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1、第14讲 碳、硅及无机非金属材料,第四章 非金属及其化合物,考纲要求 1.了解C、Si元素单质及其重要化合物的制备方法， 掌握其主要性质及应用。 2.了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。,考点一 碳、硅单质及氧化物,考点二 硅酸盐及无机非金属材料,内容索引,微专题15 CO2与盐或碱溶液反应产物的判断,考能提升 探究高考 明确考向,课时作业,考点一 碳、硅单质及氧化物,知识梳理,1.C、Si单质的存在形态、物理性质及用途 (1)自然界中的碳元素既有游离态，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
2、,晶体硅,无定形硅,(2)单质的结构、物理性质与用途比较,空间网状,空间,网状,软,高,石墨,半导体,2.碳、硅单质的化学性质还原性 碳、硅的最外层都是 个电子，位于元素周期表的第 族，不容易失也不容易得电子，通常化学性质稳定，但在一定条件下也能与许多物质发生化学反应，一般表现为还原性(如图)。,4,A,(1)碳的还原性 碳有重要的用途，除了在氧气中燃烧利用其热能外，还能用于金属冶炼(如铜)、制取粗硅、生产水煤气等，完成下图转化关系中的化学方程式。 ； ； ； 。 碳的还原性还表现为可将强氧化性的浓硫酸、浓硝酸分别还原为 和 ，本身被氧化为 。,SO2,NO2,CO2,(2)硅的化学性质不活泼
3、，在常温下只能与氟气(F2)、_、_反应，不能与氢气、氧气、氯气、 、 反应，加热时能与氧气、氯气反应。 完成右图转化关系中的化学方程式。 ； ； 。,Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2,氢氟酸(HF),强碱,硫酸,硝酸,Si2F2=SiF4,3.二氧化硅和二氧化碳的比较,立体网状,高,SiO24HF=SiF42H2O,SiO22NaOH=,Na2SiO3H2O,橡胶,CO22NaOH=Na2CO3,H2O,CO2NaOH=NaHCO3,SiO2Na2CO3,Na2SiO3CO2,Na2SiO3H2O,CO2(不足)=H2SiO3Na2CO3,CO2=Na2CO3,SiO2CaO,Ca
4、SiO3,Na2O,1.正误判断，正确的打“”，错误的打“” (1)12C、13C、14C是碳的三种同素异形体( ) 解析 12C、13C、14C互称同位素，碳元素的三种常见的同素异形体为金刚石、石墨和C60。 (2)硅在自然界中只以化合态的形式存在( ) (3)晶体硅熔点高硬度大，故可用于制作半导体材料( ) (4)Si和SiO2都可用于制造光导纤维( ) 解析 Si可用于制造半导体，SiO2用于制造光导纤维。,(5)非金属性：CSi，则热稳定性：CH4SiH4( ) (6)SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸( ) 解析 SiO2可溶于氢氟酸：SiO24HF=SiF4
5、2H2O。,2.从元素周期表的位置看，碳和硅均为A族元素，自然界中有碳的多种单质存在，自然界中有硅的单质吗？为什么？,没有，因为硅有很强的亲氧性，在地壳形成时硅与氧易结合，难分离，因而硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。,答案,3.写出除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法： (1)CO(CO2)：_。 (2)CO2(CO)：_。 (3)CO2(HCl)：_。,通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶,通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管,通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶,答案,答案,答案,4.写出除去下列固体粉末中混有杂质(括号内为杂质)可采取的方法，写出有关反应的方程式。 (1)
6、CaCO3(SiO2)_。,答案,解析,可根据SiO2可溶于NaOH溶液除去。,在固体混合物中加入足量氢氧化钠溶液，充分反应后，过滤、洗涤。SiO22NaOH=Na2SiO3H2O,(2)SiO2(CaCO3)_。,答案,解析,可根据CaCO3可溶于盐酸除去。,在固体混合物中加入足量稀盐酸，充分反应后，过滤、洗涤。CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O,(3)SiO2(NH4Cl)_ _ _。,答案,解析,可根据NH4Cl的热稳定性，或NH4Cl易溶于水的性质除去。,方法一：在固体中加入适量水溶解、过滤。 方法二：将固体混合物在坩埚中充分灼烧，除去NH4Cl。 NH4Cl NH3HCl,解
7、题探究,题组一 碳及氧化物的性质及应用 1.近年来科学家制造出大量的新物质，对下列三种物质的相关说法错误的是,A.石墨烯具有良好的导电性 B.上述三种物质与金刚石互为同素异形体 C.石墨炔孔径略大于H2分子的直径，可作H2的提纯薄膜 D.上述三种物质与浓硫酸都能发生反应，但反应产物不同,答案,解析,A项，石墨烯是一种新发现的材料，它的物理性质是拉力好、导电性和导热性好、硬度大、熔点高等； B项，同种元素的不同单质互称同素异形体； C项，碳原子半径大于氢原子，则石墨炔孔径大于H2分子的直径，可以容纳H2分子； D项，碳与浓硫酸反应产物均为二氧化碳和二氧化硫。,2.(2016石家庄质检)下列关于碳
