课时1 碳、硅及其重要化合物一、选择题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＜SiH4D．最高价氧化物都能与水反应生成相应的酸解析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。
答案 A2．(2017·安徽合肥高三一次质检，2)硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。
下列说法正确的是()A．陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐B．水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂C．某硅酸盐的化学式为KAlSi3O8，可用K2O·Al2O3·6SiO2表示D．高纯硅可用于制造光导纤维，高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池解析水晶的主要成分为SiO2，其不属于硅酸盐，A项错误；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，属于混合物，B项错误；用于制造光导纤维的是二氧化硅，用于制造太阳能电池的是高纯硅，D项错误。
答案 C3．下列物质性质与用途对应关系正确的是()性质用途A硅酸钠化学性质稳定制备木材防火剂B 硅酸溶胶具有吸附水分的能力硅作半导体的材料C二氧化硅硬度大、熔点高氢氟酸在玻璃上刻花纹D焦炭具有可燃性焦炭还原二氧化硅冶炼粗硅与氢氟酸和玻璃反应无关，C错误；焦炭具有可燃性，与焦炭还原二氧化硅无关，D错误。
答案 A4．(2016·南通二调)我国《可再生能源法》倡导碳资源的高效转化及循环利用(如图所示)。
下列做法与上述理念相违背的是()A．大力发展煤的气化及液化技术B．加快石油等化石燃料的开采和使用C．以CO2为原料生产可降解塑料D．将秸秆进行加工转化为乙醇燃料解析煤的气化和液化是通过化学变化将煤转化为气体和液体燃料的先进洁净煤技术，可以减少污染物的排放，A项正确；石油等化石燃料为不可再生能源，加快化石燃料的开采和使用，会破坏环境，加重环境污染，B项错误；可降解塑料不会造成“白色污染”，C项正确；将秸秆转化为乙醇燃料，可以减少PM2.5的产生，D项正确。
答案 B5．(2017·吉林大学附中月考)下列有关说法错误的是()A．氢氟酸不能盛放在玻璃试剂瓶中B．玻璃、水晶、陶瓷的主要成分均是硅酸盐C ．灼烧NaOH 固体时不能使用瓷坩埚，因为瓷坩埚中的SiO 2能与NaOH 反应D ．二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反应生成硅酸解析 氢氟酸能腐蚀玻璃，不能盛放在玻璃试剂瓶中，A 正确，水晶的主要成分是SiO 2，不是硅酸盐，B 错误；SiO 2是酸性氧化物，能与NaOH 反应，但不与水反应，C 、D 正确。
答案 B6．(2017·济南联考)下列离子方程式的书写正确的是( )A ．水玻璃中通入过量二氧化碳：Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2O===2Na ＋＋CO 2－3＋H 2SiO 3B ．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO 2===Ca 2＋＋2HCO －3C ．硅与氢氟酸的反应：Si ＋4H ＋＋4F －===SiF 4↑＋2H 2↑D ．二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO 2＋2OH －===SiO 2－3＋H 2O解析 Na 2SiO 3是强电解质，应拆成Na ＋、SiO 2－3，且应生成HCO －3，A 错；B项正确写法是CO 2＋OH －===HCO －3；C 项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成H＋和F －。
答案 D7．下图表示物质通过一步反应的转化关系，下列说法正确的是( )X――→O 2酸性氧化物―→还原性盐A ．X 可能是Si 单质B ．X 可能是含S 元素的化合物C ．酸性氧化物可能为CO 2D ．还原性盐可能为FeCl 3解析 若X 为Si ，则酸性氧化物为SiO 2，由于硅元素处于其最高价态，故由其形成的盐不具有还原性，A 错误；同理C 错误；FeCl 3中铁元素处于最高价，故其不具有还原性，且铁对应的氧化物也不是酸性氧化物，D 错误；X 可以是H 2S ，与O 2反应可形成SO 2，再与NaOH 反应可生成还原性盐Na 2SO 3，B 正确。
答案 B8．下列有关说法中正确的是()A．碳酸、硅酸均是二元弱酸，均能使紫色石蕊变红色B．硅胶就是硅酸形成的液溶胶C．SiO2能溶解在NaOH溶液中但不能溶解在氨水中D．硅、二氧化硅、硅酸对热均很稳定解析硅酸难溶于水，不能使指示剂变色，A错误；硅胶是固体，B错误；SiO2可与强碱溶液反应但不与弱碱溶液反应，C正确；硅酸受热易分解，D 错误。
答案 C9．分别向Na2SiO3溶液中加入下列物质，能生成不溶于NaOH溶液的白色沉淀的是()A．K B．稀盐酸C．CaCl2溶液D．KNO3溶液解析盐酸与Na2SiO3反应生成的硅酸可溶解在NaOH溶液中，B错误；CaCl2与Na2SiO3反应生成硅酸钙，该物质不溶于水也不溶于NaOH溶液。
答案 C10．下列除杂方法正确的是()A．SiO2中含Al2O3杂质，可以加入足量NaOH溶液然后过滤除去B．CO2中含有CO杂质，可以通入盛有CuO的玻璃管且加热C．CO2中含有HCl杂质，可以通过盛有Na2CO3溶液的洗气瓶D．Na2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可以通入足量的CO2，然后过滤解析A项，SiO2、Al2O3均与NaOH溶液反应；C项，应通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，D项，Na2CO3与CO2反应生成NaHCO3。
