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资料简介
1
高考总复习 《碳硅》
【考纲要求】
1．了解 C、Si 及其化合物的主要性质及应用。
2．掌握 CO2 的实验室制取。
3．了解玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料的制备原料、原理和特性，能用氧化物形式表
示硅酸盐的组成。
【知识网络】
1、碳及其化合物转化关系
2．硅及其化合物转化关系
【考点梳理】
考点一．碳及其化合物【高清课堂：356213 碳及其化合物】
1．碳单质
⑴同素异形体：
①定义：由同种元素形成的不同单质称为同素异形体。
②种类：金刚石、石墨、C60、C70 等。
⑵化学性质：由于碳原子最外层有 4 个电子，故碳在常温下性质比较稳定，很难被氧化，2
但在点燃或加热的条件下活动性增强，主要表现为还原性。
①与单质反应
2C+O2 2CO C+O2 CO2
②与某些氧化物反应
C+CO2 2CO
C+H2O(g) CO+H2（水煤气）
2C+SiO2 Si+2CO↑
C+2CuO 2Cu+CO2↑(CuO 足量)
C+CuO Cu +CO↑(C 足量)
③与氧化性酸反应
C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O
C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O
2．一氧化碳
⑴物理性质：无色无味气体，有毒，不溶于水。
⑵化学性质
①可燃性：2CO+O2 2CO2(用点燃的方法除去 CO)；
②还原性(与 Fe3O4、CuO、H2O 的反应)
Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2；
CuO+CO Cu+CO2；
H2O+CO H2+CO2(工业制 H2)
⑶毒性：CO 有剧毒，与血液里的血红蛋白结合，使人体缺氧而死亡；主要来自汽车尾
气、煤和石油燃烧及钢铁冶炼等。
3．二氧化碳
⑴物理性质：无色无味，密度比空气大的气体，微溶于水，固体 CO2 叫做“干冰”。
⑵分子结构：电子式 ；结构式 O=C=O。
⑶化学性质：
①弱氧化性
CO2+C 2CO；CO2+2Mg 2MgO+C
②酸性氧化物的通性
CO2+ H2O＝H2CO3
CO2+Ca(OH)2＝CaCO3↓＋H2O；CO2+CaCO3+H2O＝Ca(HCO3)2
△
△
△
△
△
△3
CO2+CaO＝CaCO3
③与盐的反应（相对较强的酸制取较弱的酸）：
(A)往漂白粉溶液中不断通入 CO2 气体的反应为：
Ca(ClO)2+CO2+H2O==CaCO3↓+2HClO，CaCO3+CO2+H2O==Ca(HCO3)2
(B)在 NaAlO2 溶液中不断通入 CO2 气体至过量时，反应为：
2AlO2－+CO2 (少量)+3H2O==2Al(OH)3↓+CO32―
AlO2―+CO2 (过量)+2H2O==Al(OH)3↓+HCO3－
（C）往 Na2SiO3 溶液中不断通入 CO2 气体至过量时，反应为：
SiO32―+CO2+H2O==H2SiO3 (胶体)+CO32―，
SiO32―+2CO2+2H2O==H2SiO3 (胶体)+2HCO3―
（D）往饱和 Na2CO3 溶液中通入 CO2 气体，反应为：
2Na++CO32―+CO2+H2O==2NaHCO3↓
(E)C6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH↓+NaHCO3
⑷制法：
①工业制法：煅烧石灰石
CaCO3 CaO+CO2↑
②实验室制法：石灰石和稀盐酸反应
原理：CaCO3+2HCl＝CaCl2+CO2↑+H2O
装置：“固＋液→气”或启普发生器及其简易装置
知识拓展——除杂：
被提纯气体 杂质 除杂方法
CO CO2 通过盛有 NaOH 溶液的洗气瓶
CO2 CO 通过盛放灼热氧化铜的硬质玻璃管
CO2 O2 通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管
CO2 SO2 通过盛有饱和 NaHCO3 溶液或酸性高锰酸钾溶液
CO2 HCl 通过饱和 NaHCO3 溶液
4．碳酸盐
(1)溶解性
正盐中只有碱金属的碳酸盐和铵盐溶于水，所有酸式盐均溶于水。
一般酸式盐比相应正盐易溶，但碱金属的碳酸氢盐比正盐溶解度小。
(2)热稳定性
一般规律：可溶性碳酸正盐>不溶性碳酸正盐>酸式碳酸盐。
Na2CO3>CaCO3>NaHCO3
(3)正盐与酸式盐的相互转化
考点二．硅及其化合物
Na2CO3 NaHCO3
CO2£»HCl
NaOH£»4
1．硅
( 1)硅的化学性质。
在常温下，硅的化学性质不活泼，不与 O2、Cl2、H2SO4、HNO3 等反应，但可与氟气、
氢氟酸和强碱反应。
