碳族元素
Ⅰ.課標(biāo)要求
通過實(shí)驗(yàn)了解硅及其化合物的主要性質(zhì)，認(rèn)識其在信息技術(shù)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。
Ⅱ.考綱要求
1.了解單質(zhì)硅及其重要硅的化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用
3.能綜合應(yīng)用硅及硅的化合物知識
Ⅲ.教材精講
1.本考點(diǎn)知識結(jié)構(gòu)

2.碳族元素
①碳族元素的特征：碳族元素原子最外層電子數(shù)為4，既不容易失去電子，又不容易得到電子，易形成共價(jià)鍵，難形成離子鍵。碳族元素形成的單質(zhì)在同周期中硬度最大，熔沸點(diǎn)最高(如金剛石、晶體硅)。
②碳族元素的化合價(jià)：碳族元素的主要化合價(jià)有+2，+4，其中鉛+2價(jià)穩(wěn)定，其余元素+4價(jià)穩(wěn)定。
③碳族元素的遞變規(guī)律：從上到下電子層數(shù)增多，原子半徑增大，原子核對最外層電子的吸引能力減弱，失電子的能力增強(qiáng)，從上到下由非金屬遞變?yōu)榻饘俚淖兓�非常典型。其中碳是非金屬，錫、鉛是金屬，硅、鍺是半導(dǎo)體材料。
④碳族元素在自然界里的存在：自然界里碳有游離態(tài)和化合態(tài)兩種；硅在地殼里無游離態(tài)，主要以含氧化合物的形式存在。
⑤幾種同素異形體：碳：金剛石、石墨、C60、C70等；硅：晶體硅，無定形硅。
3.碳
在常溫下碳很穩(wěn)定，只在高溫下能發(fā)生反應(yīng)，通常表現(xiàn)為還原性。
①燃燒反應(yīng)
②與某些氧化物的反應(yīng)：C＋CO2 2CO；C＋2CuO CO2↑＋2Cu；
C＋H2O CO＋H2O（CO、H2的混合氣體叫水煤氣）；
2C+SiO2 Si+2CO↑
③與氧化性酸反應(yīng)：C＋2H2SO4（濃） CO2↑＋2SO2↑＋2H2O；
C＋4HNO3（濃） CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
4.CO
不溶于水，有毒(CO和血紅蛋白結(jié)合，使血紅蛋白無法和O2結(jié)合，而使細(xì)胞缺氧引起中毒)，但由于CO無色無味因此具有更大的危險(xiǎn)性。
①可燃性
②還原性：CO+CuO CO2＋Cu，CO+H2O(g) CO2+H2O
5.CO2
直線型（O＝C＝O）非極性分子，無色能溶于水，密度大于空氣，可傾倒，易液化。固態(tài)CO2俗稱干冰，能升華，常用于人工降雨。實(shí)驗(yàn)室制法：CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋CO2↑＋H2O。
①酸性氧化物一—酸酐
Ca(OH)2＋CO2＝CaCO3↓＋H2O(用于檢驗(yàn)CO2)
②氧化性：CO2＋C 2CO；2Mg＋CO2 2MgO＋C
6.碳酸鹽
①溶解性：Ca(HCO3)2>CaCO3；Na2CO3>NaHCO3。
②熱穩(wěn)定性：Na2CO3>CaCO3；堿金屬正鹽>堿金屬酸式鹽: Na2CO3>NaHCO3。
③相互轉(zhuǎn)化：碳酸正鹽 碳酸酸式鹽(除雜用)
7.硅
①硅在地殼中只有化合態(tài)，沒有游離態(tài)。其含量在地殼中居第二，僅次于氧，是構(gòu)成礦物和巖石的主要成分。
②晶體硅是灰黑色，有金屬光澤，硬而脆的固體，是半導(dǎo)體，具有較高的硬度和熔點(diǎn)。
③硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下，只能與氟氣、氫氟酸及強(qiáng)堿溶液反應(yīng):Si+2F2＝SiF4、Si+4HF＝SiF4+2H2↑、Si+2NaOH+H2O＝Na2SiO3+2H2↑；在加熱條件下，能與氧氣、氯氣等少數(shù)非金屬單質(zhì)化合：Si＋O2 SiO2。
