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1、考纲展示 1.了解碳、硅元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。 2.了解碳、硅元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。,第二单元 含硅矿物与信息材料,一、碳和硅的单质 1元素在自然界的存在形态 (1)碳既有游离态又有化合态。 其单质主要有金刚石、石墨、C60互为 。 (2)硅只有化合态，硅元素在自然界中含量占第二位，主要存在形式有 和硅酸盐。,同素异形体,SiO2,主干知识,2碳、硅单质的物理性质和用途 (1)碳单质 具有高熔点，是自然界中硬度最大的物质。用于制饰品和切削工具。 石墨质软，有滑腻感，能导电，用于 。 C60具有特殊结构，可能成为新型催化剂或催化剂载体。 (2)硅单质 晶体硅熔
2、点高，是 材料，用于制造半导体元件和光电池。,金刚石,作固体润滑剂和电极,半导体,3碳、硅的化学性质 (1)碳单质的化学性质还原性,写出下列反应的化学方程式：,(2)硅的化学性质还原性 与氢氟酸反应： ； 与NaOH溶液反应： ； 与O2反应： 。,Si4HF=SiF42H2,Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2,提示：不能。因碳在反应中失电子被氧化。,二、碳、硅的氧化物 1一氧化碳 (1)物理性质： 色气体， 毒， 溶于水。 (2)化学性质 可燃性： ，火焰呈 色。 还原性：与Fe2O3反应 。,无,剧,难,淡蓝,2二氧化碳和二氧化硅的比较,提示：不能。该反应不是在溶液中的反应，但能说
3、明热稳定性CaSiO3CaCO3。,三、硅酸(H2SiO3)、硅酸盐、无机非金属材料 1硅酸 (1)溶解性：溶解度很小。 (2)化学性质弱酸性，酸性比 还弱。 (3)制备：可用硅酸钠与盐酸反应制得： 。 (4)用途：硅胶可用作催化剂的载体和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂。,H2CO3,Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3,2硅酸盐 (1)硅酸盐：是由 元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要成分。 (2)硅酸钠 Na2SiO3水溶液俗称 ，常用于制作黏合剂、防腐剂和耐火材料。 硅酸钠溶液在空气中易变质，反应的化学方程式为 。 硅酸盐组成的表示 通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表
4、示硅酸盐的组成： 如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为 ，石棉(CaMg3Si4O12)可表示为： 。长石(KAlSi3O8)可表示为： 。,硅、氧和金属,水玻璃,Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3,Na2OSiO2,CaO3MgO4SiO2,K2OAl2O36SiO2,3无机非金属材料 (1)硅酸盐材料传统无机非金属材料 (2)特殊功能的含硅物质 具有金刚石结构，可用作磨料。 含硅元素4%的硅钢具有 。 硅橡胶具有 的性质。,碳化硅,导磁性,既耐高温又耐低温,自我诊断 1水晶、玻璃、陶瓷、水泥都属于硅酸盐。() 2熔融烧碱或纯碱时不能用瓷坩埚、石英坩埚和氧化铝坩埚。() 3二
5、氧化硅的分子式为SiO2，是生产光纤制品的基本原料。() 4Si、SiO2、H2SiO3可以满足 一步转化。() 51 mol SiO2中有4NA个SiO键。() 6SiO2不与任何酸反应，因此可用石英制作耐酸容器。(),1常温下，下列不发生反应的一组物质是( ) 硅与NaOH溶液 硅与盐酸 硅与氢氟酸 二氧化硅与碳酸钠 二氧化硅与NaOH溶液 二氧化硅与浓硝酸 A B C D 解析：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2，Si4HF=SiF42H2，SiO22NaOH=Na2SiO3H2O。 答案：D,硅及其化合物的特性及应用,特别提醒 (1)工业上用焦炭和石英制取粗硅的反应生成的是CO
6、而不是CO2。 (2)常见与强碱溶液反应生成H2的固体单质有Al和Si，能够置换出H2O中氢的非金属单质为碳，这些特征反应常作为推断题的突破口。 (3)不要混淆常见含硅物质的成分 计算机芯片的成分是晶体硅而不是SiO2。 水晶、石英、玛瑙等主要成分是SiO2，而不是硅酸盐。 传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分是硅酸盐。,典例1 下列说法正确的是( ) A二氧化硅与酸碱都不反应 B单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料 C因为SiO2有导电性，SiO2可用于制备光导纤维 D向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2气体，出现白色沉淀，说明H2SiO3酸性比H2CO3强 解析 二氧化硅
