搜索
第1讲无机非金属材料的主角——硅重难点：C、Si元素单质及其重要化合物的化学性质。【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。知识梳理·题型构建无机非金属材料的主角——硅考点二碳、硅的氧化物考点一碳、硅单质的存在与性质考点三硅酸及硅酸盐知识梳理·题型构建考点一I碳、硅单质的存在与性质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，硅单质主要有和两大类。(2)单质的结构、物理性质与用途比较碳硅结构金刚石：结构石墨：层状结构晶体硅：与金刚石类似的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，有滑腻感晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点用途金刚石用作切割刀具，用作电极、铅笔芯晶体硅用作材料、硅芯片和硅太阳能电池化合晶体硅无定形硅空间网状软高石墨半导体知识梳理·题型构建考点一I碳、硅单质的存在与性质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。深度思考深度思考知识梳理·题型构建1．从元素周期表的位置看，碳和硅均为ⅣA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？2．硅单质有广泛的用途，用化学方程式表示工业上获取硅单质的过程。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。答案粗硅的制取：SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑由粗硅制取纯硅(常用方法)：Si(粗)＋2Cl2=====加热SiCl4SiCl4＋2H2=====高温Si(纯)＋4HCl【递进题组】题组一题组二知识梳理·题型构建123知识梳理·题型构建1．下列关于硅的说法中，不正确的是()A．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应C解析硅在常温下能与F2、氢氟酸等发生反应。题组一新材料、新技术下C、Si的考查题组一题组二1232．石墨烯的结构示意图如图所示，下列关于石墨烯的叙述正确的是()A．石墨烯可导电，说明它是电解质B．石墨烯、金刚石、C60、“碳纳米泡沫”四种物质都是碳的单质C．由于C(石墨，s)===C(金刚石，s)ΔH＝＋1.9kJ·mol－1知金刚石比石墨烯稳定D．尽量使用含126C的产品，减少使用含136C的产品，此举符合“促进低碳经济”的宗旨知识梳理·题型构建解析“石墨烯可由石墨剥离而成”故石墨烯是可以导电的非金属单质，它既不是电解质，也不是非电解质，A项错；石墨烯、金刚石、C60、“碳纳米泡沫”都是由碳元素形成的不同的单质，它们互为同素异形体，B项正确；C项中由于石墨转化为金刚石的ΔH0，是吸热过程，即石墨的能量较金刚石低，因而石墨烯稳定，C项错；126C和136C都是碳元素，故D项错。解析“石墨烯可由石墨剥离而成”故石墨烯是可以导电的非金属单质，它既不是电解质，也不是非电解质，A项错；石墨烯、金刚石、C60、“碳纳米泡沫”都是由碳元素形成的不同的单质，它们互为同素异形体，B项正确；C项中由于石墨转化为金刚石的ΔH0，是吸热过程，即石墨的能量较金刚石低，因而石墨烯稳定，C项错；126C和136C都是碳元素，故D项错。解析“石墨烯可由石墨剥离而成”故石墨烯是可以导电的非金属单质，它既不是电解质，也不是非电解质，A项错；石墨烯、金刚石、C60、“碳纳米泡沫”都是由碳元素形成的不同的单质，它们互为同素异形体，B项正确；C项中由于石墨转化为金刚石的ΔH0，是吸热过程，即石墨的能量较金刚石低，因而石墨烯稳定，C项错；126C和136C都是碳元素，故D项错。解析“石墨烯可由石墨剥离而成”故石墨烯是可以导电的非金属单质，它既不是电解质，也不是非电解质，A项错；石墨烯、金刚石、C60、“碳纳米泡沫”都是由碳元素形成的不同的单质，它们互为同素异形体，B项正确；C项中由于石墨转化为金刚石的ΔH0，是吸热过程，即石墨的能量较金刚石低，因而石墨烯稳定，C项错；126C和136C都是碳元素，故D项错。B题组一新材料、新技术下C、Si的考查题组一题组二123知识梳理·题型构建题组二工业制取高纯硅3．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：ⅰ.高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅ⅱ.粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si＋3HCl=====300℃SiHCl3＋H2ⅲ.SiHCl3与过量H2在1000～1100℃反应制得纯硅已知SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。请回答下列问题：(1)第ⅰ步制备粗硅的化学反应方程式为__________________________________。(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采用的方法为__________________。SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑分馏(或蒸馏)题组一题组二123知识梳理·题型构建题组二工业制取高纯硅(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：①装置B中的试剂是________________________________________________。装置C中的烧瓶需要加热，其目的是__________________________________。②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是__________________________，装置D不能采用普通玻璃管的原因是___________________________________，装置D中发生反应的化学方程式为_____________________________________。