④制備：在電爐里用碳還原二氧化硅先制得粗硅：SiO2＋2C Si＋2CO↑，將制得的粗硅，再與C12反應(yīng)后，蒸餾出SiCl4，然后用H2還原SiCl4可得到純硅。有關(guān)的反應(yīng)為：Si十2C12 SiCl4、 SiCl4+2H2 Si+4HCl。
⑤硅在高新技術(shù)中的應(yīng)用：高純硅可作半導(dǎo)體材料，晶體硅還可做光電轉(zhuǎn)換材料及制作DNA芯片為代表的生物工程芯片。
8.SiO2
①SiO2為原子晶體，是一種堅(jiān)硬難熔的固體，硬度、熔點(diǎn)都很高。而CO2通常狀況下是氣體，固體熔點(diǎn)很低。其差別在于晶體類型不同。CO2是分子晶體，故熔點(diǎn)很低。
②二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，不能跟酸(氫氟酸除外)發(fā)生反應(yīng)。由于它是一種酸性氧化物，所以能跟堿性氧化物或強(qiáng)堿反應(yīng)。
SiO2+CaOCaSiO3、SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O(堿溶液不能在使用磨口玻璃塞的試劑瓶中)
③二氧化硅是一種特殊的酸性氧化物。
a．酸性氧化物大都能直接跟水化合生成酸，但二氧化硅卻不能直接跟水化合，它的對應(yīng)水化物(硅酸)只能用相應(yīng)的可溶性硅酸鹽跟鹽酸作用制得：首先讓SiO2和NaOH（或Na2CO3）在熔化條件下反應(yīng)生成相應(yīng)的硅酸鈉：SiO2＋2NaOH Na2SiO3＋H2O，SiO2＋Na2CO3 Na2SiO3＋CO2，然后用酸與硅酸鈉作用制得硅酸：Na2SiO3+2HCl ===H2SiO3+2NaCl。
b．酸性氧化物一般不跟酸作用，但二氧化硅卻能跟氫氟酸起反應(yīng)：SiO2+4HF＝SiF4+2H2O(氫氟酸不能盛放在玻璃容器中)。
④光導(dǎo)纖維：從高純度的SiO2或石英玻璃熔融體中，拉出的直徑約100μm的細(xì)絲，稱為石英玻璃纖維，這種纖維稱為光導(dǎo)纖維。光纖通信是一種新技術(shù)，它將光信號在光導(dǎo)纖維中進(jìn)行全反射傳播，取代了電信號在銅線中的傳播，達(dá)到兩地通信的目的。光纖通信優(yōu)點(diǎn)：信息傳輸量大，每根光纜可同時(shí)通過10億路電話；原料來源廣；質(zhì)量輕，每千米27克；不怕腐蝕，鋪設(shè)方便；抗電磁干擾，保密性好。
⑤石英、水晶及其壓電效應(yīng)
石英的主要成分是SiO2,可用來制造石英玻璃。石英晶體中有時(shí)含有其他元素的化合物,它們以溶解狀態(tài)存在于石英中,呈各種顏色。。純凈的SiO2晶體叫做水晶,它是六方柱狀的透明晶體,是較貴重的寶石。水晶或石英在受壓時(shí)能產(chǎn)生一定的電場,這種現(xiàn)象被稱為“壓電效應(yīng)”。后來這種“壓電效應(yīng)”被應(yīng)用在電子工業(yè)及鐘表工業(yè)和超聲技術(shù)上。。
9．硅酸和硅膠
①硅酸：硅酸有多種形式，如H4SiO4、H2SiO3、H2Si2O5等。一般用通式xSiO2?yH2O表示，由于“H2SiO3”分子式最簡單，習(xí)慣采用H2SiO3作為硅酸的代表。
②硅酸酸性比碳酸還弱，由下列反應(yīng)可證明：Na2SiO3+CO2+H2O＝H2SiO3↓+Na2CO3
③硅膠：剛制得的硅酸是單個(gè)小分子，能溶于水，在存放過程中，它會逐漸失水聚合，形成各種多硅酸，接著就形成不溶于水，但又暫不從水中沉淀出來的“硅溶膠”。如果向硅溶膠中加入電解質(zhì)，則它會失水轉(zhuǎn)為“硅凝膠”。把硅凝膠烘干可得到“硅膠”。烘干的硅膠是一種多孔性物質(zhì)，具有良好的吸水性。而且吸水后還能烘干重復(fù)使用，所以在實(shí)驗(yàn)室中常把硅膠作為作為干燥劑。
