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1、青春土建,立志精英,秀出优秀的你,组织建设,第15讲 碳硅及无机非金属材料,化学 2018年高考一轮复习,考试说明 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,专题三CO2与盐或碱溶液反应产物的判断,考点一碳、硅单质及氧化物 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。,知识梳理,(2)单质
2、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，在常温下只能与氟气(F2)、
3、_、_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,CaSiO3,Na2O,例1.正误
4、判断，正确的打“”，错误的打“” (1)12C、13C、14C是碳的三种同素异形体( ) (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( ) (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( ),例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。,例3.写出
5、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,例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)CaCO3(SiO2)_。,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)_。,可根据CaCO3可溶于盐酸除去。,在固体混合物中加入足量
6、稀盐酸，充分反应后，过滤、洗涤。CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O,(3)SiO2(NH4Cl)_ _ _。,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,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=SiF42H2； 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H2SiO
7、3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。,在设计制备纯硅的实验题中，常遇到的知识点有： (1)高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅： SiO22C Si(粗)2CO (2)粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3： Si3HCl SiHC
8、l3H2 (3)粗硅与干燥Cl2反应制得SiCl4： Si(粗)2Cl2 SiCl4,(4)SiHCl3与过量H2在高温下反应制得纯硅： SiHCl3H2 Si(纯)3HCl (5)SiCl4与过量H2在高温下反应制得纯硅： SiCl42H2 Si(纯)4HCl (6)SiO22Mg 2MgOSi (7)SiHCl3、SiCl4能与水发生反应： SiHCl33H2O=H2SiO33HClH2SiCl43H2O=H2SiO34HCl (8)SiH4在空气中易自燃：SiH42O2=SiO22H2O,考点二硅酸盐及无机非金属材料 1.硅酸和硅酸钠 (1)硅酸 硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸 (填
9、“能”或“不能”)使紫色石蕊溶液变红色。 硅酸不稳定，受热易分解： 。 硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为_ 。 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。,不能,H2SiO3 SiO2H2O,H2SiO3,2NaOH=Na2SiO32H2O,(2)硅酸钠(Na2SiO3) 白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称 ，有黏性，水溶液显碱性。 它能与酸性比硅酸强的酸反应，分别写出以下化学方程式： 与盐酸反应： 。 与CO2水溶液反应： 。 用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。,Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3,水玻璃,Na2SiO32H
10、Cl=2NaClH2SiO3,2.无机非金属材料 (1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。 常见硅酸盐材料比较,玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3SiO2 ； CaCO3SiO2 。 (2)新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。,CaSiO3CO2,Na2SiO3CO2,例1.正误判断，正确的打“”，错误的打“” (1)玻璃是一种晶体，有较高的熔点( ) (2)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱( ) (3)传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料( ) (4)光导纤维、碳纳米管、氮化硅结构陶瓷等都是新型无机非金属材料( ) (5
11、)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( ) (6)普通玻璃、石英玻璃、水泥、玛瑙都属于硅酸盐产品( ),例2.玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3SiO2 Na2SiO3CO2； CaCO3SiO2 CaSiO3CO2。由上述两个反应能说明H2SiO3的酸性比碳酸强吗？为什么？,不能；此反应中生成的CO2气体脱离反应体系有利于反应向右进行，与其氧化物对应酸的强弱无关；强酸制弱酸的规律一般适用于在溶液中发生的反应。,例3.实验室中要熔化烧碱固体，现有三种坩埚：石英坩埚、陶瓷坩埚、铁坩埚。你认为选哪一种？简述选择的依据。,选择铁坩埚。依据：铁不与烧碱反应，而石英坩埚
12、、陶瓷坩埚中都含有SiO2，能与NaOH反应使得坩埚受损。,硅酸盐改写成氧化物形式的方法 (1)氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水，不同氧化物间以“”隔开。 (2)各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。 (3)当计量数配置出现分数时应化为整数。如正长石：KAlSi3O8不能写成 ，应写成K2OAl2O36SiO2。,考点三 CO2与盐或碱溶液反应产物的判断 1.CO2与盐溶液反应产物或现象的判断 一般从强酸制弱酸的角度去分析。由于碳酸比硅酸、次氯酸、苯酚、Al(OH)3(偏铝酸)的酸性强，能用CO2制取上述弱酸，常涉及的变化如下
13、：,CO2,CO2Na2SiO3H2O=Na2CO3H2SiO3 (或CO2Na2SiO32H2O=H4SiO4Na2CO3),CO2Ca(ClO)2H2O=CaCO32HClO CO2 ONaH2O OHNaHCO3 CO2(过量)NaAlO22H2O=Al(OH)3NaHCO3 CO2(少量)2NaAlO23H2O=2Al(OH)3Na2CO3 2.CO2与碱反应产物的判断 (1)CO2与单一组分反应(如CO2通入NaOH溶液)产物的分析 反应原理,反应后溶质成分的判断,用数轴来表示,(2)CO2与多组分如CO2通入NaOH、Ca(OH)2的混合溶液，反应的顺序是 Ca(OH)2CO2=C
14、aCO3H2O 2NaOHCO2=Na2CO3H2O Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3 CaCO3CO2H2O=Ca(HCO3)2,例1.正误判断，正确的打“”，错误的打“”。 (1)向C6H5ONa溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊( ) 解析生成苯酚浊液。 (2)向Na2SiO3溶液中通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失( ) 解析H2SiO3不溶于CO2。,(3)向Ca(ClO)2溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失( ) 解析开始生成CaCO3沉淀，CO2过量时，CaCO3又与CO2、H2O反应生成Ca(HCO3)2。 (4)向CaCl2溶液中通入CO2，无明显现象，若先通入NH3再通CO2，溶液会变浑浊( ) 解析CO2在CaCl2溶液中的溶解度小，产生的 很小，QcKsp，因而不会产生沉淀，CO2在氨水碱性溶液中溶解度大，产生 浓度大，因而能产生CaCO3沉淀。,(5)向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2气体，有晶体析出( ) 解析NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小。 (6)向NaAlO2溶液中通入CO2气体，一开始有白色沉淀生成，CO2过量，沉淀溶解( ) 解析Al(OH)3不能溶于H2CO3。 (7)向饱和NaCl的氨溶液中通入过量CO2气体，有晶体析出( ) 解析会析出NaHCO3晶体。,助你进步.,