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第第 7 章章 碳、硅及其化合物碳、硅及其化合物 无机非金属材料无机非金属材料l考点考点19 碳、硅及其化合物碳、硅及其化合物l考点考点20 无机非金属材料无机非金属材料考法考法1 碳及其化合物知识综合应用碳及其化合物知识综合应用考法考法2 硅硅及其化合物与其他无机物知识综及其化合物与其他无机物知识综合应用合应用考法考法3 CO2与与NaOH、SiO2与与C等反应产物等反应产物的确定的确定l考点考点19 碳、硅及其化合物碳、硅及其化合物 (1)碳、硅的主要单质的物理性质及用途碳、硅的主要单质的物理性质及用途石墨石墨金刚石金刚石晶体硅晶体硅色、态色、态黑色鳞片状固体黑色鳞片状固体无色晶体无色晶体有金属光泽的灰黑色固体有金属光泽的灰黑色固体硬度硬度很小很小自然界中硬度最大自然界中硬度最大硬度大硬度大导电性导电性导体导体不能导电不能导电半导体半导体用途用途用作电极、铅笔芯用作电极、铅笔芯制作首饰等制作首饰等是信息技术材料，它是半导是信息技术材料，它是半导体晶体管、硅芯片及光电池体晶体管、硅芯片及光电池等的主要成分等的主要成分u1.碳、硅单质碳、硅单质 (2)碳、硅单质的化学性质碳、硅单质的化学性质u1.碳、硅单质碳、硅单质(3)硅的工业制法硅的工业制法u1.碳、硅单质碳、硅单质 二氧化硅二氧化硅二氧化碳二氧化碳类别类别酸性氧化物酸性氧化物(H2SiO3的酸酐的酸酐)酸性氧化物酸性氧化物(H2CO3的酸酐的酸酐)结构结构空间立体网状，无单个分子空间立体网状，无单个分子存在单个分子存在单个分子物理物理性质性质硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水溶、沸点低，常温下为气体，能溶于水溶、沸点低，常温下为气体，能溶于水晶体类型晶体类型原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体化化学学性性质质与水与水不反应不反应CO2H2O=H2CO3与酸与酸只与氢氟酸反应：只与氢氟酸反应：SiO24HF=SiF42H2O不反应不反应与碱与碱SiO22NaOH Na2SiO3H2OCO22NaOH=Na2CO3H2O(CO2少量少量)，Na2CO3H2OCO2=2NaHCO3(CO2过量过量)与盐与盐SiO2Na2CO3=Na2SiO3CO2与与Na2SiO3溶液反应：溶液反应：Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3与碱性与碱性氧化物氧化物与与CaO在高温下反应生成在高温下反应生成CaSiO3与与Na2O在常温下反应生成在常温下反应生成Na2CO3弱氧化性弱氧化性转化转化Na2SiO3H2OCO2=H2SiO3Na2CO3用途用途光导纤维、光学仪器等光导纤维、光学仪器等制碳酸饮料、碳酸盐等制碳酸饮料、碳酸盐等u2二氧化硅和二氧化碳的比较二氧化硅和二氧化碳的比较(1)硅酸硅酸 硅酸不溶于水硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能使紫色石蕊溶，其酸性比碳酸弱，硅酸不能使紫色石蕊溶液变红色。液变红色。硅酸硅酸不稳定不稳定，受热易分解：，受热易分解：H2SiO3 SiO2H2O 硅酸能硅酸能与碱溶液反应与碱溶液反应。硅酸在水中硅酸在水中易聚合形成胶体易聚合形成胶体。硅胶常用作干燥剂。硅胶常用作干燥剂。u3硅酸及硅酸盐硅酸及硅酸盐(2)硅酸盐硅酸盐 硅酸钠硅酸钠(Na2SiO3)白色、可溶于水的粉末状固体，俗称水玻璃，有黏性，白色、可溶于水的粉末状固体，俗称水玻璃，有黏性，显碱性；能与盐酸、显碱性；能与盐酸、CO2水溶液反应。可用作黏合剂水溶液反应。可用作黏合剂(矿物矿物胶胶)，耐火阻燃材料。，耐火阻燃材料。硅酸盐表示方法硅酸盐表示方法 硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成，如钾云母组成，如钾云母(KH2Al3Si3O12)写成写成K2O3Al2O36SiO22H2O。u3硅酸及硅酸盐硅酸及硅酸盐 1在高温下进行的反应不能作为判断还原性强弱的依据在高温下进行的反应不能作为判断还原性强弱的依据 如反应如反应 不能说明单质不能说明单质C的还原性比单质的还原性比单质Si强强。常温下自发进行的反应，才可以作为判断还原性强弱的依据。常温下自发进行的反应，才可以作为判断还原性强弱的依据。考法考法1 碳及其化合物知识综合应用碳及其化合物知识综合应用2CO、CO2气体的除杂方法气体的除杂方法(1)CO中混有中混有CO2，通过盛有，通过盛有NaOH的洗气瓶，然后再干燥。的洗气瓶，然后再干燥。(2)CO2中混有中混有CO，通过盛有灼热，通过盛有灼热CuO的硬质玻璃管。的硬质玻璃管。