①硅和氟气反应：Si+2F2==SiF4。
②硅和氢氟酸反应：Si+4HF==SiF4↑+2H2↑。
③硅和氢氧化钠溶液反应：Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑。
④硅在氧气中加热：Si+O2 SiO2。
(2)硅的工业制法。
SiO2＋2C Si(粗硅)＋2CO↑(注意产物)
提纯：Si+2Cl2 SiCl4 ；SiCl4+2H2 Si+4HCl↑
(3)晶体硅的用途。
用来制造半导体器件，制成太阳能电池、芯片和耐酸设备等。
2．二氧化硅(SiO2)
⑴物理性质：硬度大、熔点高，难溶于水。
⑵化学性质：
①酸性氧化物的通性：SiO2 是酸性氧化物，是 H2SiO3 的酸酐，但不溶于水：
SiO2+CaO CaSiO3
SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O (Na2SiO3 是强的粘合剂)
②弱氧化性：SiO2+2C Si+2CO↑
③特性：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O
要点诠释：
（A）由于玻璃的成分中含有 SiO2，故实验室盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞。
（B）未进行磨砂处理的玻璃，在常温下是不易被强碱腐蚀的，故盛放碱液可以用玻璃
瓶（不能用玻璃塞）。
（C）因为氢氟酸腐蚀玻璃，与玻璃中的 SiO2 反应，所以氢氟酸既不能用玻璃塞、也不
能用玻璃瓶保存，而应保存在塑料瓶或铅皿中。
⑶用途：
①SiO2 是制造光导纤维的主要原料。
②石英制作石英玻璃、石英电子表、石英钟等。
③水晶常用来制造电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品等。
④石英砂常用作制玻璃和建筑材料。
⑷SiO2 与 CO2 化学性质的比较
物 质 二氧化硅(SiO2) 二氧化碳(CO2)
与水反应 CO2+H2O H2CO3
与酸反应 SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O 不 反 应
与碱反应 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
△5
CO2+NaOH=NaHCO3
与碱性氧化物反应 SiO2+CaO CaSiO3 CO2+Na2O=Na2CO3
与碳反应 SiO2+2C Si+2CO↑ CO2+C=2CO
3．硅酸(H4SiO4、H2SiO3)
⑴不稳定性：H2SiO3 SiO2 +H2O
⑵极弱酸性：不能使酸碱指示剂变色：H2SiO3＋2NaOH=Na2SiO3+2H2O
制备：Na2SiO3+CO2+2H2O=H4SiO4↓(白色胶状)+Na2CO3
或 Na2SiO3+2HCl==H2SiO3↓+2NaCl，
H4SiO4＝H2SiO3+H2O(不稳定、易分解)
4．硅酸盐
⑴常用的硅酸盐是 Na2SiO3，俗称“泡花碱”，易溶于水，其水溶液称为水玻璃，是一
种矿物胶，密封保存。可用作肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂。
⑵硅酸盐改写为氧化物形式（顺序为：较活泼金属氧化物·金属氧化物·二氧化硅·水）
如高岭石 Al2(Si2O5)(OH)4 改写为： Al2O3·2SiO2·2H2O
再如：钾长石 KAlSi3O8 不能写成 K2O· Al2O3·3SiO2，应写成 K2O·Al2O3·6SiO2。
(3)无机非金属材料。
①传统无机非金属材料：陶瓷、玻璃、水泥。
水泥 玻璃 陶瓷
原料 黏土、CaCO3、石膏 纯碱、石灰石、石英 黏土
反应
原理
复杂反应原理
Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑
CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑
水泥的主要成分：3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3
普通玻璃的主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
②新型无机非金属材料：高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷。
【典型例题】
类型一、 碳及其化合物
例 1、将过量的 CO2 分别通入①CaCl2 溶液②Na2SiO3 溶液 ③Ca(ClO)2 溶液 ④饱和 Na2CO3
溶液，最终溶液中有白色沉淀析出的是（ ）
A．①②③④ B．②④ C．①②③ D．②③
【思路点拨】①题干中 CO2 是过量的；碳酸的酸性比盐酸弱，②而比硅酸、次氯酸强。③
