第12讲 碳、硅及无机非金属材料

第四章 非金属及其化合物

第12讲 碳、硅及无机非金属材料

[考纲要求] 1.了解碳元素、硅元素的单质的主要性质及应用。 2.了解碳元素、硅元素的重要化合物的主要性质及应用。 3.了解碳元素、硅元素的单质及其重要化合物对环境质量的影响。

考点一 碳、硅单质及其重要化合物的性质

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、C 60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。

碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。

(1)碳?????????

?? 与O 2反应??? O 2 足量 ：C ＋O 2=====点燃 CO 2O 2 不足 ：2C ＋O 2=====点燃 2CO 与氧化物反应????? CuO ：2CuO ＋C=====△2Cu ＋2CO↑ 冶炼金属 SiO 2：SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑ 制取粗硅

H 2O ：C ＋H 2O g =====高温CO ＋H 2 制取水煤气 与强氧化性酸反应????? 浓H 2SO 4：C ＋2H 2SO 4 浓 =====△ CO 2↑＋2SO 2↑＋2H 2O 浓HNO 3：C ＋4HNO 3

浓 =====△ CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O

(2)Si ????? 与非金属单质反应????? O 2：Si ＋O 2=====△SiO 2F 2：Si ＋2F 2===SiF 4Cl 2：Si ＋2Cl 2=====△SiCl 4与氢氟酸反应：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑

3．二氧化碳和二氧化硅的比较

1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

(1)用活性炭去除冰箱中的异味，没有发生化学反应。( )

(2)12C 、13C 、14C 是碳的三种同素异形体。( )

(3)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料。( )

(4)SiO 2既能和NaOH 溶液反应又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物。(2015·高考安徽卷，9D)( )

(5)元素C 的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体。(2015·高考江苏卷，4A)( )

(6)工业上用焦炭和石英制取粗硅反应的化学方程式为SiO 2＋C=====高温 Si ＋CO 2↑。( )

(7)可用磨口玻璃瓶保存NaOH 溶液。(2015·高考海南卷，7B)( )

(8)硬度：晶体硅<金刚石。(2015·高考上海卷，11C)( )

答案：(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)√

2.如何用所提供的试剂和方法除去各气体混合物或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 ．饱和NaHCO 3溶液 D ．水 E ．CuO

答案：(1)B

考向1 碳、硅单质及其化合物的性质及用途

二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。a ～e 是对①～⑤反应中SiO 2所表现的化学性质或作用进行判断，其中正确的是

( )

①SiO 2＋2NaOH, Na 2SiO 3＋H 2O

②SiO 2＋2C=====高温 Si ＋2CO↑

③SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O

④Na 2CO 3＋SiO 2=====高温 Na 2SiO 3＋CO 2↑

⑤SiO 2＋3C=====高温 SiC ＋2CO↑

a ．反应①中SiO 2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃

b ．反应②中SiO 2表现出氧化性

c ．反应③中SiO 2表现了酸性氧化物的通性

d ．反应④符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性酸酐的原理

e ．反应⑤中SiO 2未参加氧化还原反应

A ．ace

B ．bde

C ．cde

D ．ab

[解析] 通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是③，因此a 、c 判断错误；反应②是一个置换反应，其中二氧化硅被还原，表现出氧化性，b 判断正确；反应④是一个复分解反应，用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d 判断正确；反应⑤中碳的化合价由0价变为－4和＋2，硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因此二氧化硅没有参加氧化还原反应，e 判断也正确。

[答案] B

「名师点拨」 碳、硅单质的特殊性

(1)Si 的还原性强于C ，但C 能还原SiO 2生成Si ，且氧化产物为CO ：2C ＋SiO 2=====高温Si ＋2CO↑，

其原因是产物CO 为气体，它的放出降低了生成物浓度，促使反应向正反应方向进行。

(2)非金属单质跟碱溶液作用一般无H 2产生，但Si 能跟碱液作用放出H 2，如Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑。

(3)CO 2是温室气体，但CO 2不是污染性气体。

(4)酸性氧化物一般和水反应生成相应的酸，但SiO 2不与水反应。

(5)SiO 2是酸性氧化物，SiO 2却既能与酸(氢氟酸)反应又能与NaOH 溶液反应。

(6)非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但Si 却能与HF 反应。

1．(教材改编题)下列说法正确的是( )

A ．所有非金属单质的熔点都很低

B ．所有非金属单质都是绝缘体

C ．硅是计算机芯片的重要材料，二氧化硅是光导纤维的主要成分

D ．SiO 2＋C=====高温 Si ＋CO 2↑

解析：选C 。A 项金刚石、晶体硅属于非金属单质，但它们属于原子晶体，熔点很高，故A

错；B 项石墨属于导体，晶体硅属于半导体，故B 错；D 项反应生成CO ：SiO 2＋2C=====高温Si ＋

2CO↑。

2

解析：选A 和玻璃反应无关，C 错误；焦炭具有可燃性，与焦炭还原二氧化硅无关，D 错误。

3．(1)(2014·高考天津卷节选)晶体硅(熔点1 410 ℃)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下： Si(粗)――→Cl 2460 ℃SiCl 4――→蒸馏SiCl 4(纯)――→H 21 100 ℃Si(纯)

写出SiCl 4的电子式：________________；在上述由SiCl 4制纯硅的反应中，测得每生成1.12 kg 纯硅需吸收a kJ 热量，写出该反应的热化学方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)一种核素W 的质量数为28，中子数为14，则W 的单质与氢氟酸反应生成两种无色气体，该反应的化学方程式是________________________________________________________________________。 答案：(1)

SiCl 4(g)＋2H 2(g)=====1 100 ℃

Si(s)＋4HCl(g) ΔH ＝＋0.025a kJ·mol －1 (2)Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑

考向2 碳、硅单质及其化合物间的相关实验探究

(2016·福建厦门十中月考)某同学为了验证碳和硅两种元素非金属性的相对强弱，用下图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验)。

实验操作步骤：

Ⅰ.打开弹簧夹1，关闭弹簧夹2，并打开活塞a ，滴加盐酸。

Ⅱ.A 中看到白色沉淀时，…，关闭活塞a 。

请回答：

(1)B 中反应的离子方程式是________________________________________________________________________。

(2)通过步骤Ⅰ、Ⅱ得知盐酸具有的性质是________(填字母)。

A ．挥发性

B ．还原性

C ．氧化性

D ．酸性

(3)C 装置的作用是________，X 是________(写化学式)。

(4)为了验证碳的非金属性强于硅，步骤Ⅱ中未写的操作和现象是

________________________________________________________________________，

D中反应的化学方程式是________________________________________________________________________。(5)碳、硅的非金属性逐渐减弱的原因是______________(从原子结构角度加以解释)。[解析] B中CaCO3与盐酸反应的离子方程式为CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O，此反应表明盐酸具有酸性，A中看到的白色沉淀是AgCl沉淀，此现象表明盐酸具有挥发性。C装置是用饱和NaHCO3溶液除去CO2中混有的HCl气体，以保证与Na2SiO3溶液反应生成白色胶状沉淀的是CO2，此反应的化学方程式为CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，从而说明碳酸的酸性强于硅酸，进而证明碳的非金属性强于硅。

[答案] (1)CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O

(2)AD (3)除HCl气体NaHCO3

(4)打开弹簧夹2，关闭弹簧夹1，当D中出现白色胶状沉淀后Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3

(5)碳和硅位于同一主族，从上到下，原子半径逐渐增大，得电子的能力减弱，非金属性减弱

4．(2016·湖南苏仙区月考)用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应

23323223

会析出NaHCO3晶体，A项正确；B项，CO2＋Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3，H2SiO3与CO2不反应，浑浊不会消失；C项，CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，溶液变浑浊后加入品红溶液，被HClO氧化褪色；D项，首先CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，继续通CO2，生成可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH，则：2NaOH＋Ca(HCO3)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又变浑浊。

5．(2016·四川德阳模拟)纯碱、烧碱等是重要的化工原料。

(1)利用如图所示装置可间接证明二氧化碳与烧碱溶液发生了反应。将A与B连接，打开止水夹，将胶头滴管中的液体挤入烧瓶，此时的实验现象是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