(3)CO2中混有中混有SO2、HCl，通过盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气，通过盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶，然后干燥气体。瓶，然后干燥气体。(1)Si的还原性大于的还原性大于C，但，但C却能在高温下置换出却能在高温下置换出Si：SiO22C Si2CO(2)非金属单质跟碱液作用一般无非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但放出，但Si与碱液作用却放与碱液作用却放出出H2：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2(3)非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能与能与HF作用：作用：Si4HF=SiF42H2(4)非金属单质大多不导电，但非金属单质大多不导电，但Si为半导体。为半导体。考法考法2硅及其化合物与其他无机物知识综合应用硅及其化合物与其他无机物知识综合应用1硅单质的特殊性硅单质的特殊性(1)SiO(1)SiO2 2不能直接与水作用制备不能直接与水作用制备H H2 2SiOSiO3 3。(2)SiO(2)SiO2 2能跟能跟HFHF作用：作用：SiOSiO2 24HF=SiF4HF=SiF4 42H2H2 2O O。(3)H(3)H2 2SiOSiO3 3难溶于水。难溶于水。(4)(4)在高温下能发生反：在高温下能发生反：。(5)(5)金刚砂、氮化硅属于原子晶体，金刚砂、氮化硅属于原子晶体，性质很稳定，但：性质很稳定，但：SiCSiC4HF(4HF(酸酸)=SiF)=SiF4 4CHCH4 4SiSi3 3N N4 416HF(16HF(酸酸)=3SiF)=3SiF4 44NH4NH4 4F F二氧化硅纳米线二氧化硅纳米线考法考法2硅及其化合物与其他无机物知识综合硅及其化合物与其他无机物知识综合2 2含硅化合物的特殊性含硅化合物的特殊性1CO2与强碱溶液反应的计算与强碱溶液反应的计算考法考法3CO2与与NaOH、SiO2与与C等反应产物的确定等反应产物的确定SiO2与与C的反应也与的反应也与n(SiO2)与与n(C)的比值有关，见下表。的比值有关，见下表。考法考法3CO2与与NaOH、SiO2与与C等反应后产物的确等反应后产物的确定定2SiO2与与C反应的产物的确定及计算反应的产物的确定及计算 下列叙述错误的是下列叙述错误的是()()A.HFA.HF与与SiOSiO2 2反应，氢氟酸可以在玻璃器反应，氢氟酸可以在玻璃器皿上刻蚀标记皿上刻蚀标记课标课标理综理综20167D20167DB.B.石英砂可用于生产单晶硅石英砂可用于生产单晶硅海南化学海南化学20164C20164CC.C.干冰和石英晶体中的化学键类型相同，干冰和石英晶体中的化学键类型相同，熔化时需克服微粒间的作用力类型也相熔化时需克服微粒间的作用力类型也相同同浙江选考化学浙江选考化学20172017年年4 4月月20A20AD.D.硅胶可用作食品干燥剂硅胶可用作食品干燥剂课标课标理综理综20157A20157A【解析】HF与SiO2能够发生反应：SiO2+4HF=SiF4+2H2O,氢氟酸可以用于刻蚀玻璃,A正确；石英砂的主要成分为SiO2,可用碳还原得到粗硅,经提纯得到单晶硅,B正确；干冰是分子晶体，熔化时需要克服分子间作用力，石英是原子晶体，熔化时需要克服共价键，C错误；硅胶无毒、有强吸水性，可以作食品干燥剂，D正确。C例1 上海化学上海化学201651201651COCO2 2是重要的化工原料是重要的化工原料,也也是应用广泛的化学产品。是应用广泛的化学产品。某某H H2 2中含中含2.40 mol CO2.40 mol CO2 2,将将该混合气体通入该混合气体通入2.00 L 2.00 L NaOHNaOH溶液中溶液中,CO,CO2 2被完全吸被完全吸收。如果收。如果NaOHNaOH完全反应完全反应,则则该该NaOHNaOH溶液的浓度为溶液的浓度为_。【解析】一定量的CO2与一定量的NaOH 溶液完全反应,生成物可能有三种情况：Na2CO3；NaHCO3；Na2CO3和NaHCO3的混合物。利用极值法进行计算：假设只生成NaHCO3，则根据CO2+NaOHNaHCO3可得n(NaOH)=n(CO2)=2.40 mol,则c(NaOH)=1.20 molL-1；假设只生成Na2CO3，根据CO2+2NaOH Na2CO3+H2O可得n(NaOH)=2n(CO2)=4.80 mol,则c(NaOH)=2.40 molL-1；综上可知,NaOH溶液的浓度应该为1.20 molL-1 c(NaOH)2.40 molL-1。答案：答案：1.20 molL-1 c(NaOH)2.40 molL-1。例2 海南化学海南化学201514201514，8 8分分单质单质Z Z是一种常见的半导体材料，可由是一种常见的半导体材料，可由X X通过如图所示的路线制通过如图所示的路线制备。