易错点26 硅元素及其化合物易错题【01】硅及其化合物的性质(1)自然界中无游离态的硅，通常原子晶体不导电，但硅是很好的半导体材料，是制作光电池的材料。
SiO2不导电，是制作光导纤维的材料。
(2)工业上制备粗硅，是用过量的C和SiO2在高温下反应，由于C过量，生成的是CO而不是CO2，该反应必须在隔绝空气的条件下进行。
(3)氢氟酸不能用玻璃容器盛放；NaOH溶液能用玻璃试剂瓶，但不能用玻璃塞。
(4)酸性氧化物一般能与水反应生成酸，但SiO2不溶于水；酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能与HF反应。
(5)硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐是硅酸钠，其水溶液称为泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液。
硅胶(m SiO2·n H2O)是一种很好的无毒干燥剂。
(6)H2CO3的酸性大于H2SiO3的，所以有Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但高温下Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑也能发生，原因可从两方面解释：①硅酸盐比碳酸盐稳定；②从化学平衡角度，由高沸点难挥发固体SiO2制得低沸点易挥发的CO2气体。
(7)水泥、玻璃与陶瓷是三大传统无机非金属材料；碳化硅、氮化硅等是新型无机非金属材料。
易错题【02】新型无机非金属材料材料类型主要特性示例用途高温结构陶瓷能承受高温，强度高氮化硅陶瓷汽轮机叶片、轴承、永久性模具等半导体陶瓷具有电学特性二氧化锡陶瓷集成电路中的半导体光学材料具有光学特性光导纤维光缆通讯、医疗、照明等生物陶瓷具有生物功能氧化铝陶瓷人造骨骼、人造关节、接骨螺钉易错题【03】常考非金属及其化合物的性质与用途的对应关系重要性质主要用途①硅是常用半导体材料用于制造芯片、硅太阳能电池②SiO2导光性能强、抗干扰性能好用于生产光导纤维③二氧化硫与O2反应用作葡萄酒中食品添加剂④液氨汽化时吸收大量的热用作制冷剂⑤氢氟酸与玻璃中SiO2反应用氢氟酸刻蚀玻璃工艺⑥次氯酸盐（如NaClO等）用于漂白棉、麻、纸张等具有强氧化性⑦硫酸钡难溶于水和盐酸医疗上用作“钡餐”典例分析例1、陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。
下列说法错误的是A．实验室熔融烧碱时，不可选用陶瓷坩埚B．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成C．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是二氧化硅D．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点C【解析】A．陶瓷含有二氧化硅，烧碱为氢氧化钠，能够与陶瓷中的二氧化硅反应，熔融烧碱不能选用玻璃坩埚，故A正确；B．陶瓷的传统概念是指所有以黏土等无机非金属矿物为原材料，经过高温烧制而成的产品，闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成，故B正确；C．陶瓷由黏土经高温烧结而成，主要化学成分是硅酸盐，在新石器时代就已经开始使用，应用较早，故C错误；D．硅酸盐材料的化学性质不活泼，具有耐酸碱腐蚀，抗氧化等有点，故D正确。
例2、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：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SiHCl3：Si+3HCl=SiHCl3+H2③SiHCl3与过量H2在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①步制备粗硅的化学反应方程式为_____。
(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图(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______。
②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是____，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b.氯水c.NaOH 溶液d.KSCN 溶液e.Na 2SO 3溶液【答案】(1)SiO 2+2C 高温Si+2CO↑(2)蒸馏(3) ①浓硫酸；使滴入烧瓶中的SiHCl 3气化②有固体物质生成；SiHCl 3+H 2高温Si+3HCl ③排尽装置中的空气④bd【解析】本实验是利用SiHCl 3和氢气反应制取纯硅，首先在装置A 利用稀硫酸和锌粒反应制取氢气，SiHCl 3能与H 2O 强烈反应、在空气中易自燃，所以需要装置B 中盛放浓硫酸将生成的氢气进行干燥、并用氢气排尽装置中的空气；水浴加热装置C ，使SiHCl 3挥发，和氢气一同进入石英管中在高温条件下反应制取纯硅。
(1)高温下，SiO 2和C 反应生成Si 和CO ，反应的化学方程式为SiO 2+2C 高温Si+2CO↑；(2)沸点不同的液体混合物可以采用蒸馏的方法分离，这几种物质沸点不同，所以采用蒸馏的方法分离；(3)①为防止SiHCl 3与H 2O 强烈反应，需要干燥剂干燥氢气，浓硫酸具有吸水性且不和氢气反应，所以装置B 中可以盛放浓硫酸；加热装置C 中烧瓶，升高温度能使SiHCl 3气化，从而使SiHCl 3和氢气在D 中反应；②D 中发生反应SiHCl 3+H 2高温Si+3HCl ，Si 为固态，所以看到的现象是有固体物质生成； ③SiHCl 3能与H 2O 强烈反应、在空气中易自燃，且Si 是亲氧元素，为防止SiHCl 3自燃和Si 被氧化，需要排尽装置中的空气；④若含铁单质，加入稀盐酸后溶液中应含Fe 2+；检验Fe 2+先加入KSCN 溶液无明显现象，再加入氯水溶液变红色即可，故选b 、d 。
