考點(diǎn)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(diǎn)低，硬度小，但硅、金剛石熔沸點(diǎn)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(qiáng)氧化劑+較強(qiáng)還原劑===較弱氧化劑+較弱還原劑，而碳卻能還原出比它更強(qiáng)的還
高溫高溫原劑：SiO2+2C=====Si+2CO↑，F(xiàn)eO+C=====Fe+CO↑。
4.硅為非金屬，卻可以和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，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)生反應(yīng)：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)生反應(yīng)：SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O。
7.一般情況，較強(qiáng)酸+弱酸鹽===較弱酸+較強(qiáng)酸鹽。雖然酸性：H2CO3>H2SiO3，卻能發(fā)生如下反
高溫應(yīng)：Na2CO3+SiO2=====Na2SiO3+CO2↑。
高溫8.一般情況，非常活潑金屬(Na、K等)才能夠置換出水中的氫，但C+H2O(g)=====CO+H2。
9.一般情況，非金屬氧化物與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸，如SO3+H2O===H2SO4，但SiO2不溶于水，不與水反應(yīng)。
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(jià)氧化物不與酸反應(yīng)
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(xiàng)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(xiàng)錯(cuò)誤;Si的最高價(jià)氧化物為SiO2，其可以與氫氟酸反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤;由于非金屬性Si
答案 A
2.二氧化硅(SiO2)又稱(chēng)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(jiàn)下圖。下列說(shuō)法中正確的是(
)
A.SiO2既能與HF反應(yīng)，又能與NaOH反應(yīng)，屬于兩性氧化物
B.SiO2和Si都是光導(dǎo)纖維材料
C.在硅膠中加入CoCl2可顯示硅膠吸水是否失效
D.圖中所示轉(zhuǎn)化反應(yīng)都是非氧化還原反應(yīng)
解析 兩性氧化物的定義為：與酸和堿反應(yīng)均生成鹽和水的氧化物，SiO2與HF反應(yīng)得到的SiF4不屬于鹽類(lèi)，A項(xiàng)錯(cuò)誤;SiO2是光導(dǎo)纖維材料，Si為半導(dǎo)體材料，B項(xiàng)錯(cuò)誤;CoCl2在吸水和失水狀態(tài)下顯示 1
不同的顏色，C項(xiàng)正確;制取Si的過(guò)程中涉及了氧化還原反應(yīng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案 C
3.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(shí)，還原產(chǎn)物只有NO。下列說(shuō)法中正確的是( )
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·H2O
-C.1 mol Na2Fe5Si8O22(OH)2與足量的硝酸作用，至少需消耗6 L 3 mol·L1 HNO3溶液
-D.1 mol Na2Fe5Si8O22(OH)2與足量氫氟酸作用，至少需消耗5.5 L 2 mol·L1HF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(xiàng)不正確;根據(jù)氧原子守恒可知應(yīng)該是Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，B項(xiàng)不正確;根據(jù)組成可知和硝酸作用生成2 mol硝酸鈉、5 mol硝酸鐵和1 mol NO，因此需要硝酸的物質(zhì)的量是18 mol，選項(xiàng)C正確;和氫氟酸反應(yīng)生成SiF4、NaF，物質(zhì)的量分別是8 mol和2 mol，所以需要HF的物質(zhì)的量是34 mol，D項(xiàng)不正確，答案選C項(xiàng)。
答案 C
4.硅及其化合物對(duì)人類(lèi)現(xiàn)代文明具有特殊貢獻(xiàn)。請(qǐng)回答下列有關(guān)問(wèn)題：
(1)硅原子的結(jié)構(gòu)示意圖為_(kāi)_____________。
(2)下列物品或設(shè)備所用材料屬于硅酸鹽的是________(填選項(xiàng)字母)。
①長(zhǎng)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(yáng)能電池
A.①②③ B.③④⑤
C.②③④ D.①③④
(3)下列說(shuō)法正確的是________(填選項(xiàng)字母)。
高溫A.在粗硅的制取中發(fā)生2C+SiO2=====2CO↑+Si，硅被還原，所以碳的還原性大于硅的

