第二章非金属及其化合物第一节碳硅及无机非金属材料Word格式.docx

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（4）粗硅的制备：

SiO2＋2CSi＋2CO↑

考点一应用广泛的非金属单质——碳、硅

[教材知识层面]

1．碳、硅元素的原子结构与存在

碳

硅

原子结构示意图

在元素周期表中的位置

第二周期ⅣA族

第三周期ⅣA族

单质的结构

金刚石：

空间网状结构

石墨：

层状结构

晶体硅：

与金刚石类似的空间网状结构

元素在自然界中的存在形式

既有游离态又有化合态

只有化合态

2．碳、硅单质的性质

（1）碳、硅的物理性质和用途（用短线连接起来）：

（提示：

①—c，②—a，③—e，④—b，⑤—d）

（2）碳、硅的化学性质：

①碳单质的化学性质——还原性。

a．与O2的反应（用化学方程式表示）：

O2不足：

2C＋O2点燃,2CO；

O2充足：

C＋O2点燃,CO2。

b．与其他物质的反应（用化学方程式表示）：

与CuO反应：

2CuO＋C高温,2Cu＋CO2↑（可用于金属的冶炼）；

与CO2反应：

CO2＋C高温,2CO；

与水蒸气反应：

C＋H2O（g）高温,CO＋H2（制水煤气）；

与浓硫酸反应：

C＋2H2SO4（浓）△,CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。

②硅的化学性质——还原性。

a．与氢氟酸反应的化学方程式：

Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑；

b．与NaOH溶液反应的化学方程式：

Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑；

c．与O2反应：

Si＋O2△,SiO2。

[高考考查层面]

命题点1　硅单质的特性

非金属的一般规律

硅的特性

硅还原性强于碳

2C＋SiO2Si＋2CO↑

非金属与强碱溶液反应一般不产生H2

硅可与强碱溶液反应产生H2：

非金属一般不与非氧化性酸反应

Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑

一般非金属单质为绝缘体

硅为半导体，常用于电子部件

[典题示例]

判断下列描述的正误（正确的打“√”，错误的打“×

”）。

（1）（2013·

广东高考）高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅。

（　　）

（2）单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料。

（3）（2011·

山东高考）单质硅常用作半导体材料和光导纤维。

（4）（2011·

山东高考）硅在自然界中只以化合态的形式存在。

（5）硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应。

答案：

（1）√　

（2）√　（3）×

　（4）√　（5）×

命题点2　硅的工业制法

1．制取粗硅

工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。

SiO2＋2CSi＋2CO↑。

2．粗硅提纯

（1）Si＋2Cl2SiCl4，

SiCl4＋2H2Si＋4HCl。

（2）Si＋3HClSiHCl3＋H2，

SiHCl3＋H2Si＋3HCl。

3.注意问题

（1）用焦炭还原SiO2，产物是CO而不是CO2。

（2）粗硅中含碳等杂质，与Cl2反应生成的SiCl4中也含CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度硅。

1．半导体工业中，有一句行话：

“从沙滩到用户”，即由SiO2制取Si。

制取过程中不涉及的化学反应是（　　）

A．2C＋SiO2Si＋2CO↑

B．SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O

C．Si＋2Cl2SiCl4

D．SiCl4＋2H2Si＋4HCl

解析：

选B　工业制取纯硅的工艺流程为：

SiO2粗硅SiCl4纯硅，该工艺流程中不涉及SiO2与NaOH溶液的反应。

2．制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。

三氯甲硅烷（SiHCl3）还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：

（1）写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式为____________________________

________________________________________________________________________。

（2）整个制备过程必须严格控制无水无氧。

SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出该反应的化学方程式为______________________________________；

H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是__________________________

（1）H2还原SiHCl3得到Si和HCl。

（2）SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，依据原子守恒，判断另一物质是H2。

因H2还原SiHCl3的反应条件是高温（1357K），若混入O2，则H2与O2混合加热可能发生爆炸，同时，O2也可能氧化SiHCl3。

（1）SiHCl3＋H2Si＋3HCl　

（2）SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl↑＋H2↑　氧气与氢气混合，可能引起爆炸；

氧气可能会氧化SiHCl3

[考点达标层面]