例3、含硅元素的化合物广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成岩石．晶体硅(熔点 1410℃)用途广泛，制取与提纯方法有多种。
(1)炼钢开始和结束阶段都可能发生反应：Si+2FeO →高温2Fe+SiO 2，其目的是________。
A ．得到副产品硅酸盐水泥B ．制取SiO 2，提升钢的硬度C ．除去生铁中过多的Si 杂质D ．除过量FeO ，防止钢变脆(2)一种由粗硅制纯硅过程如下：Si(粗)2Cl 460−−−→℃SiCl 4→蒸馏SiCl 4(纯)2H 1100−−−→℃Si(纯)，在上述由SiCl 4制纯硅的反应中，测得每生成 1.12kg 纯硅需吸收a kJ 热量，写出该反应的热化学方程式：________________；对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX 4)下列叙述正确的是________________。
A ．NaX 易水解B ．SiX 4是共价化合物C ．NaX 的熔点一般高于SiX 4D ．SiF 4晶体是由共价键形成的空间网状结构(3)粗硅经系列反应可生成硅烷(SiH 4)，硅烷分解也可以生成高纯硅．硅烷的热稳定性弱于甲烷，所以Si 元素的非金属性弱于C 元素，用原子结构解释其原因：_______。
(4)此外，还可以将粗硅转化成三氯氢硅(SiHCl 3)，通过反应：SiHCl 3(g)+H 2(g)⇌Si(s)+3HCl(g)制得高纯硅．不同温度下，SiHCl 3的平衡转化率随反应物的投料比(反应初始时，各反应物的物质的量之比)的变化关系如图所示．下列说法正确的是_______(填字母序号)。
a ．该反应的平衡常数随温度升高而增大b ．横坐标表示的投料比应该是32n(SiHCl )n(H )c ．实际生产中为提高SiHCl 3的利用率，可适当降低压强(5)硅元素最高价氧化物对应的水化物是H 2SiO 3．室温下，0.1mol/L 的硅酸钠溶液和0.1mol/L 的碳酸钠溶液，碱性更强的是___________，其原因是________________。
已知：H 2SiO 3：K a1=2.0×10﹣10、K a2=1.0×10﹣12，H 2CO 3：K a1=4.3×10﹣7K a2=5.6×10 ﹣11。
【答案】(1)CD(2)SiCl 4(g)+2H 2(g)=Si(s)+4HCl(g)△H =+0.025akJ/mol ；BC(3)C 和Si 最外层电子数相同(或“是同主族元素”)，C 原子半径小于Si(或“C 原子电子层数少于Si”) Si 元素的非金属性弱于C 元素，硅烷的热稳定性弱于甲烷(4)ac(5)硅酸钠；硅酸的K a2小于碳酸的K a2，硅酸钠更易水解【解析】(1)炼钢的要求把生铁中的含碳量去除到规定范围，并使其它元素的含量减少或增加到规定范围的过程，简单地说，是对生铁降碳、去硫磷、调硅锰含量的过程，这一过程基本上是一个氧化过程，是用不同来源的氧(如空气中的氧、纯氧气、铁矿石中的氧)来氧化铁水中的碳、硅、锰等元素．化学反应主要是2FeO+Si 高温2Fe+SiO 2、FeO+Mn 高温Fe+MnO ；在使碳等元素降到规定范围后，钢水中仍含有大量的氧，是有害的杂质，使钢塑性变坏，轧制时易产生裂纹，故炼钢的最后阶段必须加入脱氧剂(例如锰铁、硅铁和铝等)，以除去钢液中多余的氧：Mn+FeO 高温MnO+Fe ，Si+2FeO 高温SiO 2+2Fe ，2Al+3FeO 高温Al 2O 3+3Fe ，故答案选CD ； (2)由题意可知：每生成1.12kg 纯硅需吸收akJ 热量，即生成31.121028⨯=40mol 纯硅吸收的热量为akJ 热量，则生成1mol 纯硅吸收的热量为31.1210a a =4028⨯kJ=0.025akJ ，所以该反应的热化学方程式：SiCl 4(g)+2H 2(g)=Si(s)+4HCl(g)△H =+0.025akJ/mol ；A ．钠的强酸盐不水解，NaX(NaF 除外)不易水解，故A 错误；B ．硅的卤化物(SiX 4)是由非金属元素原子间通过共用电子对形成的化合物，是共价化合物，故B 正确；C ．钠的卤化物(NaX)为离子化合物属于离子晶体，硅的卤化物(SiX 4)为共价化合物属于分子晶体，离子晶体的熔点大于分子晶体的熔点，即NaX 的熔点一般高于SiX 4，故C 正确；D ．SiF 4晶体是由分子间作用力结合而成，故D 错误；故答案为BC ；(3)C 和Si 最外层电子数相同(或“是同主族元素”)，C 原子半径小于Si(或“C 原子电子层数少于Si”) Si 元素的非金属性弱于C 元素，硅烷的热稳定性弱于甲烷，故硅烷的分解温度远低于甲烷；(4)a ．因为随着温度的升高，SiHCl 3的转化率增大，平衡右移，则该反应的平衡常数随温度升高而增大，故a 正确；b ．增大一种反应物的浓度，能提高其它反应物的转化率，而本身的转化率反而降低，故横坐标表示的投料比应该是32n(SiHCl )n(H )，故b 错误； c ．SiHCl 3(g)+H 2(g)⇌Si(s)+3HCl(g)正向为气体系数增大的方向，降低压强平衡向气体系数增大方向移动，可以提高SiHCl 3的利用率，故c 正确；故答案选a 、c ；(5)依据所给数据可知：硅酸的K a2小于碳酸的K a2，依据“越弱越水解”可知硅酸钠更易水解。