若其他操作不变，将A与C连接，可观察到的现象是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。(2)向NaOH溶液中通入一定量CO2，结晶后得到白色固体，该白色固体的组成可能是A．NaOH和Na2CO3；

B.________________________________________________________________________；C．____________________；D.____________________。

(3)请设计实验证明(2)中白色固体A中CO2－3的存在：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)A与B连接时，若CO2与NaOH溶液反应，则烧瓶内气压减小，造成水倒吸现象。

若将A 、C 连接，广口瓶内气压减小，空气通过导管进入，有气泡冒出。

(2)根据NaOH 与CO 2反应的数量关系，可以确定四种可能，NaOH 和Na 2CO 3、Na 2CO 3、Na 2CO 3和NaHCO 3、NaHCO 3。

(3)要证明CO 2－3的存在可选用CaCl 2溶液。

答案：(1)水沿长导管由广口瓶进入烧瓶 广口瓶中的长导管口有气泡产生

(2)Na 2CO 3 Na 2CO 3和NaHCO 3 NaHCO 3

(3)取少量固体样品溶于水中，加入足量CaCl 2溶液，产生白色沉淀，可证明固体A 中含有CO 2－3

考点二 硅酸盐及无机非金属材料

1．硅酸 硅酸难溶于水，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，其化学方程式为：H 2SiO 3=====△SiO 2＋H 2O 。

(2)硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH 溶液反应的化学方程式为H 2SiO 3＋2NaOH===Na 2SiO 3＋2H 2O 。

(3)硅酸在水中易聚合形成胶体，硅胶有很强的吸水能力，常用作干燥剂。

2．硅酸盐

(1)概念：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。

(2)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，常用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠(Na 2SiO 3)写成Na 2O·SiO 2，钾云母(KH 2Al 3Si 3O 12)写成K 2O·3Al 2O 3·6SiO 2·2H 2O 。

(3)硅酸钠(Na 2SiO 3) 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它能与较强的酸反应，如与盐酸反应的化学方程式为：Na 2SiO 3＋2HCl===2NaCl ＋H 2SiO 3↓；与CO 2水溶液反应的化学方程式为：Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2O===H 2SiO 3↓＋Na 2CO 3。

③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。

3．无机非金属材料

(1)传统无机非金属材料

①三种硅酸盐工业生产的比较：

(2)新型无机非金属材料

①高温结构陶瓷：如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学侵蚀性和电绝缘性等。

②生物陶瓷：对机体无排异反应，不会引起代谢作用异常。

③压电陶瓷：具有压电效应。

1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

(1)烧结黏土制陶瓷不涉及化学变化。(2015·高考重庆卷，1C)( )

(2)向一定浓度的Na 2SiO 3溶液中通入适量CO 2出现白色沉淀，证明H 2CO 3的酸性比H 2SiO 3的酸性强。( )

(3)依据Na 2CO 3＋SiO 2=====高温 Na 2SiO 3＋CO 2↑，说明H 2SiO 3的酸性比H 2CO 3强。( )

(4)传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料。( )

(5)合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料。( )

(6)水泥、玻璃、青花瓷、水晶、玛瑙都属于硅酸盐工业产品。( )

答案：(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)×

2．利用右图中的装置和试剂验证酸性H 2CO 3>H 2SiO 3，能否达到实验目的，为什么？

答案：不能，挥发出来的HCl 气体进入硅酸钠溶液后，也能与硅酸钠溶液反应，生成白色沉淀。和CO 2与硅酸钠溶液反应的现象相同，无法确定是谁发生了反应。

考向1 硅酸盐及无机非金属材料的性质

(2016·山西太原联考)下列有关硅及硅酸盐材料的说法正确的是( )

A ．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中

B ．反应①Na 2SiO 3＋H 2O ＋CO 2===Na 2CO 3＋H 2SiO 3↓，反应②Na 2CO 3＋SiO 2=====高温 Na 2SiO 3＋CO 2↑，

两反应是相互矛盾的，不可能都能发生

C ．普通玻璃、石英玻璃，水泥等均属于硅酸盐材料

D ．祖母绿的主要成分为Be 3Al 2Si 6O 18，用氧化物形式表示为3BeO·Al 2O 3·6SiO 2

[解析] A 项，硅酸钠本身是一种黏合剂，易造成磨口玻璃塞与瓶口黏结；B 项，两反应条件不同，反应①是在溶液中进行，强酸可以制弱酸，而高温条件下，CO 2是气体，逸出反应体系，能促使反应发生；C 项，石英玻璃的成分为SiO 2，SiO 2是氧化物不是盐；D 项正确。

[答案] D

「易错总结」

(1)不要混淆二氧化硅和硅的用途

用于制作光导纤维的是SiO 2，用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅。

(2)熟悉几种常见饰品的主要成分

水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO 2；珍珠的主要成分是CaCO 3；钻石是金刚石；宝石的主要成分是Al 2O 3。

(3)了解用氧化物的形式表示复杂硅酸盐的方法

①书写顺序：较活泼的金属氧化物·较不活泼的金属氧化物·SiO 2·水。

②各元素的化合价保持不变，各元素原子个数比符合原来的组成。

1．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是( )

①水玻璃是一种矿物胶，既不易燃烧也不受腐蚀

②水泥、玻璃、沙子都是硅酸盐制品

③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维

④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料

A ．①②

B ．②③

C ．①④

D ．③④

解析：选C 。水玻璃是Na 2SiO 3的水溶液，可用作防火剂和防腐剂，①正确；沙子不属于硅酸盐制品，②不正确；光导纤维的主要成分是SiO 2，③不正确。

2．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是( )

A ．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si 3N 4

B ．碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承

C ．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO 2

D ．二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2

解析：选D 。A 项，在氮化硅中N 元素为－3价，Si 元素为＋4价，则化学式为Si 3N 4，正确；D 项，在SiO 2晶体中，一个硅原子与周围4个氧原子形成4个硅氧单键，错误。

3．青石棉是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na 2Fe 5Si 8O 22(OH)2。青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO ，下列说法不正确的是

( )

A ．青石棉是一种硅酸盐材料

B ．青石棉中含有一定量的石英晶体

C ．青石棉的化学组成可表示为Na 2O·3FeO·Fe 2O 3·8SiO 2·H 2O

D ．1 mol 青石棉能使1 mol HNO 3被还原

解析：选B 。硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总称，故青石棉是一种硅酸盐产品；青石棉是一种纯净物，不可能含有一定量的石英晶体；1 mol Na 2O·3FeO·Fe 2O 3·8SiO 2·H 2O 跟硝酸反应时，失去3 mol 电子，故能使1 mol HNO 3被还原。

考向2 无机非金属材料的制备及应用

(2016·天津高三模拟)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： ①高温下用炭还原二氧化硅制得粗硅；

②粗硅与干燥HCl 气体反应制得SiHCl 3：Si ＋3HCl =====300 ℃

SiHCl 3＋H 2； ③SiHCl 3与过量H 2在1 000～1 100 ℃反应制得纯硅。

已知SiHCl 3能与H 2O 强烈反应，在空气中易自燃。

请回答下列问题：

(1)第①步制备粗硅的化学方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)粗硅与HCl 反应完全后，经冷凝得到的SiHCl 3(沸点33.0 ℃)中含有少量SiCl 4(沸点57.6 ℃)和HCl(沸点－84.7 ℃)，提纯SiHCl 3采用的方法为________________________________________________________________________。

(3)用SiHCl 3与过量H 2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 ．Na 2SO 3溶液

[解析] 高纯硅的制备是以初步冶炼得到的粗硅为原料，在加热条件下与氯化氢气体反应，

制成气态化合物SiHCl 3，与杂质分离，然后在高温条件下用氢气还原，重新得到硅和氯化氢气体，这样就去掉杂质，得到高纯硅。(1)工业上制粗硅时，是用SiO 2为原料，在高温下用

C 还原SiO 2得到粗硅：SiO 2＋2C=====高温 Si ＋2CO↑，这样得到的硅含有杂质，可以作为冶炼制

取高纯硅的原料。(2)中由题给物质沸点的不同，可以考虑用分馏的方法来进行分离。(3)由于SiHCl 3遇水强烈反应，所以反应环境必须无水，制得的氢气必须干燥，B 中放的是干燥剂(浓硫酸)，常温下，SiHCl 3呈液态，为了增大两者的接触面积，可以通过加热的方法使SiHCl 3汽化。D 装置用石英管而不用普通玻璃管的目的是两者反应需要高温，温度太高，普

