第一節無機非金屬材料的主角——硅、碳第四章非金屬元素及其化合物

第1課時碳和硅第一輪復習考向分析

☆本節高考重點考查：

(1)了解C、Si及其化合物主要性質、應用；

(2)了解無機非金屬材料的應用。☆題型以選擇題、推斷題為主，難度為低中檔題。☆預測2018年會以新材料、新科技為背景在C、Si及其主要化合物性質應用方面進行命題。因此平時復習注意關注與C、Si有關的新材料、新科技。☆點面導圖課前體驗1.回答下列問題(1)寫出碳族元素的所有元素名稱、元素符號，

C(碳)Si(硅)Ge(鍺)Sn(錫)Pb(鉛)①二氧化碳與某種金屬反應②實驗室制取二氧化碳③工業上制取粗硅氫氟酸腐蝕玻璃④石英與苛性鈉溶液反應⑤制取普通玻璃的兩個主要反應(2)寫出下列反應方程式2Mg+CO22MgO+CCaCO3+2HCl2CaCl2+H2O+CO2↑2C+SiO22CO↑+SiSiO2+4HFSiF4+2H2OSiO2+2NaOHNa2SiO3+H2OSiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑課前體驗(2)寫出下列反應方程式⑥硅單質與氫氧化鉀溶液反應⑦水玻璃長期放置于空氣中變質：⑧工業上制取水煤氣Si+2KOH+H2OK2SiO3+2H2↑Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3↓C+H2OCO+H21．存在形態及常見單質 自然界中碳元素既有游離態，又有化合態，而硅元素因有親氧性，所以僅有__________態。碳單質主要有金剛石、石墨等同素異形體，硅單質主要有________和____________兩大類。化合晶體無定形2．單質的結構、物理性質與用途比較碳硅結構金剛石：_____________結構石墨：層狀結構晶體硅：與金剛石類似的空間網狀結構物理性質金剛石熔點______、硬度大石墨熔點高、質______，有滑膩感晶體硅為灰黑色固體，有金屬光澤、硬度大、熔點_______用途金剛石用作切割刀具，__________用作電極、鉛筆芯晶體硅用作_______材料、硅芯片和硅太陽能電池空間網狀高軟石墨高半導體一、碳和硅的存在和性質自然界中硬度最大的物質3.碳的化學性質(一般表現為還原性)

寫出下列反應的化學方程式以C為還原劑還原氧化物均生成CO(2)單質硅的主要化學性質(一般表現為還原性)思考與交流：硅既可以與HF反應，也可以與強堿反應，那么硅具有兩性嗎？沒有兩性，是特性Si＋2NaOH＋H2O==Na2SiO3＋2H2↑√×√×課前體驗2.下列說法均摘自某些科普雜志，你認為無科學性錯誤的事A.鉛筆芯的原料是重金屬鉛，兒童在使用時不可以用嘴吮吸鉛筆，以免引起鉛中毒B.CO有毒，生有煤爐的居室，可放置數盆清水，這樣可有效的吸收CO，防止煤氣中毒C.汽水澆灌農田有一定的道理，其中二氧化碳的緩釋，有利于作物的光合作用D.用加酶洗衣粉洗滌衣服時，熱水比溫水好

晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備純硅的主要步驟如下： ①高溫下用過量的碳與二氧化硅反應制得粗硅； ②粗硅與干燥的HCl氣體反應制得SiHCl3(Si＋3HCl===SiHCl3＋H2)； ③SiHCl3與過量的H2在1000～1100℃反應制得純硅，已知SiHCl3能與水劇烈反應，在空氣中易自燃。

請回答：

(1)第一步，制備粗硅的化學方程式為

，氧化劑是_____。

(2)粗硅與HCl反應完全后，經冷凝得到的SiHCl3(沸點33.0℃)中含有少量SiCl4(沸點57.6℃)和HCl(沸點－84.7℃)，提純SiHCl3可采用