碳酸可与碳酸盐反应生成碳酸氢盐。
【答案】B
【解析】本题考查 CO2 及 H2CO3 的性质。
①中通入 CO2 不会产生白色沉淀；
△
高温
高温
1
2
1
26
②中通入 CO2，发生反应：Na2SiO3+CO2+H2O==H2SiO3↓+Na2CO3，
当 CO2 过量时，Na2CO3+CO2+H2O==2NaHCO3，所以能得到白色沉淀 H2SiO3；
③中通入 CO2，反应如下：Ca(ClO)2+CO2+H2O==CaCO3↓+2HClO
CO2 过量时，CaCO3+CO2+H2O== Ca(HCO3)2，所以也不会产生白色沉淀；
④中通入 CO2，反应如下：Na2CO3+CO2+H2O==2NaHCO3↓，由于原 Na2CO3 饱和，该
反应生成 NaHCO3 的质量比 Na2CO3 质量大，同时消耗掉部分溶剂水，并且 NaHCO3 的溶解
度比 Na2CO3 溶解度更小，所以会析出白色 NaHCO3 固体。所以答案应为 B。
【总结升华】相对较强的酸与弱酸盐反应可以制取相对较弱的酸，弱酸一般不能制强酸。
举一反三：
【高清课堂：356213 例题 3】
【变式 1】经过下列实验，溶液仍为澄清透明的是
A．饱和 Na2CO3 溶液中通入 CO2
B．NaHCO3 溶液中加入过量的 NaOH 溶液
C．Ca(HCO3)2 溶液中加入过量的 KOH 溶液
D．少量的 CO2 通入 CaCl2 溶液中
【答案】BD
【变式 2】下列离子方程式书写不正确的是（ ）。
A．往 NaOH 溶液中通入过量 CO2：CO2+OH－==HCO3－
B．H2SiO3 与 NaOH 溶液混合：2OH－+H2SiO3==2H2O+SiO32－
C．石英砂与烧碱反应制水玻璃：SiO2+2OH－==SiO32－+H2O
D．往水玻璃中通入二氧化碳：Na2SiO3+H2O+CO2==H2SiO3↓+2Na++CO32－
【答案】D
【解析】D 项，Na2SiO3 应写成离子，应删去 Na+。
【变式 3】（2015 江苏南通第二次调研）国务院颁布的《“十二五”控制温室气体排放工作
方案》提出，2015 年我国单位国内生产总值 CO2 排放要比 2010 年下降 17%。下列说法不正
确的是（ ）
A．CO2 属于酸性氧化物
B．CO2 是导致酸雨发生的主要原因
C．可用 Na2CO3 溶液捕捉（吸收）CO2
D．使用氢能源替代化石燃料可减少 CO2 排放
【答案】B
【解析】CO2 能与碱反应生成盐和水，属于酸性氧化物，A 项正确；形成酸雨的主要物
质为 SO2 和氮的氧化物，B 项错误；Na2CO3，溶液吸收 CO2 生成 NaHCO3，C 项正确；氢
气燃烧生成水，无污染，D 项正确。
类型二、单质硅
例 2、下列关于硅的说法不正确的是（ ）
A．硅是非金属，但它的单质是灰黑色且有金属光泽的固体
B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料
C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应
D．当加热到一定温度时，硅能与氧气、氯气等非金属反应
【思路点拨】硅在周期表中的处于金属与非金属的分界线附近，虽为非金属，但有某些7
金属性。
【答案】C
【解析】硅是一种具有金属光泽的灰黑色固体，A 正确；硅是良好的半导体材料，B 正
确；硅在常温下可与氟气、强碱溶液反应，C 错误；在加热时，硅与氧气、氯气等反应，D
正确。
【总结升华】要注意归纳硅的特殊性质：硅的化学性质稳定，常温下可与氟气、烧碱溶
液发生；在加热条件下，硅能与氧气、氯气等非金属反应。
举一反三：
【变式 1】（2015 北京二中期中）下列说法不正确的是（ ）
A．水玻璃可用作木材防火剂
B．硅是制造光导纤维的材料
C．硅是制造太阳能电池的常用材料
D．硅是构成一些岩石和矿物的基本元素
【答案】B
【解析】A 项，水玻璃不能燃烧，可用作木材防火剂；B 项，二氧化硅是制造光导纤维
的材料；C 项，硅是一种常用的半导体材料，常用于制作太阳能电池；D 项，硅是构成一些
岩石和矿物的基本元素。
【变式 2】有 A、B、C、D 四种含硅元素的物质，它们能发生如下反应：
（1）C 与烧碱反应生成 A 和水；
（2）A 溶液与钙盐溶液反应生成白色沉淀 D；
（3）B 在空气中燃烧生成 C；
（4）C 在高温下与碳反应生成单质 B。
根据上述变化，写出 A、B、C、D 的化学式：A________，B________，C________，D________。
【答案】Na2SiO3 Si SiO2 CaSiO3
【高清课堂：356213 例题 7】
【变式 3】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粗硅与干燥的 HCl 气体反应制得 SiHCl3：Si＋3HCl SiHCl3＋Ｈ2