10.硅及其化合物的“反常”
①Si的還原性大于C，但C卻能在高溫下還原出Si：SiO2＋2C Si＋2CO↑
②非金屬單質(zhì)跟堿液作用一般無H2放出，但Si卻放出H2：Si+2NaOH+H2O＝Na2SiO3+2H2↑
③非金屬單質(zhì)一般不跟非氧化性酸作用，但Si能與HF作用：Si+4HF＝SiF4+2H2↑
④非金屬單質(zhì)大多為非導(dǎo)體，但Si為半導(dǎo)體。
⑤SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接將它與水作用制備H2SiO3。
⑥酸性氧化物一般不與酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2+4HF＝SiF4+2H2O
⑦無機(jī)酸一般易溶于水，但H2SiO3難溶于水。
⑧因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通人CO2能發(fā)生下列反應(yīng)：Na2SiO3+CO2+
H2O＝H2SiO3↓+Na2CO3，但在高溫下SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑也能發(fā)生。
⑨Na2SiO3的水溶液稱水玻璃，但它與玻璃的成分大不相同，硅酸鈉水溶液(即水玻璃)稱泡花堿，但它卻是鹽的溶液，并不是堿溶液。
11.硅酸鹽
①硅酸鹽是構(gòu)成地殼巖石的主要成分，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組成可用氧化物的形式表示。例如：硅酸鈉Na2SiO3(Na2O?SiO2)；鎂橄欖石Mg2SiO4(2MgO?SiO2)；高嶺石Al2(Si2O5)(OH)4(A12O3?2SiO2?2H2O)
②云母、滑石、石棉、高嶺石等，它們都屬于天然的硅酸鹽。
③人造硅酸鹽：主要有玻璃、水泥、各種陶瓷、磚瓦、耐火磚、水玻璃以及某些分子篩等。
④硅酸鹽制品性質(zhì)穩(wěn)定，熔點(diǎn)較高，難溶于水，有很廣泛的用途。最簡單硅酸鹽是硅酸鈉，其水溶液俗稱水玻璃，是一種礦物膠，可作粘合劑，防腐劑。
12.水泥、玻璃、陶瓷
①普通水泥的主要成分是硅酸三鈣（3CaO?SiO2）、硅酸二鈣（2CaO?SiO2）和鋁酸三鈣（3CaO?Al2O3），水泥具有水硬性，水泥、沙子和碎石的混合物叫混凝土。
②制玻璃的主要原料是純堿、石灰石和石英，主要反應(yīng)是：SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑、SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑，玻璃是無固定熔點(diǎn)的混合物。加入氧化鈷后的玻璃呈藍(lán)色，加入氧化亞銅后的玻璃呈紅色，普通玻璃一般呈淡綠色，這是因?yàn)樵�料中混有二價(jià)鐵的緣故。
③制造陶瓷的主要原料是黏土，黏土的主要成分：Al2O3?2SiO2?2H2O。
13.無機(jī)非金屬材料
無機(jī)非金屬材料包含除傳統(tǒng)陶瓷外的各種性能優(yōu)異的精細(xì)陶瓷：耐高溫的二氧化鋯（ZrO2）陶瓷、高熔點(diǎn)的氮化硅（Si3N4）和碳化硅（SiC）陶瓷；透明的氧化鋁、砷化鎵（GaAs）、硫化鋅（ZnS）、硒化鋅（ZnSe）、氟化鎂（MgF2）、氟化鈣（CaF2）等氧化物或非氧化物陶瓷；生物陶瓷；超細(xì)微粉體粒子制造的納米陶瓷等。
Ⅳ.典型例題
例1、（06全國理綜)在呼吸面具和潛水艇中可用過氧化鈉作為供氧劑。請選用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑和實(shí)驗(yàn)用品，用圖中的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證明過氧化鈉可作供氧劑。





