝酸铵)

(2)Mg2Si3O8· nH2O+4HCl===3H2SiO3+2MgCl2+(n-1)H2O 6

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14.氮化硅(Si3N4)是一种优良的高温结构陶瓷,在工业生产和科 技领域中有重要用途。 Ⅰ .工业上有多种方法来制备氮化硅, 下面是几种常见的方法: 方法一 方法二 直接氮化法:在 1 300~1 400 ℃时,高纯粉状硅与 化学气相沉积法:在高温条件下利用四氯化硅气体、 纯氮气化合,其反应方程式为 _____________________。 纯氮气、氢气反应生成氮化硅和 HCl,与方法一相比,用此 法制得的氮化硅纯度较高,其原因是 ___________________。 方法三 Si(NH2)4 热分解法:先用四氯化硅与氨气反应生成 Si(NH2)4 和一种气体 __________(填分子式);然后使 Si(NH2)4 受热分解,分解后的另一种产物的分子式为 ______________。

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Ⅱ .(1)氮化硅抗腐蚀能力很强,但易被氢氟酸腐蚀,氮化硅与氢 氟酸反应生成四氟化硅和一种铵盐,此盐中存在的化学键类型 有 ______________。 (2)已知: 25 ℃,101 kPa 条件下的热化学方程式: 3Si(s)+ 2N2(g)===Si3N4(s) ΔH=- 750.2 kJ· mol-1①


Si(s)+ 2Cl2(g)===SiCl4(g) ΔH=- 609.6 kJ· mol 1② 1 1 - H2(g)+ Cl2(g)===HCl(g) ΔH=- 92.3 kJ· mol 1③ 2 2 请写出四氯化硅气体与氮气、氢气反应的热化学方程式: ___________________________________________________。

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Ⅲ .工业上制取高纯硅和四氯化硅的生产流程如下:

已知:X、高纯硅、原料 B 的主要成分都可与 Z 反应,Y 与 X 在 光照或点燃条件下可反应, Z 的焰色呈黄色。 (1)原料 B 的主要成分是 ________(写名称 )。 (2)写出焦炭与原料 B 中的主要成分反应的化学方程式: ______。 (3)上述生产流程中电解 A 的水溶液时,阳极材料能否用 Cu ? ________(填“能”或“不能” )。写出 Cu 为阳极电解 A 的水溶 液开始一段时间阴、阳极的电极方程式。 阳极: ________;阴极 ________。

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解析

Ⅰ.方法一:氮化硅的化学式是 Si3N4,根据元素守恒可以 1 300~1 400 ℃ 写出硅与纯氮气化合的反应方程式为 3Si+2N2============= Si3N4;
方法二:方法一的产物中会混有没有完全反应的单质硅,而化 高温 学气相沉积法的反应为 3SiCl4+2N2+6H2=====Si3N4+12HCl, 该生产过程中除了 Si3N4 是固体外,其他物质均为气体,故得到 的产物较纯净; 方法三:四氯化硅与氨气反应生成 Si(NH2)4 的反应为 SiCl4 +

4NH3===Si(NH2)4 + 4HCl , Si(NH2)4 受 热 分 解 的 反 应 为 △ 3Si(NH2)4=====Si3N4+8NH3↑。

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Ⅱ.(1)氮化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和氟化铵, 氟化铵 中含有离子键和极性共价键。 (2)四氯化硅气体与氮气、氢气反应的方程式:3SiCl4+2N2 +6H2===Si3N4+12HCl。
根据盖斯定律,将①-②×3+③×12 得 3SiCl4(g)+2N2(g) +6H2(g)===Si3N4(s)+12HCl(g) ΔH=-29.0 kJ· mol-1。
Ⅲ.根据流程图分析,原料 B 和焦炭反应产生的是粗硅,故原料 B 是二氧化硅,X 是氯气。由“Y 与 X 在光照或点燃条件下可 反应”可以推知 Y 是氢气,再根据“Z 的焰色呈黄色”、“X、 高纯硅、原料 B 的主要成分都可与 Z 反应”综合推断 Z 为氢氧 化钠,A 为氯化钠。

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答案

1 300~1 400 ℃ Ⅰ.方法一: 3Si+2N2===============Si3N4

方法二:方法一所得到的产品中混有单质硅(或方法二除产品是 固体外,其他物质均为气体)

方法三:HCl NH3
Ⅱ.(1)离子键、 共价键 (2)3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)===Si3N4(s) +12HCl(g) ΔH=-29.0 kJ· mol-1

1 600~1 800 ℃ Ⅲ.(1) 二氧化硅 (2)SiO2+2C=============Si+2CO↑
(3)不能 Cu-2e-===Cu2+ 2H2O+2e-===H2↑+2OH-
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