聚焦2019高考 連線硅命題

山東

硅元素是地殼中含量位居第二位的元素，硅及其化合物在教材中雖然著墨不多，但其與陶瓷、玻璃、水泥等傳統(tǒng)非金屬材料密不可分。尤其是電子產(chǎn)品更新?lián)Q代迅速的今天，硅芯片、光導(dǎo)纖維、碳化硅等在材料領(lǐng)域的應(yīng)用更是具有重要地位。可以說(shuō)缺硅無(wú)以成世界。

硅在高考命題中往往與別的物質(zhì)聯(lián)合考查，只考查硅及其化合物的題目比例并不高，所以硅及其化合物的地位有點(diǎn)綠葉的韻味，正是由于這不可或缺的“綠葉”使高考盛宴變得多彩多姿、五彩斑斕。都說(shuō)細(xì)節(jié)決定成敗，那么如果硅及其化合物的知識(shí)點(diǎn)和考點(diǎn)成為盲區(qū)的話，也勢(shì)必影響高考全局。下面我精選幾例2019年高考全國(guó)卷中的《硅及其化合物》的試題，略作分析，期望大家能夠從中有所收獲！

命題角度一 融合STSE考查硅單質(zhì)

【例1】(2019·全國(guó)卷Ⅲ·7)化學(xué)與生活密切相關(guān)。下列敘述錯(cuò)誤的是

( )

A.高純硅可用于制作光感電池

B.鋁合金大量用于高鐵建設(shè)

C.活性炭具有除異味和殺菌作用

D.碘酒可用于皮膚外用消毒

【答案】C

【命題意圖與學(xué)科素養(yǎng)】本題屬于STSE試題，考查化學(xué)與生活、環(huán)境消毒等方面的聯(lián)系，意在考查學(xué)生理解和記憶的能力，以及分析和應(yīng)用的能力。讓學(xué)生充分領(lǐng)悟化學(xué)在生活中的多重應(yīng)用，體現(xiàn)學(xué)以致用的學(xué)科理念以及科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的學(xué)科素養(yǎng)。

【解析】晶體硅中的電子吸收光能，發(fā)生電子躍遷，可將光能轉(zhuǎn)換為電能，A項(xiàng)正確；鋁合金具有密度小、硬度大等優(yōu)點(diǎn)，可大量用于高鐵建設(shè)，B項(xiàng)正確；活性炭具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的吸附性，可用于除異味，但不具有殺菌作用，C項(xiàng)錯(cuò)誤；碘酒具有強(qiáng)氧化性，可殺菌消毒，故可用于皮膚外用消毒，D項(xiàng)正確。

【快解竅門】活性炭除異味是利用物理吸附作用，屬于物理變化，沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，所以無(wú)法殺滅細(xì)菌。殺菌作用往往利用的是物質(zhì)的強(qiáng)氧化性，如利用臭氧、雙氧水、氯水、次氯酸鈉、高錳酸鉀等具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)，達(dá)到殺菌的目的。

命題角度二 融合位構(gòu)性推斷考查硅的物理性狀

【例2】(2019·全國(guó)卷Ⅱ·9)今年是門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律150周年。右表是元素周期表的一部分，W、X、Y、Z為短周期主族元素，W與X的最高化合價(jià)之和為8。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

( )

A.原子半徑：W

B.常溫常壓下，Y單質(zhì)為固態(tài)

C.氣態(tài)氫化物熱穩(wěn)定性：Z

D.X的最高價(jià)氧化物的水化物是強(qiáng)堿

【答案】D

【命題意圖與學(xué)科素養(yǎng)】本題主要考查《必修2》模塊中元素位、構(gòu)、性之間的互推，意在考查學(xué)生分析、判斷和理解能力。要求學(xué)生能結(jié)合元素所在的位置，推出結(jié)構(gòu)，繼而確定性質(zhì)，體現(xiàn)證據(jù)推理與模型認(rèn)知這一學(xué)科素養(yǎng)。

【解析】W與X的最高化合價(jià)之和為8，則W最高化合價(jià)為+5價(jià)，X最高化合價(jià)為+3價(jià)，由此推知，W為N、X為Al、Y為Si、Z為P。原子半徑：Al>N，A項(xiàng)正確；Si為固體，B項(xiàng)正確；N的非金屬性強(qiáng)于P，則NH3比PH3穩(wěn)定，C項(xiàng)正確；Al(OH)3為兩性氫氧化物，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

命題角度三 融合新情境考查硅的成鍵特征

【例3】(2019·全國(guó)卷Ⅰ·13)科學(xué)家合成出了一種新化合物(如圖所示)，其中W、X、Y、Z為同一短周期元素，Z核外最外層電子數(shù)是X核外電子數(shù)的一半。下列敘述正確的是

( )

A.WZ的水溶液呈堿性

B.元素非金屬性的順序?yàn)閄>Y>Z

C.Y的最高價(jià)氧化物的水化物是中強(qiáng)酸

D.該新化合物中Y不滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

【答案】C

【命題意圖與學(xué)科素養(yǎng)】通過(guò)新情境下物質(zhì)化學(xué)鍵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，考查學(xué)生的知識(shí)遷移能力和知識(shí)整合能力，難度中等。本題中充分體現(xiàn)了宏觀辨識(shí)與微觀探析這一學(xué)科素養(yǎng)，例如從價(jià)鍵理論認(rèn)識(shí)鈉、磷、硅、氯等原子結(jié)合成陽(yáng)離子和復(fù)合陰離子時(shí)的特點(diǎn)，要求學(xué)生能從化學(xué)鍵特征關(guān)聯(lián)具體原子，能辨識(shí)無(wú)機(jī)物分子的價(jià)鍵構(gòu)型。