⑴A是制取C02的裝置。寫出A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________。
儀器加入試劑加入該試劑的目的
B飽和NaHC03溶液
C
D
⑵填寫表中空格：





⑶寫出過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________。
⑷試管F中收集滿氣體后，下一步實(shí)驗(yàn)操作是：______________________。
【解析】命題意圖就是驗(yàn)證過氧化鈉與水或二氧化碳的反應(yīng)及對供氧劑信息的理解認(rèn)識。實(shí)驗(yàn)儀器中的A是二氧化碳發(fā)生裝置，B、D是除雜裝置，C是反應(yīng)裝置，E是收集裝置。本實(shí)驗(yàn)可能存在的雜質(zhì)氣體有：制取二氧化碳的是HCl和水，但由于過氧化鈉與二氧化碳和水都能反應(yīng)產(chǎn)生氧氣，故水不必除去。
答案：⑴ CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
⑵ B 飽和NaHCO3 除CO2中的HCl
C Na2O2粉末 反應(yīng)物
D NaOH溶液 除去未反應(yīng)的CO2
⑶ 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
⑷ 把E中的導(dǎo)管移出水面，關(guān)閉分液漏斗活塞，用姆指堵住試管口，取出試管，立即把帶火星的木條伸入試管口內(nèi)，木條復(fù)燃，證明試管中收集的氣體是氧氣。
【點(diǎn)評】本題涉及CO2實(shí)驗(yàn)室制法，實(shí)驗(yàn)室用碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)指取CO2所得氣體中，由于鹽酸具有揮發(fā)性，所制備氣體中含有氯化氫氣體和水蒸汽，氯化氫氣體也會與過氧化鈉反應(yīng)，因此需要用飽和碳酸鈉溶液進(jìn)行洗氣，以除去HCl氣體，水蒸汽和CO2氣體都會與過氧化鈉反應(yīng)生成氧氣，所以不必除去水蒸汽，緊接著，讓含有少量水蒸汽的CO2氣體通過過氧化鈉（過氧化鈉是粉末狀物質(zhì)，為了防止被氣體吃入導(dǎo)氣管，最好是用石棉絨包住過氧化鈉）進(jìn)行反應(yīng)，然后用氫氧化鈉除去位反應(yīng)的CO2，最后用排水法收集氧氣，進(jìn)行檢驗(yàn)。不難看出題目涉及知識點(diǎn)都來自課本中的主干知識，要求學(xué)生一定要重視課本。
例2、我國科學(xué)家合成出世界上最細(xì)的碳納米管，直徑僅有0.5nm，它的直徑與C36分子直徑相當(dāng)，十分接近0.4nm理論極限值，這項(xiàng)成果獲取2002年度國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。已知C36是由正五邊形和正六邊形構(gòu)成的足球狀分子，在多面體中，棱邊數(shù)=頂點(diǎn)數(shù)+面數(shù)－2。根據(jù)以上信息，下列有關(guān)推斷不正確的是（ ）
A．碳納米管與金剛石互為同素異形體
B．碳納米管屬于高分子化合物
C．每個(gè)C36分子中有18個(gè)雙鍵
D．C36分子中有12個(gè)正五邊形，8個(gè)正六邊形構(gòu)成
【解析】由題意不難看出，碳納米管與金剛石都是由碳元素組成的不同的單質(zhì)，所以A正確；碳納米管是單質(zhì)，而不是化合物，B顯然是錯(cuò)誤的。至于C、D答案正確與否需要進(jìn)行如下的計(jì)算分析：
設(shè)：C36中正五邊形和正六邊形的個(gè)數(shù)分別為x、y個(gè)
