1、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考点考点1 硅单质硅单质1.存在：硅元素在自然界全部以化合态形式存在：硅元素在自然界全部以化合态形式存在，单质硅有晶体硅和无定形硅两种。存在，单质硅有晶体硅和无定形硅两种。2.物理性质：晶体硅的熔沸点高，硬度大。物理性质：晶体硅的熔沸点高，硬度大。3.化学性质：化学性质：常温下，硅能与常温下，硅能与F2、HF、NaOH反应反应 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 加热时加热时Si可与可与O2、Cl2等非金属反应等非金属反应考点考点2 二氧化硅二氧化硅存在形式存在形式：硅石、石英、水晶、玛瑙、沙子等：硅石、石英、水晶、玛瑙
2、、沙子等（硅元素的亲氧性）（硅元素的亲氧性）物理性质物理性质：熔点高、硬度大、难溶于水：熔点高、硬度大、难溶于水化学性质化学性质：稳定性好：稳定性好 酸性氧化物：酸性氧化物：与与CaO、NaOH等反应；等反应；Na2CO3 特性：特性：SiO2+4HF=SiF4+2H2O用途用途：制造光导纤维、玻璃、光学仪器、钟表等。制造光导纤维、玻璃、光学仪器、钟表等。考点考点3 硅酸及其盐硅酸及其盐物理性质物理性质：不溶于水，胶状（硅胶）：不溶于水，胶状（硅胶）化学性质化学性质：弱酸性：弱酸性：比碳酸酸性弱比碳酸酸性弱 H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O Na2SiO3+CO2+H2O=N
3、a2CO3+H2SiO3制备方法制备方法：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3硅酸盐硅酸盐 Na2SiO3：水玻璃水玻璃 a.贮存：盛贮存：盛Na2SiO3溶液的试剂瓶不能用玻璃溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，原因是：塞，原因是：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O b.变质：变质：Na2SiO3溶液在空气中易变质溶液在空气中易变质 SiO32-+CO2+H2O=CO32-+H2SiO31.二氧化硅（二氧化硅（SiO2）又称硅石，是制备硅及其化）又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料（如图）。下列说法正确的是合物的重要原料（如图）。下列说法正确的是ASiO2属于两性氧化物属于两性氧
4、化物 C硅胶吸水后不能重复再生硅胶吸水后不能重复再生 D图中所示转化反应都是氧化还原反应图中所示转化反应都是氧化还原反应在硅胶中加入在硅胶中加入CoCl2可显示硅胶吸水是否失效可显示硅胶吸水是否失效2.将足量将足量CO2气体通入水玻璃中，然后加气体通入水玻璃中，然后加热蒸干，再在高温下充分燃烧，最后所得的热蒸干，再在高温下充分燃烧，最后所得的固体物质是（固体物质是（）B.Na2CO3、Na2SiO3 C.Na2CO3、SiO2 D.SiO2要点：高纯硅的提取要点：高纯硅的提取1.粗硅的制备粗硅的制备 主要反应：主要反应：说明：反应要隔绝空气；炭的用量要合适；说明：反应要隔绝空气；炭的用量要合适
5、；2.高纯硅的制备高纯硅的制备 方法一：将生成的粗硅和方法一：将生成的粗硅和Cl2反应生成液态反应生成液态SiCl4，通过蒸馏，通过蒸馏(或多次蒸馏或多次蒸馏)，实现，实现SiCl4和杂质和杂质的分离，得到的高纯的分离，得到的高纯SiCl4用用H2还原。还原。主要反应：主要反应：2C+SiO2 2CO+Si高 温2C+SiO2 2CO+Si高 温Si+2Cl2 SiCl4SiCl4+2H2 Si+4HCl高 温高 温 方法二：将生成的粗硅在加热条件下与方法二：将生成的粗硅在加热条件下与HCl(g)反应，制成化合物反应，制成化合物SiHCl3，与杂质分离；，与杂质分离；再在高温条件下用再在高温条
6、件下用H2还原，重新得到高纯硅和还原，重新得到高纯硅和HCl。3.（2006津）晶体硅是一种重要的非金属材料，制备津）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：纯硅的主要步骤如下：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：Si+3HCl=SiHCl3+H2SiHCl3 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）第步制备粗硅的化学反应方程
7、式为步制备粗硅的化学反应方程式为 _。（2）粗硅与）粗硅与HCl反应完全后反应完全后,经冷凝得到的经冷凝得到的SiHCl3（沸（沸点点 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 。300（3）用）用 SiHCl3 与过量与过量 H2反应制备纯硅的装置反应制备纯硅的装置如下（热源及夹持装置略去）：如下（热源及夹持装置略去）：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，其目的是中的烧瓶需要加热，其目的是 _。反应一段时间后，装置反应一段时间后，装置 D中观察
8、到的现象是中观察到的现象是 _，装置，装置 D不能采用普通玻璃管的原因不能采用普通玻璃管的原因是是_，装置，装置D中发生反应的化学方程式中发生反应的化学方程式为为_。为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是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检查实验装置的气密性，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（填写字母代酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂（填写字母代号）是号）是_。a.碘水碘水 b氯水氯水 cNaOH溶液溶液dKSCN溶液溶液 eNa2SO3
9、 溶液溶液4.(2008粤粤)硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：列问题：(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：过程示意图如下：写出由纯写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式：制备高纯硅的化学反应方程式：_。整个制备过程必须严格控制无水无氧。整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇遇水剧烈反应生成水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配和另一种物质，写出配
10、平的化学反应方程式平的化学反应方程式_；H2还原还原SiHCl3过程中若混有过程中若混有O2，可能引起的后果是，可能引起的后果是_。(2)下列有关硅材料的说法正确的是下列有关硅材料的说法正确的是_(填字母填字母)。D普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制备的，普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制备的，其熔点很高其熔点很高E盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅单晶硅(3)硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡。写出于试管中，逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡。写出实验现象并给予解
11、释实验现象并给予解释。现象：生成白色胶状沉淀，有刺激性气味的气体生成；现象：生成白色胶状沉淀，有刺激性气味的气体生成；解释：解释：SiO32-与与NH4+发生双水解反应，发生双水解反应，SiO32-+2NH4+2H2O=2NH3H2O+H2SiO3考点考点4 碳及其化合物碳及其化合物5.能说明碳元素的非金属性比硅元素强的是7、如图，已知：如图，已知：单质单质E可作为半导体材料；可作为半导体材料；化合物化合物F是不能生成盐的氧化物；是不能生成盐的氧化物；化合物化合物I能能溶于水呈酸性，它能够跟氧化物溶于水呈酸性，它能够跟氧化物A起反应。据此，起反应。据此，请填空：请填空：(1)化合物化合物F、I分别是？分别是？(2)反应反应的化学方程的化学方程式是？式是？