③SiHCl3 与过量Ｈ2 在 1000～1100℃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下（热源及夹持装置略去）：
300 C°======8
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不能采用
普通玻璃管的原因是 ， 装置Ｄ中发生反应的化学方程
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
（填写字母代号）是 。
a．碘水 b．氯水 c．NaOH 溶液 d．KSCN 溶液 e．Na2SO3 溶液
【答案】（1）SiO2＋2C Si＋2CO↑
（2）分馏（蒸馏）
（3）①浓硫酸，使滴入烧瓶的 SiHCl3 气化。
②有固体物质生成，在反应温度下，普通玻璃会融化。
SiHCl3＋Ｈ2 Si＋3HCl
③排尽装置中的空气
④bd
类型三、 硅的化合物
例 3、在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是（ ）
①焦炭 ②纯碱 ③碳酸钙 ④氢氟酸
⑤浓硝酸 ⑥烧碱溶液 ⑦氧化钙 ⑧氮气
A．③⑤⑦⑧ B．⑤⑦⑧ C．⑤⑧ D．⑤
【思路点拨】二氧化硅既有酸性氧化物的某些通性，还要考虑其特性，如有氢氟酸反应。
【答案】C
【解析】SiO2 作为酸性氧化物，可与强碱和碱性氧化物反应，在常温下 SiO2 可与氢氟酸
反应，在加热时 SiO2 可被焦炭还原，可与碳酸钙、纯碱反应。
【总结升华】二氧化硅的化学性质很稳定，常温下只与氢氟酸、强碱溶液反应，在加热
条件下可体现二氧化硅酸性氧化物的通性。
举一反三：
【高清课堂：356213 例题 1】
【变式 1】材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是 （ ）
材 料 主要化学成分
A． 金刚石 三氧化二铝
B． 大理石、石灰石 碳酸钙 9
C． 普通水泥、普通玻璃 硅酸盐
D. 砂子、石英 二氧化硅
【答案】A
【高清课堂：356213 例题 2】
【变式 2】关于工业生产的叙述中，错误的是 （ ）
A．制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英
B．氨是制作氮肥、硝酸、铵盐的重要原料
C．制造普通水泥的主要原料为黏土、石灰石
D．制造金属铝的原料为氯化铝
【答案】D
【变式 3】(2016 届银川一中高三月考)下列说法中正确的是 ( )
A．由 Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑可知，酸性 H2SiO3>H2CO3
B．氢氟酸需要密封存放在橡胶塞的玻璃试剂瓶中
C．向硅酸钠溶液中加入盐酸产生白色沉淀，过量时沉淀溶解
D．瓷坩埚、氧化铝坩埚均不可作为融化 NaOH 固体的装置
【答案】D
【解析】考查强酸制弱酸的原理，氢氟酸的性质与保存，硅及其化合物的性质。A.强酸
制弱酸都是在溶液中进行的反应，而 SiO2 与 Na2CO3 是高温下的反应，生成 CO2 气体逸出，
有利于反应的进行，与最高价含氧酸的酸性无关，A 项错误；B.氢氟酸与玻璃中的成分反应，
氢氟酸需要密封存放在橡胶塞的塑料试剂瓶中，B 项错误；C.向硅酸钠溶液中加入盐酸产生
白色沉淀硅酸，硅酸与盐酸不反应，过量时沉淀不溶解，C 项错误；D.瓷坩埚、氧化铝坩埚
都和 NaOH 反应，故均不可作为融化 NaOH 固体的装置，D 项正确；答案选 D。
【高清课堂：356213 例题 4】
【变式 4】对于ⅣA 族元素，下列叙述中不正确的是
A．SiO2 和 CO2 中，Si 和 O，C 和 O 之间都是共价键
B．C、Si 和 Ge 的最外层电子数都是 4，次外层电子数都是 8
C．CO2 和 SiO2 都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙
反应
D．Si 可用于制备光导纤维和半导体
【答案】BD
类型四、推断题
【高清课堂：356213 例题 6】
例 4、化合物 A 是制玻璃的主要原料之一。常温下，化合物 B、H、I 为气体，B 不溶于水，
H、I 易溶于水，H 的水溶液呈碱性，I 的水溶液呈酸性。D 元素是地壳中含量仅次于氧的非
金属元素。化合物 J 是一种可用于制造发动机的新型无机非金属材料，其相对分子质量为
140，其中 D 元素的质量分数为 60 %。上述物质间的转化关系如下图所示。
A
焦炭
高温
B
D 的单质 F
G
I
H
Cl2
△ J
I
一定条件10
（1）除 A 外，制玻璃的主要原料还有物质（填化学式） 、 。
盛放 NaOH 溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，原因是（用化学方程式表示） 。
（2）D 元素在元素周期表中的位置是 。
（3）H 的电子式是 。