通玻璃管会软化。SiHCl 3在空气中会自燃，必须排尽空气。铁元素的检验是利用Fe 3＋遇KSCN

溶液变红色。所以鉴定产品硅中是否含微量铁单质，试样用稀盐酸溶解后，还需要的试剂是氯水和KSCN 溶液。

[答案] (1)SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑ (2)分馏(或蒸馏) (3)①浓硫酸 使滴入烧瓶中的

SiHCl 3汽化

②有固体物质生成 在反应温度下，普通玻璃会软化

SiHCl 3＋H 2=====高温 Si ＋3HCl ③排尽装置中的空气 ④bd

「思维建模」 实验题中隐含信息的筛选

要重视实验题中的信息条件，如若指明某物质“与水强烈反应”或“在潮湿空气中即水解”等特性，则意味着制取该物质或收集它的前后装置中必须隔绝水蒸气；若题中给出多个物质的沸点，则意味着要用分馏法分离它们；若给出几个离子开始水解和完全水解时的pH ，则意味着要通过调节溶液pH 来分离它们。

4．(2015·高考海南卷)单质Z 是一种常见的半导体材料，可由X 通过如下图所示的路线制备。其中X 为Z 的氧化物；Y 为氢化物，分子结构与甲烷相似。回答下列问题： X ――→Mg 加热Mg 2Z ――→盐酸 Y ――→加热 Z

(1)能与X 发生化学反应的酸是________；由X 制备Mg 2Z 的化学方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)由Mg 2Z 生成Y 的化学反应方程式为______________________________，Y 分子的电子式为________________________________________________________________________。

(3)Z 、X 中共价键的类型分别是________、________。

解析：由单质Z 是一种常见的半导体材料可知Z 为Si ，则X 为SiO 2，Y 为SiH 4，然后按其性质解题。

答案：(1)氢氟酸 SiO 2＋2Mg=====△ O 2↑＋Mg 2Si

(2)Mg 2Si ＋4HCl===2MgCl 2＋SiH 4↑

(3)非极性键 极性键 5．在工业中利用镁制取硅：2Mg ＋SiO 2=====△ 2MgO ＋Si ，同时有副反应发生：2Mg ＋Si=====△ Mg 2Si ，

Mg 2Si 遇盐酸迅速反应生成SiH 4(硅烷)，SiH 4在常温下是一种不稳定、易分解的气体。如图是进行Mg 与SiO 2反应的实验装置：

第1课时 碳、硅及其重要化合物

课时1 碳、硅及其重要化合物 一、选择题 1．下列关于C、Si两种非金属元素的说法中，正确的是() A．两者结合形成的化合物是共价化合物 B．在自然界中都能以游离态存在 C．氢化物的热稳定性比较：CH4＜SiH4 D．最高价氧化物都能与水反应生成相应的酸 解析C、Si都是非金属元素，结合形成的化合物是共价化合物，A正确； Si元素为亲氧元素，不能以游离态存在，故B错；非金属性C＞Si，故氢化物的热稳定性SiH4＜CH4，故C错；SiO2既不溶于水，也不和水反应，故D 错。 答案 A 2．(2017·安徽合肥高三一次质检，2)硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。 下列说法正确的是() A．陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐 B．水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂 C．某硅酸盐的化学式为KAlSi3O8，可用K2O·Al2O3·6SiO2表示 D．高纯硅可用于制造光导纤维，高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池 解析水晶的主要成分为SiO2，其不属于硅酸盐，A项错误；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，属于混合物，B项错误；用于制造光导纤维的是二氧化硅，用于制造太阳能电池的是高纯硅，D项错误。 答案 C 3．下列物质性质与用途对应关系正确的是() 性质用途 A硅酸钠化学性质稳定制备木材防火剂

B 硅酸溶胶具有 吸附水分的能力 硅作半导体的材料 C二氧化硅硬度大、熔点高氢氟酸在玻璃上刻花纹 D焦炭具有可燃性焦炭还原二氧化硅冶炼粗硅 与氢氟酸和玻璃反应无关，C错误；焦炭具有可燃性，与焦炭还原二氧化硅无关，D错误。 答案 A 4．(2016·南通二调)我国《可再生能源法》倡导碳资源的高效转化及循环利用(如图所示)。下列做法与上述理念相违背的是() A．大力发展煤的气化及液化技术 B．加快石油等化石燃料的开采和使用 C．以CO2为原料生产可降解塑料 D．将秸秆进行加工转化为乙醇燃料 解析煤的气化和液化是通过化学变化将煤转化为气体和液体燃料的先进洁净煤技术，可以减少污染物的排放，A项正确；石油等化石燃料为不可再生能源，加快化石燃料的开采和使用，会破坏环境，加重环境污染，B项错误； 可降解塑料不会造成“白色污染”，C项正确；将秸秆转化为乙醇燃料，可以减少PM2.5的产生，D项正确。 答案 B 5．(2017·吉林大学附中月考)下列有关说法错误的是() A．氢氟酸不能盛放在玻璃试剂瓶中 B．玻璃、水晶、陶瓷的主要成分均是硅酸盐

碳硅及其化合物 讲义

碳族元素 Ⅰ.课标要求 通过实验了解硅及其化合物的主要性质，认识其在信息技术、材料科学等领域的应用。 Ⅱ.考纲要求 1.了解单质硅及其重要硅的化合物的主要性质及应用 3.能综合应用硅及硅的化合物知识 Ⅲ.教材精讲 1.本考点知识结构 2.碳族元素 ①碳族元素的特征：碳族元素原子最外层电子数为4，既不容易失去电子，又不容易得到电子，易形成共价键，难形成离子键。碳族元素形成的单质在同周期中硬度最大，熔沸点最高(如金刚石、晶体硅)。 ②碳族元素的化合价：碳族元素的主要化合价有+2，+4，其中铅+2价稳定，其余元素+4价稳定。 ③碳族元素的递变规律：从上到下电子层数增多，原子半径增大，原子核对最外层电子的吸引能力减弱，失电子的能力增强，从上到下由非金属递变为金属的变化非常典型。其中碳是非金属，锡、铅是金属，硅、锗是半导体材料。 ④碳族元素在自然界里的存在：自然界里碳有游离态和化合态两种；硅在地壳里无游离态，主要以含氧化合物的形式存在。 ⑤几种同素异形体：碳：金刚石、石墨、C60、C70等；硅：晶体硅，无定形硅。 3.碳 在常温下碳很稳定，只在高温下能发生反应，通常表现为还原性。

①燃烧反应 ②与某些氧化物的反应：C＋CO22CO；C＋2CuO CO2↑＋2Cu； C＋H2O CO＋H2O（CO、H2的混合气体叫水煤气）； 2C+SiO2Si+2CO↑ ③与氧化性酸反应：C＋2H2SO4（浓）CO2↑＋2SO2↑＋2H2O； C＋4HNO3（浓）CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 不溶于水，有毒(CO和血红蛋白结合，使血红蛋白无法和O2结合，而使细胞缺氧引起中毒)，但由于CO无色无味因此具有更大的危险性。 ①可燃性 ②还原性：CO+CuO CO2＋Cu，CO+H2O(g)CO2+H2O 直线型（O＝C＝O）非极性分子，无色能溶于水，密度大于空气，可倾倒，易液化。固态CO2俗称干冰，能升华，常用于人工降雨。实验室制法：CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋CO2↑＋H2O。 ①酸性氧化物一—酸酐 Ca(OH)2＋CO2＝CaCO3↓＋H2O(用于检验CO2) ②氧化性：CO 2＋C2CO；2Mg＋CO22MgO＋C 6.碳酸盐 ①溶解性：Ca(HCO3)2>CaCO3；Na2CO3>NaHCO3。 ②热稳定性：Na2CO3>CaCO3；碱金属正盐>碱金属酸式盐: Na2CO3>NaHCO3。 ③相互转化：碳酸正盐碳酸酸式盐(除杂用)

