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1、碳、硅及无机非金属材料 【 考纲 】 1.了解 C、 Si元素单质及其重要化合物的主 要性质及应用。 2.了解 C、 Si元素单质及其重要化合物对环 境质量的影响。 3.以新材料、新技术为背景考查 C、 Si元素 及其重要化合物的性质及应用。 碳、硅单质及重要化合物的性质 考点一 I 1. C、 Si单质的存在形态、物理性质及用途 (1)自然界中碳元素既有游离态，又有化合 态，而硅元素 因有亲氧性 ，所以仅 有 态。碳单质主要有金刚石、石 墨、 C60等 同素异形体 ，硅单质主要 有 和 两大类。 化合 晶体硅 无定形硅 碳位于第 周期第 族 硅位于第 周期第 族 2 A 3 A (2) 单质
2、的结构、物理性质与用途比较 碳 硅 结构 金刚石： 结构石墨： 结构 晶体硅：与金刚石 类似的 结 构 物理 性质 金刚石熔点 、硬 度 ; 石墨熔点 、 质 ，有滑腻感 晶体硅为 固 体，有 光泽、 硬度大、熔点 用途 金刚石用作切割具， 用作电极、铅笔芯 晶体硅用作 材 料、硅芯片和硅太 阳能电池 空间网状 层状 空间网状 高 大 高 软 灰黑色 金属 高 石墨 半导体 2. 碳、硅单质的化学性质 碳、硅在参与化学反应时，一般表现 还原性 。 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 与碱反应 3. 二氧化碳和二氧化硅的比较 (1) SiO2的存在及用途 SiO2广泛存在于自然界中
3、，如 硅石、 石英、水晶、玛瑙。 制 光导纤维 的原料； 较纯的石英可制作 石英玻璃和石英钟 ； 石英砂用于 制玻璃 的原料及建筑材料。 存在： 用途： 物质 二氧化硅 二氧化碳 结构 结构，不存在单个分子 单个CO 2分子 主要物理 性质 硬度大，熔沸点 ， 常温下为 ， 不溶于水 熔沸点低，常 温下为 ， 微溶于水 化 学 性 质 与水 反应 不反应 CO2 H2O H2CO3 与酸 反应 只与氢氟酸反 应： 不反应 3. 二氧化碳和二氧化硅的比较 空间立体网状 存在 高 固体 气体 SiO2 4HF=SiF4 2H2O 化 学 性 质 与 碱 反 应 (盛碱液的试剂瓶 用 塞 ) CO2
4、少量： CO2过量： 与 盐 反 应 如与 Na2CO3反应： 如与 Na2SiO3反应： 或 Na2SiO3 2H2O 2CO2( 足量 )=H2SiO3 2NaHCO3 SiO2 2NaOH= Na2SiO3 H2O 橡胶 CO2 2NaOH=Na2CO3 H2O CO2 NaOH=NaHCO3 SiO 2 Na 2 CO 3 = =高温 Na 2 SiO 3 CO 2 Na2SiO3 H2O CO2(不足 )=H2SiO3 Na2CO3 化 学 性 质 与碱 性氧化 物反应 如与 CaO反应： 如与 Na2O反应 ： 用途 光导纤维、光学仪器、电子部件 制饮料、制碳酸盐 SiO 2 Ca
5、O = = = = = 高温 CaSiO 3 Na 2 O CO 2 = = Na 2 CO 3 4. 硅酸和硅酸钠 (1)硅酸 硅酸不溶于水，其酸性比碳酸 ，硅 酸 (填 “能 ”或 “不能 ”)使紫色石蕊试液 变红色。 硅酸不稳定，受热易分解： 硅酸能与碱溶液反应，如与 NaOH溶液反 应的化学方程式 为 。 硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附 水分能力强，常用作 。 弱 不能 H 2 SiO 3 = = SiO 2 H 2 O H 2 SiO 3 2 N a O H = = Na 2 SiO 3 2H 2 O 干燥剂 硅酸， 化学式 为 H2SiO3。 游离态 的硅酸，包括 原硅酸 （
6、H4SiO4）、 偏硅酸 (H2SiO3)、二硅酸 (H2Si2O5)，酸 性很弱。正硅酸在 pH=23的范围内是稳定的，不过若 将过饱和的 H4SiO4 溶液长期放置，会有无定形的 二氧 化硅 沉淀，为乳白色沉淀，并以胶态粒子、沉淀物或 凝胶出现。凝胶中有部分水分蒸发掉，可得到一种多 孔的干燥固态凝胶，即常见的二氧化硅凝胶。这种硅 酸凝胶具有强的 吸附性 ，可用来作吸潮干燥剂、催化 剂，或用作其他催化剂的载体。硅酸凝胶用粉红色 CoCl2溶液浸泡为粉红色，加热干燥后，得到一种蓝色 硅胶，它再吸水后又为粉红色，故称为蓝色干胶。当 变色硅胶变为粉红色后，说明已失效，需重新烘干后 再用。 (2)硅
7、酸钠 (Na2SiO3) 白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶 液俗称 ，有黏性，水溶液显碱性。 它能与酸性较硅酸强的酸反应，化学方 程式分别为 与盐酸反应： 与 CO2水溶液反应： 用途：黏合剂 (矿物胶 )， 材料 。 水玻璃 Na 2 SiO 3 2H Cl = = 2NaC l H 2 S iO 3 Na 2 SiO 3 CO 2 H 2 O = = H 2 S iO 3 Na 2 CO 3 耐火阻燃 熟记硅及其化合物的特殊性质 1 .硅单质的特殊性 ( 1 ) S i 的还原性大于 C ，但 C 却能在高温下还原出 Si ： S i O 2 2C = = 高温 Si 2 C O ； (