（4）F 和 H 反应生成 J 和 I 反应的化学方程式是 。
（5）下列说法正确的是（填选项序号） 。
a．上述由 A 生成 D 的单质的反应属于置换反应
b．D 元素在自然界中主要以单质形式存在
c．G 是含有极性共价键的离子化合物
d．I 是强电解质，G 是弱电解质，二者的水溶液都显酸性
【思路点拨】化合物 A 是制玻璃的主要原料之一，可联想 A 是二氧化硅硅。本题可从
硅及其化合物的性质及相互转化入手分析。
【答案】（1）（1 分）Na2CO3 CaCO3
SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O
（2）第 3 周期 IVA 族
（3）
（4）3SiCl4+4NH3 Si3N4+12HCl
（5）ac
【解析】D 元素是地壳中含量仅次于氧的非金属元素，则 D 为 Si 元素；A 是制玻璃的
主要原料之一，且能与焦炭在高温下反应生成硅单质，则可判断 A 为 SiO2，产物 B 为 CO
气体。Si 与氯气反应生成 SiCl4，则 F 为 SiCl4。H 为气体且水溶液呈碱性，可得 H 为 NH3；
I 为气体且水溶液呈酸性，能与氨气反应，则 I 为 HCl 气体，G 为氯化铵。J 的相对分子质
量为 140，其中含有 Si 元素，且质量分数为 60%，可求得 J 中含硅原子个数为 3，J 中还应
含有 N 元素，则 N 原子个数为 4，即 J 的化学式为 Si3N4。（1）制玻璃的主要原料除 SiO2
外，还有 Na2CO3、CaCO3。盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，其原因是二氧化硅
与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，硅酸钠具有黏性。（2）硅元素在周期表中的位置为第三
周期第ⅣA 族。（3）氨气的电子式为 。（4）氨气与氯化硅反应生成氮化硅和氯化氢，
方程式为 3SiCl4+4NH3 Si3N4+12HCl。（5）A 生成 D 的反应属于置换反应，a 正确；11
硅元素在自然界中主要以硅酸盐的形式存在，b 错误；氯化铵是含有极性键的离子化合物，
c 正确；氯化铵是强电解质，故 d 错误。正确的为 ac。
【点评】本题是一道无机推断题，主要考查硅元素及其化合物的性质。本题难度中等。
举一反三：
【变式 1】A、B、C、D、E、F、G、H、I 九种物质有如下图所示反应关系：
已知：①单质 E 可作为半导体材料；②化合物 F 是不能生成盐的氧化物；③化合物 I
溶于水呈酸性，它能跟氧化物 A 起反应。据此，请填空：
（1）化合物 F 是________。
（2）化合物 I 是________。
（3）反应②的化学方程式是________________。
（4）反应④的化学方程式是________________。
【答案】（1）CO（一氧化碳） （2）HF （3）C+H 2O (g) CO+H2 （4）
2F2+2H2O==4HF+O2
【解析】由“单质 E 可作为半导体材料”可猜想 E 为硅，则 A 为 SiO2，A 与 B 反应生
成的 F 为 CO，CO 是不成盐氧化物，则 A 为 SiO2，B 为碳；碳与氧化物 C 反应生成 CO，
则 C 是 H2O，G 是 H2；G 与 H 生成 H2O，则 H 是 O2；与 H2O 反应生成 O2 的有 K、Na、
F2，但满足 I 能溶于水呈酸性且与 SiO2 反应的只有 F2。
【变式 2】下图是几种中学常见的物质之间的转化关系，氧化物 A 是光导纤维的主要原料，
Ⅰ、Ⅲ为非金属单质、Ⅱ为主族元素的金属单质。
（1）氧化物 A 的化学式为①________，写出氧化物 A 与 NaOH 溶液反应的化学方程
式②_____________；
（2）向盐乙的水溶液中通入过量 CO2，发生反应的离子方程式为③________________，
向乙溶液中逐渐加入氯水能看到的实验现象为④________________。
（3）单质Ⅰ的用途非常广泛，如用作⑤________（只需写一种）；工业上制备单Ⅰ的化
学方程式为⑥________。
【答案】①SiO2 ②SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O ③AlO2―+CO2+2H2O==Al(OH)3↓
+HCO3―
④产生白色沉淀，然后沉淀逐渐溶解至消失 ⑤半导体材料（其他合理答案也可）
高温12
⑥ SiO2+2C Si+2CO ↑高温13
【巩固练习】
一．选择题（每小题只有 1 个选项符合题意）
1.（2015 广东梅州一模）下列叙述Ⅰ、Ⅱ均正确并且有因果关系的是（ ）。
选项 叙述Ⅰ 叙述Ⅱ
A SO2 有氧化性 SO2 可用于漂白纸浆
B 高纯单质硅有良好的半导体性能 高纯单质硅可用于制光电池
C 浓硫酸有强氧化性 浓硫酸可用于干燥 H2 和 CO