无机非金属材料的主角——硅重点知识归纳及典型习题

重 点 突 破 锁定高考热点 探究规律方法 熔沸点高，硬度大，其中金刚石为硬度最大的物质。 2．一般情况，非金属元素单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。 3．一般情况，较强氧化剂＋较强还原剂===较弱氧化剂＋较弱 还原剂，而碳却能还原出比它更强的还原剂：SiO 2＋2C===== 高温Si ＋2CO ↑，FeO ＋C===== 高温Fe ＋CO ↑。 4．硅为非金属，却可以和强碱溶液反应，放出氢气： Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑。 5．一般情况，较活泼金属＋酸===盐＋氢气，然而Si 是非金属，却能与氢氟酸发生反应：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑。 6．一般情况，碱性氧化物＋酸===盐＋水，SiO 2是酸性氧化物，却能与氢氟酸发生反应：SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O 。 7．一般情况，较强酸＋弱酸盐===较弱酸＋较强酸盐。虽然酸 性：H 2CO 3＞H 2SiO 3，却能发生如下反应：Na 2CO 3＋SiO 2===== 高温Na 2SiO 3＋CO 2↑。 8．一般情况，非常活泼金属(Na 、K 等)才能够置换出水中的氢， 但C ＋H 2O(g)=====高温CO ＋H 2 。 9．一般情况，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如SO 3＋H 2O===H 2SO 4，但SiO 2不溶于水，不与水反应。 题组训练

1．某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素() A．在自然界中只以化合态的形式存在 B．单质常用作半导体材料和光导纤维 C．最高价氧化物不与酸反应 D．气态氢化物比甲烷稳定 解析该短周期非金属元素为Si，硅在自然界中只以化合态形式存在，A项正确；单质硅可用作半导体材料，而光导纤维的主要成分是SiO2，B项错误；Si的最高价氧化物为SiO2，其可以与氢氟酸反应，C项错误；由于非金属性Si

新型无机非金属材料有哪些

新型无机非金属材料有哪些 新材料全球交易网 新型无机非金属材料有哪些？“新材料全球交易网”收集整理最全新型无机非金属材料知识点。更多增值服务，请关注“新材料全球交易网”。 一、重要概念 1、新型无机非金属材料 （1）是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。 （2）包括以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。 2、陶瓷 （1）从制备上开看，陶瓷是由粉状原料成型后在高温作用下硬化而形成的制品。 （2）从组分上来看，陶瓷是多晶、多相（晶相、玻璃相和气相）的聚集体。 3、玻璃 （1）狭义：熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机非金属物质。 （2）一般：若某种材料显示出典型的经典玻璃所具有的各种特征性质，则不管其组成如何都可称为玻璃（具有玻璃转变温度 Tg）。 玻璃转变温度：玻璃态物质在玻璃态和高弹态之间相互转化的温度。 具有Tg的非晶态新型无机非金属材料都是玻璃。 4、水泥 凡细磨成粉末状，加入适量水后，可成为塑性浆体，能在空气或水中硬化，并能将砂、石、钢筋等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。 5、耐火材料 耐火度不低于1580℃的新型无机非金属材料 6、复合材料 由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。 通过复合效应获得原组分所不具备的性能。可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获得更优秀的性能。 二、陶瓷知识点 1、陶瓷制备的工艺步骤 原材料的制备→坯料的成型→坯料的干燥→制品的烧成或烧结 2、陶瓷的天然原料 （1）可塑性原料：黏土质陶瓷成瓷的基础（高岭石、伊利石、蒙脱石） （2）弱塑性原料：叶蜡石、滑石 （3）非塑性原料：减塑剂——石英；助熔剂——长石 3、坯料的成型的目的

碳、硅及其化合物的化学方程式和离子方程式(精选.)

碳硅及其化合物的化学方程式和离子方程式 碳及其化合物的化学方程式和离子方程式 一、碳 1、碳在少量的氧气中燃烧：2C＋O22CO 2、碳在足量的氧气中燃烧：C＋O2CO2 3、碳和硫蒸气高温反应：C＋2S CS2 4、碳和氧化铁在高温下反应：2Fe2O3＋3C2Fe＋3CO2↑ 5、碳粉与氧化铜共热：2CuO＋C2Cu＋CO2↑ 6、碳和水蒸气高温反应：C＋H2O CO＋H2 7、碳和二氧化碳在高温下反应：C＋CO22CO 8、碳与浓硫酸共热：C＋2H2SO4CO2↑＋2SO2↑＋2H2O 9、碳与浓硝酸共热：C＋4HNO3CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 10、碳与稀硝酸共热：3C＋4HNO33CO2↑＋4NO ↑＋2H2O 11、工业上制备粗硅：SiO2＋2C Si＋2CO↑ 12、工业上制备金刚砂：SiO2＋3C SiC＋2CO↑ 13、工业上制备碳化钙：CaO＋3C CaC2＋CO↑ 二、一氧化碳 1、一氧化碳在氧气中燃烧：2CO＋O22CO2 2、一氧化碳气体和氧化铁在高温下反应：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 3、一氧化碳通过灼热的氧化铜：CuO＋CO Cu＋CO2 4、一氧化碳和水蒸气反应：CO＋H2O CO2＋H2 三、二氧化碳 1、镁在二氧化碳中燃烧：2Mg＋CO22MgO＋C 2、碳和二氧化碳在高温下反应：C＋CO22CO

3、氧化钠与二氧化碳反应：Na2O＋CO2Na2CO3 4、氧化钙与二氧化碳反应：CaO＋CO2CaCO3 5、过氧化钠与二氧化碳反应：2Na2O2＋2CO22Na2CO3＋O2↑ 6、二氧化碳和水反应：CO 2＋H2O H2CO3 7、向氢氧化钠溶液中通入少量的二氧化碳：2NaOH＋CO2Na2CO3＋H2O 2OH－＋CO2CO32－＋H2O 8、向氢氧化钠溶液中通入过量的二氧化碳：NaOH＋CO2NaHCO3 OH－＋CO2HCO3－ 9、工业上生产碳铵：NH3＋CO2＋H2O NH4HCO3 10、向澄清石灰水中通入二氧化碳：Ca(OH)2＋CO2CaCO3↓＋H2O Ca2＋＋2OH－＋CO2CaCO3↓＋H2O 11、碳酸钠溶液中通入二氧化碳气体：Na2CO3＋CO2＋H2O2NaHCO3 CO32－＋CO2＋H2O2HCO3－ 12、向饱和的碳酸钠溶液中通入二氧化碳气体：Na2CO3＋CO2＋H2O2NaHCO3 2Na＋＋CO32－＋CO2＋H2O2NaHCO3↓13、向偏铝酸钠溶液通入少量二氧化碳气体：2NaAlO2＋CO2＋3H2O2Al(OH)3↓＋Na2CO3 2AlO2－＋CO2＋3H2O2Al(OH)3↓＋CO32－14、向偏铝酸钠溶液通入足量二氧化碳气体：NaAlO2＋CO2＋2H2O Al(OH)3↓＋NaHCO3 AlO2－＋CO2＋2H2O Al(OH)3↓＋HCO3－15、向硅酸钠通入中通入少量的二氧化碳：Na2SiO3＋CO2＋H2O H2SiO3↓＋Na2CO3 SiO32－＋CO2＋H2O CO32－＋H2SiO3↓ 16、向硅酸钠通入中通入过量的二氧化碳：Na2SiO3＋2CO2＋2H2O H2SiO3↓＋2NaHCO3 SiO32－＋2CO2＋2H2O2HCO3－＋H2SiO3↓