答案 B11．下列关于无机非金属材料的说法中不正确的是()A．传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料B．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的许多缺点C．高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点D ．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐解析 无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两大类。
传统无机非金属材料是指我们常说的硅酸盐材料，包括玻璃、水泥、砖瓦、陶瓷等；新型无机非金属材料是指一些新型的具有特殊结构和特殊功能的非硅酸盐型材料。
新型无机非金属材料与传统无机非金属材料相比，具有许多优良性能，如耐高温、耐磨损、耐酸碱腐蚀、具有压电效应、具有生物功能等。
答案 D12．SiO 2是一种化工原料，可以制备一系列物质。
下列说法正确的是( )A ．图中所有反应都不属于氧化还原反应B ．硅酸盐的化学性质稳定，常用于制造光导纤维C ．可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO 2)中少量的碳酸钙D ．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高解析 图中SiO 2与CaO 、CaCO 3、Na 2CO 3反应不属于氧化还原反应，SiO 2与C 、Si 与Cl 2、SiCl 4与H 2的反应属于氧化还原反应，A 错误；光导纤维的主要成分是SiO 2而不是硅酸盐，B 错误；玻璃没有固定的熔点，D 错误。
答案 C二、填空题13．工业上，用二氧化硅与焦炭在高温下反应制Si ：SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO ↑，副反应为Si ＋C=====高温SiC(金刚砂)。
请回答下列问题：(1)工业上，冶炼粗硅时焦炭的作用是________。
(填序号)①氧化剂 ②还原剂 ③燃料 ④催化剂若粗硅中含有较多的碳化硅，主要原因是__________________________________________________________________________。
(2)碳化硅俗名金刚砂，它具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛。
若用二氧化硅与焦炭制备金刚砂，产品中混有杂质硅和二氧化硅，主要原因是_______________________________________________________。
(3)某碳化硅样品中混有Si、SiO2。
将20.0 g该样品加入到过量的氢氧化钠溶液中，充分反应，收集到2 240 mL氢气(标准状况)，过滤得到11.4 g SiC固体，滤液稀释至500 mL。
写出有关反应的离子方程式：_____________ ___________________________________________；稀释后溶液中硅酸钠的物质的量浓度为________。
解析(1)在粗硅冶炼中，焦炭作还原剂和燃料，焦炭燃烧提供能量。
若焦炭投料较多，部分碳与硅反应生成碳化硅。
(2)如果制备碳化硅，投入焦炭量较少，二氧化硅、硅会残留在产品中。
(3)n(H2)＝2.24 L22.4 L·mol－1＝0.1 mol，由Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑知，样品中硅单质的物质的量为0.05 mol，质量为0.05 mol×28 g·mol－1＝1.4 g，所以样品中二氧化硅的质量为20.0 g－1.4 g－11.4 g＝7.2 g，物质的量为7.2 g÷60 g·mol－1＝0.12 mol，生成的硅酸钠的物质的量为0.05 mol＋0.12 mol＝0.17 mol，溶液体积为0.5 L，故硅酸钠溶液的物质的量浓度为0.34 mol·L－1。
答案(1)②③焦炭投料较多(2)焦炭投料较少(3)Si＋2OH－＋H2O===SiO2－3＋2H2↑、SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2O0.34mol·L－114．(2016·福州质检)晶体硅是一种重要的非金属材料。
①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；②粗硅与干燥HCl 气体反应制得SiHCl 3：Si ＋3HCl=====300 ℃SiHCl 3＋H 2；③SiHCl 3与过量H 2在1 000～1 100 ℃反应制得纯硅。
可能用到的信息如下：已知SiHCl 3能与H 2O 强烈反应，在空气中易自燃；步骤②中粗硅与HCl 反应时会生成少量SiCl 4。
请回答下列问题：(1)粗硅与HCl 反应完全后，依据上表所示沸点差异提纯SiHCl 3，该提纯方法为_____________________________________________。
(2)用SiHCl 3与过量H 2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：①依次连接的合理顺序为________(填写字母序号)；装置D 中g 管的作用是________________；装置B 中的试剂是________________；装置C 中的烧瓶加热的目的是________________。
②装置A 中发生反应的化学方程式为____________________________ __________________________________________________________。