2020选考化学专题三第二单元含硅矿物与信息材料.pdf

第二单元含硅矿物与信息材料考纲导航 知识条目加试要求核心素养(1)硅在自然界的存在形式a 1.宏观辨识与微观探析：能从不同层次认识硅及其化合物的多样性，并对物质进行分类能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题2.变化观念与化学与生活密切相关思想：知道二氧化硅发生化学反应需要一定的条件，并遵循一定规律3.证据推理与模型认知：知道可以通过分析、推理等方法认识研究硅的本质特征、构成要素及其相互关系，建立模型能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律2)工业制备高纯硅的方法b (3)硅及其化合物 (以 SiO2和Na2SiO3为例)的重要性质b (4)三大硅酸盐产品：水泥、陶瓷、玻璃a (5)硅、二氧化硅在信息技术、材料科学等领域中的应用a (6)光导纤维的组成和作用a 考点 1硅、二氧化硅与信息材料主干精讲 1.硅的存在和物理性质硅在地壳中全部以化合态存在，含量占第二位，仅次于氧硅是灰黑色固体，有金属光泽、熔点高、硬度大，有脆性2.硅的化学性质(1)与非金属单质反应：与 O2反应： SiO2=SiO2与 F2反应： Si2F2=SiF4与 Cl2反应： Si2Cl2=SiCl4(2)与氢氟酸反应：Si4HF=SiF42H2(3)与强碱反应：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H23.硅、二氧化硅的应用(1)硅的用途作为半导体材料；生产硅合金；制造太阳能电池。

2)二氧化硅的用途信息高速公路的骨架 光导纤维；制造石英坩埚、石英玻璃、石英钟表等；制造电子工业的重要部件、光学仪器；用作工艺饰品如水晶、玛瑙等4.硅的工业制法记住硅单质及其化合物的特殊性(1)硅在自然界中全部以化合态形式存在2)硅和二氧化硅均是熔点高的原子晶体3)硅的还原性强于碳，但碳却能在高温下置换出硅：SiO22C=高温Si2CO4)非金属单质跟碱溶液反应一般无H2放出，但硅与碱溶液反应却能放出H2：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H25)非金 属单 质 一 般不 跟非氧 化性 酸反 应， 但 硅 能与 弱酸 HF 反应 ： Si4HF=SiF42H26)非金属单质大多不导电，但石墨为导体，硅为半导体7)SiO2是 H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能通过直接与水反应制备H2SiO38)SiO2只与酸中的氢氟酸反应：SiO24HF=SiF42H2O速检速测 1.明辨是非 正确的打“”，错误的打“”(1)硅在自然界中只以化合态的形式存在() (2)晶体硅熔点高硬度大，故可用于制作半导体材料() (3)Si 和 SiO2都可用于制造光导纤维 () (4)高温下用焦炭还原 SiO2制取粗硅 () (5)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应() (6)SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸 () (7)常温下， SiO2与氢氟酸、 NaOH 溶液均可反应， SiO2是两性氧化物 () (8)硅与铝相似，既能与强碱反应，又能与强酸反应() (9)高纯硅可以制作太阳能电池，其工作原理与原电池相同() 答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)2.(2017 重庆市巴蜀中学高三月考 )从石英砂制取高纯硅的主要化学反应如下：SiO22C=高温Si(粗)2COSi(粗)2Cl2=SiCl4SiCl42H2=高温Si(纯)4HCl 关于上述反应的叙述不正确的是() A.是置换反应，是化合反应B.高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅C.任一反应中，每消耗或生成28 g 硅，均转移 4 mol 电子D.高温下在炉子里将石英砂、焦炭、氯气、氢气按比例混合就能得到高纯硅解析在氧化还原反应中，还原剂的还原性比还原产物的还原性强，B 正确；根据元素化合价的变化，每消耗或生成28 g(1 mol)硅，均转移 4 mol 电子，C 正确；题中的三个反应是在三个不同的反应器中发生的，D 错误。

答案D 模拟题组 硅及硅的氧化物的性质和用途1.(2018 温州第二外国语学校高三模拟)关于硅的说法不正确的是() A.晶体硅的导电性介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体B.加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应C.利用二氧化硅与C 反应能制得粗硅D.硅性质较稳定，常温下不与任何物质反应解析A 项，硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，故A正确； B 项，硅与氯气反应生成四氯化硅，与氧气加热生成二氧化硅，所以加热到一定温度时硅能与氯气、氧气等非金属反应，故B 正确； C 项，工业上，在电炉中用炭粉还原二氧化硅制得硅，故C 正确； D 项，硅常温下与氢氟酸、氢氧化钠反应，故 D 错误答案D 2.二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途 ae 是对反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行的判断，其中正确的是 () SiO22NaOH=Na2SiO3H2O SiO22C=高温Si2COSiO24HF=SiF42H2O Na2CO3SiO2=高温Na2SiO3CO2SiO23C=高温SiC2COa.反应中 SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃b.反应中 SiO2表现出氧化性c.反应中 SiO2表现了酸性氧化物的通性d.反应符合用难挥发性酸酐制取易挥发性酸酐e.反应中 SiO2未参加氧化还原反应A.ace B.bde C.cde D.ab 解析通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是，因此 a 判断错误， c 判断也错误；反应 是一个置换反应，其中二氧化硅被还原，表现出氧化性，b 判断正确；反应是一个复分解反应， 用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d 判断正确；反应 中硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因此二氧化硅没有参加氧化还原反应， e判断正确，所以选项B 正确。

