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  • 单选题
    关于实现下列物品用途的主要物质的说法，不正确的是（　　）
     选项  A  B  C  D
     物品  
    魔方格
    		  
    魔方格
    		  
    魔方格
    		  
    魔方格
     用途  化学能转化为电能  吸附水分  去除油污 光能转化为电能 
     主要物质 H2 SO4（aq）是电解质溶液  硅酸干凝胶是主要成分  硬脂酸钠是主要成分  SiO2是转换材料
    A．AB．BC．CD．D

    本题信息：2013年朝阳区一模化学单选题难度一般 来源:未知
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本试题 “关于实现下列物品用途的主要物质的说法，不正确的是（ ） 选项 A B C D 物品 用途 化学能转化为电能 吸附水分 去除油污光能转化为电能 主要物质H2 SO4（aq）...” 主要考查您对

单质硅

二氧化硅

硅酸（原硅酸）

原电池原理的应用

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  • 单质硅
  • 二氧化硅
  • 硅酸（原硅酸）
  • 原电池原理的应用

硅：

①元素符号：Si
②原子结构示意图：
③电子式：
④周期表中位置：第三周期ⅣA族
⑤含量与存在：在地壳中的含量为26．3％，仅次于氧，在自然界中只以化合态存在
⑥同素异形体：晶体硅和无定形硅


硅的物理性质和化学性质：

（1）物理性质：晶体硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，它的结构类似金刚石，具有较高的沸点和熔点，硬度也很大，它的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。 （2）化学性质：化学性质不活泼
①常温下，除与氟气、氢氟酸及强碱溶液反应外，与其他物质不反应

(雕刻玻璃)

②在加热条件下，能与氧气、氯气等少数非金属单质化合


(4)制备：在电炉里用碳还原二氧化硅先制得粗硅：，将制得的粗硅，再与Cl2反应后，蒸馏出SiCl4，然后用H2还原SiCl4可得到纯硅。有关的反应为：。


碳族元素中碳和硅的一些特殊规律:

1.金刚石和晶体硅都是原子晶体，但金刚石不导电，晶体硅能导电．且金刚石的熔点(大于3550℃)比硅的熔点(1410℃)高；石墨是过渡型晶体或混合型晶体，也能导电。
2.碳和硅都能跟O2反应生成氧化物，碳的两种氧化物CO和CO2在常温下是气体，而硅的氧化物SiO2 在常温下是固体。
3.碳跟碱溶液不反应，而硅跟碱溶液能反应。
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑
4．碳在高温时能跟水蒸气反应，而硅不能。
C+H2O(g)CO+H2
5．碳跟氢氟酸不反应，而硅能跟氢氟酸反应。
Si+4HF==SiF4↑+2H2↑
6．碳能被浓硫酸(或浓硝酸)氧化生成二氧化碳，但硅不能被浓硫酸(或浓硝酸)氧化。
C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
C+4HNO3(浓)4NO2↑+2H2O+CO2↑
7．碳和硅都具有还原性，且硅的还原性比碳强，但在高温时碳能把硅从SiO2中还原出来。
2C+SiO2Si+2CO↑
8．碳的氯化物都不能自燃，而SiH4能自燃。
SiH4+2O2==SiO2+2H2O
9．通常情况下，周态CO、CO2都是分子晶体，熔、沸点都很低；而SiO2是原子晶体，熔、沸点较高。
10．CO2溶于水且能跟水反应生成碳酸，SiO2却不能.
11．CO2跟氢氟酸不反应，而SiO2能跟氢氟酸反应.
SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O
12．CO2跟碱溶液反嘘生成正盐或酸式盐，而SiO2 跟碱溶液反应只生成正盐。
CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O
CO2+NaOH==NaHCO3
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
13．在溶液中Na2SiO3可转变为Na2CO3，而在高温条件下Na2CO3又可转变为Na2SiO3。
Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓
Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑

硅及其化合物的几种反常现象:

1．Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si 可从平衡移动的角度理解，由于高温下生成了气态物质CO2它的放出降低了生成物的浓度，有利于应反正向进行，故可发生反应：SiO2+2CSi+2CO↑
2．部分非金属单质能与碱溶液反应，但其中只有 Si与碱反应放出H2 常见的非金属单质与碱溶液的反应有：
Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O①
3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O②
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑③
在反应①②中，Cl2、S既作氧化剂又作还原剂：在反应③中，Si为还原剂。
3．非金属单质一般不与弱氧化性酸反应，而硅不但能与氢氟酸反应，而且还会产生H2
4．硅酸不能由相应的酸酐与水反应制得制取硅酸的实际过程很复杂，条件不同可得到不同的产物，通常包括原硅酸(H2SiO4)及其脱水得到的一系列酸。原硅酸经两步脱水变为SiO2，SiO2是硅酸的酸酐，是一种不溶于水的同体，不能直接用它制备硅酸，用SiO2制取硅酸时，可先将SiO2溶于烧碱中，再向溶液中加入足量的盐酸或通入过量的CO2，析出的胶状物就是原硅酸，将原硅酸在空气中脱水即得硅酸，反应原理可理解为：
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
Na2SiO3+CO2+2H2O==Na2CO3+H4SiO4↓
H4SiO4==H2SiO3+H2O
5．非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiO2的熔沸点却很高非金属氧化物一般为分子晶体，但SiO2为原子晶体。分子晶体中分子以分子问作用力相结合，而分子间作用力很弱，破坏它使晶体变为液体或气体比较容易；而在SiO2晶体中每个硅原子与四个氧原子相结合，形成硅氧四面体，在每个硅氧四面体结构单元中Si—O 键的键能很高，同时硅氧四面体结构单元可通过共用顶角氧原子连成立体网状结构，所以要使它熔融，必须消耗更多的能量，因此SiO2的熔沸点很高。
6．SiO2是酸性氧化物却能跟HF作用
SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O，此反应并不是因为HF的酸性，而是因为为常温下SiF4为气态物质，有利于反应正向进行，这是SiO2的突出特性，当然也是HF 的特性。
7．H2CO3的酸性强于H2SiO3。但却能发生如下反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
强酸制备弱酸作为判断反应方向的依据，只适用于水溶液体系，而在非水溶液的条件下不一定适用，在高温下能发生反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+ CO2↑的原因是H2SiO3难挥发，H2CO3易挥发，这符合高沸点物质制低沸点物质的反应规律，与此反应类似的还有：
2NaCl+H2SO4(浓)Na2SO4+2HCl↑
NaNO3+H2SO4(浓)NaHSO4+HNO3↑
上述两反应并不是由于H2SO4的强酸性，而是由于H2SO4为高沸点酸，HCl、HNO3为低沸点酸。


硅的用途：

高纯硅可作半导体材料，制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制造太阳能电池。硅的合金用途也很广，如含硅4%的钢具有良好的导磁性，可用来制造变压器的铁芯；含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性，可用来制造耐酸设备。


二氧化硅：

①化学式SiO2
②相对分子质量：60
③类别：酸性氧化物
④晶体类型：原子晶体
⑥晶体中粒子间的作用力：共价键


二氧化硅的物理性质和化学性质：

(1)物理性质：无色透明或白色粉末，原子晶体，熔沸点都很高，坚硬难熔，不溶于水，天然的二氧化硅俗称硅石，是构成岩石的成分之一。
(2)化学性质：不活泼
①不与水反应，不能跟酸(氢氟酸除外)发生反应。
(氢氟酸不能盛放在玻璃容器中)。
②具有酸性氧化物的性质，能跟碱性氧化物或强碱反应。
(实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞的原因)

(制玻璃)
③具有弱氧化性



知识点拨：

二氧化硅晶体的结构若在硅晶体结构中的每个Si—Si键中“插入”一个氧原子，便可得到以硅氧四面体 (SiO4)为骨架的二氧化硅的结构，如图所示。在二氧化硅晶体里，硅原子和氧原子交替排列，不会出现Si—Si键和O—O键，即每个硅原子与四个氧原子形成四个共价键，每个氧原子与两个硅原子形成共价键，因此，二氧化硅晶体中硅原子和氧原子的个数比为1：2，二氧化硅的化学式为SiO2.


