文档文本内容
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
第15 讲 碳族元素及其化合物（解析板）
知识主线：CH4
C
CO
CO2，SiH4
Si
SiO2(H2SiO3)
一、硅及其化合物
(一)硅
1．硅元素的存在
硅在地壳中的含量仅次于氧，为26.3%。硅是一种亲氧元素，在自然界仅以化合态
的形式存在，主要以硅酸盐(如：地壳中的大多数矿物)和氧化物(如：水晶、玛瑙)的
形式存在
2．硅的物理性质
晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，其结构类似于金刚石，熔、沸点很
高、硬度大，导电能力介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料
3．化学性质
硅的原子结构示意图为
，最外层有4 个电子，反应中既不容易得到电子，
也不容易失去电子
(1)常温下，硅的化学性质不活泼，只与F2、HF(氢氟酸)、强碱(如NaOH)溶液反应
①与氟气反应：Si＋2F2===SiF4
②与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
③与NaOH 溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
(2)加热和高温时，能与O2、Cl2、C 等反应
①与O2反应：Si＋O2
SiO2
②与Cl2反应：Si＋2Cl2
SiCl4
③与C 反应：Si＋C=====SiC
4．单质硅的制备——硅在自然界中以化合态存在，工业上常以二氧化硅为原料来制取
单质硅
(1)单质硅常用二氧化硅来制取，主要分为两个阶段
①用碳还原二氧化硅制备粗硅
SiO2＋2C=====Si(粗)＋2CO↑
②将粗硅先与氯气反应，其产物用氢气还
原制备纯硅
Si(粗)＋2Cl2
SiCl4，SiCl4＋
2H2=====Si(纯)＋4HCl
【注意】
①粗硅制备时，要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是CO 而不是CO2
1
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
②粗硅中含碳等杂质，与氯气反应生成的SiCl4中也含有CCl4等杂质，经过分馏提纯
SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度的硅
(2)工业制备高纯硅的原理
工业制备高纯硅的原理示意图
涉及的主要化学反应
SiO
①
2＋2C=====Si＋2CO↑
Si
②
＋3HCl=====SiHCl3＋H2
SiHCl
③
3＋H2=====Si＋3HCl
5．硅主要的用途
高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。利用其半导体性能可以制成计算
机、通信设备和家用电器等的芯片，以及太阳能光伏电站、人造卫星和电动汽车等
的硅太阳能电池；单质硅常用作半导体材料和合金材料
【注意】
(1)硅单质的特性
①非金属单质一般不与非氧化性酸作用，但Si 却能与氢氟酸作用：Si＋4HF===SiF4↑
＋2H2↑
②非金属单质一般不导电，但Si 为半导体，有一定的导电能力
Si
③
的还原性大于C，但C 却能在高温下还原出Si：SiO2＋2C=====Si＋2CO↑。
④非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si 与碱液反应放出H2：Si＋2NaOH＋
H2O===Na2SiO3＋2H2↑
(2)硅与NaOH 溶液的反应本质
在硅与NaOH 溶液的反应中，还原剂是硅，氧化剂是水，该反应可理解为分两步进
行。首先，硅与水反应生成H2SiO3 和H2：Si＋3H2O===H2SiO3＋2H2↑；然后，
H2SiO3与NaOH 反应：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。当标电子转移的方向和
数目时，应表示为：
(二)二氧化硅(SiO2)
1．存在：SiO2广泛存在于自然界中，SiO2的存在形式有结晶形和无定形两大类，水晶、
玛瑙的主要成分是结晶的二氧化硅，沙子、石英的主要成分就是二氧化硅
2．物理性质：SiO2不溶于水，熔点高，硬度大
3．结构
SiO2晶体的基本结构单元是硅氧四面体，每个Si 原子周围结合4 个
O 原子，每个O 原子与2 个Si 原子相结合，许多以Si 为中心，O
在4 个顶点的四面体通过顶点的O 相连接而组成立体网状结构的晶
体
①二氧化硅晶体是共价晶体，是由硅原子和氧原子构成的
②二氧化硅晶体中硅原子和氧原于的个数比为1:2
③二氧化硅晶体中Si 原子与Si—O 键的比为1:4，即1mol SiO2晶体
中约含4NA个Si—O 共价键
4．化学性质
(1)具有酸性氧化物的通性：SiO2是酸性氧化物，是硅酸的酸酐，难溶于于水
SiO
①
2与NaOH 溶液反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
SiO
②
2与碱性氧化物反应：SiO2＋CaO=====CaSiO3
(2)SiO2的弱氧化性：SiO2＋2C=====Si＋2CO↑
(3)SiO2能与氢氟酸(HF)反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (用氢氟酸刻蚀玻璃)
【注意】
①盛装NaOH、Na2CO3等碱性溶液的玻璃试剂瓶应用橡皮塞或软木塞，而不能用磨
2
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
口玻璃塞，盛装硅酸钠溶液的试剂瓶也不能用玻璃塞(硅酸钠是一种矿物胶，粘性
大)
②氢氟酸可较快腐蚀玻璃，可用氢氟酸刻蚀玻璃，不能用玻璃瓶保存氢氟酸而应用
塑料瓶
③石英坩埚不能熔融氢氧化钠等碱性固体
5．二氧化硅的用途
①沙子是基本的建筑材料 ②纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原
料，可以制作光导纤维
③石英和玛瑙制作饰物和工艺品 ④实验室中使用石英坩埚
⑤SiO2
用于制备硅
⑥SiO2
用于制造各种玻璃制品
(三)硅酸(H2SiO3) 原硅酸(H4SiO4)
1．物理性质：硅酸是白色胶状沉淀
2．化学性质
(1)弱酸性：不溶于水[唯一不溶于水的酸]的二元弱酸(酸性比碳酸的酸性弱)，硅酸不能
使紫色石蕊溶液变红色
(2)不稳定性：H2SiO3
SiO2＋H2O
(3)与碱溶液反应：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O
3．用途
硅酸浓度小时可形成硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成透明的、胶冻状的硅酸凝
胶。硅酸凝胶经干燥脱水得到多孔的硅酸干凝胶，称为“硅胶”。硅胶多孔，吸附
水分能力强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品的干燥剂，也可以用作催化剂的
载体
4．硅酸的制备——实验室常用可溶性硅酸盐与酸反应制取硅酸
实验过程
在试管中加入3~5mL Na2SiO3溶液(饱和Na2SiO3溶液按1:2 或1:3 的体积比用水稀释)，
滴入1~2 滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并
接近消失时停止。静置。仔细观察变化过程及其现象
实验操作
实验现象
溶液变为红色
溶液由红色变为无色，有白色胶状沉淀物生成
实验结论
Na2SiO3溶液呈碱性
硅酸为不溶于水的白色固体
化学方程式
Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3(胶体)＋2NaCl
【注意】
①SiO2不溶于水，如何由SiO2制取H2SiO3?