碳、硅及其化合物的方程式

碳及其化合物的方程式 一、碳 1、碳在少量的氧气中燃烧：2C＋O22CO 2、碳在足量的氧气中燃烧：C＋O2CO2 3、碳和硫蒸气高温反应：C＋2S CS2 4、碳和氧化铁在高温下反应：2Fe2O3＋3C2Fe＋3CO2↑ 5、碳粉与氧化铜共热：2CuO＋C2Cu＋CO2↑ 6、碳和水蒸气高温反应：C＋H2O CO＋H2 7、碳和二氧化碳在高温下反应：C＋CO22CO 8、碳与浓硫酸共热：C＋2H2SO4CO2↑＋2SO2↑＋2H2O 9、碳与浓硝酸共热：C＋4HNO3CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 10、碳与稀硝酸共热：3C＋4HNO33CO2↑＋4NO ↑＋2H2O 11、工业上制备粗硅：SiO2＋2C Si＋2CO↑ 12、工业上制备金刚砂：SiO2＋3C SiC＋2CO↑ 13、工业上制备碳化钙：CaO＋3C CaC2＋CO↑ 二、一氧化碳 1、一氧化碳在氧气中燃烧：2CO＋O22CO2 2、一氧化碳气体和氧化铁在高温下反应：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 3、一氧化碳通过灼热的氧化铜：CuO＋CO Cu＋CO2 4、一氧化碳和水蒸气反应：CO＋H2O CO2＋H2 三、二氧化碳 1、镁在二氧化碳中燃烧：2Mg＋CO22MgO＋C 2、碳和二氧化碳在高温下反应：C＋CO22CO 3、氧化钠与二氧化碳反应：Na2O＋CO2Na2CO3

4、氧化钙与二氧化碳反应：CaO＋CO2CaCO3 5、过氧化钠与二氧化碳反应：2Na2O2＋2CO22Na2CO3＋O2↑ 6、二氧化碳和水反应：CO2＋H2O H2CO3 7、向氢氧化钠溶液中通入少量的二氧化碳：2NaOH＋CO2Na2CO3＋H2O 2OH－＋CO2CO32－＋H2O 8、向氢氧化钠溶液中通入过量的二氧化碳：NaOH＋CO2NaHCO3 OH－＋CO2HCO3－ 9、工业上生产碳铵：NH3＋CO2＋H2O NH4HCO3 10、向澄清石灰水中通入二氧化碳：Ca(OH)2＋CO2CaCO3↓＋H2O Ca2＋＋2OH－＋CO2CaCO3↓＋H2O 11、碳酸钠溶液中通入二氧化碳气体：Na2CO3＋CO2＋H2O2NaHCO3 CO32－＋CO2＋H2O2HCO3－ 12、向饱和的碳酸钠溶液中通入二氧化碳气体：Na2CO3＋CO2＋H2O2NaHCO3 2Na＋＋CO32－＋CO2＋H2O2NaHCO3↓ 13、向偏铝酸钠溶液通入少量二氧化碳气体：2NaAlO2＋CO2＋3H2O2Al(OH)3↓＋Na2CO3 2AlO2－＋CO2＋3H2O2Al(OH)3↓＋CO32－ 14、向偏铝酸钠溶液通入足量二氧化碳气体：NaAlO2＋CO2＋2H2O Al(OH)3↓＋NaHCO3 AlO2－＋CO2＋2H2O Al(OH)3↓＋HCO3－ 15、向硅酸钠通入中通入少量的二氧化碳：Na2SiO3＋CO2＋H2O H2SiO3↓＋Na2CO3 SiO32－＋CO2＋H2O CO32－＋H2SiO3↓ 16、向硅酸钠通入中通入过量的二氧化碳：Na2SiO3＋2CO2＋2H2O H2SiO3↓＋2NaHCO3 SiO32－＋2CO2＋2H2O2HCO3－＋H2SiO3↓ 17、向碳酸钙的悬浊液通入二氧化碳气体：CaCO3＋CO2＋H2O Ca(HCO3)2

碳、硅及其化合物的化学方程式

碳及其化合物的化学方程式1、碳在少量的氧气中燃烧： 2、碳在足量的氧气中燃烧： 3、碳和水蒸气反应： 4、碳和氧化铁反应： 5、碳粉与氧化铜共热： 6、工业上制备粗硅： 7、碳和二氧化碳反应： 8、碳与浓硫酸共热： 9、碳与浓硝酸共热： 10、碳与稀硝酸共热： 11、一氧化碳在氧气中燃烧： 12、一氧化碳气体和氧化铁反应： 13、一氧化碳通过灼热的氧化铜： 14、一氧化碳和水蒸气反应： 15、镁在二氧化碳中燃烧： 16、碳和二氧化碳在高温下反应： 17、氧化钠与二氧化碳反应： 18、氧化钙与二氧化碳反应： 19、过氧化钠与二氧化碳反应： 20、二氧化碳和水反应： 21、向氢氧化钠溶液中通入少量的二氧化碳：

22、向氢氧化钠溶液中通入过量的二氧化碳： 23、向澄清石灰水中通入二氧化碳： 24、碳酸钠溶液中通入二氧化碳气体： 25、向偏铝酸钠溶液通入少量二氧化碳气体： 26、向偏铝酸钠溶液通入足量二氧化碳气体： 27、向硅酸钠通入中通入少量的二氧化碳： 28、向硅酸钠通入中通入过量的二氧化碳： 29、向碳酸钙的悬浊液通入二氧化碳气体： 30、向苯酚钠溶液中通入二氧化碳气体： 31、向次氯酸钠溶液中通入二氧化碳气体： 32、向次氯酸钙溶液中通入二氧化碳： 33、碳酸钙溶于稀盐酸： 34、碳酸钙溶于醋酸： 35、碳酸钙与二氧化硅反应： 36、高温分解碳酸钙： 37、向碳酸钙的悬浊液通入二氧化碳气体： 38、碳酸氢钙与盐酸反应： 39、向碳酸氢钙溶液中加入少量氢氧化钠溶液： 40、向碳酸氢钙溶液中加入足量氢氧化钠溶液： 41、向碳酸氢钙溶液中加入石灰水： 42、碳酸氢钙溶液与碳酸钠溶液反应：

新课标2018高考化学一轮复习专题三非金属元素及其化合物第10讲碳硅及其化合物夯基提能作业

第10讲碳、硅及其化合物 A组基础题组 1.(2016湖南岳阳检测)下列说法正确的是( ) A.光导纤维的主要成分是硅 B.常用氢氟酸(HF)来蚀刻玻璃 C.制普通玻璃的主要原料是烧碱、石灰石、石英砂 D.实验室用带玻璃塞的试剂瓶保存氢氧化钠溶液 2.(2016山东诸城月考)下列关于硅的说法不正确的是( ) A.硅是非金属元素,晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体 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发生反应 D.加热到一定温度时,硅能与氯气、氧气等非金属单质反应 3.(2016湖北七校联考)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.Na2SiO3 B.Na2CO3、Na2SiO3 C.Na2CO3、SiO2 D.SiO2 4.下列说法错误的是( ) A.粗硅SiCl4Si物质间的转化可一步实现 B.Si和SiO2都用于制备光导纤维 C.SiO2可与HF反应,因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中 D.单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料 5.(2016天津七校联考)下列说法正确的是( ) A.自然界中含有大量的游离态的硅,纯净的硅晶体可用于制作计算机芯片 B.硅酸钠的水溶液俗称水玻璃,可用作木材防腐剂 C.水泥、玻璃、水晶都是硅酸盐制品 D.二氧化硅不与任何酸反应,可用石英制造耐酸容器 6.将2.8 g硅粉与2.3 g钠同时放入足量水中,采用恰当的方法收集反应过程中产生的气体(全部收集),这些气体在标准状况下的体积为( ) A.1.12 L B.4.48 L C.5.6 L D.3.36 L 7.(2016天津检测)下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是( )

硅-无机非金属材料教案

硅无机非金属材料教案 一、教学目标 1. 了解硅、二氧化硅的主要性质。 2. 认识硅、二氧化硅在生产、信息技术、材料科学等领域的应用。 3、认识物之间既有相似性，又有各自的特性 4、初步培养学生自主查阅资料的能力和阅读能力 二、教学重点、难点 重点：二氧化硅的结构、性质和用途；硅单质的用途 难点：二氧化硅的结构和化学性质 三、教学方法 1、自主学习，培养学生自学的能力。 2、设疑引导、变疑为导、变教为导的思路教学法 四、教学过程 新课导入：材料是人类生活必不可少的物质基础。没有感光材料，我们就没法留下美好的回忆；没有高纯的单晶硅就没有今天的电脑；没有特殊的新型材料，火箭就没法上天，人类的登月计划也无法实现，因此说材料的发展对我们的生活至关重要。从化学的角度来说，任何物质都是由元素组成，那元素与这些材料之间又有什么样的关系呢？接下来我们就来学习一下元素与材料之间的关系。 板书：硅无机非金属材料 学生活动：阅读教材思考一下问题 1、无机非金属材料包括哪些？ 2、这类材料的特点有哪些？ 讲解： 1、无机非金属材料包括陶瓷、玻璃、无机非金属涂层等 2、这类材料的特点是耐高温、硬度高、抗腐蚀，有些材料还有独特的光电性质。 一、半导体材料与单质硅 学生活动：阅读教材思考一下问题 1、什么是半导体材料？ 2、最早使用的半导体材料是什么？为什么能广泛使用？ 3、现在广泛使用的半导体材料是什么？为什么能广泛使用？ 讲解：1、半导体材料是指导电能力介于导体与绝缘体之间的一类材料；