根據(jù)一個(gè)棱邊為兩個(gè)面（正五邊形或正六邊形）所共用，一個(gè)面上的頂點(diǎn)C原子與相鄰C原子通過C—C鍵或C=C鍵形成三個(gè)棱邊，考慮一個(gè)棱邊（C—C鍵或C=C鍵）為兩個(gè)C原子共用，結(jié)合題設(shè)信息可得如下方程式：
1/2×(5x+6y)=36+x+y-2
1/2×(5x+6y)= 1/2×（3×36）
而雙鍵數(shù)應(yīng)按所有碳原子最多可形成的C—C鍵數(shù)減去邊數(shù)為：
1/2×（4×36）—1/2×（3×36）=18
所以C、D答案正確。
答案：B
【點(diǎn)評】利用不斷發(fā)現(xiàn)的新材料，而作為高考命題新的生長點(diǎn)，這是近幾年化學(xué)高考的一個(gè)值得關(guān)注的動(dòng)向。萬變不離其宗，其實(shí)本問題的解決還有賴于晶體計(jì)算中的分?jǐn)偹枷牒妥闱蚍肿咏Y(jié)構(gòu)的直觀想象，同時(shí)也足以說明數(shù)學(xué)工具在化學(xué)分子結(jié)構(gòu)分析中的重要作用。
例3．據(jù)報(bào)導(dǎo)我國科學(xué)家近年來研制出一種新型“連續(xù)纖維增韌”航空材料，其主要成分是由碳化硅（結(jié)構(gòu)類似于金剛石）、陶瓷和碳纖維復(fù)合而成。下列相關(guān)敘述不正確的是
A．它耐高溫抗氧化 B．它比鋼鐵輕、硬，但質(zhì)地較脆
C．它沒有固定熔點(diǎn) D．它是一種新型無機(jī)非金屬材料
【解析】此航空材料是碳化硅、陶瓷和碳纖維等無機(jī)非金屬材料復(fù)合而成，是混合物，故沒有固定熔點(diǎn)。同時(shí)它也糅合了碳化硅、陶瓷和碳纖維各自的優(yōu)良性能，耐高溫、抗腐蝕、抗氧化、堅(jiān)硬、輕巧、有良好的韌性等。碳化硅、陶瓷、碳纖維均屬于無機(jī)非金屬材料。
答案：B
【點(diǎn)評】對醒目的字句進(jìn)行字斟酢句的分析、加工、聯(lián)想是新信息問題解決的關(guān)鍵。

Ⅴ.跟蹤訓(xùn)練
一、選擇題（下列各題均只有一個(gè)合理答案，請將合理答案的序號填在第Ⅱ卷題首的答案欄內(nèi)，填在其他地方無效）
1、（06上海）下列不符合當(dāng)今化學(xué)研究方向的是
A．發(fā)現(xiàn)新物質(zhì) B．合成新材料
C．研究化學(xué)反應(yīng)的微觀過程 D．研究化學(xué)反應(yīng)中原子守恒關(guān)系
2．人類使用材料的增多和變化，標(biāo)志著人類文明的進(jìn)步，下列材料與化學(xué)制備無關(guān)的是（ ）
A．石器 B．青銅器 C．鐵器 D．高分子材料
3．下列說法中，正確的是（ ）
A．二氧化硅溶于水顯酸性
B．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸
C．水玻璃露置空氣中發(fā)生反應(yīng)：Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3↓，所以碳酸酸性比硅酸酸性強(qiáng)
D．高溫時(shí)純堿和石英發(fā)生反應(yīng)：Na2CO3+SiO2=== Na2SiO3+CO2↑，所以硅酸酸性比碳酸酸性強(qiáng)
4．我國科學(xué)家在“納米材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”里成功研制出了3mm長的碳納米管，長度居世界之首。這種碳纖維強(qiáng)度高、剛度大、密度小、熔點(diǎn)高、化學(xué)穩(wěn)定性好，因而被稱為“超級纖維”。下列對此碳納米管的說法中不正確的是
A．它是制造飛機(jī)的理想材料 B．它與石墨互為同素異形體
C．這種碳納米管中含有非極性共價(jià)鍵 D．碳纖維復(fù)合材料為高分子化合物