D 明矾能水解生成 Al(OH)3 胶体 明矾可用作生活用水的消毒剂
2．某溶液中加入过量盐酸有沉淀产生，过滤后向滤液中加入过量氨水又有沉淀产生，下列
溶液中不符合此条件的是（ ）。
A．Ag+、Al3+、K+ B．SiO32－、AlO2－、K+
C．Ag+、Cu2+、Na+ D．Ag+、Ba2+、Na+
3．下列离子方程式不正确的是（ ）。
A．硅酸钠溶液与澄清石灰水反应：SiO32―+Ca2+==CaSiO3↓
B．向澄清的石灰水中通入过量的 CO2：CO2+OH―==HCO3―
C．向小苏打溶液中加入过量的石灰水：2HCO3―+Ca2++2OH―==CaCO3↓+2H2O+CO32―
D．向水玻璃中加入过量盐酸：2H++SiO32―==H2SiO3（胶体）
4．下列变化中，不可能通过一步反应实现的是（ ）
A．Na2SiO3→H2SiO3 B．SiO2→Na2SiO3
C．H2SiO3→SiO2 D．SiO2→H2SiO3
5．—定条件下，中学化学常见物质甲、乙、丙、X 之间存在“ ”的转化关系，
丙不可能是
A. SO3 B. Si C. CO D. FeCl2
6．已知 A、B、C 是单质且 C 是绿色植物光合作用的产物之一，X、Y 是化合物，它们之间
的转化关系如图（反应条件略）。下列有关 A、B 间的对应关系，不正
确的是（ ）
A．A 是铝，B 是铁 B．A 是碳，B 是硅
C．A 是氢气，B 是铜 D．A 是钠，B 是氢气
7．证明生石灰中既混有石英又混有石灰石的正确方法是（ ）。
A．加入过量的盐酸，观察是否有气泡冒出
B．加入过量的烧碱溶液，观察是否有固体溶解
C．加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成
D．先加过量的盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现，若有不溶物则滤出，投
入到氢氧化钠溶液中看其是否溶解
8．向下列物质的浓溶液中缓慢地通入过量 CO2 气体，整个过程中无明显现象的是（ ）
①水玻璃 ②苯酚钠14
③漂白粉 ④饱和碳酸钠
⑤氯化钙
A．①②③④⑤ B．②④⑤ C．④⑤ D．只有⑤
9．用 4 种溶液进行实验，下表中“操作及现象与溶液”对应关系错误的是（ ）
选项 操作及现象 溶液
A 通入 CO2，溶液变浑浊，继续通 CO2 至过量，浑浊不消失 Na2SiO3 溶液
B 通入 CO2，溶液变浑浊，继续通 CO2 至过量，浑浊消失 NaAlO2 溶液
C 通入 CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去 Ca(ClO)2 溶液
D 通入 CO2，溶液变浑浊，继续通 CO2 至过量，浑浊消失，再加
入足量 NaOH 溶液，又变浑浊
Ca(OH)2 溶液
10．(2016·云南师大附中月考)下列说法不正确的是 ( )
A．SiO2 和 CO2 都是酸性氧化物，均可与 NaOH 溶液反应
B．SiO2 不能与任何酸发生反应
C．SiO2 和 CO2 在一定条件下，均可与 CaO 发生反应
D．SiO2 不溶于水，而 CO2 可与水反应，生成 H2CO3
11.(2016 广东江门新会二中)下列说法中正确的是( )
①硅的化学性质很稳定，因此硅在自然界中以游离态形式存在；②硅和二氧化硅晶体都
较硬；③二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大的差异；④二氧化硅是一种酸性氧化物，
它不与任何酸发生反应。
A．①②③④ B．①②④ C．①④ D．②③
12.工业上制备纯硅反应的热化学方程式如下：
SiCl4(g)+2H2(g) Si(s)+4HCl(g)；△H=+QkJ/mol(Q>0)
某温度、压强下，将一定量反应物通入密闭容器进行以上反应（此条件下为可逆反应），
下列叙述正确的是
A.反应过程中，若增大压强能提高 SiCl4 的转化率
B.若反应开始时 SiCl4 为 1mol，则达平衡时，吸收热量为 QkJ
C.反应至 4min 时，若 HCl 浓度为 0.12mol/L，则 H2 的反应速率为 0.03mol/(L min)
D.当反应吸收热量为 0.025QkJ 时，生成的 HCl 通入 100mL 1mol/L 的 NaOH 溶液
恰好反应
二、填空题
1．（2015 河南开封二模）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）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↑1600～1800℃15
流化床反应器
Si+3HCl SiHCl3+H2
还原炉
①还原炉中发生的主要反应的化学方程式为________。该工艺中可循环使用的物质为