2、最早使用的半导体材料是锗，由于其含量很低，提炼工艺复杂，价格昂贵，所以没能广泛使用。 3、现在广泛使用的半导体材料低硅，由于其储量丰富，仅次于氧，常温下化学性质稳定，所以能广泛使用。 过渡：硅除了作为半导体材料被广泛使用外，还具有什么其他的性质和用途呢？ 硅的性质与用途 1、物理性质：灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，是一种良好的半导体材料。 硅的同素异形体：晶体硅和无定形硅 2、预测物质的化学性质（分类思想） 硅属于非金属单质应该和C、P、S等非金属单质具有类似的性质 1、C、P、S等非金属单质常温下性质比较稳定 硅的性质在常温也比较稳定 2、C、P、S等非金属单质在一定条件下可以和氧气反应 硅也在一定条件下和氧气反应 学生活动：画出C、Si的原子结构简图，并由此分析：硅的化学性质活不活泼，为什么？硅的化合价主要是多少？ 讲解：Si原子最外层有四个电子,既不易失电子,也不易得电子,所以,硅的化学性质不活泼。主要形成四价的化合物。硅是一种亲氧元素，在自然界它总是与氧相互化合。所以在氧化气氛包围的地球上，硅主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。 化学性质：（常温下比较稳定） Si+O2△SiO2（条件：研碎的硅、加热） 过渡：硅的性质比较稳定，长温下除了可以和F2、HF及强碱反应外，很难和其他物质反应 学生活动：根据硅的化合价分别写出硅与F2、HF及强碱的化学反应方程式： Si+2F2=SiF4 Si+4HF=SiF4+2H2↑ Si+2NaOH+H2O=NaSiO3+2H2↑ 过渡：高纯度的单质硅作为半导体材料而被广泛应用于电子、计算机领域，但在自然界中并没有游离态的硅存在，大多以SiO2、硅酸盐的形式存在，这就需要我们通过化学方法制取单质硅。

无机非金属材料总结(完整版)

第一章 1. 粘土的定义：是一种颜色多样，细分散的多种含水铝硅酸盐矿物的混合体。 粘土是自然界中硅酸盐岩石（主要是长石）经过长期风化作用而形成的一种疏松的或呈胶状致密的土状或致密块状矿物，是多种微细矿物和杂质的混合体。 2. 粘土的成因：各种富含硅酸盐矿物的岩石经风化，水解，热液蚀变等作用可变为粘土。一次粘土（原生粘土）风化残积型：母岩风化后残留在原地所形成的粘土。（深层的岩浆岩（花岗岩、伟晶岩、长石岩）在原产地风化后即残留在原地，多成为优质高岭土的矿床，一般称为一次粘土）。 二次粘土（次生粘土）沉积型：风化了的粘土矿物借雨水或风力的迁移作用搬离母岩后，在低洼地方沉积而成的矿床，成为二次粘土。 一次粘土与二次粘土的区别： 分类化学组成耐火度成型性 一次粘土较纯较高塑性低 二次粘土杂质含量高较低塑性高 3. 高岭土、蒙脱土的结构特点： 高岭土晶体结构式：Al4[Si4O10](OH)8，1:1型层状结构硅酸盐，Si-O四面体层和Al-(O,OH)八面体层通过共用氧原子联系成双层结构，构成结构单元层。层间以氢键相连，结合力较小，所以晶体解理完全并缺乏膨胀性。 蒙脱土（叶蜡石）是2:1型层状结构，两端[SiO4]四面体，中间夹一个[AlO6]八面体，构成单元层。单元层间靠氧相连，结合力较小，水分子及其它极性分子易进入晶层中间形成层间水，层间水的数量是可变的。 4. 粘土的工艺特性：可塑性、结合性、离子交换性、触变性、收缩、烧结性。 1)可塑性：粘土—水系统形成泥团，在外力作用下泥团发生变形，形变过程中坯泥不开裂， 外力解除后，能维持形变，不因自重和振动再发生形变，这种现象称为可塑性。 表示方法：可塑性指数、可塑性指标 可塑性指数（w）：W=W2-W1W降低——泥浆触变厚化度大，渗水性强，便于压滤榨泥。 W1塑限：粘土或（坯料）由粉末状态进入塑性状态时的含水量。 W2液限：粘土或（坯料）由粉末状态进入流动状态时的含水量。 塑限反映粘土被水润湿后，形成水化膜，使粘土颗粒能相对滑动而出现可塑性的含水量。 塑限高，表明粘土颗粒的水化膜厚，工作水分高，但干燥收缩也大。 液限反映粘土颗粒与水分子亲和力的大小。W2上升表明颗粒很细，在水中分散度大，不易干燥，湿坯强度低。 可塑性指标：在工作水分下，粘土（或坯料）受外力作用最初出现裂纹时应力与应变的乘积，也可以以这时的相应含水率表示。 反应粘土的成型性能：应力大，应变小——挤坯成型；应力小，应变大——旋坯成型根据粘土可塑指数或可塑指标分类： i.强塑性粘土：指数＞15或指标＞3.6 ii.中塑性粘土：指数7～15，指标2.5～3.6 iii.弱塑性粘土：指数l～7，指标<2.5 iv.非塑性粘土：指数<1。 2)结合性：粘土的结合性是指粘土能够结合非塑性原料而形成良好的可塑泥团，并且有一

碳、硅及其化合物知识系统及重要化学方程式的再书写

本章知识系统及重要化学方程式的再书写 1．碳、硅及其化合物 (1)知识网络构建 (2)重要反应必练 写出下列反应的化学方程式，是离子反应的写离子方程式。 ①Si 和NaOH 溶液的反应 Si ＋2OH －＋H 2O===SiO 2－ 3＋2H 2↑； ②SiO 2和NaOH 溶液的反应 SiO 2＋2OH －===SiO 2－ 3＋H 2O ； ③SiO 2和C 的反应 SiO 2＋2C=====高温 Si ＋2CO ↑； ④SiO 2和氢氟酸的反应 SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O ； ⑤向Na 2SiO 3溶液中通入过量CO 2气体 SiO 2－3＋2CO 2＋2H 2O===H 2SiO 3↓＋2HCO －3； ⑥Mg 在CO 2中燃烧 2Mg ＋CO 2=====点燃 2MgO ＋C ； ⑦向澄清石灰水中通入少量CO 2气体 Ca 2＋＋2OH －＋CO 2===CaCO 3↓＋H 2O ； ⑧向澄清石灰水中通入过量CO 2气体 OH －＋CO 2===HCO － 3； ⑨除去CO 2中的CO CO ＋CuO=====△CO 2＋Cu ； ⑩生产普通玻璃的原理 Na 2CO 3＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑、