1．硅作为一种新型能源被广泛开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不正确的是（　　）

A．硅燃烧产物对环境产生的污染，容易得到有效控制

B．从Si（s）＋O2（g）SiO2（s）　ΔH＝－858.6kJ·

mol－1可知，硅燃烧放出的热量多

C．自然界中硅的储量丰富，可以从自然界直接获得单质硅

D．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料之一

选C　自然界中的硅是以化合态的形式存在，故不能从自然界中直接获得单质硅。

2．在①浓硝酸　②水　③浓硫酸　④氢氟酸　⑤氢氧化钠溶液中，能与单质硅起化学反应的是（　　）

A．①②　　　　　　　　　B．②④

C．④⑤D．③④

选C　Si与水、浓H2SO4、浓HNO3均不发生反应，但Si能与氢氟酸、NaOH溶液反应放出H2。

考点二性质迥异的氧化物——二氧化硅和二氧化碳

二氧化硅与二氧化碳的比较

（1）物理性质：

①熔、沸点：

SiO2的熔、沸点比CO2的熔、沸点高。

②溶解性：

CO2可溶于水，SiO2不溶于水。

（2）化学性质：

物质

二氧化硅

二氧化碳

化学性质

与水反应

不反应

CO2＋H2OH2CO3

与酸反应

只与氢氟酸反应：

与碱（NaOH）溶液反应

SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O（盛碱液的试剂瓶用橡胶塞）

CO2少量：

CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O

CO2足量：

CO2＋NaOH===NaHCO3

与盐反应

如与Na2CO3反应：

SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑

如与Ca（ClO）2反应：

Ca（ClO2）＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO

与碱性氧化物反应

如与CaO反应：

SiO2＋CaOCaSiO3

如与Na2O反应：

CO2＋Na2O===Na2CO3

（3）主要用途：

CO2：

制饮料、碳酸盐，干冰用作制冷剂。

SiO2：

作光导纤维，制光学仪器、电子部件，水晶可制作饰品。

命题点　含硅化合物的特性

一般规律

含硅化合物的特性

酸性氧化物一般与水反应生成相应酸

SiO2不溶于水，不与水反应

酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应

“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律，H2CO3酸性强于H2SiO3

Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓

以下反应不能说明酸性的强弱

Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑

CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑

H2SiO3

无机酸一般易溶于水

硅酸难溶于水

硅酸盐

大多数硅酸盐难溶于水

常见的可溶性硅酸盐为Na2SiO3，水溶液俗称水玻璃

1．指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用，在A～E选项中选择正确答案填入括号内。

①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O（　　）

②SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑（　　）

③SiO2＋2CSi＋2CO↑（　　）

④SiO2＋3CSiC＋2CO↑（　　）

⑤SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O（　　）

A．作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀

B．氧化性

C．酸性氧化物的通性

D．将挥发性的酸酐从其盐中置换出来

E．未参加氧化还原反应

①C　②D　③B　④E　⑤A

2．下列说法正确的是（　　）

A．在粗硅的制取中发生2C＋SiO22CO↑＋Si，硅被还原，所以碳的还原性强于硅的还原性

B．盛放NaOH溶液时，使用带玻璃塞的磨口瓶

C．用SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后再通入CO2

D．由Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑可知，硅酸的酸性强于碳酸

选C　选项A、D的反应在高温下均生成了气体，使平衡正移，致使反应能顺利进行，但不能说明C、Si的还原性强弱，也不能说明H2SiO3与H2CO3酸性的强弱，故错误；

NaOH能与玻璃成分中的SiO2反应生成Na2SiO3而使瓶塞粘在一起。

由SiO2制取H2SiO3的过程为：

SiO2Na2SiO3H2SiO3。

1．（2015·

西安质检）下列关于SiO2和CO2的叙述中不正确的是（　　）

A．都是共价化合物

B．SiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨

C．都能溶于水且与水反应生成相应的酸

D．都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应

选C　SiO2和CO2中都只含有共价键，均为共价化合物，A项正确；

干冰升华吸热，可用于人工降雨，B项正确；

SiO2不溶于水且与水不反应，C项错误；

SiO2与强碱溶液反应生成硅酸盐，CO2与强碱溶液反应生成碳酸盐或碳酸氢盐，D项正确。

2．如何用所提供的试剂和方法除去各粉末状混合物中的杂质（括号内为杂质）。

将所选答案的编号填入下表内相应的空格内（如果不需要外加试剂，则对应答案栏可不填写）。

可供选择的试剂：

A.盐酸　B．氢氧化钠溶液　C．氧气

D．水　E．二氧化碳

可选用的操作：

①水洗；

②加热；

③高温灼烧；

④过滤；

⑤结晶。

粉末状混合物

选择的试剂

选用的操作

（1）

CaCO3（SiO2）

（2）

SiO2（NaHCO3）

（3）

SiO2（Fe2O3）

（4）

SiO2（H2SiO3）