專題十一常見(jiàn)非金屬及其化合物1．了解常見(jiàn)非金屬元素(如H、C、N、O、Si、S、Cl等)單質(zhì)及其重要化合物的制備方法，掌握其主要性質(zhì)及其應(yīng)用。2．了解常見(jiàn)非金屬元素單質(zhì)及其重要化合物對(duì)環(huán)境的影響。高頻題型一碳、硅及其重要化合物1．理清知識(shí)主線eq\o(C,\s\up6(－4))H4eq\o(C,\s\up6(0))→eq\o(C,\s\up6(＋2))O→eq\o(C,\s\up6(＋4))O2eq\o(Si,\s\up6(－4))H4eq\o(Si,\s\up6(0))→eq\o(Si,\s\up6(＋4))O2(H2eq\o(Si,\s\up6(＋4))O3)2．構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)3．掃除知識(shí)盲點(diǎn)(1)CO2不屬于大氣污染物，但大氣中的CO2會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)，故目前所提倡的“低碳經(jīng)濟(jì)、低碳出行”等就是指降低CO2的排放。(2)自然界中無(wú)游離態(tài)的硅，通常原子晶體不導(dǎo)電，但硅是很好的半導(dǎo)體材料，是制作光電池的材料。SiO2不導(dǎo)電，是制作光導(dǎo)纖維的材料。(3)工業(yè)上制備粗硅，是用過(guò)量的C和SiO2在高溫下反應(yīng)，由于C過(guò)量，生成的是CO而不是CO2，該反應(yīng)必須在隔絕空氣的條件下進(jìn)行。(4)氫氟酸不能用玻璃容器盛放；NaOH溶液能用玻璃試劑瓶，但不能用玻璃塞。(5)SiO2既能與酸(HF)反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)，但不是兩性氧化物。(6)酸性氧化物一般能與水反應(yīng)生成酸，但SiO2不溶于水；酸性氧化物一般不與酸作用，但SiO2能與HF反應(yīng)。(7)硅酸鹽大多難溶于水，常見(jiàn)可溶性硅酸鹽是硅酸鈉，其水溶液稱為泡花堿或水玻璃，但卻是鹽溶液。硅膠(mSiO2·nH2O)是一種很好的無(wú)毒干燥劑。(8)H2CO3的酸性大于H2SiO3的，所以有Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3，但高溫下Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑也能發(fā)生，原因可從兩方面解釋：①硅酸鹽比碳酸鹽穩(wěn)定；②從化學(xué)平衡角度，由高沸點(diǎn)難揮發(fā)固體SiO2制得低沸點(diǎn)易揮發(fā)的CO2氣體。(9)水泥、玻璃與陶瓷是三大傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料；碳化硅、氮化硅等是新型無(wú)機(jī)非金屬材料。1．判斷正誤，正確的劃“√”，錯(cuò)誤的劃“×”(1)(2016·全國(guó)丙卷，7D)由于HF能與SiO2反應(yīng)，所以可用氫氟酸在玻璃器皿上刻蝕標(biāo)記(√)(2)(2016·江蘇卷，9A)在一定條件下，SiO2eq\o(→,\s\up7(HClaq))SiCl4eq\o(→,\s\up7(H2),\s\do5(高溫))Si物質(zhì)間轉(zhuǎn)化均能實(shí)現(xiàn)(×)(3)(2016·海南卷，4C)石英砂可用于生產(chǎn)單質(zhì)硅(√)(4)(2015·江蘇卷，4A)元素C的單質(zhì)只存在金剛石和石墨兩種同素異形體(×)(5)(2014·全國(guó)卷Ⅱ，7A)用活性炭除冰箱中的異味是物理變化(√)(6)(2015·全國(guó)卷Ⅱ，7A)硅膠可用作食品干燥劑(√)2．(2015·海南卷，14)單質(zhì)Z是一種常見(jiàn)的半導(dǎo)體材料，可由X通過(guò)如下圖所示的路線制備。其中X為Z的氧化物；Y為氫化物，分子結(jié)構(gòu)與甲烷相似。回答下列問(wèn)題：eq\x(X)eq\o(→,\s\up7(Mg),\s\do5(加熱))eq\x(Mg2Z)eq\o(→,\s\up7(鹽酸),\s\do5())eq\x(Y)eq\o(→,\s\up7(加熱),\s\do5())eq\x(Z)(1)能與X發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的酸是________；由X制備Mg2Z的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。(2)由Mg2Z生成Y的化學(xué)方程式為_(kāi)_______，Y分子的電子式為_(kāi)_________。解析：根據(jù)題意，單質(zhì)Z為半導(dǎo)體，則Z是Si元素；其氧化物為二氧化硅，SiO2可與氫氟酸反應(yīng)；根據(jù)流程圖可知，二氧化硅與Mg反應(yīng)生成Mg2Si，Mg2Si與鹽酸反應(yīng)生成的Y為氫化物，分子結(jié)構(gòu)與甲烷相似，則Y的分子式是SiH4，加熱分解可得到Si單質(zhì)。答案：(1)氫氟酸(HF)SiO2＋2Mgeq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())O2↑＋Mg2Si(2)Mg2Si＋4HCl=2MgCl2＋SiH4↑隨著新能源、新材料、新工藝的發(fā)展應(yīng)用，碳、硅及其化合物的性質(zhì)和應(yīng)用的考查在高考中有逐漸增多的趨勢(shì)。硅及其化合物的性質(zhì)和有關(guān)實(shí)驗(yàn)以及工藝流程題是近幾年高考考查的重點(diǎn)，復(fù)習(xí)時(shí)要特點(diǎn)關(guān)注：①Si和SiO2性質(zhì)的特殊性；②有關(guān)碳及其化合物的工藝流程題。題目難度不大。碳、硅及其化合物性質(zhì)與用途的判斷1．(2017·大連模擬)下列敘述正確的是()A．CO2和SiO2都是酸性氧化物，所以兩者物理性質(zhì)相似B．因?yàn)镃aCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸強(qiáng)C．CO2和SiO2都能與碳反應(yīng)，且都作氧化劑D．SiO2既能和NaOH反應(yīng)，又能和HF反應(yīng)，所以二氧化硅屬于兩性氧化物解析：CO2和SiO2都是酸性氧化物、化學(xué)性質(zhì)相似，但物理性質(zhì)差別很大，A項(xiàng)錯(cuò)；硅酸的酸性比H2CO3弱，反應(yīng)之所以發(fā)生，是因?yàn)镃O2為氣體，可以脫離反應(yīng)體系，B項(xiàng)錯(cuò)誤；CO2和SiO2與C反應(yīng)時(shí)都作氧化劑，C項(xiàng)正確；SiO2與HF反應(yīng)時(shí)生成的SiF4不是鹽，所以SiO2不是兩性氧化物，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C2．