答案B 硅的制备和提纯3.(2018 银川模拟 )科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示：容器中进行的反应为Si(粗)3HCl(g)=SiHCl3(l)H2(g)；容器中进行的反应为 SiHCl3H2=Si(纯)3HCl下列说法正确的是 () A.该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用B.最好用分液的方法分离Si 和 SiHCl3C.反应和中 HCl 均作氧化剂D.反应和均属于可逆反应解析从反应流程容易看出， HCl 可循环使用， A 项正确； Si 为固体， SiHCl3为液体，用过滤法分离， B 项错误；反应 中 HCl 作氧化剂，反应 中 HCl 为氧化产物， C 项错误；反应 和都不是可逆反应， D 项错误答案A 4.高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”它可以按下列方法制备：SiO2C高温Si(粗)HCl300 SiHCl3过量 H21 0001 100 Si(纯) 下列说法正确的是 () A.步骤的化学方程式为SiO2C=高温SiCO2B.步骤中每生成或消耗1 mol Si，转移 4 mol 电子C.二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应D.SiHCl3(沸点 33.0 )中含有少量的 SiCl4(沸点 67.6 )，通过蒸馏 (或分馏 )可提纯 SiHCl3解析A 项，产物应为 CO，错误； B 项，第 、步中转移 2 mol 电子，错误；C 项，硅可与氢氟酸反应生成四氟化硅和氢气，错误；D 项，根据物质的沸点不同可用蒸馏的方法进行分离，正确。

答案D 【思想方法】领会利用地点 (容器)和状态变化进行物质提纯的思想方法，如：粗硅的制备提纯过程包括： SiO2SiSiCl4Si，SiO2Si 是硅的制取，但固体硅不能从固体杂质中分离SiSiCl4是硅转化成气体 SiCl4，完成硅与固体杂质的分离， 并富集到另一个反应器中SiCl4Si，利用 SiCl42H2=高温Si4HCl 反应生成硅，其中只有硅为固体，完成硅的分离，反复多次，即得到较纯的硅真题对接 1.下列叙述错误的是 () A.HF 与 SiO2反应，氢氟酸可以在玻璃器皿上刻蚀标记(2016 课标理综， 7D)B.石英砂可用于生产单晶硅(2016 海南化学， 4C)C.干冰和石英晶体中的化学键类型相同，熔化时需克服微粒间的作用力类型也相同(2017 浙江选考化学， 20A)D.硅胶可用作食品干燥剂 (2015 课标理综，7A)解析HF 与 SiO2能够发生反应： SiO24HF=SiF42H2O，氢氟酸可以用于刻蚀玻璃， A 正确；石英砂的主要成分为SiO2，可用碳还原得到粗硅，经提纯得到单晶硅， B 正确；干冰是分子晶体，熔化时需要克服分子间作用力，石英是原子晶体，熔化时需要克服共价键，C 错误；硅胶无毒、有强吸水性，可以作食品干燥剂， D 正确。

答案C 2.(2015 海南化学，14)单质 Z 是一种常见的半导体材料， 可由 X 通过如下图所示的路线制备其中 X 为 Z 的氧化物； Y 为氢化物，分子结构与甲烷相似回答下列问题：X Mg加热Mg2Z 盐酸Y 加热Z(1)能与 X 发生化学反应的酸是_；由X 制备Mg2Z 的化学方程式为_2)由 Mg2Z 生成 Y 的化学方程式为 _ _，Y 分子的电子式为 _ 3)Z、X 中共价键的类型分别是 _、_解析根据题意，单质 Z 为半导体，则 Z 是 Si；其氧化物为二氧化硅， SiO2可与氢氟酸反应；根据流程图可知，二氧化硅与Mg 反应生成 Mg2Si，Mg2Si 与盐酸反应生成的 Y 为氢化物，分子结构与甲烷相似，则Y 的分子式是 SiH4，加热分解可得到 Si 单质答案(1)氢氟酸 (HF)SiO24Mg=Mg2Si2MgO (2)Mg2Si4HCl=2MgCl2SiH4(3)非极性键极性键考点 2硅酸盐硅酸盐产品主干精讲 1.硅酸2.硅酸盐(1)概念：是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要成分2)组成的表示方法通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为 Na2O SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为 K2O Al2O3 6SiO2。

硅酸盐改写成氧化物形式的方法(1)氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物 二氧化硅 水，不同氧化物间以 “”隔开2)各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来化学式的组成比例3)氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的3.硅酸钠(1)其水溶液的俗名水玻璃，有黏性，用做黏合剂，耐火阻燃材料2)与酸反应：与盐酸： Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3与少量 CO2：Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO34.三种常见的硅酸盐产品的制备方法硅酸盐产品原料主要设备主要成分水泥石灰石、黏土水泥回转窑硅酸二钙 2CaO SiO2硅酸三钙 3CaO SiO2铝酸三钙 3CaO Al2O3玻璃纯碱、石灰石、石英玻璃窑Na2O CaO 6SiO2陶瓷黏土玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3SiO2=高温Na2SiO3CO2；CaCO3SiO2=高温CaSiO3CO21)玻璃中含有二氧化硅，因此氢氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶2)NaOH 溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶。

速检速测 1.明辨是非 正确的打“”，错误的打“”(1)玻璃是一种晶体，有较高的熔点() (2)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱() (3)传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料() (4)普通玻璃、石英玻璃、水泥、玛瑙都属于硅酸盐产品() (5)反应Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3， 反应 Na2CO3SiO2=高温Na2SiO3CO2，两反应是相互矛盾的，不可能都发生() (6)硅胶多孔，吸水能力强，常用作袋装食品的干燥剂和抗氧化剂() (7)用 SiO2制取硅酸，将 SiO2溶解在。