其中备。其中X X为为Z Z的氧化物，的氧化物，Y Y为氢化物，分子结构与甲烷相似。回为氢化物，分子结构与甲烷相似。回答下列问题：答下列问题：(1)(1)能与能与X X发生化学反应的酸是发生化学反应的酸是_；由；由X X制备制备MgMg2 2Z Z的化学方程式的化学方程式为为_。(2)(2)由由MgMg2 2Z Z生成生成Y Y的化学方程式为的化学方程式为_，Y Y分子的电子式为分子的电子式为_。(3)Z(3)Z、X X中共价键的类型分别是中共价键的类型分别是_ _、_ _。例3【解析】(1)根据题中信息可确定单质Z为Si，其氧化物X的化学式为SiO2，能与SiO2反应的酸只有氢氟酸；由SiO2制备Mg2Si的化学方程式为(2)Y为SiH4，结合图示可写出Mg2Si与盐酸反应的化学方程式：Mg2Si+4HCl2MgCl2+SiH4;C、Si为同主族元素，根据CH4的电子式可写出SiH4的电子式。(3)单质Si中只有SiSi非极性共价键，SiO2中只有SiO极性共价键。(1)氢氟酸(2)Mg2Si+4HClSiH4+2MgCl2(3)非极性(共价)键极性(共价)键例3考法考法4 无机非金属材料的性质与用途无机非金属材料的性质与用途l考点考点20 无机非金属材料无机非金属材料u 1传统无机非金属材料传统无机非金属材料陶瓷陶瓷普通玻璃普通玻璃水泥水泥主要成分主要成分硅酸盐硅酸盐原料原料黏土黏土石灰石、纯碱、石英石灰石、纯碱、石英石灰石、黏土石灰石、黏土主要反应主要反应复杂的物理化复杂的物理化学变化学变化复杂的物理化学变复杂的物理化学变化化主要设备主要设备陶瓷窑陶瓷窑玻璃窑玻璃窑水泥回转窑水泥回转窑特性特性耐腐蚀、硬而耐腐蚀、硬而脆脆透明、无固定的熔点透明、无固定的熔点水硬性水硬性(石膏调石膏调节硬化速度节硬化速度)(1)特性特性 耐高温、强度大耐高温、强度大(弥补了传统材料质脆的缺点弥补了传统材料质脆的缺点)；有电学特性；有电学特性；有光学特性；有光学特性；有生物功能。有生物功能。u 2新型无机非金属材料新型无机非金属材料(2)常见的无机非金属材料常见的无机非金属材料 高温结构陶瓷高温结构陶瓷 氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷(人造刚玉人造刚玉)、氮化硅氮化硅(Si3N4)陶瓷陶瓷 光导纤维光导纤维(光纤光纤)1凡无固定熔点的物质，都是混合物。凡无固定熔点的物质，都是混合物。2硅酸盐产品具有硅及其化合物的性质，此类产品要合理使硅酸盐产品具有硅及其化合物的性质，此类产品要合理使用用。使用时要注意以下几点：使用时要注意以下几点：(1)玻璃仪器玻璃仪器 常温下，可用玻璃仪器盛装碱性物质，但瓶塞常温下，可用玻璃仪器盛装碱性物质，但瓶塞要用橡胶塞。要用橡胶塞。(2)石英坩埚、瓷坩埚石英坩埚、瓷坩埚(都属于陶瓷类产品都属于陶瓷类产品)加热碱性固体，通常不用瓷坩埚或石英坩埚，而是用加热碱性固体，通常不用瓷坩埚或石英坩埚，而是用Fe坩埚坩埚或石墨坩埚。或石墨坩埚。考法考法4无机非金属材料的性质与用途无机非金属材料的性质与用途二氧化硅气凝胶二氧化硅气凝胶安徽合肥安徽合肥2016第一次质检第一次质检硅及其化合物是带来人类文明的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（）重要物质。下列说法正确的是（）A陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐产品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K2OAl2O36SiO2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例4【解析】水晶的主要成分为SiO2，不属于硅酸盐产品，A错误；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，属于混合物，B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错误。【点拨】硅酸盐改写成氧化物形式的方法：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；氧化物前计量数的配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置计量数，且不同氧化物间以“”隔开；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K2OAl2O33SiO2，应写成K2OAl2O36SiO2。C例4后续更加精彩后续更加精彩
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