7、与强碱和氢氟酸都能反应，A不正确；单质硅是将太阳能转化为电能的常用材料，B正确；SiO2可用于制备光导纤维，是因为其具有很好的导光性能，C不正确；Na2SiO3溶液中通入适量CO2气体，出现白色沉淀，说明H2CO3酸性比H2SiO3强，D不正确。 答案 B,1硅及其化合物是重要的无机材料，下列有关说法正确的是( ) B光纤的主要成分是硅单质，它质量轻且对光的传输能力强 C光纤可以将光能转化为电能，是制造光电池的最佳材料 D陶瓷、水泥、金刚砂及所有的玻璃都是硅酸盐产品 解析：分析反应前后化合价的变化，可知A说法正确；光纤是光导纤维的简称，其主要成分是二氧化硅，B说法错误；制造光电池的材料是晶体硅
8、，C说法错误；金刚砂的主要成分是碳化硅，石英玻璃的主要成分是二氧化硅，都不是硅酸盐产品，故D说法错误。 答案：A,2将CO2气体通入下列溶液中，一定不会出现浑浊的是( ) ACaCl2溶液 B石灰水 C饱和Na2CO3溶液 D水玻璃 解析：CO2与B、C、D项中的物质反应分别生成CaCO3、NaHCO3、H2SiO3。 答案：A,1CO2与碱溶液的反应 (1)反应原理 (2)反应后溶质成分的判断,也可用数轴来表示： (3)CO2与Ca(OH)2或Ba(OH)2溶液反应的现象：CO2不足时，生成白色沉淀；CO2过量时，生成的白色沉淀消失，溶液变澄清。,2CO2与盐溶液的反应 (1)饱和Na2CO
9、3溶液 Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3，有白色固体析出。 (2)Na2SiO3溶液 CO2不足：Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3； CO2过量：Na2SiO32H2O2CO2=2NaHCO3H2SiO3。 两种情况均生成白色胶状沉淀。,(3)NaAlO2溶液 CO2不足：2NaAlO23H2OCO2=2Al(OH)3Na2CO3 CO2过量：NaAlO22H2OCO2=Al(OH)3NaHCO3 两种情况均生成白色胶状沉淀。 (5)漂白粉溶液 CO2少量：Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO32HClO； CO2足量：Ca(ClO)22CO22H2O=Ca(HC
10、O3)22HClO。,典例2 将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀与通入CO2的量的关系可表示为( ) 解析 CO2通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，发生如下反应：CO2Ba(OH)2=BaCO3H2O CO22KOH=K2CO3H2O CO22KAlO23H2O=K2CO32Al(OH)3 K2CO3CO2H2O=2KHCO3 BaCO3CO2H2O=Ba(HCO3)2 对比图像可知C正确。,答案 C,2向下列溶液中通入足量的CO2，最终无沉淀生成的是( ) Ca(OH)2溶液 Na2SiO3溶液 饱和Na2CO3溶液 CaCl2溶
11、液 漂白粉溶液 NaAlO2溶液 A B C D 解析：最终有H2SiO3沉淀，有NaHCO3晶体，有Al(OH)3沉淀且不溶解。 答案：B,有关硅及其化合物的制备，是前几年高考实验题的常规出题点。随着当今社会对能源需求的不断增多，与新能源有关的多晶硅会再次成为今后命题的热点。教材只在习题中简单介绍了粗硅及高纯硅制备的反应原理，而高考命题者却把这一知识点迁移到高纯硅制备的工艺流程，制备过程中，往往涉及氯气的制备、气体的净化及物质的分离提纯等操作，有时还会用化学平衡理论解释实验过程中遇到的具体问题，在考查元素化合物的同时，渗透了化学基本理论的考查。,半导体材料Si制备的实验探究,三氯甲硅烷还原法
12、制备高纯度硅(常用方法) (1)工艺流程： (2)操作步骤： 高温下用焦炭在电炉中隔绝空气还原二氧化硅制得粗硅。 粗硅与干燥的HCl气体在300 以上反应生成SiHCl3。 SiHCl3与过量H2在1 0001 100 反应制得纯硅。,(3)反应原理：,【典例】 (2014年威海模拟)晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下： 高温下用过量的碳与二氧化硅反应制得粗硅； 粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3(Si3HCl=SiHCl3H2)； SiHCl3与过量的H2在1 0001 100 反应制得纯硅，已知SiHCl3能与水剧烈反应，在空气中易自燃。 请回答： (1)第一步制
13、取粗硅的反应中碳作_剂(填“氧化”或“还原”)。 (2)粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0 )中含有少量SiCl4(沸点57.6 )和HCl(沸点84.7 )，提纯SiHCl3可采用_的方法。,(3)实验室用SiHCl3与过量的H2反应制取纯硅的装置如下图所示(加热器和夹持装置略去)： 装置B中的试剂是_，装置C需水浴加热，目的是 _。 反应一段时间后，装置D中可观察到有晶体硅生成，D中发生反应的化学方程式是_。,为保证实验的成功，操作的关键除题中已告知的以外，你认为最重要的还有_ _(说出三点即可)。 解析 (2)因为题设中给出的信息为SiHCl3、SiCl4、HCl的沸点不同，应用沸点差异进行分离，采用分馏法；(3)依据题设信息(SiHCl3能与水剧烈反应，在空气中易自燃)可知加热前要先排尽装置中的空气及C、D装置中的水蒸气。,本小节结束 请按ESC键返回,