8、 2 ) 非金属单质跟碱液作用一般无 H 2 放出，但 Si 与碱液作用却放 出 H 2 ： Si 2 N a OH H 2 O = = Na 2 S i O 3 2H 2 ； 规 律 方 法 ( 3) 非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但 Si 能与 HF 作用： Si 4HF = = S iF 4 2H 2 ； ( 4) 非金属单质大多为非导体，但 Si 为半导体。 考点一 知识梳理 递进题组 返回 知识梳理 2 . 含硅化合物的特殊性 ( 1) S iO 2 是 H 2 S i O 3 的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制 备 H 2 S iO 3 ； ( 2) 酸性氧化物一般不与酸
9、作用，但 S iO 2 能跟 HF 作用： S iO 2 4HF = = S iF 4 2H 2 O ； ( 3) 无机酸一般易溶于水，但 H 2 S iO 3 难溶于水； ( 4) 因 H 2 CO 3 的酸性大于 H 2 S iO 3 ，所以在 Na 2 S i O 3 溶液中通入 CO 2 能发生下列反应： Na 2 S iO 3 CO 2 H 2 O = = H 2 S iO 3 Na 2 CO 3 ，但在高温下 S iO 2 Na 2 CO 3 = = 高温 Na 2 S iO 3 CO 2 也 能发生。 考点一 知识梳理 递进题组 返回 知识梳理 3.反思归纳 在设计制备纯硅的实验
10、题中 ， 常遇到的知识点有： (1)高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅： SiO2 2C Si(粗 ) 2CO (2)粗硅与干燥 HCl气体反应制得 SiHCl3： Si 3HCl SiHCl3 H2 (3)粗硅与干燥 Cl2反应制得 SiCl4： Si(粗 ) 2Cl2 SiCl4 =高温 = =300 =高温 考点一 知识梳理 递进题组 返回 知识梳理 (4)SiHCl 3与过量 H2在高温下反应制得纯硅： SiHCl3 H2 Si(纯 ) 3HCl (5)SiCl4与过量 H2在高温下反应制得纯硅： SiCl4 2H2 Si(纯 ) 4HCl (6)SiO2 2Mg 2MgO Si (7)S
11、iHCl3、 SiCl4能与水发生反应： SiHCl3 3H2O=H2SiO3 3HCl H2 SiCl4 3H2O=H2SiO3 4HCl (8)SiH4在空气中易自燃： SiH4 2O2=SiO2 2H2O =高温 =高温 =高温 硅酸盐及无机非金属材料 I 1 .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 ) 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，如硅酸钠 ( N a 2 S i O 3 ) 写成 Na 2 O S i O 2 ，钾 云母 ( K H 2 Al 3 Si 3 O 12 ) 写成 。 K 2
12、O 3 A l 2 O 3 6 S i O 2 2 H 2 O 考点二 I 知识梳理 2 . 无机非金属材料 ( 1) 传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。 常见硅酸盐材料比较 水泥 玻璃 陶瓷 生产原料 石灰石、黏土 纯碱、石灰石、石英 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃熔窑 陶瓷窑 玻璃生产中的两个重要反应： Na 2 CO 3 S iO 2 = = 高温 ； C aC O 3 S iO 2 = = 高温 。 ( 2) 新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶 瓷、压电陶瓷等。 Na 2 S iO 3 CO 2 C a Si O 3 CO 2 (1) 不要混淆二氧化硅和硅的用途 用于制作光导纤维的是 Si O 2 ，用于制作半导体材料、计 算机芯片的是晶体硅。 (2) 水晶、石英、玛瑙的主要成分是 Si O 2 ；珍珠的主要成 分是 CaCO 3 ；钻石是金刚石；宝石的主要成分是 Al 2 O 3 。 特别提醒 此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！ 20
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