二氧化硅的用途：

①光导纤维的主要原料
②石英的主要成分是SiO2，纯净的石英可用来制造石英玻璃。石英晶体中有时含有其他元素的化合物，它们以溶解状态存在于石英中，呈各种颜色。纯净的SiO2晶体叫做水晶，它是六方柱状的透明晶体，是较贵重的宝石。 水晶常用来制造电子工业中的重要部件、光学仪器，也用来制造高级工艺品和眼镜片。
③玛瑙石含有有色杂质的石英晶体，可用于制造精密仪器轴承，耐磨器皿和装饰品。 

硅酸：

①化学式：H2SiO3
②俗称：硅酸干凝胶俗称硅胶
③目前被确认的有正硅酸(原硅酸)H4SiO4(x=1，y=2)、偏硅酸H2SiO3(x=1,y=1)、二硅酸H2Si2O5(x=2，y=1)、焦硅酸H6Si2O7(x=2，y=3)。硅酸组成复杂，随条件而异。一般用通式xSiO2·yH2O表示，由于“H2SiO3”分子式最简单，习惯采用H2SiO3作为硅酸的代表。硅酸在水中溶解度较小，呈弱酸性。硅酸酸性比碳酸还弱，由反应可证明：
④保存：密封保存


硅酸的物理性质和化学性质：

（1）物理性质：不溶于水的白色沉淀原硅酸(H4SiO4)是白色胶状沉淀
（2）化学性质：
①不稳定性：
H2SiO3SiO2+H2O
②与强碱反应：H2SiO3+2NaOH== Na2SiO3+2H2O


硅酸的用途：

用作气体的吸附剂，油脂和蜡等的脱色剂，催化剂载体，以及分析化学试剂等。

硅酸的制取：

由可溶性硅酸盐稀溶液和酸作用制得正硅酸的不稳定水溶液，失水成偏硅酸即通称的硅酸。放置能缩合成多分子聚合物称硅酸溶胶(mSiO2·nH2O)，简称硅溶胶，加热脱水可得硅胶(多孔SiO2含水4%)。由细孔球形硅胶用盐酸浸泡4～6h后用纯水洗涤，烘干72h，用纯水洗涤，再在70～80℃二次烘干制得。也可由硅酸钠与硫酸反应生成硅溶胶，经凝聚，一次洗涤，干燥，浓盐酸浸泡，二次洗涤，干燥而制得。

硅胶：

刚制得的硅酸是单个小分子，能溶于水，在存放过程中，它会逐渐失水聚合，形成各种多硅酸，接着就形成不溶于水，但又暂不从水中沉淀出来的“硅溶胶”。如果向硅溶胶中加入电解质，则它会失水转为“硅凝胶”。把硅凝胶烘干可得到“硅胶”。烘干的硅胶是一种多孔性物质，具有良好的吸水性。而且吸水后还能烘干重复使用，所以在实验室中常把硅胶作为干燥剂。


原电池原理的应用：

(1)根据形成原电池判断金属的活动性根据活泼金属为负极，不活泼金属为正极，可通过组成原电池判断金属活动性。
(2)形成原电池可以加快反应速率纯锌与稀H2SO4反应速率较慢，当加入CuSO4溶液以后，反应速率加快，因为Zn+Cu2+=Cu+Zn2+析出的Cu与Zn接触，在稀H2SO4中形成原电池，加快反应速率。
(3)根据原电池原理可以判断电池的正负极、电解质溶液、判断溶液pH的变化
(4)根据原电池原理可以保护金属不被腐蚀
(5)判断金属腐蚀程度的快慢

 原电池原理的应用：

1．比较不同金属的活动性强弱
根据原电池原理可知，在原电池反应过程中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或能导电的非金属)作正极。
若有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A极溶解，而B 极上有气体放出，说明在原电池工作过程中，A被氧化成阳离子而失去电子作负极，B作正极，则金属A的金属活动性比B强。
2．加快氧化还原反应的速率
因为形成原电池后，产生电位差，使电子的运动速率加快，从而使反应速率增大，如Zn与稀H2SO4反应制氧气时，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成Cu—Zn原电池，加快反应速率 3．用于金属的防护要保护一个铁制闸门，可用导线将其与一锌块相连，使锌作原电池的负极，铁制闸门作正极。
4．设计制作化学电源设计原电池时要紧扣构成原电池的条件。
(1)首先要将已知氧化还原反应拆分为两个半反应：
(2)然后根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料(一般负极就是失电子的物质，正极用比负极活泼性差的金属或导电的非金属)及电解质溶液：
①电解质溶液的选择电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者能与电极产物发生反应。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子。如在铜一锌一硫酸铜构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有 Zn2+“的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2+的溶液中．
②电极材料的选择在原电池中，选择较活泼的金属或还原性较强的物质作为负极，较不活泼的金属或能导电的非金属或氧化性较强的物质作为正极。一般，原电池的负极能够与电解质溶液反应，容易失去电子，因此负极一般是活泼的金属材料(也可以是还原性较强的非金属材料如H2、CH4等)。
(3)举例根据以下反应设计原电池：


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