CaCO 3＋SiO 2=====高温 CaSiO 3＋CO 2↑。 2．氯气及其化合物 (1)知识网络构建 (2)重要反应必练 写出下列反应的化学方程式，是离子反应的写离子方程式。 ①Cl 2和H 2O 的反应 Cl 2＋H 2O H ＋＋Cl － ＋HClO ； ②Cl 2和NaOH 溶液的反应 Cl 2＋2OH －===Cl －＋ClO －＋H 2O ； ③Cl 2和石灰乳的反应 Cl 2＋Ca(OH)2===Ca 2＋＋Cl －＋ClO －＋H 2O ； ④把Cl 2通入到Na 2SO 3溶液中 Cl 2＋SO 2－3＋H 2O===SO 2－4＋2H ＋＋2Cl － ； ⑤将Cl 2和SO 2混合通入H 2O 中 SO 2＋Cl 2＋2H 2O===4H ＋＋2Cl －＋SO 2－ 4； ⑥将Cl 2通入到氢硫酸溶液中 Cl 2＋H 2S===S ↓＋2H ＋＋2Cl －； ⑦将浓盐酸和MnO 2混合加热 MnO 2＋4H ＋＋2Cl －=====△ Mn 2＋＋Cl 2↑＋2H 2O ； ⑧电解饱和食盐水 2Cl －＋2H 2O=====电解Cl 2↑＋H 2↑＋2OH － ； ⑨将浓盐酸与漂白液混合 Cl －＋ClO －＋2H ＋===Cl 2↑＋H 2O ； ⑩将浓盐酸与KClO 3溶液混合 6H ＋＋5Cl －＋ClO －3===3Cl 2↑＋3H 2O ； ?向KMnO 4固体滴加浓盐酸

2015年化学(广东专用)大一轮复习提升训练：第12讲 碳、硅及其化合物

第12讲 碳、硅及其化合物 教材习题回扣 1．(必修1 P 81－4)赏心悦目的雕花玻璃是用下列物质中的一种对玻璃进行刻蚀而制成的。这种物质是( )。 A ．盐酸 B ．氢氟酸 C ．烧碱 D ．纯碱 2．(必修1 P 80－1)有下列物品或设备：①陶瓷餐具；②砖瓦；③水泥路桥；④门窗玻璃；⑤水晶镜片；⑥石英钟表；⑦玛瑙手镯；⑧硅太阳能电池；⑨石英光导纤维；⑩计算机芯片。 (1)用到硅单质的是________。 (2)所用材料为SiO 2 或要用到SiO 2的是____________________。 (3)所用材料为硅酸盐的是____________。 3．(必修1 P 80－3)硅酸的工业制法是：将稀释好的硅酸钠和硫酸反应生成水凝胶，经水洗、干燥得到成品。有关反应的化学方程式是：____________________________________ ______________。 4．(必修1 P 81－7)用纯净的石英砂与烧碱反应可以制得水玻璃；将纯碱和二氧化硅共熔，也可以制得水玻璃。试写出反应的化学方程式。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 5．(必修1 P 81－9)从硅的氧化物可以制取硅单质，主要化学反应如下： 粗硅的制取：SiO 2＋2C=====高温 Si ＋2CO ↑ 石英砂 焦炭 粗硅 由粗硅制纯硅(常用方法)： Si(粗硅)＋2Cl 2 =====△SiCl 4 SiCl 4＋2H 2=====高温Si(纯)＋4HCl 根据以上反应，回答下列问题： (1)在制取粗硅的反应中，焦炭的作用是________； (2)在由粗硅制纯硅的反应中，氯气与Si 的反应属于____________(填反应类型，下同)；SiCl 4 与H 2的反应属于____________； H 2的作用是__________； (3)在半导体工业中有这样一句话：“从沙滩到用户”，你是如何理解的？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 能力提升训练 一、单项选择题 1．下列对材料的说法错误．． 的是( )。 A ．新材料的开发和应用，是社会发展和人类进步的一种标志 B ．水泥、玻璃、陶瓷属于新型无机非金属材料 C ．传统的无机非金属材料虽有不少优点，但质脆、经不起热冲击 D ．新型结构陶瓷具有承受高温、抗氧化、耐磨损、密度小等特点，可应用于宇航事业 2．有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列关于硅的说法不正确．．． 的是( )。 A ．高纯度的单质硅被广泛用于制作计算机芯片 B ．硅可由二氧化硅还原制得 C ．低温时硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应 D ．自然界硅元素的贮量丰富，并存在大量的单质硅 3．下列表述正确的是( )。 ①人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅；②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐；③提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料；④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃

硅与无机非金属材料

第四章第1节硅与无机非金属材料 【教学目标】 1.知识技能目标: 掌握硅、二氧化硅的物理化学性质，粗硅的制法。认识硅、二氧化硅作为无机非金属材料的特性及其用途。 2.方法与过程目标: 学习从不同的角度出发对常见材料进行分类的方法，能根据同一类别不同物质的性质归纳出该类物质的通性，并能运用通性简单预测其他物质的性质。 3.情感态度与价值观目标: 通过对作为计算机、光通信等高科技关键材料的硅、二氧化硅等无机非金属材料的学习，利用学生对高科技的浓烈兴趣，激发学生对化学的兴趣。 【重点、难点】 硅、二氧化硅的主要性质 【预习提纲】 一、单质硅和半导体材料 1、无机非金属材料主要包括：、、等，、 、属于传统非金属材料。 2、半导体材料指导电能力介于和之间的一类材料。 最早使用的半导体材料是，现已成为应用广泛的半导体材料。 3、硅的物理性质 单质硅有和两种。 晶体硅是色，有光泽、硬而脆的固体。 4、硅的化学性质： 常温下： 加热条件下： 5、硅的用途 硅用于制造，此外硅合金可用于制造。

二、二氧化硅与光导纤维 1、二氧化硅广泛存在于自然界中，、的主要成分就是二氧化硅。 2、二氧化硅的组成和性质 （1）二氧化硅晶体由和构成，晶体中硅原子和氧原子的个数之比是______，它的高，大，透明二氧化硅晶体俗称水晶，水晶常用来制造和等。光导纤维的主要成分： （2）化学性质： 酸性氧化物： 特性： 3、二氧化硅的用途： 【教学过程】 从现实生活中硅元素的存在引入课题 瓷器水晶太阳能电池板沙滩 一、单质硅和半导体材料 【方法介绍】：研究物质主要从存在、结构、性质、制备、用途等几个角度加以考虑。 【阅读】107、108页教材，了解硅的存在和物理性质： 1、硅的存在 自然界存在形态：，地壳当中元素含量居第位。 单质硅有和两种同素异形体。 （从组成的角度看，晶体硅和无定形硅之间是什么关系？还有哪些物质具有相同的关系？）

济南大学无机非金属材料工艺性能与测试期末复习重点.doc

材料工艺性能与实验期末复习重点 1.火山灰反应：材料木身不只备水硬性，但是在碱性条件下，其水硬性能够被激发，发生 水化反应产生强度。 2.当硅酸盐水泥混凝土建筑工程遇到硫酸盐侵蚀的条件，应如何调整？ 答：⑴减少熟料中的GA的含量； ⑵增加活性混合才掺量，减少水化产物中03（014）2的含量； ⑶增加水泥细度，提高水泥混凝土的致密度； ⑷使用抗硫酸盐水泥或硫铝酸盐水泥。 3.水泥的三个率值：石灰石饱和系数、硅率、铝率。 IM铝率乂称铁率，其数学表达式为：IM = Al2O3/Fe2O3铝率表示熟料中氧化铝与氧化铁含量的质量比，也表示熟料熔剂矿物中铝酸三钙与铁铝酸四钙的比例。 硅率表示熟料中氧化硅含量氧化铝、氧化铁之和的质量比。（表示熟料中硅酸盐矿物 与熔剂矿物的比例。）SM=———— ^2°3 + Fe2°3 K H =CaO-' 65Al:O r035Fe A石灰饱和系数KH是熟料中全部氧化硅生成硅酸钙 2.8S Z O2 （C3S + C25 ）所需的氧化钙量与全部二氧化硅理论上全部生成硅酸三钙所需的氧化钙含量的比值。（即KH表熟料中二氧化硅被氧化钙饱和形成硅酸三钙的程度. 4.碳酸钙滴定值的测定意义及测定原理： （1）测定原理：水泥生料中所有的碳酸盐（包括碳酸钙、碳酸镁）均能与标准盐酸溶液作用，生成相应的盐与碳酸（又分解为（：02与1420）,然后用NaOH标准溶液滴定过剩的盐酸， 根据消耗XaOH标准溶液的体积毫升数与浓度、计算生料中的碳酸钙的滴定值。 ⑵测定意义：①水泥生料的主耍成分是石灰石，提供所需的CaO量，以确保熟料中形成足够 的C3S;②控制生料中CaO含量，亦即控制KH;③控制生料成分的均匀性；④是对生料质量控 制的主要项目之一，可以很好地控制水泥的连续化生产。。 5.游离氧化钙：游离氧化钙是指熟料中没有以化合状态存在而是以游离状态存在的氧化钙，又称游离石灰（f-CaO）o 6.为什么过量的游离氧化钙会引起水泥安定性不良？ 答：游离氧化钙水化很慢，在水泥浆体硬化后体积继续膨胀，造成硬化水泥局部膨胀应力。因而若游离氧化钙过量，会使水泥的强度下降，造成水泥的安定性不良。 7.为什么过量的游离三氧化硫会引起水泥的安定性不良？ 答：水泥熟料在粉磨过程中，必须加入适量的石膏起到缓凝作用，石膏和C3A反应生成钙矶石，包裹在C3A表面，阻止了快速水化和闪凝，AFt （钙矾石）形成需要大量结晶水， 如果水泥中含有过量的S03,水化后会有该反应，在硬化后的水泥中产生针棒状的Aft 晶体， 造成水泥体积膨胀，从而造成水泥安定性不良。