欲除去下表中固體物質(zhì)中的雜質(zhì)(括號(hào)內(nèi)物質(zhì)為雜質(zhì))，請(qǐng)選擇下面提供的試劑和操作，并將序號(hào)填在表內(nèi)。供選試劑：A.鹽酸；B.燒堿溶液；C.氧氣；D.水；E.CO2；F.不用其他試劑。供選操作：①加熱；②加熱熔融；③過(guò)濾；④蒸發(fā)結(jié)晶。含雜質(zhì)的物質(zhì)所加試劑主要操作(1)SiO2(NaHCO3)(2)SiO2(CaCO3)(3)SiO2(Si)(4)NaCl(SiO2)解析：(1)除去SiO2中的NaHCO3可用水溶解，然后過(guò)濾。(2)除去SiO2中的CaCO3可先用鹽酸溶解，然后再過(guò)濾。(3)除去SiO2中的Si可用加熱法，Si＋O2eq\o(=,\s\up7(△))SiO2。(4)因NaCl溶于水而SiO2不溶于水，所以除去NaCl中的SiO2可先溶解過(guò)濾，然后蒸發(fā)結(jié)晶。答案：(1)D③(2)A③(3)C①(4)D③④碳、硅及其化合物的綜合探究3．(2016·大慶檢測(cè))已知A是一種不溶于水的固體非金屬氧化物，根據(jù)圖中的轉(zhuǎn)化關(guān)系，回答下列問(wèn)題：(1)A是________(填化學(xué)式)，D是________(填化學(xué)式)。(2)寫出相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：①________________________________________________________________________，⑤________________________________________________________________________。(3)寫出相關(guān)反應(yīng)的離子方程式：②________________________________________________________________________，③________________________________________________________________________，④________________________________________________________________________。解析：由“A是一種不溶于水的固體非金屬氧化物”可推測(cè)A為SiO2，再結(jié)合SiO2的相關(guān)性質(zhì)可知，SiO2與Na2CO3在高溫條件下反應(yīng)生成Na2SiO3和CO2，Na2SiO3與CO2在水中發(fā)生反應(yīng)生成H2SiO3沉淀，則D為H2SiO3。H2SiO3受熱分解生成SiO2和H2O，說(shuō)明A為SiO2是正確的。由SiO2eq\o(→,\s\up7(NaOH溶液))Beq\o(→,\s\up7(鹽酸))H2SiO3，可知B為Na2SiO3。答案：(1)SiO2H2SiO3(2)Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))H2O＋SiO2(3)CO2＋H2O＋SiOeq\o\al(2－,3)=COeq\o\al(2－,3)＋H2SiO3↓SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2OSiOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2SiO3↓4．(2017·鄭州模擬)我國(guó)目前制備多晶硅主要采用三氯氫硅氫還原法、硅烷熱解法和四氯化硅氫還原法。由于三氯氫硅氫還原法具有一定優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。其簡(jiǎn)化的工藝流程如下圖所示：(1)由純SiHCl3制備高純硅的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。該生產(chǎn)工藝中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是________(寫出兩種)。(2)由于SiH4具有易提純的特點(diǎn)，因此硅烷熱分解法是制備高純硅很有發(fā)展?jié)摿Φ姆椒ǎI(yè)上廣泛采用的合成硅烷的方法是讓硅化鎂和固體氯化銨在液氨介質(zhì)中反應(yīng)得到硅烷，反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________________________________________________(不需注明反應(yīng)條件，下同)；整個(gè)制備過(guò)程必須嚴(yán)格控制無(wú)水，否則反應(yīng)將不能生成硅烷，而是生成硅酸和氫氣等，其化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________________________________________________________________________________；整個(gè)系統(tǒng)必須與空氣隔絕，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1050～1100℃))Si＋3HClHCl、H2(填SiHCl3亦可)(2)Mg2Si＋4NH4Cleq\o(=,\s\up7(液氨))SiH4↑＋2MgCl2＋4NH3↑Mg2Si＋4NH4Cl＋3H2O=2MgCl2＋H2SiO3＋4NH3↑＋4H2↑硅烷在空氣中易自燃，濃度高時(shí)容易發(fā)生爆炸(或其他合理答案)碳、硅的“六個(gè)”特殊反應(yīng)(1)Si的還原性大于C，但C在高溫下能還原出Si：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑。(2)非金屬單質(zhì)與堿反應(yīng)一般既作氧化劑又作還原劑，且無(wú)氫氣放出，但硅與堿溶液反應(yīng)只作還原劑，且放出氫氣：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。(3)非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應(yīng)，