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl
②设计一个实验比较硅酸和碳酸的酸性强弱？
实验过程
向Na2SiO3溶液中通入CO2气体
实验装置图
实验现象
有白色胶状沉淀物生成
实验结论
硅酸的酸性比碳酸弱
化学方程式
Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3(胶体)＋Na2CO3
③含硅化合物的特殊性
a．SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3
b．酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2 能跟HF 作用：SiO2＋4HF===SiF4↑＋
3
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
2H2O
c．无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水
d．因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应：
Na2SiO3 ＋CO2 ＋H2O===H2SiO3↓ ＋Na2CO3 ，但在高温下SiO2 ＋
Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑也能发生
④不要混淆二氧化硅和硅的用途：用于制作光导纤维的是SiO2，用于制作半导体材
料、计算机芯片的是晶体硅
⑤熟悉几种常见饰品的主要成分：水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO2；珍珠的主
要成分是CaCO3；钻石是金刚石；宝石的主要成分是Al2O3
二、碳及其重要化合物
1．碳单质
(1)存在形式：自然界中的碳元素既有游离态，又有化合态，碳单质主要有金刚石、石
墨、无定形碳、足球烯(C60)，它们互为同素异形体
(2)金刚石、石墨、足球烯(C60)空间结构及物理性质
金刚石
石墨
C60
空间结构
碳原子的排列
方式
正四面体空间网状结构
层状结构，每层为正六边形的
平面网状结构
“足球”形分子，由
12 个正五边形和20 个
正六边形排列而成
物理性质
熔点高，硬度大，不导电
熔点高，硬度小、电的良导体
不导电
用途
制造切割刀具
制造电极、铅笔芯
新型高效的催化剂，
气体的贮存
【注意】
①碳单质的结构不同导致物理性质不同，但化学性质相似
②同素异形体之间的转化是化学变化，但不是氧化还原反应
(2)主要化学性质——还原性
①可燃性：2C＋O2(不足)=====2CO、C＋O2(足量)=====CO2
②与氧化物反应
C＋2CuO
△
2Cu＋CO2↑
2C＋SiO2=====Si＋2CO↑
C＋H2O(g)=====H2＋CO (制取水煤气)
③与强氧化性酸反应
C＋2H2SO4(浓)
△
CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
C＋4HNO3(浓)
△
CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
2．碳酸的正盐和酸式盐的比较
正盐(CO)
酸式盐(HCO)
溶解性
只有钾、钠、铵盐可溶
一般都可溶
溶解度
一般而言，在相同温度下，难溶性正盐溶解度小于其酸式盐溶解度，如溶解度
Ca(HCO3)2>CaCO3；可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度，如溶解度Na2CO3>NaHCO3
热稳定性
正盐>酸式盐>碳酸
4
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
溶液pH
同浓度：正盐>酸式盐
相互转化
CO3
HCO3
2-
-
j
k
CO2+H2O;
H+
OH—
3．碳的氧化物(CO、CO2)的比较
CO
CO2
物理性质
无色无味气体密度比空气小难溶
于水
无色无味气体密度比空气大可溶于水(溶解度
小)
毒性
有毒(易结合血红蛋白)
无毒(温室效应)
化
学
性
质
还原性
可燃性、还原氧化铁
无(灭火)
氧化性
—
①与炽热炭反应
Mg
②
在CO2中燃烧
与水反应
—
CO2＋H2O
H2CO3
化
学
性
质
与碱反应
(澄清石灰水)
—
Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O(检验CO2)
相互转化
j
k
CO2
CO
C D
，
O2;
CuO
用途
用作燃料、冶炼金属
灭火、制汽水、植物肥料、化工原料等
4．CO2和SiO2的比较
物质
比较项目
二氧化硅(SiO2)
二氧化碳(CO2)
结构
立体网状结构，不存在单个分子
存在单个CO2分子
物理性质
硬度大，熔、沸点高，常温下为固
体，不溶于水
熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水
与水反应
不反应
CO2＋H2O
H2CO3
与酸反应
只与氢氟酸反应：
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
不反应
与碱反应
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)
CO2(少量)＋2NaOH===Na2CO3＋H2O
CO2(过量)＋NaOH===NaHCO3
与盐反应
与Na2CO3反应：
SiO2＋Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑
与Na2SiO3反应：
Na2SiO3＋H2O＋CO2(少量)===H2SiO3↓＋Na2CO3
Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3
与碱性氧
化物反应
与
CaO
反
应
：
SiO2
＋
CaO=====CaSiO3
与Na2O 反应：Na2O＋CO2===Na2CO3
氧化性
2C＋SiO2=====Si＋2CO↑
CO2＋C=====2CO
用途
光导纤维、光学仪器、电子部件
制饮料、制碳酸盐
5．H2CO3与H2SiO3性质的比较
物质
比较项目
H2CO3
H2SiO3
酸性
均为弱酸，且酸性：H2CO3＞H2SiO3
水溶性
能溶于水
难溶于水
稳定性
不稳定，常温下易分解生成CO2和H2O
受热易分解生成SiO2和H2O
制备
CO2＋H2O
H2CO3
Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)
转化关系
Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体)
5
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3(胶体)＋2NaHCO3
三、无机非金属材料
1．无机非金属材料
(1)元素组成：无机非金属材料一般含有硅、氧元素
(2)特点：具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能
(3)物质组成：传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如：制作餐具的陶瓷、窗户上
的玻璃、建筑用的水泥
2．硅酸盐
(1)概念：由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分
(2)性质：硅酸盐性质稳定，熔点较高，多数难溶于水
(3)硅酸盐的结构：在硅酸盐中，Si 和O 构成了硅氧四面体，Si 在中心，O 在四面体的
4 个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O 相互连接。其结构示意图为
(4)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成
表示顺序是：活泼金属氧化物¿ 较活泼金属氧化物¿ 二氧化硅¿ 水，但化学式前面的
系数不能为分数
例如：硅酸钠 Na2SiO3
表示：Na2O·SiO2 镁橄榄石 Mg2SiO4
表
示：2MgO·SiO2
高岭石 Al2Si2O5(OH)4 表示：Al2O3·2SiO2·2H2O 正长石
KAlSi3O8
表
示：K2O·Al2O3·6SiO2
钾云母(KH2Al3Si3O12) 表示：K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O