碳硅及其化合物教学设计

(1)碳 与O 2反应 O 2(足量)： O 2(不足)： 与氧化 物反应 CuO ： (冶炼金属) SiO 2： (制取粗硅) H 2O ：C ＋H 2O(g)=====CO ＋H 2(制取水煤气) 与强氧化 性酸反应 浓H 2SO 4： 浓HNO 3：C ＋4HNO 3(浓) =====CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O) 2013届高三一轮复习碳.硅及其化合物的性质及应用 广州市第五中学 汪爱华 【考纲要求】 1．了解碳.硅元素单质及其重要化合物的主要性质及应用. 2．了解碳.硅元素单质及其重要化合物对环境质量的影响 【教学建议】 1． 用对比类比的归纳的方法对碳、硅单质及氧化物的主要性质及应用的基础知识进行整 理，分成小组，采用思考讨论交流的形式，完成知识点网络的搭建。 2． 关于碳.硅元素单质及其重要化合物对环境质量的影响，可从高考题中总结，让学生熟悉 热点，同时结合元素周期律和结构的理论知识帮助学生理解的基础上加深记忆。 【课时安排】 第1课时：碳、硅单质及氧化物的主要性质及应用 第2课时：硅酸、硅酸盐和无机非金属材料. 【教学过程】 【知识重现1】 1．C 、Si 单质的存在形态、物理性质及用途 (1)碳在自然界既有________态又有________态。碳的同素异形体有________、________、无定形碳、________等。 (2)硅在地壳中的含量占第____位，仅次于____，全部以________态存在，是一种亲____元素，单质硅有________和________形两种。晶体硅是良好的________材料，在计算机等电子工业，可用作____________、大规模____________等。硅是人类将________能转化为____能的常用材料，所以硅还用于制造________。 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。 (2)Si ??? 与非金属单质反应??? O 2： F 2 ：Si ＋2F 2 ===SiF 4 Cl 2：Si ＋2Cl 2=====△ SiCl 4 与氢氟酸反应：Si ＋4HF===SiF 4 ↑＋2H 2 ↑ 【及时练习】 1．下列关于碳族元素的叙述，不正确的是 ( ) A ．碳族元素的化合物主要是共价化合物 高温 △

无机非金属材料性能

无机材料光学性能 1、折射率定义，影响因素 介质对光的折射性质 光在真空和材料中的速度之比即为材料的绝对折射率。介质材料的折射率一般为大于1的正数。折射实质：介质密度不同 光通过时速度不懂 折射率的影响因素（1）构成材料元素的离子半径(离子半径+ 介电系数+ 折射率+)（2）材料的结构、晶型、非晶态（3）材料的内应力（4）同质异构体 温度+折射率- 2、散射本质：光波遇到不均匀结构产生次级波，与主波方向不一致，与主波合成出现干涉现象，使光偏离原来的方向，引起散射。 8、影响材料透光性的原因。影响材料散射的原因？晶体双折射对散射的影响？ 吸收系数:材料的性质相关。反射系数:相对折射率、表面粗糙度相关 散射系数: 影响透光性的主要因素。影响材料散射的原因： （1）材料的宏观及显微缺陷：材料中的缺陷与主晶相不同，于是与主晶相具有相对折射率，此值越大，反射系数越大，散射因子也越大，散射系数变大。 （2）晶粒排列方向的影响：各向异性体，存在双折射。多晶无机材料，相邻晶粒之间的结晶取向不同,晶粒之间会产生折射率的差别，引起晶界处的反射与散射损失。影响多晶无机材料透光率的主要因素就是晶体的双折射率。 左晶粒的寻常光折射率n0与右晶粒的非寻常光折射率ne 两个晶粒相对折射率相同， n0/n0=1，无反射损失； n0/ne =1，S=0,K=0;n0/ne >1，S 、K 都较大（S 吸收系数K 散射因子） 应用：α-Al2O3晶体的n0=1.76，ne =1.768，若相邻晶粒的取向互相垂直，晶界面的反射系数为：m=(n0/ne-1)^2/(no/ne+1)^2 材料厚2mm ，晶粒平均直径为10μm ，理论晶界为200个，由于晶界的反射损失，剩余光强： 反射损失小 d >>λ时，S=3KV/4R, n 21=n0/ne =1.768/1.76≈1，K ≈0，S ≈0，折射损失小 （3）气孔引起的散射损失：所以气孔引起的反射、散射损失比杂质、不等向晶粒排列等因素引起的损失大。气孔引起的散射损失与气孔的直径有关。 应用：改善烧结工艺（热等静压烧结、热压烧结），使气孔直径减小到0.01μm （小于可见光波长的1/3)，气孔的含量0.63%， Al2O3陶瓷透光: 材料厚3mm ： 9、材料吸收带边/带隙宽度的计算，光吸收的一般律及光散射的一般规律、公式计算？ 材料厚度计算： α 取决于材料的性质和光的波长。 1． 一入射光以较小的入射角i 和折射角r 通过一透明玻璃板,若玻璃对光的衰减可忽略不计,试证明：透过后的光强为(1-m)2、 W ，W ′，W ′′分别为单位间内通过单位面积的入射光、反射光和折射光的能量流。 反射系数m = W ′/W 透射系数T ：W ′′/W=1-m=1- W ′/W 621014.51760.1/768.11760.1/768.1-?=??? ??+-=m 0 2000%897.99)1(I m I =-())(0032.0276.1176.1106.00063.0)10005.0(322132122243334222434---=??? ? ??+-????=???? ??+-=mm n n V R S πλπ0 030032.00%99.099.0I I e I I ===?-

碳、硅及其重要化合物

碳、硅及其重要化合物 一、碳、硅单质 1．单质的结构、存在形态、物理性质和用途 2．碳和硅的化学性质

3．硅的工业制法及提纯 石英砂――→①焦炭高温粗硅――→②氯气加热SiCl 4――→③氢气 高温高纯硅 反应①：□ 20SiO 2＋C=====高温 Si ＋2CO ↑。

反应②：□21Si ＋Cl 2=====△ SiCl 4。 反应③：□ 22SiCl 4＋2H 2=====高温 Si ＋4HCl 。 二、碳、硅的氧化物 1．一氧化碳 (1)物理性质 □01无色气体，□02有毒，□03难溶于水。 (2)化学性质 ①燃烧： 2CO ＋O 2=====点燃 2CO 2，□ 04淡蓝色火焰(空气中燃烧)。 ②还原Fe 2O 3： □ 05Fe 2O 3＋3CO=====高温 2Fe ＋3CO 2(冶炼金属)。 2．二氧化碳和二氧化硅的比较 续表

三、硅酸、硅酸盐、无机非金属材料

1．硅酸(H2SiO3) 2．硅酸盐 (1)硅酸盐 是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要成分。 (2)硅酸盐组成的表示方法 通过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□06K2O·Al2O3·6SiO2。 (3)硅酸钠 ①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称□07水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。 ②与酸性较硅酸强的酸反应 与CO2水溶液反应的化学方程式 Na2SiO3＋H2O＋CO2===□08Na2CO3＋H2SiO3↓。 (3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。 3．无机非金属材料 (1)传统无机非金属材料 ①三种硅酸盐工业生产的比较