③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及__________________。④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂(填写字母代号)是______________。a．碘水b．氯水c．NaOH溶液d．KSCN溶液e．Na2SO3溶液浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHCl3气化在反应温度下，普通玻璃会软化有固体物质生成SiHCl3＋H2=========1000～1100℃Si＋3HCl题组一题组二123③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及__________________。④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂(填写字母代号)是______。a．碘水b．氯水c．NaOH溶液d．KSCN溶液e．Na2SO3溶液知识梳理·题型构建题组二工业制取高纯硅排尽装置中的空气bd题组一题组二123知识梳理·题型构建题组二工业制取高纯硅解析(1)根据题给信息，粗硅可以用碳还原二氧化硅的办法来制得，故反应方程式为SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑。(2)因HCl易溶于水，而SiHCl3与H2O强烈反应，故提纯SiHCl3的方法只能在无水的条件下利用它们的沸点不同，采用分馏的方法进行。(3)①因SiHCl3与水强烈反应，故A中产生的H2必须干燥，故B中的液体一定为浓H2SO4，且C中烧瓶需加热，其目的是使SiHCl3气化，加快与H2的反应。②根据题给信息石英管中产生的物质应为硅，故D中现象应有固体产生，由题给信息，制纯硅的反应条件为1000～1100℃，此温度下普通玻璃容易软化。③因高温下H2与O2容易反应而爆炸，故还应排尽装置中的空气。④铁与盐酸反应产生Fe2＋，其检验方法常常采用先将Fe2＋氧化为Fe3＋然后再加入KSCN溶液看是否变血红色来检验。解析(1)根据题给信息，粗硅可以用碳还原二氧化硅的办法来制得，故反应方程式为SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑。(2)因HCl易溶于水，而SiHCl3与H2O强烈反应，故提纯SiHCl3的方法只能在无水的条件下利用它们的沸点不同，采用分馏的方法进行。(3)①因SiHCl3与水强烈反应，故A中产生的H2必须干燥，故B中的液体一定为浓H2SO4，且C中烧瓶需加热，其目的是使SiHCl3气化，加快与H2的反应。②根据题给信息石英管中产生的物质应为硅，故D中现象应有固体产生，由题给信息，制纯硅的反应条件为1000～1100℃，此温度下普通玻璃容易软化。③因高温下H2与O2容易反应而爆炸，故还应排尽装置中的空气。④铁与盐酸反应产生Fe2＋，其检验方法常常采用先将Fe2＋氧化为Fe3＋然后再加入KSCN溶液看是否变血红色来检验。题组一题组二123(3)①因SiHCl3与水强烈反应，故A中产生的H2必须干燥，故B中的液体一定为浓H2SO4，且C中烧瓶需加热，其目的是使SiHCl3气化，加快与H2的反应。②根据题给信息石英管中产生的物质应为硅，故D中现象应有固体产生，由题给信息，制纯硅的反应条件为1000～1100℃，此温度下普通玻璃容易软化。③因高温下H2与O2容易反应而爆炸，故还应排尽装置中的空气。④铁与盐酸反应产生Fe2＋，其检验方法常常采用先将Fe2＋氧化为Fe3＋然后再加入KSCN溶液看是否变血红色来检验。知识梳理·题型构建考点二I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①燃烧：②还原CuO：。，火焰；2．二氧化碳和二氧化硅的比较物质二氧化硅二氧化碳结构空间立体网状结构，不存在单个分子存在单个CO2分子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，微溶于水无有难淡蓝色知识梳理·题型构建考点二I物质二氧化硅二氧化碳化学性质①与水反应不反应CO2＋H2OH2CO3②与酸反应只与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O不反应③与碱反应SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)CO2少量：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O、CO2过量：CO2＋NaOH===NaHCO3④与盐反应与Na2CO3反应：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑如与Na2SiO3反应：Na2SiO3＋H2O＋CO2(不足)===H2SiO3↓＋Na2CO3或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3⑤与碱性氧化物反应如与CaO反应：SiO2＋CaOCaSiO3如与Na2O反应：Na2O＋CO2===Na2CO3用途光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐碳、硅的氧化物=====高温=====高温深度思考深度思考知识梳理·题型构建1．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)：_________________________________________。(6)CO2(H2S)：_________________________________________。通过CuSO4溶液通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管通过饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液通过饱和NaHCO3溶