3．最简单的硅酸盐——Na2SiO3
(1)俗名：泡花碱，水溶液俗称水玻璃
(2)物理性质：白色固体，可溶于水
(3)化学性质
①与酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)
②与CO2反应：Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体)
Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3(胶体)＋2NaHCO3
(4)用途：①制硅酸；②黏合剂(矿物胶)；③耐火阻燃材料；④防腐剂
4．传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料
硅酸盐产品
水泥
玻璃
陶瓷
主要设备
水泥回转窑
玻璃窑
——
主要原料
石灰石和粘土
纯碱、石灰石、石英(过量)
黏土
反应原理
复杂的物理
化学变化
Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2↑
CaCO3＋SiO2=====CaSiO3＋CO2↑
复杂的物理
化学变化
主要成分
3CaO·SiO2、
2CaO·SiO2
3CaO·Al2O3
Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
Na2O·CaO·6SiO2
——
特性
水硬性(跟水掺和搅拌
后容易凝固变硬)
非晶体，无固定熔点，在一定范围内
软化可制成各种形状
抗氧化、抗酸碱腐
蚀、耐高温、绝缘
5．新型陶瓷
(1)新型陶瓷的特点：新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、
电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能
(2)新型陶瓷的种类与用途
①碳化硅(SiC)：俗称金刚砂，碳原子和硅原子通过共价键连接，具有类似金刚石的
结构，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料。碳化硅还耐高温，可用作耐高温结
6
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
构材料、耐高温半导体材料等
②高温结构陶瓷：高温结构陶瓷一般用碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等在高温
下烧结而成，具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等优良性能。与金属材料相比，更能
适应严酷的环境，可用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等
③压电陶瓷：压电陶瓷主要有钛酸盐和锆酸盐等，能实现机械能与电能的相互转化。
可用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等
④透明陶瓷：透明陶瓷主要有氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷和氮化铝、氟化钙
等非氧化物透明陶瓷，具有优异的光学性能，耐高温，绝缘性好。可用于高压钠
灯、激光器和高温探测器等
⑤超导陶瓷：超导陶瓷在某一临界温度下电阻为零，具有超导性，可用于电力、交
通、医疗等领域
6．碳纳米材料：碳纳米材料是一类新型的无机非金属材料
(1)类型：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等
(2)用途：在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景
常见的碳纳米材料
结构特点
应用
富勒烯
由碳原子构成的一系列笼形
分子的总称
代表物C60开启碳纳米材料研究和应用
的新时代
碳纳米
管
由石墨片层卷成的管状物，
具有纳米尺度的直径
用于生产复合材料、电池和传感器等
石墨烯
只有一个碳原子直径厚度的
单层石墨
应用于光电器件、超级电容器、电池
和复合材料等
例1．化学与生产、生活、科技密切相关。下列说法错误的是
A．用于生产黏合剂和防火剂的硅酸钠溶液属于混合物
B．“墨子号”卫星成功发射，实现了光纤量子通信，生产光纤的主要原料是二氧
化硅
C．我国科学家研制的能导电、能储存能量的二维材料二硫化钼是一种新型有机功
能材料
D．电热水器用镁棒防止内胆腐蚀，原理是电化学保护法的牺牲阳极法
【答案】C
【详解】A．用于生产黏合剂和防火剂的硅酸钠溶液，溶液均属于混合物，A 正确；
B．二氧化硅具有良好导光性，是生产光纤的原料，B 正确；
C．二硫化钼属于无机物，不属于新型有机功能材料，属于新型无机非金属材料，C 错
误；
D．镁活泼性强，与热水器金属内胆接触，再与自来水形成原电池结构，镁做负极消
耗，使内胆免于锈蚀，原理是电化学保护法的牺牲阳极法，D 正确；
故答案为：C。
例2．“挖掘文物价值，讲好江西故事”。下列文物的主要成分不同于其他三种的是
A．双面神人青铜面具
B．元代青花带盖瓷梅瓶
7
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
C．元代“阳平治都功印”铭玉印
D．屈蹲羽人活环玉佩饰
【答案】A
【详解】A．双面神人青铜面具的主要成份是铜锡合金，属于金属材料；
B．元代青花带盖瓷梅瓶的主要成份是瓷器，属于硅酸盐；
C．元代“阳平治都功印”铭玉印的主要成份属于硅酸盐；
D．屈蹲羽人活环玉佩饰的主要成份属于硅酸盐；
根据分析可知，B、C、D 的主要成份属于硅酸盐，A 属于金属材料；
故选A；
例3．青釉瓷是中国最早出现的一种瓷器，分析青釉瓷器文物发现：主体是石英，还
有一定量的莫莱石(3Al2O3·2SiO2)及少量的Fe2O3、CaO 和MgO。下列说法正确的是
A．石英晶体存在硅氧四面体顶角相连的螺旋长链结构
B．陶瓷是由氧化物组成的传统无机非金属材料
C．CaO 遇水会生成Ca(OH)2，所以青釉器不可盛水
D．青釉瓷器呈青色是因为瓷体中含有Fe2O3
【答案】A
【详解】A．石英晶体是以硅氧四面体(
)为基本结构单元，顶角相连形成
螺旋长链结构，A 正确；
B．陶瓷的主要成份是硅酸盐，只是表示成氧化物形式，B 错误；
C．微量的CaO 与硅酸盐在高温下熔合，但不能与水反应，陶瓷可以盛水，C 错误；
D． Fe2O3是红棕色粉末状固体，青釉瓷的青色与Fe2O3无关，D 错误；
故合理选项是A。
例4．制造大飞机是一项重要的国家大项目。下列与飞机制造有关的说法正确的是
A．制造飞机用的金属材料都是合金，合金的熔点比成分金属高，硬度大
B．飞机壳用铝合金而不用不锈钢是因为铝合金耐腐蚀性强
C．油管用硅橡胶比普通橡胶耐腐蚀
D．航空玻璃是由无机硅酸盐玻璃与有机透明材料复合而成的，硅酸盐玻璃、水玻
璃、石英玻璃、有机玻璃都含有相同成分
【答案】C
【详解】A．合金特点：硬度大，熔点比成分金属低，故A 错误；
B．飞机壳用铝合金而不用不锈钢是因为铝合金密度小，故B 错误；
C．硅橡胶耐腐蚀性强，故C 正确；
8
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
D．有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)是有机物，硅酸盐玻璃含有硅酸钠、硅酸钙和二氧化
硅；水玻璃是硅酸钠；石英玻璃是二氧化硅，它们的成分各不相同，故D 错误；
答案选C。
例5．下列实验操作正确且能达到实验且的的是
A．钠的燃烧反应
B．验证Ksp(Ag2SO4)>Ksp(Ag2S)
C．制备NaHCO3
D．制备溴苯并验证其反应类型
【答案】D
【详解】A．Na 在空气中燃烧生成Na2O2，吸收空气中的水分会生成NaOH，NaOH 能
和玻璃中的SiO2反应，不能用玻璃表面器皿做钠的燃烧反应实验，故A 错误；
B．稀硫酸和硫化钠反应生成硫化氢气体，硫化氢与硝酸银直接反应生成硫化银沉淀，
不发生沉淀转化，不能验证Ksp(Ag2SO4)>Ksp(Ag2S)，故B 错误；
C．制备NaHCO3的原理是向饱和NaCl 溶液中先后通入NH3和CO2，通CO2的导气管
应该伸入液面以下，故C 错误；
D．苯与液溴在铁的催化下发生取代反应生成溴苯和HBr，用四氯化碳除去HBr 中混
有的Br2，用硝酸银溶液检验HBr，该装置可制备溴苯并验证其反应类型，故D 正确；
故选D。
