《一轮复习无机非金属材料的主角——硅碳》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一轮复习无机非金属材料的主角——硅碳（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一轮复习：无机非金属材料的主角 硅、碳复习目标：1掌握碳、硅及其化合物的性质、转化关系。2、了解硅酸盐工业，新型无机非金属材料的特性及其应用。基础知识：一、碳、硅元素的存在及单质的性质和用途1存在形态自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素仅有化合态。碳单质主要有金刚石、石墨等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。2.单质的性质与用途比较碳硅结构金刚石：空间网状结构 石墨： 层状结构的晶体晶体硅：空间网状结构物理性质金刚石熔点高、硬度大石墨熔点高、质软，有滑腻感晶体硅硬度大、熔点高化学 性 质与非金属 单质反应与O2反应：C + O2=CO2（完全燃烧）, 2C + O2=2C
2、O（不完全燃烧）与O2、C12反应：Si+O2=SiO2Si+2CI2=SiCI4与氧化物 反应与 CuO,SiO2 反应 C + 2CuO=2Cu + CO2TC+SiO2=Si+2CO T与酸反应与浓H2SO4、浓HNO3反应：与氢氟酸的反应：C+ 2H2SO4（浓）=CO2 f+ 2SO2T + 2H2O ,C+ 4HNO3（浓）=CO2 f + 4NO2 f+ 2H2OSi + 4HF=SiF4 件 2H2 T与碱反应Si+2OH-+H2O=SiO扌+2H2T【例113碳、硅元素的单质及其化合物的特殊性 一般情况，非金属元素单质熔沸点低，硬度小，但硅、金刚石熔沸点高，硬度大，其中金 刚
3、石为硬度最大的物质。 一般情况，非金属元素单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。 一般情况，较强氧化剂+较强还原剂=较弱氧化剂+较弱还原剂，而碳却还原出比它更强的还原剂：SiO2 + 2C =Si + 2COT , FeO+ C = Fe+ COT。 硅为非金属，却可以和强碱反应，放出氢气：Si+ 2NaOH + H2O=Na2SiO3 + 2H2 T。 一般情况，较活泼金属+酸 =盐+氢气，然而 Si是非金属，却能与氢氟酸发生反应：Si+ 4HF=SiF4 件 2H2f。 一般情况，碱性氧化物+酸=盐+水，SiO2是酸性氧化物，却能与氢氟酸发生反应：SiO2 + 4HF=SiF4 f
4、+ 2H2O。 一般情况，非常活泼金属（Na、K等）才能够置换出H20中的氢，但C+ H2O（g）=CO+ H才。 一般情况，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如CO2 + H2O= H2CO3，但SiO2不溶于水，不与水反应。4硅与铝的相似性及区别(1 )与强碱溶液反应时相似 Si、Al均与NaOH溶液反应生成盐和 H2。 SiO2、AI2O3、H2SiO3、H3AIO3 : AI(OH)3 均与 NaOH 溶液反应生成盐和水。 Na2SiO3、NaAIO2溶液通入过量 CO2均生成白色沉淀。(2) 区别 除氢氟酸外，Si、SiO2、H2SiO3不与其它酸反应。 AI2O3、AI(OH)3属
5、两性化合物。 Na2SiO3溶液、NaAIO2溶液与过量盐酸反应时现象不同。二、CO2和SiO2的比较物质二氧化硅二氧化碳化学式SiO2CO2晶体类型原子晶体分子晶体主要物理性质硬度大，熔、沸点高，常温下为固体， 不溶于水熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水化学性质与水反应不反应CO2 + H2O=H2CO3与酸反应SiO2 + 4HF=SiF4f + 2H2O不反应与碱反应SiO2 + 2NaOH=Na2SiO3 + H2O(盛碱液的试剂瓶用橡皮塞 )CO2 + 2NaOH=Na2CO3 + H2OCO2 + NaOH=NaHCO3与盐反应SiO2 + Na2CO3=Na2SiO3 + CO2
6、TCa(CIO)2 + CO2 + H2O=CaCO3 + 2HCIOCO2 + Na2CO3 + H2O=2NaHCO3与碱性氧化物反应SiO2 + CaO=CaSiO3CO2 + Na2O=Na2CO3三、硅酸和硅酸盐1. 硅酸(1) 溶解性：溶解度很小。化学性质 弱酸性：酸性比碳酸还弱。Na2SiO3 + CO2+H2O=Na2CO3 + H2SiO3 J。(3) 制备：可用硅酸钠与盐酸反应制得：Na2SiO3 + 2HCI=2NaCI + H2SiO3 J2. 硅酸盐(1) 硅酸盐：是由 硅、氧和金属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：硅酸钠的水溶液俗称水玻璃