的方法。

(3)已知SiHCl3遇水劇烈反應生成H2SiO3、HCl和H2，其化學方程式為___________________________________________。

(4)H2還原SiHCl3過程中若混入O2，可能引起的后果是________________。2C＋SiO2====Si＋2CO↑高溫SiO2蒸餾或分餾SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl↑＋H2↑氧化SiHCl3，引起爆炸。高純硅的制備 (5)實驗室用SiHCl3與過量的H2反應制取純硅的裝置如圖所示(加熱器和夾持裝置略去)： ①裝置B中的試劑是________，裝置C需水浴加熱，目的是___________________________________________________。 ②反應一段時間后，裝置D中可觀察到有晶體硅生成，D中發生的反應的化學方程式是___________________________。 ③為保證實驗的成功，操作的關鍵除題中已告知的以外，你認為最重要的還有：_________________________________ _________________________________________(說出三點)。濃硫酸使SiHCl3揮發至D，且能較好地控制溫度a.實驗前要檢查氣密性；b.加熱前要先排盡裝置中的空氣和H2O(g)；c.加熱溫度控制要適當SiHCl3＋H2====Si＋3HCl

1000～1100℃SiHCl3(沸點33.0℃)第一節無機非金屬材料的主角——硅、碳第四章非金屬元素及其化合物

第2課時二氧化硅、硅酸、硅酸鹽及非金屬材料第一輪復習二、二氧化硅（SiO2）水晶瑪瑙與鹽反應二氧化碳二氧化硅（石英）空氣硅石、石英、水晶、瑪瑙、沙子、硅藻土熔、沸點低，能溶于水熔點高，硬度大，不溶于水不溶于水，與水不反應CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+CaO=CaCO3SiO2+CaO高溫CaSiO3存在物理性質不反應只與氫氟酸反應SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O化學性質與水反應與NaOH反應與CaO反應與酸反應1、二氧化碳和二氧化硅的性質SiO2既跟NaOH溶液反應又跟HF反應，所以它是兩性氧化物？CO2＋H2OH2CO3想一想1、實驗室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？2、實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞？HF能腐蝕玻璃，因此，盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。NaOH溶液能與玻璃中的SiO2反應生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘結而無法打開。因此盛裝NaOH溶液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。2、SiO2

的用途制晶體硅、光導纖維、化學儀器、石英玻璃SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O2．(判一判)下列說法是否正確(填“√”或“×”) (1)SiO2是沙子、石英、瑪瑙的主要成分(

) (2)玻璃、石英玻璃、水泥均是硅酸鹽材料(

) (3)SiO2是酸性氧化物，不能與任何酸反應(

) (4)SiO2與CO2是同族元素的氧化物，化學性質相同(

) (5)CO2通入硅酸鈉溶液中，有白色沉淀生成，說明酸性H2CO3>H2SiO3(

)（6）SiO2導電性強，因此常用于制作光纖（）√√×××3、下列物質中,不能用玻璃瓶來盛裝的是()A.燒堿溶液B.濃硫酸C.氫氟酸D.碳酸鈉溶液4、加熱熔融燒堿時應使用下列哪種坩堝（）A.石英坩堝B.普通玻璃坩堝C.鐵坩堝D.陶瓷坩堝CC×3、硅酸及硅酸鹽：(1)硅酸的制備：Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓(2)硅酸鹽：能否用SiO2與水反應生成H2SiO3？

Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓白色膠狀沉淀，脫水形成硅膠定義：是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱。性質：結構復雜，一般不溶于水，化學性質很穩定SiO2＋Na2CＯ3====Na2ＳiＯ３+CO2↑高溫Na2SiO3的水溶液：俗名水玻璃，有粘性，溶液呈堿性，也稱泡花堿，制備硅膠和用作木材防火劑。Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓（2）氧化物化學式法：