________（填化学式）。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________。
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
③SiHCl3 极易水解，其完全水解的化学方程式为________。
（2）氮化硅（Si3N4）是一种高温结构材料，粉末状态的 Si3N4 可以由 SiCl4 的蒸气和 NH3
反应制取。粉末状的 Si3N4 遇空气和水都不稳定。但将粉末状的 Si3N4 和适量氧化镁在 230×
1.01×105 Pa 和 185℃的密闭容器中进行热处理，可以制得结构十分紧密、对空气和水都相
当稳定的固体材料，同时还得到遇水不稳定的 Mg3N2。
①由 SiCl4 和 NH3 反应制取 Si3N4 的化学方程式为________。
②四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，使生成的 Si3N4 沉积在石墨表
面可得纯度较高的氮化硅，该反应的化学方程式为________。
③Si3N4 和适量氧化镁在 230×1.01×105 Pa 和 185℃的密闭容器中进行热处理的过程中，
除生成 Mg3N2 外，还可能生成________（填化学式）。热处理后除去 MgO 和 Mg3N2 的方法是
________。
2．硅单质及其化合物应用范围很广，请回答下列问题：
（1）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。SiHCl3 还原法是当前制备高纯硅的主要方
法，生产过程示意图如下：
石英砂 粗硅 SiHCl3(粗) SiHCl3(纯)
高纯硅
①写出由纯 SiHCl3 制备高纯硅的化学方程式________。
②整个制备过程必须严格控制无水无氧，SiHCl3 遇水剧烈反应生成 H2SiO3、HCl 和另
一种物质，写出配平的化学反应方程式________；H2 还原 SiHCl3 过程中若混入 O2，可能引
起的后果是________。
（2）下列有关硅材料的说法正确的是________（填字母）。
A．碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥
B．高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维
C．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高
D．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅
3．单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅（含铁、
铝、硼、磷等杂质），粗硅与氯气反应生成四氯化硅（反应温度 450～500℃），四氯化硅经
提纯后用氢气还原可得高纯硅。如下图是实验室制备四氯化硅的装置示意图。
250～300℃
→焦炭
高温
HCl
573K
→以上 →精馏 2H
1357 K
→16
相关信息如下：
a．四氯化硅遇水极易水解；
b．硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；
c．有关物质的物理常数见下表：
物质 SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl3 PCl5
沸点／℃ 57.7 12.8 —— 315 ——
熔点／℃ －70.0 －107.2 —— —— ——
升华温度／
℃
—— —— 180 300 162
请回答下列问题：
（1）写出装置 A 中发生反应的离子反应方程式：________________。
（2）装置 A 中 g 管的作用是________；装置 C 中的试剂是________；装置 E 中的 h 瓶
需要冷却的理由是________。
（3）装置 E 中 h 瓶收集到的粗产物可通过精馏（类似多次蒸馏）得到高纯度四氯化硅，
精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是________（填写元素符号）。17
【巩固练习】
一、选择题
1．B
【解析】SO2 具有漂白性，可用于漂白纸浆，与二氧化硫的氧化性无关，A 项错误；高纯单
质硅是良好的半导体材料，可用于制光电池，B 项正确；浓硫酸可用于干燥 H2 和 CO 是因
为浓硫酸具有吸水性，与浓硫酸的强氧化性无关，C 项错误；明矾能水解生成 Al(OH)3 胶体，
可用作净水剂，明矾没有强氧化性，所以不能用于杀菌消毒，D 项错误。
2．D
【解析】加入盐酸产生沉淀，说明原溶液中至少含有银离子或硅酸根离子中的一种；滤液加
入氨水产生沉淀，说明产生难溶于水的碱。
3．C
【解析】C 项，在过量的石灰水中，CO 32－ 不可能单独存在，所以生成物中不可能有
CO32―。
4．D