例6．中国建亚洲最大太阳能发电站、神舟十三号顺利往返及三次“天宫授课”、上
海官宣实现14 纳米先进工艺量产及5G 芯片等突破，均展示了我国科技发展的巨大成
就。下列相关叙述正确的是
A．太阳能电池板材料是二氧化硅
B．飞船返回舱表层材料中的玻璃纤维属于天然有机高分子
C．“泡腾片实验”中，柠檬酸与小苏打反应时，有电子转移
D．制造5G 芯片的氮化镓不属于合金材料
【答案】D
【详解】A．太阳能电池板材料是半导体材料硅，不是二氧化硅，故A 错误；
B．玻璃纤维是合成高分子材料，不属于天然有机高分子，故B 错误；
C．柠檬酸的酸性强于碳酸，能与小苏打反应生成二氧化碳，反应中没有元素发生化合
9
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
价变化，没有电子转移，属于非氧化还原反应，故C 错误；
D．氮化镓是化合物，不是金属单质的混合物，所以氮化镓不可能属于合金材料，故D
正确；
故选D。
例7．下列生产活动中，没有运用相应化学原理的是
选
项
生产活动
化学原理
A
用金刚砂做砂轮切割钢板
金刚砂的熔点高
B
用海水制取溴和镁单质
可被氧化、
可被还原
C
用氢氟酸蚀刻玻璃制作艺术品
氢氟酸与
反应
D
用聚乳酸制作手术缝合线
聚乳酸可自行降解
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】A
【详解】A．用金刚砂做的砂轮切割钢板是由于金刚砂属于共价晶体，物质的熔点高
且硬度大，这与物质的化学性质无关，A 符合题意；
B．海水中存在存在大量
、Mg2+，因此可以通过氧化
和还原Mg2+制备溴和镁单
质，这与物质的化学性质有关，B 不符合题意；
C．氢氟酸能与二氧化硅反应，常用来刻蚀石英制作艺术品，则用氢氟酸刻蚀石英制作
艺术品，与氢氟酸能与二氧化硅反应有关，C 不符合题意；
D．聚乳酸有优良的特殊性能，易拉成丝、易被吸收、易降解、无毒等。聚乳酸在人
体内水解产生乳酸，然后氧化释放能量供人体需要，其氧化产生的二氧化碳、水被人
体代谢出去，故可用于制作免拆型手术缝合线，这与物质的化学性质有关，D 不符合
题意；
故选A。
例8．电子级氢氟酸是微电子行业的关键性基础化工材料之一，主要用于集成电路(IC)
和超大规模集成电路(VLSI)制造中，用于晶圆表面清洗、芯片加工过程中的清洗和蚀
刻等工序。由萤石粉(主要成分为CaF2，含有少量SiO2和微量As2O3等)制备工艺如下，
下列说法不正确的是
10
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．“精馏1”设备使用的材料可选用金但不能选用陶瓷
B．“酸浸”时生成HF 的化学方程式：CaF2+H2SO4(浓)=CaSO4+2HF↑
C．HF 的热稳定性比HCl 弱
D．“氧化”时将AsF3氧化为AsF5，便于精馏分离
【答案】C
【分析】由题给流程可知，萤石粉用浓硫酸酸浸时，氟化钙与浓硫酸反应转化为氟化
氢，二氧化硅与氟化氢反应生成四氟化硅气体，三氧化二砷与氟化氢反应生成三氟化
砷气体，反应得到的混合气体用硫酸吸附含有氟化氢和三氟化砷气体的吸附液，吸附
液经精馏得到氟化氢和三氟化砷气体混合气体，用过氧化氢溶液将三氟化砷气体氧化
为沸点高的五氟化砷，反应所得溶液再次精馏得到氟化氢产品。
【详解】A．氟化氢易与陶瓷中的二氧化硅反应，所以“精馏1”设备使用的材料可选
用金但不能选用陶瓷，故A 正确；
B．由分析可知，“酸浸”时生成氟化氢的反应为氟化钙与浓硫酸反应生成硫酸钙和氟
化氢，反应的化学方程式为CaF2+H2SO4(浓)=CaSO4+2HF↑，故B 正确；
C．非金属元素的非金属性越强，氢化物的稳定性越强，则氟化氢的稳定性强于氯化氢，
故C 错误；
D．三氟化砷和五氟化砷都为分子晶体，五氟化砷的相对分子质量大于三氟化砷，分
子间作用力大于三氟化砷，沸点高于三氟化砷，所以“氧化”时将三氟化砷氧化为五
氟化砷，便于精馏分离得到氟化氢，故D 正确；
故选C。
例9．从日常生活到科技前沿，化学无处不在。下列说法正确的是
A．量子通信材料螺旋碳纳米管TEM 与石墨烯互为同位素
B．封装疫苗的硼硅玻璃瓶中含有的Na2O·B2O3·SiO2是一种复杂的氧化物
C．“祝融号”火星车利用正十一烷储能，正十一烷属于不饱和烃
D．“福建”舰飞行甲板所用的特种钢材属于合金材料
【答案】D
【详解】A．碳纳米管TEM 与石墨烯是由碳元素组成的不同单质，互为同素异形体，
A 错误；
B．硼硅玻璃瓶是一种硅酸盐材料，Na2O·B2O3·SiO2不属于氧化物，B 错误；
C．正十一烷属于饱和烃，C 错误；
D．特种钢材属于铁的合金，D 正确；
故选D。
例10．锌是一种浅灰色的过渡金属。在现代工业中，是电池制造上不可替代且相当重
11
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
要的金属，以菱锌矿(主要成分为
、ZnO，含有少量
和
)制备锌单质
的流程如图所示：
下列说法错误的是
A．
的空间构型为正四面体形
B．滤渣的主要成分为
和
C．“沉淀”步骤中，消耗
的物质的量与消耗
的物质的量之比为
D．“热还原”过程发生了置换反应
【答案】C
【分析】菱锌矿(主要成分为
、ZnO，含有少量
和
)与硫酸反应生成
硫酸锌、硅酸、硫酸钠，二氧化硅不与硫酸超硬，过滤，向滤液中加入过量氢氧化钠
溶液，向溶液中通入二氧化碳得到氢氧化锌，过滤，将氢氧化锌煅烧得到氧化锌，再
用过量焦炭还原得到锌。
【详解】A．
的空间构型为正四面体形，故A 正确；
B．滤渣的主要成分为
和
，故B 正确；
C．“沉淀”时
会先与未反应完的
反应，因此消耗的二氧化碳量比
多，故C 错误；
D．
是置换反应，故D 正确。
综上所述，答案为C。
1．A、B、C、D 均为中学化学常见的纯净物，A 是单质。它们之间有如图反应关系：
12
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
(1)若B 是气态氢化物，C、D 是氧化物且会造成光化学烟雾污染。写出反应③的化学
方程式： 。
(2)若A 是太阳能电池用的光伏材料。C、D 为钠盐，两种物质中除钠、氧外的元素位
于同一主族，且溶液均显碱性。写出反应②的化学方程式： 。
(3)若D 物质具有两性，反应②③均要用强碱溶液，反应④是通入过量的一种引起温室
效应的主要气体。写出反应④的离子方程式： 。
(4)若A 是应用最广泛的金属。反应④用到A，反应②⑤均用到同一种非金属单质。写
出反应④的离子方程式： 。
【答案】(1)4NH3+5O2
4NO+6H2O
(2)Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
(3)AlO +CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO
(4)2Fe3++Fe=3Fe2+
【详解】（1）若B 是气态氢化物，C、D 是氧化物且会造成光化学烟雾污染，则B 为
NH3，C 为NO，D 为NO2，A 为N2，则NH3转化为NO 的化学方程式为4NH3+5O2
4NO+6H2O。
（2）A 是太阳能电池用的光伏材料，则A 为Si，C、D 为钠盐，两种物质中除钠、氧
外的元素位于同一主族，且溶液均显碱性，则C 为Na2SiO3，D 为Na2CO3，故反应②
的化学方程式为Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑。
（3）若D 物质具有两性，反应②③均要用强碱溶液，则A 为Al，C 为NaAlO2，B 为
AlCl3，D 为Al(OH)3，反应④是通入过量的一种引起温室效应的主要气体CO2，则反应
④的离子方程式为AlO +CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO 。
（4）A 是应用最广泛的金属，则A 为Fe，反应②⑤均用到同一种非金属单质Cl2，D
为氯化亚铁，C 为氯化铁，故写出反应④的离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+。
2．化学是一门实用性很强的科学。根据题意，请按照要求填空：
13
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
(1)钠有多种化合物，其中俗称“小苏打”的是 (填化学式)。
(2)铝制餐具不宜长时间存放酸性、碱性食物，但常温下铝制容器可以盛装 (填
“浓硫酸”或“浓盐酸”)。
(3)铁有多种氧化物，其中可用做颜料、油漆的是 (填“化学式)。钢铁表面容易
