四川省大英县育才中学高三化学 专题42 无机非金属材料硅复习课件

讨论：讨论：（08全国全国)对于对于A族元素，下列叙述中不正确的是（族元素，下列叙述中不正确的是（ ）A.SiO2和和CO2中，中，Si和和O，C和和O之间都是共价键之间都是共价键B.C、Si和和Ge的最外层电子数都是的最外层电子数都是4，次外层电子数都是，次外层电子数都是8C.CO2和和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应D.该族元素的主要化合价是该族元素的主要化合价是+4和和+2专题专题42 无机非金属材料无机非金属材料-硅硅考纲解读：考纲解读：了解碳和硅的单质及某些氧化物的性质；了解碳、了解碳和硅的单质及某些氧化物的性质；了解碳、硅单质及其化合物对环境的影响。硅单质及其化合物对环境的影响。1、在自然界中的存在：、在自然界中的存在： C 游离态、化合态游离态、化合态 Si 化合态化合态 熔沸点：熔沸点：金刚石金刚石-晶体硅晶体硅 金刚石金刚石-石墨石墨熔点：熔点：金刚石石墨金刚石石墨 金刚石硅金刚石硅沸点：沸点：金刚石金刚石= 石墨石墨 金刚石硅金刚石硅硅是半导体硅是半导体导电性：导电性：一、碳和硅单质存在及性质一、碳和硅单质存在及性质2、物理性质：、物理性质：碳有多种同素异形体：金刚石、石墨、碳有多种同素异形体：金刚石、石墨、C60等。等。 其中金刚石为原其中金刚石为原子晶体，其硬度最大；石墨的熔点最高；子晶体，其硬度最大；石墨的熔点最高； C60为分子晶体。为分子晶体。3、化学性质、化学性质碳常温下性质稳定，高温下能与许多物质起化学反应。碳常温下性质稳定，高温下能与许多物质起化学反应。C + CO2 = 2CO；H0C + 2CuO = 2Cu + CO2高温高温3C + 3FeO = 3Fe+ 3CO高温高温2C + SiO2 = Si+ 2CO高温高温3C + CaO = CaC2+ CO（了解）（了解）电炉电炉（3）与浓）与浓HNO3、浓、浓H2SO4反应反应（4）高温与水反应）高温与水反应（1）与非金属单质（）与非金属单质（O2、S等）反应等）反应（2）与氧化物反应）与氧化物反应讨论：讨论：（06天津）晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的天津）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：主要步骤如下：高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅粗硅与干燥粗硅与干燥HCl气体反应制得气体反应制得SiHCl3：Si3HCl SiHCl3H2SiHCl3与过量与过量H2在在10001100反应制得纯硅反应制得纯硅已知已知SiHCl3，能与，能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。强烈反应，在空气中易自燃。请回答下列问题：请回答下列问题：（1）第步制备粗硅的化学反应方程式为）第步制备粗硅的化学反应方程式为 。（2）粗硅与）粗硅与HCl反映完全后，经冷凝得到的反映完全后，经冷凝得到的SiHCl3（沸点（沸点33.0）中含有少量中含有少量SiCl4（沸点（沸点57.6）和）和HCl（沸点（沸点84.7），提纯），提纯SiHCl3采用的方法为采用的方法为 。（3）用）用SiHCl3与过量与过量H2反应制备纯硅的装置如下（热源及夹持反应制备纯硅的装置如下（热源及夹持装置略去）：装置略去）：300分馏（或蒸馏）分馏（或蒸馏） 2C + SiO2 = Si+ 2CO高温高温装置装置B中的试剂是中的试剂是 。装置。装置C中的烧瓶需要加热，其目的中的烧瓶需要加热，其目的是是 。反应一段时间后，装置反应一段时间后，装置D中观察到的现象是中观察到的现象是 ，装，装置置D不能采用普通玻璃管的原因是不能采用普通玻璃管的原因是 ，装置装置D中发生反应的化学方程式为中发生反应的化学方程式为 。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密性，控制好反应温度以及 。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）是上层清液后需再加入的试剂（填写字母代号）是 。a.碘水碘水 b.