【解析】根據(jù)新化合物結(jié)構(gòu)中每種元素原子的成鍵特點(diǎn)及離子所帶電荷，可以猜測(cè)W為L(zhǎng)i元素或Na元素、X為C元素或Si元素、Z為F元素或Cl元素；由于“Z核外最外層電子數(shù)是X核外電子數(shù)的一半”，元素Z的原子最外層電子數(shù)為7，故元素X為Si元素，Z為Cl元素；由“W、X、Y、Z為同一短周期元素”，以及陽(yáng)離子所帶電荷為1，可推知W為Na元素；根據(jù)陰離子(原子團(tuán))所帶的電荷為-1，可以得出Y為P元素?；衔颳Z為NaCl，溶液呈中性，A項(xiàng)錯(cuò)誤；同周期主族元素非金屬性隨原子序數(shù)的增大而增強(qiáng)，故元素非金屬性的順序?yàn)閄

【快解竅門】本題考查短周期元素形成化學(xué)鍵的特征，注意分析題給化合物的結(jié)構(gòu)示意圖，利用第ⅣA族元素形成四條共價(jià)鍵、第ⅦA族元素形成一條共價(jià)鍵、第ⅥA族元素形成兩條共價(jià)鍵、第ⅤA族元素形成三條共價(jià)鍵來(lái)進(jìn)行快速解答。

命題角度四 融合陶瓷考查硅酸鹽

【例4】(2019·全國(guó)卷Ⅰ·7)陶瓷是火與土的結(jié)晶，是中華文明的象征之一，其形成、性質(zhì)與化學(xué)有著密切的關(guān)系。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

( )

A.“雨過(guò)天晴云破處”所描述的瓷器青色，來(lái)自氧化鐵

B.聞名世界的秦兵馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成

C.陶瓷是應(yīng)用較早的人造材料，主要化學(xué)成分是硅酸鹽

D.陶瓷化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)

【答案】A

【命題意圖與學(xué)科素養(yǎng)】本題融合我國(guó)古代的智慧結(jié)晶—陶瓷為載體，主要考查陶瓷的成分、性質(zhì)與原料等知識(shí)點(diǎn)，意在讓考生了解化學(xué)從古代就為我們的祖先所使用的情況，且制陶工藝十分精湛，體現(xiàn)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的核心素養(yǎng)。

【解析】瓷器呈青色與四氧化三鐵有關(guān)，而氧化鐵是紅色的，A項(xiàng)錯(cuò)誤。制陶瓷的原料是黏土經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)而成，B項(xiàng)正確；陶瓷的主要成分是硅酸鹽，C項(xiàng)正確；陶瓷性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐酸堿腐蝕、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)，這一點(diǎn)可以通過(guò)陶瓷器皿在生活中的多重應(yīng)用來(lái)證明，D項(xiàng)正確。

【快解竅門】瓷器青色不可能來(lái)自紅棕色的氧化鐵，從而快速判斷A項(xiàng)錯(cuò)誤，贏得考試時(shí)間。

命題角度五 融合工藝流程考查二氧化硅

【例5】(2019·全國(guó)卷Ⅲ·26·節(jié)選)高純硫酸錳作為合成鎳鈷錳三元正極材料的原料，工業(yè)上可由天然二氧化錳粉與硫化錳礦(還含F(xiàn)e、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制備，工藝如圖所示?；卮鹣铝袉?wèn)題：

相關(guān)金屬離子[c0(Mn+)=0.1 mol·L-1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：

金屬離子Mn2+Fe2+Fe3+Al3+Mg2+Zn2+Ni2+開始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9

(1)“濾渣1”含有S和________；寫出“溶浸”中二氧化錳與硫化錳反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________。

【命題意圖與學(xué)科素養(yǎng)】本題融合了無(wú)機(jī)化學(xué)工藝流程，考查元素化合物性質(zhì)、弱電解質(zhì)的電離平衡以及pH計(jì)算等知識(shí)，意在考查考生的觀察、分析和應(yīng)用能力。通過(guò)天然二氧化錳粉與硫化錳礦制備高純硫酸錳，讓考生具有理論聯(lián)系實(shí)際的觀念，有將化學(xué)成果應(yīng)用于生產(chǎn)、生活的意識(shí)，能依據(jù)實(shí)際條件并運(yùn)用所學(xué)的化學(xué)知識(shí)解決生產(chǎn)、生活中簡(jiǎn)單的化學(xué)問(wèn)題；在實(shí)踐中逐步形成節(jié)約成本、循環(huán)利用、保護(hù)環(huán)境等觀念。體現(xiàn)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的學(xué)科素養(yǎng)。

【快解竅門】本題中對(duì)于天然二氧化錳粉與硫化錳礦中硅的存在形式?jīng)]有具體點(diǎn)明，但是根據(jù)原料的元素構(gòu)成，不難推出錳礦中的硅一般是以硅的氧化物或者硅酸鹽形式存在。