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(yīng)先使二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，然后再通入CO2
高溫D.由Na2CO3+SiO2=====CO2↑+Na2SiO3可知硅酸的酸性大于碳酸
(4)常溫下，SiCl4為液態(tài)，沸點(diǎn)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)，若要得到高純度SiCl4，應(yīng)采用的方法是
________________________________________________________________________;
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 解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：①常見(jiàn)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(yáng)能電池為晶體硅。
(3)依據(jù)元素周期律，硅的還原性大于碳，A項(xiàng)反應(yīng)能發(fā)生是因?yàn)楫a(chǎn)物中有CO氣體生成，使平衡向右移動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤;硅酸鈉是一種黏合劑，B項(xiàng)錯(cuò)誤;D項(xiàng)中的反應(yīng)不是在水溶液中進(jìn)行的，且產(chǎn)物中有氣體生成，與酸性強(qiáng)弱無(wú)關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)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
2題組訓(xùn)練
33223233+2CO2(過(guò)量)+2H2O===2NaHCO3+H2SiO3↓，但H2SiO3不溶于過(guò)量CO2的水溶液;C項(xiàng)，發(fā)生反應(yīng)CO2+H2O+Ca(ClO)2===CaCO3↓+2HClO，HClO能使品紅溶液褪色;D項(xiàng)，依次發(fā)生如下反應(yīng)：Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O，CaCO3+CO2+H2O===Ca(HCO3)2，Ca(HCO3)2+2NaOH===CaCO3↓+Na2CO3+2H2O。
答案 B
6.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(guò)量，生成沉淀的物質(zhì)的
量與所通CO2的體積關(guān)系如圖所示。下列關(guān)于整個(gè)反應(yīng)進(jìn)程中的各種描述不正確的是( )
A.O～a段反應(yīng)的化學(xué)方程式是Ba(OH)2+CO2===BaCO3↓+H2O
-B.b～c段反應(yīng)的離子方程式是2AlO2+3H2O+CO2===
-2Al(OH)3↓+CO23
C.a～b段與c～d段所發(fā)生的反應(yīng)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)反應(yīng)原理和圖象可知，O～a段發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是Ba(OH)2+CO2===BaCO3↓+H2O，反應(yīng)一開(kāi)始就有沉淀產(chǎn)生;a～b段發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是2KOH+CO2===K2CO3+H2O，沉淀的
--物質(zhì)的量沒(méi)有增加;b～c段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是2AlO2+3H2O+CO2===2Al(OH)3↓+CO23，沉淀的
3
物質(zhì)的量繼續(xù)增加，達(dá)到最大量;c～d段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是CO23+CO2+H2O===2HCO3，沉淀的物質(zhì)的量沒(méi)有發(fā)生變化;d～e段發(fā)生反應(yīng)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(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案 C
7.向含有0.2 mol NaOH和0.1 mol Ba(OH)2的溶液中持續(xù)穩(wěn)定地通入CO2，當(dāng)通入氣體為8.96 L(標(biāo)況下)時(shí)立即停止，則這一過(guò)程中，溶液中離子的物質(zhì)的量與通入CO2的體積關(guān)系圖象正確的是(氣體的溶解和離子的水解忽略不計(jì))() --
解析 本題涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式：
Ba(OH)2+CO2===BaCO3↓+H2O①
2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O②
Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3③
BaCO3+CO2+H2O===Ba(HCO3)2④
++-當(dāng)未通入CO2時(shí)，溶液中離子的物質(zhì)的量為0.2 mol Na、0.1 mol Ba2、0.4 mol OH;當(dāng)通入2.24 L CO2
+-時(shí)，發(fā)生反應(yīng)①，此時(shí)溶液中離子的物質(zhì)的量為0.2 mol Na、0.2 mol OH;當(dāng)通入4.48 L CO2時(shí)，發(fā)生
+-反應(yīng)②，此時(shí)溶液中離子的物質(zhì)的量為0.2 mol Na、0.1 mol CO23;當(dāng)通入6.72 L CO2時(shí)，發(fā)生反應(yīng)③，
+-此時(shí)溶液中離子的物質(zhì)的量為0.2 mol

Na、0.2 mol HCO3;當(dāng)通入8.96 L CO2時(shí)，發(fā)生反應(yīng)④，此時(shí)溶液
++-中離子的物質(zhì)的量為0.2 mol Na、0.1 mol Ba2、0.4 mol HCO3。對(duì)比圖象可知選項(xiàng)C正確。
答案 C

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