5．B
6．D
7．D
【解析】石灰石溶于盐酸时有气体产生；SiO2 可与 NaOH 溶液反应。
8．D
【解析】CO2 溶于水生成碳酸，碳酸的酸性比盐酸弱，而比硅酸、次氯酸、苯酚强。根据酸
与盐反应的规律：相对较强的酸与弱酸盐反应可以制取相对较弱的酸，弱酸一般不能制强酸。
过量 CO2 通入硅酸钠溶液中有白色沉淀 H2SiO3 生成，CO2 通入苯酚钠溶液中会生成苯酚浊
液；CO2 通入次氯酸钙溶液过程中会生成碳酸钙白色沉淀，CO2 过量最终沉淀会消失；过量
CO2 通入饱和碳酸钠溶液会生成碳酸氢钠，碳酸氢钠溶解度比碳酸钠溶解度小而结晶析出；
CO2 通入氯化钙溶液无明显现象。
9．B
【解析】A 项，Na2SiO3 溶液中通入 CO2 发生反应：Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3（胶
体），继续通 CO2 至过量，硅酸胶体不溶解。B 项，NaAlO2 溶液通入 CO2，生成不溶于水的
Al(OH)3，Al(OH)3 不溶于 H2CO3，浑浊不消失。C 项，Ca(ClO)2 溶液通 CO2 生成 CaCO3 沉
淀 和 HClO ， 品 红 溶 液 遇 HClO 褪 色 ； D 项 ， Ca(OH)2+CO2==CaCO3 ↓ +H2O ，
CaCO3+CO2+H2O==Ca(HCO3)2，Ca(HCO3)2+2NaOH==CaCO3↓+Na2CO3+2H2O。
10．B
【解析】本题考查 SiO2、CO2 的性质，考查考生对 SiO2、CO2 性质的理解能力。A 项，SiO2、
CO2 均为酸性氧化物，均可与 NaOH 溶液反应；B 项，SiO2 可以与氢氟酸(HF)反应，生成 SiF4
和 H2；C 项，SiO2、CO2 均为酸性氧化物，均可与 CaO 反应；D 项，SiO2 不溶于水，CO2 能与
水反应生成 H2CO3。
11．D
【解析】硅的化学性质稳定，但在自然界中没有以游离态形式存在的硅；二氧化硅是一种酸
性氧化物，它可以与氢氟酸发生反应；硅和二氧化硅晶体都属于硬度较大的晶体，二氧化硅
和二氧化碳在物理性质上有很大的差异。
12.D
二、填空题18
1．（1）①SiHCl3+H2 Si+3HC1 HCl 和 H2 SiO2+3C SiC+2CO↑
②精馏（或蒸馏）
③SiHCl3+3H2O==H2SiO3↓+H2↑+3HCl↑
（2）①3SiC14 (g)+4NH3 Si3N4+12HCl
②3SiCl4+2N2+6H2 Si3N4+12HC1
③SiO2 加足量稀盐酸过滤
【解析】（1）①还原炉中 SiHCl3 和氢气发生反应生成硅和氯化氢；可循环使用的物质是参
与反应过程，最后又重新生成的物质；石英砂的主要成分为二氧化硅，二氧化硅和碳在高温
条件下反应生成碳化硅和一氧化碳。
②根据题中数据，采用精馏（或蒸馏）的方法提纯 SiHCl3。
③SiHCl3 水解生成硅酸、氢气和氯化氢。
（2）①由 SiCl4 和 NH3 反应制取 Si3N4，根据反应物和生成物写出化学方程式。
②)SiCl4 与 H2、N2 反应生成 Si3N4，还应生成 HCl，由此可写出化学方程式。
③Si3N4 与 MgO 反应除生成 Mg3N2 外还可能生成 SiO2，SiO2 与盐酸不反应，而 Mg3N2、MgO
可溶于盐酸。
2．（1）①SiHCl3+H2 Si+3HCl
②SiHCl3+3H2O==H2SiO3↓+3HCl↑+H2↑
氧气与氢气混合，可能引起爆炸；氧气可能会氧化 SiHCl3 （2）B
【解析】（1）①根据给定的反应物和生成物写出化学方程式，注意反应条件和配平。
②写出反应物和给出的生成物 H2SiO3 和 HCl，用原子守恒法找出另一种生成物为 H2，
并配平。
（2）A 项水泥的成分是硅酸盐；B 项回忆课本硅的化合物用途可知，说法正确。C 项
玻璃是混合物没有固定熔点，熔点不高；D 项盐酸和硅不反应。
3．（1）MnO2+4H++2Cl― Mn2++Cl2↑+2H2O
（2）平衡压强，使分液漏斗中盐酸顺利流下 浓硫酸 使 SiCl4 冷凝
（3）Al、P、Cl
【解析】四氯化硅是由粗硅与 Cl2 反应制得的，所以必须先制得 Cl2，因 SiCl4 极易水解，所
以 Cl2 须干燥，再根据表格数据分析提纯 SiCl4 的方法。（1）书写的是离子方程式，B 装置
中盛放饱和食盐水除去 HCl，C 装置中用浓硫酸除水以制得干燥纯净的 Cl2；（2）A 中用恒
压分液漏斗平衡压强，使液体顺利流下；h 瓶用冷却液冷却主要目的是得到 SiCl4；（3）精
馏粗产物得到 SiCl4，温度应控制在 57.7℃，此时 BCl3 变为气体，但 AlCl3、FeCl3、PCl5 均
残留在瓶中，所以残留杂质元素是 Fe、Al、P、Cl。
高温 高温
高温
高温
△
1357 K
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