发生电化学腐蚀，为保护地下钢管不受腐蚀，可使它与直流电源的电极相连，该保护
方法叫 。
(4)我国5G 通信技术处于世界领先地位，高速通信离不开光导纤维。用于制造光导纤
维的基本原料是 (填化学式)
(5)在汽车排气管上安装催化转化装置，可使尾气中的NO 和CO 反应转化为无污染的
物质。请完成一定条件该反应的化学方程式 。
(6)配制CuCl2溶液时，需要加入适量盐酸，其原因是 (结合化学用语说明)，向
CuCl2溶液中通入一定量的SO2，微热，一段时间后可得得CuCl 白色沉淀。离子方程
式为 。
【答案】 NaHCO3 浓硫酸 Fe2O3 外加电流的阴极保护法 SiO2
2NO+2CO=N2+2CO2 Cu2++2H2O⇌Cu(OH)2+2H+、加入盐酸抑制Cu2+的水解
2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O=2CuCl↓+4H++SO
【详解】(1)钠有多种化合物，其中俗称“小苏打”的是碳酸氢钠，化学式是
NaHCO3。故答案为：NaHCO3；
(2)铝制餐具不宜长时间存放酸性、碱性食物，但常温下铝制容器可以盛装浓硫酸(填
“浓硫酸”或“浓盐酸”)，铝在冷浓硫酸中产生钝化。故答案为：浓硫酸；
(3)铁有多种氧化物，其中可用做颜料、油漆的是Fe2O3(填“化学式)，是红棕色固体。
钢铁表面容易发生电化学腐蚀，为保护地下钢管不受腐蚀，可使它与直流电源的负极
相连，该保护方法叫外加电流的阴极保护法。故答案为：Fe2O3；外加电流的阴极保护
法；
(4)用于制造光导纤维的基本原料是SiO2(填化学式)，故答案为：SiO2；
(5)在汽车排气管上安装催化转化装置，可使尾气中的NO 和CO 反应转化为无污染的
物质，生成氮气和二氧化碳。一定条件该反应的化学方程式2NO+2CO=N2+2CO2。故
答案为：2NO+2CO=N2+2CO2；
(6)配制CuCl2溶液时，需要加入适量盐酸，防止铜离子水解，其原因是Cu2+
+2H2O⇌Cu(OH)2+2H+(结合化学用语说明)，加入盐酸抑制Cu2+的水解；向CuCl2溶液
中通入一定量的SO2，微热，一段时间后可得得CuCl 白色沉淀，同时生成盐酸和硫酸。
14
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
离子方程式为2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O=2CuCl↓+4H++SO
。故答案为：Cu2+
+2H2O⇌Cu(OH)2+2H+，加入盐酸抑制Cu2+的水解；2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O=2CuCl↓+4H+
+SO
。
3．根据地球化学分析，地壳中存在量较大的9 种元素含量如图所示，含量第一、第三、
第四的三种元素用字母代号表示。
回答下列问题：
（1）X 的名称为 ，Z 的元素符号为 。
（2）Y 元素的单质与Z3X4反应的化学方程式为 ，23.2 g Z3X4完全反应时，
转移的电子数目为 。（用NA代表阿伏加德罗常数的值）
（3）Y 的氧化物既能与酸反应，也能与碱反应，属于 氧化物（填“酸性”
“两性”或“碱性”，下同）；硅的氧化物既能与氢氟酸反应，也能与NaOH 反应，
属于 氧化物。
（4）由粗硅制备硅烷（SiH4）的基本流程如下图所示：
已知：反应Ⅰ的化学方程式为Si+3HCl=SiHCl3+A，反应Ⅱ的化学方程式为
SiHCl3+B=Si+3HCl。（均已配平）
A
①
的化学式与B 的化学式 （填“相同”或“不同”）。
②流程中的4 个反应有 个属于氧化还原反应。
③反应Ⅳ中生成的SiH4、NH3两种气体在常温常压下体积比为 。
【答案】 氧 Fe 8Al+3Fe3O4
9Fe+4Al2O3 0.8NA 两性
酸性 相同 4 1 4∶
15
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
【详解】(1)根据各元素在地壳中含量可知，第一位为氧元素，第二位为硅元素，第三
位为铝元素，第四位为铁元素，按要求写出化学用语，故答案为：氧；Fe；
(2)Al 与Fe3O4发生铝热反应可得到Fe，反应条件为高温，1 mol Fe3O4发生反应时转移
8 mol 电子，故0.1 mol Fe3O4发生反应时转移0.8NA个电子，故答案为：8Al+3Fe3O4
9Fe+4Al2O3；0.8NA；
(3)Al2O3与酸反应生成盐和水，与碱反应也生成盐和水，属于两性氧化物；SiO2与碱反
应生成盐和水，与HF 反应生成SiF4和水，SiF4不属于盐，故SiO2属于酸性氧化物，故
答案为：两性；酸性；
(4)①题干中两个方程式：Si+3HCl=SiHCl3+A 和SiHCl3+B=Si+3HCl，根据原子守恒，
A、B 均为H2，故答案为：相同；
②反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均有价态的变化，属于氧化还原反应，故答案为：4；
③反应Ⅳ的化学方程式为：Mg2Si+4NH4Cl=SiH4↑+2MgCl2+4NH3↑，SiH4、NH3两种气
体在常温常压下，体积比为1 4∶，故答案为：1 4∶；
4．“珠宝玉石”中的“玉”成分比较复杂，某“玉”的成分为
CaO·2MgO·Fe2O3·nSiO2。
（1）Si 原子的最外层的电子排布式为 ；SiO2与NaOH 溶液加热条件下反应的
化学方程式为 。
（2）O 原子核最外层有 种不同能量的电子。CaO 的熔点与MgO 的熔点相差不大，
但CaO 却不能做耐火材料，其原因是 。
（3）Mg 原子比Si 原子的半径 （填“大”、“小”）；原因是 。
（4）从哪些方面可以判断Ca 和Mg 的金属性强弱 。
A 利用Ca 与Mg 在周期表中的位置
B MgCl2溶液中滴加澄清石灰水，产生Mg（OH）2白色沉淀
C Ca（OH）2的碱性比Mg（OH）2强
D CaSO4溶解度比MgSO4的溶解度小
【答案】 3s23p2 SiO2+2NaOH
Na2SiO3+H2O 二 CaO 可溶于水
（与水反应）， 大 Mg 和Si 是同一周期的元素，随着核电荷数的递增，核
对核外电子吸引力增强，半径变小；但核外电子的递增导致半径增大；结果是核对核
外电子吸引力增强占主导地位，最终Mg 的半径大于Si 的半径 AC
【分析】⑴Si 是14 号元素，其原子最外层有4 个电子；SiO2与NaOH 溶液加热条件下
16
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
反应生成硅酸钠和水。
O
⑵
原子核外电子排布为1s22s22p4；氧化镁与水不反应，氧化钙与水要反应。
⑶同周期原子半径逐渐减小，因此Mg 原子比Si 原子的半径大，从电子吸引力大，半
径减小和电子增多，半径增大这两个谁更强来思维。
A.
⑷
同主族，从上到下，金属性逐渐增强，因此利用Ca 与Mg 在周期表中的位置判
断Ca 和Mg 的金属性强弱；B. MgCl2溶液中滴加澄清石灰水，产生Mg(OH)2白色沉淀，
Mg(OH)2溶解度小于Ca(OH)2溶解度，不能判断Ca 和Mg 的金属性强弱，；C. 同主族，
最高价氧化物对应水化物碱性越强，其金属性越强，Ca(OH)2的碱性比Mg(OH)2强，
能判断Ca 和Mg 的金属性强弱；D. CaSO4溶解度比MgSO4的溶解度小，不判断Ca 和
Mg 的金属性强弱。
【详解】⑴Si 是14 号元素，其原子最外层有4 个电子，其最外层的电子排布式为
3s23p2；SiO2与NaOH 溶液加热条件下反应的化学方程式为SiO2+2NaOH
Na2SiO3+H2O；故答案为：3s23p2；SiO2+2NaOH
Na2SiO3+H2O。
O
⑵
原子核外电子排布为1s22s22p4，最外层有两种不同能量的电子。CaO 的熔点与
MgO 的熔点相差不大，但CaO 却不能做耐火材料，氧化镁与水不反应，氧化钙与水要
反应，故答案为：两；CaO 可溶于水(与水反应)。
⑶同周期原子半径逐渐减小，因此Mg 原子比Si 原子的半径大；原因是Mg 和Si 是同
一周期的元素，随着核电荷数的递增，核对核外电子吸引力增强，半径变小；但核外
电子的递增导致半径增大；结果是核对核外电子吸引力增强占主导地位，最终Mg 的
半径大于Si 的半径；故答案为：大；Mg 和Si 是同一周期的元素，随着核电荷数的递
增，核对核外电子吸引力增强，半径变小；但核外电子的递增导致半径增大；结果是
核对核外电子吸引力增强占主导地位，最终Mg 的半径大于Si 的半径。
A.