8、和碳的化合物的说法不正确的是 A.过多CO2排放会导致“温室效应”，应提倡“低碳生活” B.一氧化碳易与血液中的血红蛋白结合 C.金刚石和石墨都是碳单质，但原子排列方式不同，物理性质差别很大 D.石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应,答案,解析,A项，二氧化碳是一种温室气体； B项，一氧化碳有毒，容易与血红蛋白结合； C项，金刚石是空间立体网状结构，硬度大熔点高，石墨是层状结构，每一层是平面网状结构，质软，可导电，物理性质差别较大； D项，二者的转化属于化学反应，但反应中没有元素化合价的改变，不属于氧化还原反应。,题组二 硅和二氧化硅的特性 3.(2016广州模拟)硅及其化合物的应用范围很广
9、。下列说法正确的是 A.硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 B.粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 C.反应Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2中，Si为还原剂，NaOH和 H2O为氧化剂 D.硅能与氢氟酸反应，则硅可以与盐酸反应,答案,解析,由粗硅制备单晶硅的过程一般为 HCl，都是氧化还原反应，B项错误； Si与烧碱溶液反应时，H2O是氧化剂，C项错误； 硅不能与盐酸反应，D项错误。,4.(2016樟树一模)由下列实验事实得出的结论正确的是 A.由SiO2不能与水反应生成H2SiO3，可知SiO2不是H2SiO3的酸酐 B.由SiO22C Si2CO，可知碳的非金属性大于硅 C.CO
10、2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性H2CO3H2SiO3 D.SiO2可与NaOH溶液反应，也可与氢氟酸反应，可知SiO2为两性氧化物,答案,解析,二氧化硅难溶于水，硅酸分解生成二氧化硅，二氧化硅是硅酸的酸酐，故A错误； 该反应中C的还原性大于Si的还原性，无法比较C、Si的非金属性，非金属性应根据氢化物稳定性、最高价含氧酸的酸性、单质氧化性等比较，故B错误； 碳酸酸性大于硅酸，可以强酸制备弱酸，CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性H2CO3H2SiO3，故C正确； 两性氧化物是指和酸、碱反应生成盐和水的氧化物，二氧化硅和氢氟酸反应是因其特殊性，不能和其他酸发生反应，
11、二氧化硅和碱溶液反应生成盐和水，是酸性氧化物，故D错误。,5.二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。ae是对反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行的判断，其中正确的是 SiO22NaOH=Na2SiO3H2O SiO22C Si2CO SiO24HF= SiF42H2O Na2CO3SiO2 Na2SiO3CO2 SiO23C SiC2CO a.反应中SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃 b.反应中SiO2表现出氧化性 c.反应中SiO2表现了酸性氧化物的通性 d.反应符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐的道理 e.反应中SiO2未参加氧化
12、还原反应 A.ace B.bde C.cde D.ab,答案,解析,通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是，因此a、c判断错误； 反应是一个置换反应，其中二氧化硅被还原，表现出氧化性，b判断正确； 反应是一个复分解反应，用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d判断正确； 反应中碳的化合价由0价变为4和2价，硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因此二氧化硅没有参加氧化还原反应，e判断也正确。,熟记硅及其化合物的特殊性质 (1)硅单质的特殊性 Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO22C Si2CO； 非金属单质一般不跟非氧化性酸反应，但Si能与HF反应：Si4HF=SiF42H
13、2； 非金属单质大多为非导体，但Si为半导体。,(2)含硅化合物的特殊性 SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3； 酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO2能跟HF反应：SiO24HF= SiF42H2O； 无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水； 因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入少量CO2能发生下列反应：Na2SiO3CO2H2O = H2SiO3Na2CO3，但在高温下 SiO2Na2CO3 Na2SiO3CO2也能发生。,题组三 硅的制取方法 6.从石英砂制取高纯硅的主要化学反应如下： SiO22C Si(粗)2CO Si(粗)2Cl2 SiCl4 SiCl42H2 Si(纯)4HCl 关于上述反应的叙述不正确的是 A.是置换反应，是化合反应 B.高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅 C.任一反应中，每消耗或生成28 g硅，均转移4 mol电子 D.高温下在炉子里将石英砂、焦炭、氯气、氢气按比例混合就能得到高纯硅,答案,解析,在氧化还原反应中，还原剂的还原性比还原产物的还原性强，B正确； 根据元素化合价的变化，每消耗或生成28 g(1 mo
