考點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)熔沸點低,硬度小,但硅、金剛石熔沸點高,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,較強氧化劑+較強還原劑===較弱氧化劑+較弱還原劑,而碳卻能還原出比它更強的還
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,較強酸+弱酸鹽===較弱酸+較強酸鹽。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項錯誤;Si的最高價氧化物為SiO2,其可以與氫氟酸反應(yīng),C項錯誤;由于非金屬性Si
答案 A
2.二氧化硅(SiO2)又稱硅石,是制備硅及其化合物的重要原料,硅及其化合物的轉(zhuǎn)化見下圖。下列說法中正確的是(
)
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,A項錯誤;SiO2是光導(dǎo)纖維材料,Si為半導(dǎo)體材料,B項錯誤;CoCl2在吸水和失水狀態(tài)下顯示 1
不同的顏色,C項正確;制取Si的過程中涉及了氧化還原反應(yīng),D項錯誤。
答案 C
3.青石棉(cricidolite)是世界衛(wèi)生組織確認的一種致癌物質(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,還原產(chǎn)物只有NO。下列說法中正確的是( )
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項不正確;根據(jù)氧原子守恒可知應(yīng)該是Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O,B項不正確;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項不正確,答案選C項。
答案 C
4.硅及其化合物對人類現(xiàn)代文明具有特殊貢獻。請回答下列有關(guān)問題:
(1)硅原子的結(jié)構(gòu)示意圖為______________。
(2)下列物品或設(shè)備所用材料屬于硅酸鹽的是________(填選項字母)。
①長江三峽水泥大壩 ②光導(dǎo)纖維 ③陶瓷坩堝
④普通玻璃 ⑤硅太陽能電池
A.①②③ B.③④⑤
C.②③④ D.①③④
(3)下列說法正確的是________(填選項字母)。
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:①常見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項反應(yīng)能發(fā)生是因為產(chǎn)物中有CO氣體生成,使平衡向右移動,A項錯誤;硅酸鈉是一種黏合劑,B項錯誤;D項中的反應(yīng)不是在水溶液中進行的,且產(chǎn)物中有氣體生成,與酸性強弱無關(guān),D項錯誤。
(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(過量)+2H2O===2NaHCO3+H2SiO3↓,但H2SiO3不溶于過量CO2的水溶液;C項,發(fā)生反應(yīng)CO2+H2O+Ca(ClO)2===CaCO3↓+2HClO,HClO能使品紅溶液褪色;D項,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)于整個反應(yīng)進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項正確,C項錯誤。
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,當通入氣體為8.96 L(標況下)時立即停止,則這一過程中,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)() --
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
++-當未通入CO2時,溶液中離子的物質(zhì)的量為0.2 mol Na、0.1 mol Ba2、0.4 mol OH;當通入2.24 L CO2
+-時,發(fā)生反應(yīng)①,此時溶液中離子的物質(zhì)的量為0.2 mol Na、0.2 mol OH;當通入4.48 L CO2時,發(fā)生
+-反應(yīng)②,此時溶液中離子的物質(zhì)的量為0.2 mol Na、0.1 mol CO23;當通入6.72 L CO2時,發(fā)生反應(yīng)③,
+-此時溶液中離子的物質(zhì)的量為0.2 mol
Na、0.2 mol HCO3;當通入8.96 L CO2時,發(fā)生反應(yīng)④,此時溶液
++-中離子的物質(zhì)的量為0.2 mol Na、0.1 mol Ba2、0.4 mol HCO3。對比圖象可知選項C正確。
答案 C
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