5．金屬陶瓷是一種應(yīng)用于高科技的復(fù)合材料，合成方法是將陶瓷（主要成分：Al2O3、ZrO2等耐高溫材料）和粘結(jié)金屬（主要是Cr、Mo、W、Ti等高熔點(diǎn)金屬）研磨混勻成型后，高溫?zé)�結(jié)使金屬仍然以單質(zhì)的形式存在于金屬陶瓷之中，據(jù)此判斷合成工藝必須
A.在氧氣中合成B.在HCl氣氛中合成
C.在氮?dú)鈿夥罩泻铣蒁.在空氣中合成
二、選擇題（下列各題均有2個(gè)答案，請將合理答案的序號填在第Ⅱ卷題首的答案欄內(nèi)，填在其他地方無效）
6．下列所列各物質(zhì)的用途中，正確的是 ( )
A.含氧化亞銅的紅色玻璃片：制夏天用的變色眼鏡　
B.硅膠：干燥劑、吸附劑、催化劑載體
C.石英：光導(dǎo)纖維　　
D.硅酸：粘合劑、耐火材料
7．硅酸銅鋇是當(dāng)今用最新科學(xué)技術(shù)才能合成的一種物質(zhì)。然而現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，我國秦朝兵馬俑用的一種顏料竟是硅酸銅鋇。下列關(guān)于硅酸銅鋇的學(xué)說正確的是（ ）
A．易溶于水 B．難溶于水
C．既屬于硅酸鹽，也屬于復(fù)鹽 D．屬于無機(jī)高分子材料
8．科學(xué)家在高壓下成功地將CO2轉(zhuǎn)化為具有類似SiO2結(jié)構(gòu)的晶體，下列關(guān)于CO2的原子晶體的說法正確的是
A．CO2的分子晶體轉(zhuǎn)化為原子晶體是化學(xué)變化
B．CO2的原子晶體和分子晶體實(shí)際上是同種物質(zhì)
C．CO2的原子晶體和分子晶體具有相同的物理性質(zhì)
D．在CO2的原子晶體中，每一個(gè)C原子周圍結(jié)合4個(gè)O原子
9．科學(xué)家提出硅是“21世紀(jì)的能源”，這主要是由于作為半導(dǎo)體材料的硅在太陽能發(fā)電過程中具有重要的作用。下列關(guān)于硅的說法中錯(cuò)誤的是（ ）
A．硅原子既不易失去電子又不易得到電子，主要形成四價(jià)的化合物。
B．高純度的硅被廣泛用于制作計(jì)算機(jī)芯片
C．自然界中存在貯量豐富的單質(zhì)硅
D．晶體硅的熔點(diǎn)比結(jié)構(gòu)相似的碳化硅晶體的熔點(diǎn)要高
10、“耐高溫長壽命抗氧化陶瓷復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)”獲2004年度國家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。該復(fù)合材料的強(qiáng)度比鋼還大，在航空航天器中用來替代金屬材料，可節(jié)約20~30%的燃料。下列關(guān)于該材料的敘述中不正確的是（ ）
A．該材料屬于傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料
B．該材料的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定
C．與金屬一樣有較好的傳熱性能
D．可以替代金屬做耐高溫結(jié)構(gòu)材料
11．下列表述不正確的是（ ）
A 人造剛玉熔點(diǎn)很高，可用作高級耐火材料，主要成分是二氧化硅
B 化學(xué)家采用瑪瑙研缽摩擦固體反應(yīng)物進(jìn)行無溶劑合成，瑪瑙的主要成分是硅酸鹽
C 提前建成的三峽大壩使用了大量水泥，水泥是硅酸鹽材料
D 太陽能電池可采用硅材料制作，其應(yīng)用有利于環(huán)保、節(jié)能
12．原硅酸的結(jié)構(gòu)為 ，若去掉氫原子后的剩余部分即SiO44-為原硅酸根，其構(gòu)型為正四面體（如圖），稱為“硅氧四面體”。四面體角頂上的氧原子叫“角氧”。有關(guān)敘述不正確的是 （ ）
