发布时间 : 星期日 文章第四章 非金属及其化合物 第1讲 碳、硅及无机非金属材料更新完毕开始阅读7ccc0695d5bbfd0a79567364
第1讲 碳、硅及无机非金属材料
[考纲要求] 1.了解C、Si元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。3.以新材料、新技术为背景考查C、Si元素及其重要化合物的性质及应用。
考点一 碳、硅单质及重要化合物的性质
1.C、Si单质的存在形态、物理性质及用途
(1)自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有化合态。碳单质主要有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。 (2)单质的结构、物理性质与用途比较
结构 物理碳 金刚石：空间网状结构 石墨：层状结构 金刚石熔点高、硬度大 硅 晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构 晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高 性质 石墨熔点高、质软，有滑腻感 用途 金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、晶体硅用作半导体材料、硅芯片和铅笔芯 硅太阳能电池 2.碳、硅单质的化学性质 碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。
???与非金属单质反应?F：Si＋2F===SiF
(2)Si??Cl：Si＋2Cl=====SiCl
??与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF↑＋2H↑
O2：Si＋O2=====SiO2
2
2
4
△
△
224
42
于水
3.二氧化碳和二氧化硅的比较
物质 结构 二氧化硅 空间立体网状结构，不存在单个分子 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水 不反应 只与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) 二氧化碳 存在单个CO2分子 熔、沸点低，常温下为气体，微溶主要物理性质 ①与水反应 ②与酸反应 CO2＋H2OH2CO3 不反应 CO2少量：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O、CO2过量：CO2＋NaOH===NaHCO3 如与Na2SiO3反应：Na2SiO3＋H2O化 学 性 质 ③与碱反应 如与Na2CO3反应：SiO2＋④与盐反应 Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑ 高温＋CO2(不足)===H2SiO3↓＋Na2CO3或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3 ⑤与碱性氧化物反应 用途 如与CaO反应：SiO2＋CaO=====CaSiO3 光导纤维、光学仪器、电子部件 高温如与Na2O反应：Na2O＋CO2===Na2CO3 制饮料、制碳酸盐
4.硅酸和硅酸钠 (1)硅酸
硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红色。 ①硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3=====SiO2＋H2O。
②硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。
③硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作干燥剂。 (2)硅酸钠(Na2SiO3)
①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。 ②它能与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为 与盐酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。
与CO2水溶液反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。 ③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。 深度思考
1.从元素周期表的位置看，碳和硅均为ⅣA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？
答案 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形式存在。
2.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(O2)：___________________________________________________________。 (4)CO2(SO2)：___________________________________________________________。 (5)CO2(HCl)：____________________________________________________________。 答案 (1)通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶 (2)通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管 (3)通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管 (4)通过饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液 (5)通过饱和NaHCO3溶液
3.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，则对应答案栏可空着)。 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
(1) (2)
粉末状混合物 CaCO3(SiO2) NaCl(SiO2) 选择的试剂 选用的操作
(3) (4) (5) SiO2(Fe2O3) SiO2(CaCO3) SiO2(NH4Cl) 答案 (1)B ④ (2)D ④⑤ (3)A ④ (4)A ④ (5)② 解析 可根据二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物；它可跟强碱反应，不跟酸(氢氟酸除外)反应；它受热不分解等性质选择。而三氧化二铁、碳酸钙跟盐酸反应；硅酸、氯化铵能受热分解。通过一定操作，除去杂质。除杂过程中所发生反应的化学方程式如下： (1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (3)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O (4)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O (5)NH4Cl=====NH3↑＋HCl↑
△
题组一 CO2、SiO2结构与性质的考查 1.下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是 A.CO2、SiO2分别是碳酸和硅酸的酸酐 B.CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸 C.CO2是酸性氧化物，SiO2是两性氧化物 D.CO2和SiO2都是由相应的分子组成的 答案 A
解析 SiO2不能与水反应，B项错；SiO2也是酸性氧化物，C项错；SiO2中不存在分子，其化学式仅代表Si、O原子个数比为1∶2。 2.下列说法正确的是
高温
( )
( )
A.反应：SiO2＋Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑，说明H2SiO3的酸性大于H2CO3的酸性 B.可在试管内完成焦炭和石英砂(SiO2)制取硅的反应 C.二氧化硅是生产光导纤维、玻璃的基本原料 D.CO2、CH4、N2是温室气体 答案 C
解析 强酸制弱酸都是在溶液中进行的反应，而SiO2与Na2CO3是高温下的反应，生成CO2气体逸出，有利于反应的进行，A项错；在高温下试管会熔化，甚至玻璃试管中的SiO2会与焦炭反应，B项错；N2不是温室气体，D项错。