金屬氧化物（低價?高價）?二氧化硅?水（1）鹽化學式法：

如：Na2SiO3、CaSiO3、K2SiO3等滑石：3MgO?4SiO2?H2O云母：K2O?3Al2O3?6SiO2?2H2O沸石：Na2O?Al2O3?3SiO2?2H2O石棉：3MgO?CaO?4SiO2高嶺石（黏土）：Al2O3?2SiO2?2H2O

硅酸鹽的表示方法1.回答下列問題(3)把下列式子改寫成氧化物的形式，請填入橫線上：①硅酸鈣：CaSiO3②高嶺石：Al2(Si2O5)(OH)4③滑石：Mg3(Si4O10)(OH)2④鈣沸石：Ca(Al2Si3O7)(OH)6CaO·SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O3MgO·4SiO2·H2OCaO·Al2O3·3SiO2·3H2O無機非金屬材料能承受高溫，強度高，有電學特性、光學特性和生物特性無機非金屬材料傳統無機非金屬材料新型無機非金屬材料玻璃水泥陶瓷有抗腐蝕性、耐高溫優點，但質脆，經不起力沖擊高溫陶瓷光導纖維壓電陶瓷生物陶瓷晶體硅：半導體材料、硅芯片和硅太陽能電池用途歸納：二氧化硅：光導纖維、飾品、石英玻璃、制備晶體硅、化學儀器硅酸鹽：玻璃、水泥、陶瓷必修1P78(1)傳統硅酸鹽工業簡介｛｛a高溫結構陶瓷的優點：能經受高溫、不怕氧化、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等。b高溫結構陶瓷的種類

☆氧化鋁陶瓷Al2O3：又稱人造剛玉，具有熔點很高、硬度高的優點。可用于作坩堝、高溫爐管、球磨機、高壓鈉燈的燈管等。☆氮化硅陶瓷Si3N4：具有硬度極高、耐磨損、抗腐蝕和抗氧化能力等優點。可用于制造軸承、汽輪機葉片、機械密封環、永久性模具、發動機部件等。☆碳化硼陶瓷B4C：也稱人造金剛石或黑鉆石，具有熔點高、硬度大的優點。廣泛應用于工農業生產、原子能工業、宇航工業等。(2)兩種新型無機非金屬材料課前體驗3.有關材料分類正確的是A.硅酸鹽材料屬于新型無機非金屬材料B.高溫結構陶瓷屬于新型無機金屬材料，屬于結構材料C.新型無機非金屬材料包括半導體材料，光導纖維，氧化鋁陶瓷等D.氮化硅陶瓷屬于新型無機非金屬材料，但不是高溫結構材料高純硅的制取方法1，反應式分別為：制粗硅：提純(與Cl2反應)：還原(用H2還原)：高純硅的制取方法2，反應式分別為：制粗硅：提純(與HCl反應)：還原(用H2還原)：Si+3HCl=======SiHCl3+H2高溫、催化劑SiHCl3+H2=======Si+3HCl高溫難點突破CD硅酸鈉水溶液俗稱水玻璃。取少量硅酸鈉溶液于試管中，逐滴加入飽和氯化銨溶液，振蕩。寫出實驗現象并給予解釋

生成白色絮狀沉淀，又刺激性氣味的氣體生成；解釋：SiO32?與NH4+發生雙水解反應，SiO32?+2NH4++2H2O2NH3·H2O+H2SiO3↓。典例精析【例1】

將足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物質的量(n)和通入CO2體積(V)的關系正確的是（）D【解析】混合溶液中有KOH和Ca(OH)2，反應過程按順序如下：①Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O②2KOH+CO2K2CO3+H2O③K2CO3+H2O+CO22KHCO3④CaCO3+H2O+CO2Ca(HCO3)2典例精析變式1

向MgSO4和Al2(SO4)3的混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液。下列圖象中，能正確表示上述反應的是(橫坐標表示加入NaOH溶液的體積，縱坐標表示反應生成沉淀的質量)()A典例精析【備選題】純凈的Ca(HCO3)2試樣在高溫下分解，當剩余固體是原試樣質量的一半時，它的分解率為（）

A.50%B.75%

C.92.5%D.100