A．兩分子原硅酸脫去一分子水得到的H6Si2O7分子中有6個(gè)Si—O鍵
B．兩個(gè)硅氧四面體，彼此共用一個(gè)角氧相連后，形成的Si2O76－
離子中各個(gè)鍵角不一定為10928′
C．3個(gè)硅氧四面體彼此用2個(gè)角氧相連后，形成的Si3O96－離子一定呈鏈狀
D．n個(gè)硅氧四面體彼此用四個(gè)角氧連接后的晶體是二氧化硅
13、下列反應(yīng)化學(xué)方程式表示不正確的是
A.黃鐵礦煅燒：2FeS2+5O2 FeO+4SO2
B.石英與石灰石共熔：SiO2+CaO CaSiO3
C.氨的催化氧化：4NH3+5O2 4NO+6H2O
D.氯氣與石灰乳反應(yīng)：2Cl2+2Ca(OH) 2=CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O
三、本題有2個(gè)小題
14．為比較HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性強(qiáng)弱，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，想通過一次實(shí)驗(yàn)達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，請你協(xié)助完成實(shí)驗(yàn)。
可供選擇的試劑有：稀鹽酸、濃鹽酸、稀硫酸、濃硫酸、碳酸鈉粉末、碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉粉末、碳酸氫鈉溶液、硅酸鈉粉末、硅酸鈉溶液。請依據(jù)此實(shí)驗(yàn)填空：
⑴錐形瓶內(nèi)所裝某試劑是__________，分液漏斗中所盛試劑是__________。
⑵裝置B中所盛的試劑是___________，出現(xiàn)的現(xiàn)象是 ，B中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為________________________________。
⑶實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，有人提出該實(shí)驗(yàn)不嚴(yán)密，你的看法如何？請說出理由或改進(jìn)意見。
15、（06天津理綜）晶體硅是一種重要的非金屬材料。制備純硅的主要步驟如下：
①高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅
②粗硅與干燥HCl氣體反應(yīng)制得SiCl3：Si＋3HCl SiCl3＋Ｈ2
③SiCl3與過量Ｈ2在1000～1100℃反應(yīng)制得純硅
已知SiCl3能與Ｈ2Ｏ強(qiáng)烈反應(yīng)，在空氣中易自燃。
請回答下列問題：
（1）第①步制備粗硅的化學(xué)反應(yīng)方程式為 。
（2）粗硅與HCl反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到的SiCl3（沸點(diǎn)33.0℃）中含有少量SiCl4（沸點(diǎn)57.6℃）和HCl（沸點(diǎn)－84.7℃），提純SiCl3采用的方法為： 。
（3）用SiCl3與過量Ｈ2反應(yīng)制備純硅的裝置如下（熱源及夾持裝置略去）：

①裝置Ｂ中的試劑是 ，裝置Ｃ中的燒瓶需要加熱，其目的是：
。
②反應(yīng)一段時(shí)間后，裝置Ｄ中觀察到的現(xiàn)象是 ，裝置Ｄ不能采用普通玻璃管的原因是 ，裝置Ｄ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
③為保證制備純硅實(shí)驗(yàn)的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性，控制好反應(yīng)溫度以及