7、，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。(3) 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示硅酸盐的组成：如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O-SiO2，长石(KAISi3O8)可表示为：K2O-AI2O3 6SiO2。【注意事项】氧化物的顺序：活泼金属氧化物 f较活泼金属氧化物 f二氧化硅f水。氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。 氧化物之间以“ ”隔开；系数配置出现分数应化为整数。例如：长石：KAISi3O8 不能写成K2O- AI2O3 - 3SiO2，应写成 K2O- AI2O3 - 6SiO2。四、传统无机非金属材料(1 )普通玻
8、璃 主要原料：纯碱、石灰石、石英。 主要成分：Na2SiO3 、CaSiO3 、 SiO2 。(2 )普通硅酸盐水泥 主要原料：石灰石、黏土。 主要成分（写出名称和化学式）：硅酸三钙（3CaO SiO2）、硅酸二钙（2CaO SiO2）、铝酸三钙（3CaO AI2O3）【例2、3】例题精讲：【例1】（2008年全国卷H ）对于W A族元素，下列叙述中不正确的是（）A. SiO2和CO2中Si和O, C和O之间都是共价键B. C、Si、Ge的最外层电子数都是 4，次外层电子数都是 8C. CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应D .该族元素的主要化合价是+4和+ 2解析W
9、A族元素最外层电子数都是4，但C原子的次外层只有 2个电子，Ge原子的次外层有18个电子。SiO2和CO2都是共价化合物，且都是酸性氧化物，具有酸性氧化物的 通性。答案为B。答案B【例2】 下列关于无机非金属材料的说法中不正确的是（）A. 传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料B. 新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点，但强度比较差C. 高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点D. 传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分不同解析无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两大类。传统无机非金属材料是指我们常说的硅酸盐材料
10、，包括玻璃、水泥、砖瓦、陶瓷等；新型无机非金属 材料是指一些新型的具有特殊结构和特殊功能的非硅酸盐型材料。新型无机非金属材料与传统无机非金属材料相比，具有许多优良性能，如耐高温、耐磨损、耐酸碱腐蚀、具有压电效应、具有生物功能等。答案B【例3】下列表述正确的是（）人造刚玉的熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅 化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐 提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料 夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛 太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能A .B .C.D .答案D1实
11、验探究咼纯硅的制取实验单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅（含铁、铝硼、磷等杂质），粗硅与氯气反应生成四氯化硅（反应温度为 450 C 500 C ），四氯 化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以卜一是实验室肚洛四氯化桩的装帥: 和关信息如卜: 四氯化巩怎水扱易水嫌 硼、铝、铁、磷在高温卜均能打氯气白接反应牛戍和战的氯化物 有艾物辰的物理淫数见卜表；诗回答卜一列问題:（1）装置A中g管的作用是;装置C中的试剂是万案优点缺点甲乙（2）甲方案：f接装置I；乙方案：f接装置n。但是 装置I、II部育不足Z处,请你评价后埴写洼（3）在上述（2）的评价基础上，请你设计一个
12、合理方案并用文字表述:物质SlCJ：bci3A1C13FeCI3PCI沸点/它57.712.8315熔点/T-70+0-107+一一升华温度/t一180300162（4）SiCI4与H2反应的化学方程式为。解析（1）g管使分液漏斗与烧瓶连通，使浓盐酸顺利滴下。由信息知，四氯化硅与水反应，故需除去氯气中的水。B瓶装饱和食盐水除去氯气中的氯化氢气体，C瓶装浓硫酸干燥氯气。（2）四氯化硅在常温下易液化，如果收集产品的导管太细易堵塞导管；制取的四氯化硅需要冷凝；由于尾气中含有氯气，要设置尾气处理装置，四氯化硅易水解，要避免空气中的水蒸气进入产品收集装置。（3）将甲、乙方案的优点集中在一起设计合理的方案。答案（1）平衡压强，使液体从分液漏斗中顺利流下浓硫酸（2）方 案优点缺点甲 收集产品的导管粗， 不会堵塞 导管 冷凝产品，减少产品损失 空气中的水蒸气进入产品收集装置， 水解 尾气没有处理，污染环境使四氯化硅乙 有尾气处理装置，注重环保 避免空气中的水蒸气进入装 置 产品易堵塞导管 没有冷凝装置，产品易损失(3) 在装置I的i处接干燥管j(4) SiCI4+2H2=Si+4HCI
