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碳硅及其重要化合物【学习目标】1、了解C,Si单质及其重要化合物的主要性质及其应用。2、了解常见的无机非金属材料的性质及用途。【学习重难点】Si单质及其重要化合物的主要性质活动一、C、Si单质性质及其用途的比较。碳硅存在形态既有游离态，又有化合态；主要单质有：、、和等同素异形体在地壳中的含量仅次于氧，全部以化合态存在；主要单质有：硅和硅两大类单质的物理性质金刚石熔点很，硬度很；石墨熔点很（比金刚石高）硬度较，导电，有滑腻感。晶体硅，色，光泽；与金刚石相似，熔点很，硬度很；是良好的材料。化学性质与非金属单质反应与O2反应：C+O2C+O2与O2、Cl2反应：Si+O2[来源:]Si+Cl2与氧化物反应C+Fe2O3C+SiO2与酸反应与浓硫酸、浓硝酸反应：C+H2SO4(浓)C+HNO3(浓)只与氢氟酸反应：Si+HF=与碱反应Si+NaOH+H2O=活动二、CO2和SiO2的比较物质二氧化硅二氧化碳晶体类型物理性质硬度、熔沸点、常温下为固体、不溶于水熔沸点，常温下为气体，微溶于水化学与水反应与酸反应SiO2+HF=与碱反应SiO2+NaOH=盛碱液的试剂瓶用橡皮塞CO2+NaOH=CO2+NaOH=高温高温性质与盐反应SiO2+Na2CO3＝SiO2+CaCO3＝Ca(ClO)2+CO2+H2O=CO2+Na2CO3+H2O=碱性氧化物SiO2+CaO＝CO2+Na2O＝活动三、硅酸及硅酸盐1.硅酸⑴物理性质：与一般的无机含氧酸不同，硅酸难溶于水。⑵化学性质：①弱酸性：是二元弱酸，酸性比碳酸弱，与NaOH溶液反应的化学方程式为：H2SiO3+NaOH=。②不稳定性：受热易分解：H2SiO3△⑶制备：通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得，Na2SiO3+HCl=Na2SiO3+CO2+H2O＝（可证明硅酸酸性比碳酸还弱）。⑷用途：硅胶可用作干燥剂、催化剂的载体等。2、硅酸盐⑴硅酸盐：硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。⑵硅酸钠：硅酸钠溶液俗称，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。⑶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（KAlSi3O8）可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。注意：硅酸盐写法与氧化物写法中各元素的化合价保持不变，原子个数比相等；表示顺序一般为：活泼金属的氧化物·较活泼金属的氧化物·二氧化硅·水活动四、无极非金属材料1.传统的无极非金属材料硅酸盐材料是传统的无机非金属材料：玻璃、水泥、各种陶瓷等都是以黏土、石英和长石等为原料生产的硅酸盐制品，比较如下硅酸盐产品水泥玻璃陶瓷原料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英黏土反应原理发生复杂的物理化学变化SiO2+Na2CO3＝SiO2+CaCO3＝主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑主要成分3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3Na2SiO3、CaSiO3、SiO2反应条件高温高温高温高温高温2.新型无极非金属材料【当堂检测】1、不能用磨口玻璃瓶贮存的一组物质是（）A．溴水氯水碘水B．氢溴酸盐酸氢硫酸C．浓硫酸浓硝酸浓盐酸D．NaOH溶液Na2CO3溶液水玻璃2、据报导我国科学家近年来研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅（结构类似于金刚石）、陶瓷和碳纤维复合而成。下列相关叙述不正确的是（）A．它耐高温抗氧化B．它比钢铁轻、硬，但质地较脆C．它没有固定熔点D．它是一种新型无机非金属材料3、将足量CO2气体通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物质是（）A.Na2SiO3B.Na2CO3、Na2SiO3C.Na2CO3、SiO2D.SiO2课后练习1、“低碳经济”是以低能耗、低污染、低排放为基础的可持续发展经济模式。下列说法与“低碳经济”不符合．．．的是（）A．大力研发新型有机溶剂替代水作为萃取剂B．加强对煤、石油、天然气等综合利用的研究，提高燃料的利用率C．利用CO2合成聚碳酸酯类可降解塑料，实现“碳”的循环利用D．甲烷和乙醇的燃烧热分别是891.0kJ·mol－1、1366.8kJ·mol－1，利用甲烷更“低碳”2、2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。石墨烯具有优异的电学性能及出色的热力学稳定性。它的结构如右图，下列说法不正确的是（）A．石墨烯与金刚石、石墨、C60互为同素异形体B．石墨烯导电，属于化学变化C．石墨烯中碳原子间以共价键相连D．12g石墨烯中含有碳原子数目约为6.02×l023个3、下图的实验装置用来分离CO2和CO气体并干燥。图中a为止水夹，b为分液漏斗的活塞，通过Y型管和止水夹分别接c、d两球胆，现装置内的空气已排尽。为使实验成功，甲、乙、丙分别盛放的溶液是（）A.NaHCO3饱和溶液12mol·L－1盐酸18.4mol·L－1H2SO4B.Na2CO3饱和溶液2mol·L－1H2SO4NaOH饱和溶液C.NaOH饱和溶液2mol·L－1H2SO418.4mol·L－1H2SO4D.18.4mol·L－1H2SO4NaOH饱和溶液18.4mol·L－1H2SO44、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＋H2OC.Si＋2Cl2SiCl4D.SiCl4＋2H2Si＋4HCl5、下列离子方程式书写正确的是()A.往澄清石灰水中通入过量的二氧化碳：Ca2++2OH-+CO2====CaCO3↓+H2OB.往碳酸钠溶液中加入二氧化硅：CO32-+SiO2=SiO32-+CO2↑C.二氧化硅与烧碱溶液反应：SiO2+2OH-=SiO32-+H2↑D.硅酸与烧碱溶液中和：H2SiO3+2OH-=SiO32-+2H2O6、下列说法中，正确的是（）A．水晶和陶瓷的主要成分都属于硅酸盐B．单质硅是制造光导纤维的材料C．硅酸钠是制备硅胶和木材防火剂的原料D．工业上用盐酸刻蚀玻璃7、下列推断正确的是()A．SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应B．Na2O、Na2O2组成元素相同，与CO2反应产物也相同C．CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在D．新制氯水显酸性，向其中滴加少量紫色石蕊试液，充分振荡后溶液呈红色8、单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用炭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450~500℃），四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图相关信息如下：①四氯化硅遇水极易水解；②硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；③有关物质的物理常数见下表：物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸点/℃57.712.8—315—熔点/℃－70.0－107.2———升华温度/℃——180300162请回答下列问题：（1）写出装置A中发生反应的离子方程式。（2）装置A中g管的作用是；装置C中的试剂是；装置E中的h瓶需要冷却的理由是。（3）装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏（类似多次蒸馏）得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是（填写元素符号）。（4）为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素还原成Fe2＋,再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是：5Fe2＋＋MnO4－＋8H＋5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O①滴定前是否要滴加指示剂？（填“是”或“否”），请说明理由。②某同学称取5.000g残留物后，经预处理后在容量瓶中配制成100mL溶液，移取25.00mL试样溶液，用1.000×10－2mol/LKMnO4标准溶液滴定。达到滴定终点时，消耗标准溶液20.00mL，则残留物中铁元素的质量分数是