。
④為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì)，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需再加入的試劑（填寫字母代號）是 ａ碘水ｂ氯水ｃＮａＯＨ溶液ｄＫＳＣＮ溶液ｅＮａ2ＳＯ3溶液
四、本題有2個(gè)小題
16、材料科學(xué)與近幾年來與化學(xué)有關(guān)的科學(xué)研究的熱點(diǎn).某新型無機(jī)非金屬材料K由兩種非金屬元素組成,它是一種超硬物質(zhì),具有耐磨耐腐蝕抗沖擊抗氧化的特性,它是以中學(xué)化學(xué)的常見物質(zhì)為原料來生產(chǎn)的,如圖虛線框外為其生產(chǎn)過程;線框內(nèi)的其他轉(zhuǎn)化是為探究C的組成而設(shè),GH均為難溶于水的白色固體;圖中C M K均含有A元素,C物質(zhì)遇水強(qiáng)烈水解,能生成一種白色膠狀物質(zhì)F和E的酸霧,其余物質(zhì)均為中學(xué)化學(xué)常見的物質(zhì).試回答:


⑴指出K可能所屬的晶體類型 .
⑵寫出化學(xué)式:單質(zhì)B ,化合物F
⑶寫出下列反應(yīng)的離子方程式:③
⑤
⑷P寫出反應(yīng)④的化學(xué)方程式
17、為了測定K2CO3和NaHCO3混合物的組成，某學(xué)生每次稱取一定質(zhì)量的混合物溶于水配成溶液，向其中加入相同濃度的Ba(OH)2溶液，每次實(shí)驗(yàn)均充分反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如下表：
實(shí)驗(yàn)次數(shù)混合物的質(zhì)量/g所加Ba(OH)2溶液的體積/L測得沉淀的質(zhì)量/g
10.8580.51.379
21.7160.5
32.5740.54.137
43.4320.55.516
54.2900.55.516
65.1480.55.516
請回答下列問題：
（1）第二次實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量是 g；
（2）求所用Ba(OH)2的溶液的物質(zhì)的量濃度；
（3）求混合物中K2CO3和NaHCO3的物質(zhì)的量之比；
（4）在25℃時(shí)，取下第3組實(shí)驗(yàn)所得溶液體積的1/10，加水配成500mL溶液，求此溶液pH（要求寫出計(jì)算過程）。

參考答案
一、 1、D． 2．A．3．C．4．D．5．C.
二、6．B. C 7．B．C．8．A．D．9．C．D．10、A．C．11．A B 12．A．C．13、A. B.
三、14、⑴碳酸鈉粉末或碳酸氫鈉粉末 稀鹽酸 ⑵硅酸鈉溶液 產(chǎn)生白色膠狀沉淀 CO2 + Na2SiO3 + H2O＝ Na2CO3 + H2SiO3↓ ⑶鹽酸有一定的揮發(fā)性，應(yīng)該在通入硅酸鈉溶液前用裝有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶除去揮發(fā)出來的氯化氫。
15、（1）SiO2+2C Si+2CO↑ （2）分餾（或蒸餾） （3）①濃硫酸 使滴人燒瓶中的 SiHCI3 氣化 ②有固體物質(zhì)生成 在反應(yīng)溫度下，普通玻璃會軟化 SiHCI3+H2 Si+3HCI
③排盡裝置中的空氣 ④bd
四、16、(1)原子晶體 (2)Cl2;H2SiO3或H4SiO4 (3)Ag++Cl-= AgCl↓;SiO2+2OH-=SiO32-+H2O
(4)3Si(NH2)4 Si3N4+8NH3

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