⑷
同主族，从上到下，金属性逐渐增强，因此利用Ca 与Mg 在周期表中的位置判
断Ca 和Mg 的金属性强弱，故A 符合题意；B. MgCl2溶液中滴加澄清石灰水，产生
Mg(OH)2白色沉淀，Mg(OH)2溶解度小于Ca(OH)2溶解度，不能判断Ca 和Mg 的金属
性强弱，故B 不符合题意；C. 同主族，最高价氧化物对应水化物碱性越强，其金属性
越强，Ca(OH)2的碱性比Mg(OH)2强，能判断Ca 和Mg 的金属性强弱，故C 符合题意；
D. CaSO4溶解度比MgSO4的溶解度小，不判断Ca 和Mg 的金属性强弱，故D 不符合
17
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
题意；综上所述，答案为AC。
5．地球化学中，通常用热重分析研究矿物在受热时的质量变化以确定其组成。取66.6
mg 由高岭石［Al4Si4O10(OH)8］和方解石(CaCO3)组成的矿物，加热到673K～1123K 区
间内分解为氧化物，样品总失重13.8 mg。高岭石受热分解反应方程式：Al4Si4O10(OH)8
→2Al2O3+4SiO2+4H2O
(1)硅原子核外电子排布在 个不同的电子层中，核外最外层电子分布在 个不同
的轨道中。
(2)硅与铝同周期且相邻，化学性质有相似性，写出Si 与NaOH 溶液反应的化学方程式
。
(3)高岭石是长石的一种，不同类长石其氧原子的物质的量分数相同。由钙长石化学式
CaAl2Si2O8可推知钠长石的化学式为 。
(4)此矿物中高岭石的质量分数为 。
a. 44% b. 56% c. 77.5% d. 80%
(5)若对高岭土进行煅烧活化，然后利用盐酸进行分解，对于分解出的氯化铝溶液及二
氧化硅再分别加入碱溶液进行去杂提纯，最后得到的氯化铝溶液可制备氧化铝。写出
由氯化铝溶液得到纯净氧化铝的化学反应方程式(要求最节约)：
。
(6)用焦炭与石英砂(SiO2)混合高温，产生粗硅，现由两种方法将粗硅提纯：
第一种方法：Si+2Cl2
SiCl4 SiCl4+2H2
Si+4HCl
第二种方法：Si+3HCl
SiHCl3 SiHCl3+H2
Si+3HCl。
工业上常用第二种方法来提纯单晶硅，其原因是 。
【答案】 3 3 Si+2NaOH+H2O→Na2SiO3+2H2↑ NaAlSi3O8 c
2AlCl3+3H2O→Al2O3+6HCl↑ 温度较低，耗能少；HCl 可以循环利用
【分析】(1)根据硅原子核外电子排布分析；
(2)Si 与NaOH 溶液反应生成硅酸钠和氢气；
(3)根据不同类长石其氧原子的物质的量分数相同，结合化合价代数和是0 可写出钠长
石的化学式；
(4)由高岭石[Al4Si4O10(OH)8]和方解石(CaCO3)组成的矿物，加热到673K～1123K 区间内
分解为氧化物，方解石分解生成CaO 和二氧化碳，高岭石受热分解反应方程式：
Al4Si4O10(OH)8→2Al2O3+4SiO2+4H2O，所以减少的质量为二氧化碳和水的质量，列方程
组计算；
18
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
(5)AlCl3水解生成氢氧化铝，氢氧化铝分解生成氧化铝；
(6)根据反应中能量的消耗和原料的使用来分析。
【详解】(1)硅为14 号元素，其核外有14 个电子，硅原子核外电子排布式为
1s22s22p63s23p2，则硅原子核外电子排布在3 个电子层，核外最外层电子分布在3 个不
同的轨道中；
(2)硅与铝同周期且相邻，化学性质有相似性，Si 与NaOH 溶液反应生成硅酸钠和氢气，
则其反应的化学方程式为Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑；
(3)结合钙长石的化学式可知钠长石就是将钙长石的中钙更换为钠，铝硅酸阴离子不变，
以及化合物中化合价代数和等于0 可得钠长石的化学式为NaAlSi3O8；
(4)由高岭石[Al4Si4O10(OH)8]和方解石(CaCO3)组成的矿物，加热到673K～1123K 区间内
分解为氧化物，方解石分解生成CaO 和二氧化碳，高岭石受热分解反应方程式：
Al4Si4O10(OH)8→2Al2O3+4SiO2+4H2O，所以减少的质量为二氧化碳和水的质量，设矿物
中高岭石为x mol，方解石为y mol，则516x+100y=66.6×10-3 g，4x×18+44y=13.8×10-3
g
解得：x=1×10-4 mol，y=1.5×10-4 mol，则高岭石的质量为1×10-4 mol×516
g/mol=51.6×10-3 g=51.6 mg，则此矿物中高岭石的质量分数为
×100%=77.5%，
故合理选项是c；
(5)AlCl3是强酸弱碱盐，在溶液中Al3+水解生成氢氧化铝，氢氧化铝分解生成氧化铝，
则氯化铝溶液得到纯净氧化铝的化学反应方程式(要求最节约)为：
2AlCl3+3H2O→Al2O3+6HCl↑；
(6)用焦炭与石英砂(SiO2)混合高温，产生粗硅，现由两种方法将粗硅提纯：
第一种方法：Si+2Cl2
SiCl4 SiCl4+2H2
Si+4HCl
第二种方法：Si+3HCl
SiHCl3 SiHCl3+H2
Si+3HCl。
第二种方法反应温度较低，能量消耗少，而且HCl 能循环使用。
【点睛】本题考查了电子排布式、化学方程式的书写、硅酸盐的表示方法、物质含量
的计算、工业生产的条件选择等，熟悉物质的性质是解答本题的关键，要结合物质的
性质、能耗等分析解答。
6．硅是重要的半导体材料，构成现代电子工业的基础。硅及其化合物在工业中应用广
泛，在国防和航天工业中亦有许多用途。
（1）硅原子中最外层电子排布式为 ，该层电子的电子云有 种不同的伸展方向。
19
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（2）温石棉矿是一种硅酸盐类矿物，化学式写作氧化物形式为6MgO•4SiO2•4H2O，其
中原子半径最大的元素在周期表中的位置是 。SiO2存在与金刚石结构类似的晶体，
其中硅氧原子之间以 相结合。
a．离子键 b．极性键 c．非极性键 d．范德华力
（3）甲硅烷(SiH4)是一种无色的液体，遇到空气能爆炸性自燃，生成二氧化硅固体和
水。在室温下，10gSiH4自燃放出热量446kJ，请写出其燃烧的热化学方程式： ；
（4）SiH4的热稳定性不如CH4，其原因是 。
工业上硅铁可以用于冶镁。以煅白(CaO•MgO)为原料与硅铁（含硅75%的硅铁合金）
混合，置于密闭设备中于1200℃发生反应：2(CaO•MgO)(s)+Si(s)
Ca2SiO4(l)
+2Mg(g)
（5）常温下镁的还原性强于硅。上述方法能够获得镁的原因是： 。
（6）若上述反应在容积为aL 的密闭容器中发生，一定能说明反应已达平衡的是
（选填编号）。
a．反应物不再转化为生成物
b．炉内Ca2SiO4与CaO•MgO 的质量比保持不变
c．反应放出的总热量不再改变
d．单位时间内，n(CaO•MgO)消耗：n(Ca2SiO4)生成=2：1
若bg 煅白经tmin 反应后转化率达70%，该时段内Mg 的生成速率是 。
【答案】 2s22p2 3 第三周期第ⅡA 族 b SiH4(l)+2O2(g)=SiO2(s)
+2H2O(l)
-1427.2kJ/mol 非金属性C>Si，它们的气态氢化物的热稳定性
CH4>SiH4； 1200℃时反应生成的镁以蒸气的形式逸出，使平衡向正反应方向移动
bc
【详解】（1）Si 原子序数为14，最外层3 个电子层，最外层电子数为4，故最外层电
子排布式为：2s22p2；该原子中含有3 个s 轨道、6 个p 轨道，s 能级电子云的形状为球
形，无伸展方向，p 层共有3 种伸展方向，故答案为：2s22p2；3；
（2）6MgO•4SiO2•4H2O 中原子半径最大的元素是Mg，在周期表中的位置是第三周期
第ⅡA 族，SiO2中硅氧原子之间以极性共价键相结合，故答案为：第三周期第ⅡA 族；
b；
（3）
，则1molSiH4燃烧放出的热量为：
，其燃烧的热化学方程式：SiH4(l)+2O2(g)=
20
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
SiO2(s)+2H2O(l)
-1427.2kJ/mol，故答案为：SiH4(l)+2O2(g)=SiO2(s)+2H2O(l)