氯水氯水 c.NaOH溶液溶液 d.KSCN溶液溶液 e.Na2SO3溶液溶液A B C D浓硫酸浓硫酸 使滴入烧瓶中的使滴入烧瓶中的SiHCl3气化气化有固体物质生成有固体物质生成 在反应温度下，普通玻璃会软化在反应温度下，普通玻璃会软化 SiHCl3+H2 Si+3HCl 高温高温排尽装置中的空气排尽装置中的空气 b d 硅及其化合物性质硅及其化合物性质 粗硅的制法：粗硅的制法：高温下，用碳还原二氧化硅制得粗硅高温下，用碳还原二氧化硅制得粗硅SiO2 + 2C = Si + 2CO 高温高温常温下与强碱反应常温下与强碱反应 Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 加热时，能与加热时，能与O2、Cl2等反应等反应Si + O2 = SiO2 Si + 2Cl2 = SiCl4 硅的许多化学性质与碳相似，硅的许多化学性质与碳相似，常温下较稳定常温下较稳定，不与，不与O2、Cl2、硫酸、硝酸等反应。硫酸、硝酸等反应。加热时，能与加热时，能与O2、Cl2等反应等反应 Si + 4HF = SiF4 + 2H2 1、CO2与与SiO2的性质的性质二、碳和硅的氧化物二、碳和硅的氧化物1、碳酸与碳酸盐、碳酸与碳酸盐 注意：注意：(1)碳酸盐溶解性：碳酸盐溶解性： 碳酸酸式盐及碳酸酸式盐及K+、Na+、NH4+的正盐的正盐易溶于水，碱金属酸式盐的溶解度小于正盐溶解度。易溶于水，碱金属酸式盐的溶解度小于正盐溶解度。(2)热稳定性：热稳定性：正盐酸式盐碳酸正盐酸式盐碳酸 可溶性正盐难溶性正盐可溶性正盐难溶性正盐三、碳和硅的含氧酸及其盐的性质三、碳和硅的含氧酸及其盐的性质2、硅酸和硅酸盐、硅酸和硅酸盐3、无机非金属材料、无机非金属材料讨论讨论1：（09重庆）工业上电解饱和食盐水能制取多种化工原料，重庆）工业上电解饱和食盐水能制取多种化工原料，其中部分原料可用于制备多晶硅。其中部分原料可用于制备多晶硅。多晶硅主要采用多晶硅主要采用SiHCl3还原工艺生产，其副产物还原工艺生产，其副产物SiCl4的综合利用的综合利用受到广泛关注。受到广泛关注。（1）SiCl4可制气相白炭黑（与光导纤维的主要原料相同），方可制气相白炭黑（与光导纤维的主要原料相同），方法为高温下法为高温下SiCl4与与H2和和O2反应，产物有两种，化学方程式为反应，产物有两种，化学方程式为_。（2）SiCl4可转化为可转化为SiHCl3而循环使用。一定条件下，在而循环使用。一定条件下，在20 L恒容密闭容器中的反应：恒容密闭容器中的反应：3SiCl4（g）+2H2（g）+Si（s） 4SiHCl3（g）达平衡后，达平衡后，H2与与SiHCl3物质的量浓度分别为物质的量浓度分别为0.140 mol/L和和0.020 mol/L，若，若H2全部来源于离子交换膜法的电解产物，理论全部来源于离子交换膜法的电解产物，理论上需消耗纯上需消耗纯NaCl的质量为的质量为_kg。 讨论讨论2：（12重庆）金刚石重庆）金刚石SiC具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛应用广泛. (1) 碳与周期元素碳与周期元素Q的单质化合仅能生成两种常见气态的单质化合仅能生成两种常见气态化合物，其中一种化合物化合物，其中一种化合物H为非极性分子，碳元素在周期表中为非极性分子，碳元素在周期表中的位置是的位置是 Q是是 ，H的电子式为的电子式为 .(2) 一定条件下，一定条件下，Na还原还原CCl4可制备金刚石，反应结束冷却至可制备金刚石，反应结束冷却至室温后，室温后，CCl4回收中的实验操作名称为回收中的实验操作名称为 ，除去粗产品中少量，除去粗产品中少量钠的试剂为钠的试剂为 .(3)碳还原碳还原SiO2制制SiC,其粗产品中杂志为其粗产品中杂志为Si和和SiO2先将先将20.0gSiC粗粗产品加入到过量的产品加入到过量的NaOH溶液中充分反应，收集到溶液中充分反应，收集到0.1mol氢气，氢气，过滤得过滤得SiC固体固体11.4g，滤液稀释到，滤液稀释到1L，生成氢气的离子方程式，生成氢气的离子方程式为为 ，硅盐酸的物质量浓度为，硅盐酸的物质量浓度为 。（4）下列叙述正确的有）下列叙述正确的有 （填序号），（填序号），Na还原还原CCl4的反应、的反应、Cl2与与H2O的反应均是置换反应的反应均是置换反应水晶、干冰熔化时克服粒子间作用力的类型相同水晶、干冰熔化时克服粒子间作用力的类型相同Na2SiO3溶液与溶液与SO3的反应可用于推断的反应可用于推断Si与与S的非金属性强弱的非金属性强弱钠、锂分别在空气中燃烧，生成的氧化物中阴阳离子数目比钠、锂分别在空气中燃烧，生成的氧化物中阴阳离子数目比均为均为1:2