-1427.2kJ/mol；
（4）根据元素周期律，非金属性C>Si，则它们的气态氢化物的热稳定性CH4>SiH4，
故答案为：非金属性C>Si，它们的气态氢化物的热稳定性CH4>SiH4；
（5）1200℃时发生反应为2(CaO•MgO)(s)+Si(s)
Ca2SiO4(l)+2Mg(g)，此时镁以蒸气
的形式逸出，使平衡向正反应方向移动，使得化学反应能发生，故答案为：1200℃时
反应生成的镁以蒸气的形式逸出，使平衡向正反应方向移动；
（6）a．化学平衡是动态平衡，反应物不再转化为生成物，则是证明反应结束的，a 错
误；
b．炉内Ca2SiO4与CaO•MgO 的质量比保持不变，达到了平衡，b 正确；
c．反应放出的热量不再改变，证明正逆反应速率是相等的，各个组分的浓度不随时间
的变化而改变，c 正确；
d．单位时间内，n（CaO•MgO）消耗：n（Ca2SiO4）生成=2：1，不能证明正逆反应速率
相等，d 错误，
Mg 的生成速率
，故答案为：bc；
；
【点睛】
7．元素单质及其化合物有广泛用途，请根据周期表中第三周期元素相关知识回答下列
问题：
（1）按原子序数递增的顺序(稀有气体除外)，以下说法正确的是 。
a．原子半径和离子半径均减小 b．金属性减弱，非金属性增强
c．氧化物对应的水化物碱性减弱，酸性增强 d．单质的熔点降低
（2）原子最外层电子数与次外层电子数相同的元素名称为 ，氧化性最弱的简单阳
21
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
离子是 。
（3）已知：
化合物
MgO
Al2O3
MgCl2
AlCl3
类型
离子化合
物
离子化合物
离子化合物
共价化合物
熔点/℃
2800
2050
714
191
工业制镁时，电解MgCl2而不电解MgO 的原因是 ；制铝时，电解Al2O3而不电解
AlCl3的原因是 。
（4）晶体硅(熔点1410℃)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下：Si(粗)
SiCl4
SiCl4(纯)
Si(纯)
写出SiCl4的电子式： ；在上述由SiCl4制纯硅的反应中，测得每生成1.12kg 纯硅需
吸收akJ 热量，写出该反应的热化学方程式： 。
（5）P2O5是非氧化性干燥剂，下列气体不能用浓硫酸干燥，可用P2O5干燥的是 。
a．NH3 b．HI c．SO2 d．CO2
（6）KClO3可用于实验室制O2，若不加催化剂，400℃时分解只生成两种盐，其中一
种是无氧酸盐，另一种盐的阴阳离子个数比为1 1∶。写出该反应的化学方程式： 。
【答案】 b 氩 Na+ MgO 的熔点高，熔融时消耗更多能量，增加生
产成本 氯化铝是共价化合物，熔融态氯化铝难导电
SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g)
=+0.025a kJ•mol-1 b 4KClO3
KCl+3KClO4
【分析】（1）a、同一周期，随着原子序数的增大，原子半径逐渐减小，简单离子半
径先减小后增大再减小；
b、同一周期元素，随着原子序数的增大，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强；
c、元素的金属性越强，其最高价氧化物的水化物碱性越强，元素的非金属性越强，其
最高价氧化物的水化物酸性越强；
d、同一周期元素，其单质的熔点先增大后减小；
（2）第三周期中，次外层电子数为8，原子最外层电子书与次外层电子数相同，则该
22
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
元素为氩；第三周期中简单阳离子为钠离子、镁离子和铝离子，金属的还原性越强，
对应离子的氧化性越弱；
（3）氧化镁熔点远远大于氯化镁，电解MgO 冶炼Mg 浪费能源；氯化铝是共价化合
物，熔融状态下不导电；
（4）四氯化硅为共价化合物，氯原子和硅原子都达到8 个电子，每生成1.12kg 纯硅需
吸收akJ 热量，结合物质的量与反应放出的热量成正比计算；
（5）浓硫酸具有强氧化性、酸性，P2O5是非氧化性干燥剂；
（6）根据题干信息判断该无氧酸盐为氯化钾，再根据化合价变化判断另一种无氧酸盐
名称，最后根据化合价升降相等配平即可。
【详解】（1）a、第三周期中，随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小，而离子半
径需要根据阴阳离子进行讨论，阳离子只有2 个电子层，随着核电荷数在增大，半径
逐渐减小，而阴离子有3 个电子层，随着核电荷数的增加逐渐减小，但是阴离子半径
整体大于阳离子半径，从阳离子到阴离子，半径在增大，故a 错误；
b、同一周期中，随着核电荷数的递增，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强，
故b 正确；
c、元素的金属性越强，其最高价氧化物的水化物碱性越强，元素的非金属性越强，其
最高价氧化物的水化物酸性越强，所以其最高价氧化物的水化物碱性减弱、酸性增强，
故c 错误；
d、同一周期元素，其单质的熔点先增大后减小，Si 的熔点最高，故d 错误；
故答案为：b；
（2）原子最外层电子书与次外层电子数相同，而第三周期中次外层电子为8，该元素
原子结构示意图为
，则该元素为氩；金属的还原性越强，对应离子的
氧化性越弱，所以第三周期中氧化性最弱的为Na+，
故答案为：氩；Na+；
（3）氧化镁熔点远远大于氯化镁，电解MgO 冶炼Mg 浪费能源，所以用熔融态氯化
镁冶炼镁；
氯化铝是共价化合物，熔融状态下以分子存在，所以不导电，则用熔融氧化铝冶炼
Al，
故答案为：MgO 的熔点高，熔融时消耗更多能量，增加生产成本；氯化铝是共价化合
23
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
物，熔融态氯化铝难导电；
（4）四氯化硅为共价化合物，氯原子和硅原子都达到8 个电子，四氯化硅的电子式为
，每生成1.12kg 纯硅需吸收akJ 热量，则生成1mol 纯硅吸收的热量
为
=0.025akJ，所以热化学方程式为：SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g)
=+0.025a kJ•mol-1，
故答案为：
；SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g)
=+0.025a kJ•mol-1；
（5）浓硫酸具有强氧化性、酸性，不能干燥具有还原性、碱性的气体，
a、NH3为碱性气体，不能用浓硫酸和五氧化二磷干燥，可用碱石灰干燥，故错误；
b、HI 为还原性气体，不能利用浓硫酸干燥，可以利用P2O5干燥，故正确；
c、SO2为酸性气体，可以用浓硫酸、五氧化二磷或无水氯化钙干燥，故错误；
d、CO2为酸性气体，可以用浓硫酸、五氧化二磷或无水氯化钙干燥，故D 错误；
故答案为：b；
（6）KClO3可用于实验室制O2，若不加催化剂，400℃时分解只生成两种盐，其中一
种是无氧酸盐，另一种盐的阴阳离子个数比为1：1，则该无氧酸为KCl，KCl 中氯元
素化合价为-1，说明氯酸钾中氯元素化合价降低，则另一种含氧酸盐中氯元素化合价
会升高，由于氯酸钾中氯元素化合价为+5，则氯元素化合价升高只能被氧化成高氯酸
钾，根据氧化还原反应中化合价升降相等配平该反应为：4KClO3
KCl+3KClO4，
故答案为：4KClO3
KCl+3KClO4。
8．硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。
回答下列问题：
（1）1810 年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。
24
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
这种“金属”可能是 。
（2）陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中，生产普通玻璃的主要原料有
。
（3）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅
有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：
发生的主要反应
电弧炉
SiO2+2C
Si+2CO↑
流化床反应
器
Si+3HCl
+SiHCl3+H2
还原炉
SiHCl3+H2
Si+3HCl
①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为
；碳化硅又称 ，其晶体结构与 相似。
②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl 等，有关
物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和 。
物质
Si
SiCl4
SiHCl3
SiH2Cl2
SiH3Cl
HCl
SiH4
沸点/℃
2355
57.6
31.8
8.2
-30.4
-84.9
-111.9
SiHCl
③
3极易水解，其完全水解的产物为 。
（4）氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是 。
【答案】 含有硅、碳的铁合金（或硅铁） 石英砂、纯碱和石灰石
SiO2+3C
SiC+2CO↑ 金刚砂 金刚石（或单晶硅） 精馏（或蒸馏）
H4SiO4（或H2SiO3）、H2、HCl H2、HCl
【详解】（1）石英砂是SiO2，在高温下和木炭发生反应：2C＋SiO2
2CO↑＋Si，然
后硅和铁形成合金，或者是硅、铁、过量的碳形成合金；
（2）制造普通玻璃的原料：石英砂、石灰石、纯碱，高温下SiO2＋CaCO3
CaSiO3
25
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
＋CO2，SiO2＋Na2CO3
Na2SiO3＋CO2；
（3）①根据信息，在高温下，C 和二氧化硅反应生成硅单质，硅单质再和C 反应生成
碳化硅，故：3C＋SiO2
SiC＋2CO，碳化硅俗名金刚砂，属于原子晶体，碳和硅属
于同一主族，晶体结构与金刚石或晶体硅相似；
②沉降、冷凝后成分是：SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2，都是液体，因此采用蒸馏的方法提
纯，水解的反应方程式：SiHCl3＋H2O=H2SiO3↓＋HCl＋H2↑，故H2SiO3、H2、HCl；
（4）2NaCl＋2H2O
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，根据发生的主要反应，可以提供H2、
HCl。
9．下图所示为常见气体制备、分离、干爆和性质验证的部分仪器装置(加热设备及夹
持固定装置均略去)，请根据要求完成下列各题(仪器装置可任意选用，必要时可重复选
择，a、b 为活塞)。
(1)若气体入口通入CO 和CO2的混合气体，E 内放置CuO，选择装置获得纯净干燥的
CO，并验证其还原性及氧化产物，所选装置的连接顺序为 (填代号)。能验证
CO 氧化产物的现象是 。
(2)停止CO 和CO2混合气体的通入，E 内放置Na2O2，按A→E→D→B→H 装置顺序制
取纯净干燥的O2，并用O2氧化乙醇。此时，活塞a 应 ，活塞b 应 。需
要加热的仪器装置有 (填代号)，m 中反应的化学方程式为 。
(3)若气体入口改通空气，分液漏斗内改改加浓氨水，圆地烧瓶内改加 NaOH 固体，E
内装有铂铹合金网，按A→G→E→D 装置程序制取干燥氧气，并验证氨的某些性质。
①装置A 中能产生氨气的原因有： 。
②实验中观察到E 内有红棕色气体现出，证明氨气具有 性。
【答案】 ACBECF AB 之间的C 装置中溶液保持澄清，EF 之间的C 装置中
溶液变浑浊 关闭 打开 k m 2CH3CH2OH＋O2
2CH3CHO＋
2H2O 氢氧化钠溶于水放出大量热，温度升高，使氨的溶解度减小而放出；氧氧
26
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
化钠吸水，促使氨放出；氢氧化钠电离出的OH-增大了氨水中OH-浓度，促使氨水电离
平衡左移，导致氨气放出 还原
【详解】（1）根据实验要求，A 装置中通入的气体为CO 和CO2的混合气，在A 中，
CO2被氢氧化钠吸收，若要获得纯净干燥的CO，需要选取装置C，证明CO2被除尽，
然后通过盛有浓硫酸的B 除去水蒸气，要验证CO 的还原性，需要装有CuO 的装置
E，验证CO 的氧化产物CO2，还需要装置C，最后需要F 除去为反应的CO。所选装置
的连接顺序是ACBECF，能验证CO 的氧化产物的实验现象是：AB 之间的C 装置中溶
液保持澄清，EF 之间的C 装置中溶液变浑浊。
（2）停止通入CO 和CO2的混合气体，需要关闭活塞a，然后打开活塞b，此时稀硫酸
与碳酸钠溶液（CO2与NaOH 反应生成的）反应，反应生成的CO2气体进入E 中，并
与与Na2O2反应产生氧气，氧气通过D 除去可能存在的CO2，通过B 除去水蒸气，得
到纯净干燥的氧气，氧气氧化乙醇的条件是需要加热且有铜做催化剂，因此需要加热
k 使乙醇挥发，并且加热m，使氧气与乙醇蒸气反应，反应的化学方程式是：
2CH3CH2OH+O2
2CH3CHO+2H2O。
（3）氢氧化钠固体易吸水并且在溶于水时放出大量的热，氢氧化钠溶于水后溶液中的
OH—的浓度增大，这些因素均能浓氨水中的化学平衡：NH3＋H2O
NH3·H2O
NH4
+＋OH-向逆反应方向移动，使浓氨水中的氨气放出。根据常识可以判断出在E 中
出现的红棕色气体应该是NO2，由氨气和NO2中氮元素的化合价可以判断氨气被氧化
生成NO2氨气体现出的是还原性。
10．天宫二号空间实验室已于2016 年9 月15 日22 时04 分在酒泉卫星发射中心发射
成功。请回答下列问题：
（1）耐辐照石英玻璃是航天器姿态控制系统的核心元件。石英玻璃的成分是
（填化学式），该物质的类别属于 （填“碱性氧化物”或“酸性氧化物”) ，
实验室中不能用玻璃塞试剂瓶盛放KOH 溶液，原因是 （用离子方程
27
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
式表示）
（2）“碳纤维复合材料制品”应用于“天宫二号”的推进系统。碳纤维复合材料具有
重量轻、可设计强度高的特点。碳纤维复合材料由碳纤维和合成树脂组成，其中合成
树脂是高分子化合物，则制备合成树脂的反应类型是 。
（3）太阳能电池帆板是“天宫二号”空间运行的动力源泉，其性能直接影响到“天宫
二号”的运行寿命和可靠性。
① 天宫二号使用的光伏太阳能电池，该电池的核心材料是 ，其能量转化方式为
。
② 下图是一种全天候太阳能电池的工作原理：
太阳照射时的总反应为V3++ VO2++ H2O=V2++VO2
++2H+，则负极反应式为 ；
夜间时，电池正极为 （填“a”或“b”）。
【答案】 SiO2 酸性氧化物 SiO2+2OH- =SiO3
2-+H2O 聚合反应
Si（或答“晶体硅”） 太阳能转化为电能 VO2+ +H2O-e - =VO2
++2H+ b
【详解】试题分析：（1）石英是SiO2；SiO2能与强碱反应生成硅酸盐和水； (2)通过
聚合反应合成高分子化合物；（3）①太阳能电池的主要原料是高纯硅；②负极失电子
发生氧化反应；
解析：（1）石英玻璃的成分是SiO2；SiO2能与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，所以
SiO2属于酸性氧化物；SiO2能与氢氧化钾反应生成硅酸钾和水，SiO2+2OH- =SiO3
2-
+H2O，所以实验室中不能用玻璃塞试剂瓶盛放KOH 溶液；（2）合成树脂是高分子化
合物，制备合成树脂的反应类型是聚合反应；（3）①太阳能电池的主要原料是高纯硅；
太阳能电池把太阳能转化为电能；②VO2+失电子生成VO2
+，负极反应式是VO2+
+H2O-e - =VO2
++2H+；夜晚V2+失电子发生氧化反应，所以a 是负极、b 是正极。
点睛：原电池中，负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应；电解质溶液
中阳离子移向正极、阴离子移向负极。
28
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
29
