1、第12讲碳、硅及无机非金属材料考纲要求 1.掌握碳、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。3.了解常见无机非金属材料的性质和用途。,高频考点一碳、硅单质及其氧化物1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)金刚石和石墨物理性质有较大差别的原因是碳原子的排列不同。()(2)碳燃烧可生成CO或CO2，但硅与氧气反应只能生成SiO2。(),(3)非金属性：CSi，则热稳定性：CH4SiH4。()(4)晶体硅熔点高硬度大，故可用于制作半导体材料。()(5)12C、13C、14C是碳的三种同素异形体。()(6)硅的导电性能介于导体和绝缘体之间
2、，是良好的半导体材料。()(7)1 mol Si和1 mol SiO2晶体中均有4 NA个共价键。(),2(1)从元素周期表的位置看，碳和硅均为A族元素，自然界中有碳的多种单质存在，自然界中有硅的单质吗？为什么？【答案】 没有，因为硅有很强的亲氧性，在地壳形成时硅与氧易结合，难分离，因而硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。,(2)从元素周期表的位置看，硅的还原性比碳强，但碳能与SiO2反应制取Si，试从化学平衡的角度认识该反应发生的原因。,【答案】 不能；此反应中生成的CO2气体脱离反应体系有利于反应的向右进行，与其氧化物对应酸的强弱无关；而强酸制弱酸的规律一般适用于在溶液中发生的反应
3、。,【答案】 (1)通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶(2)通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管(3)通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管(4)通过饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液(5)通过饱和NaHCO3溶液(6)通过CuSO4溶液,一、碳、硅单质的结构与性质1碳、硅元素的原子结构与存在,2.碳、硅单质的物理性质,【注意】 (1)碳单质的结构不同导致物理性质不同，但化学性质相似。(2)同素异形体之间的转化是化学变化，但不是氧化还原反应。,3碳、硅单质的化学性质还原性碳、硅的最外层都是_个电子，位于元素周期表的第_族，不容易失也不容易得电子，通常化学性质稳定，但在一定条件下也能与许多物质发生化学反应，一
4、般表现为还原性(如图)。,A,4,【注意】 工业上常用焦炭在电炉中还原SiO2得到粗硅，但反应需隔绝空气(或O2)，生成的是CO而不是CO2。,2二氧化碳和二氧化硅的比较,2(2017信阳模拟)为检验二氧化碳气体中是否混有一氧化碳，某课外兴趣小组的同学设计了如下图所示的实验装置：根据装置回答问题：,(1)A装置的作用是_。(2)实验后怎样处理尾气_，发生反应的化学方程式为_。(3)若实验时观察到_，则证明原气体中一定含有一氧化碳。,【解析】 (1)除去混合气体的CO2时，可先将混合气体通入盛有浓NaOH溶液的洗气瓶中，故A装置的作用是吸收CO2，以排除对下面实验的干扰。(2)CO有毒，故将CO
5、点燃生成CO2才能排放到空气中。(3)CO还原CuO的实验现象是黑色粉末变成红色，故利用这一现象来证明原气体中一定含有CO。,【方法总结】 确认混合气体(CO、CO2)中含有CO气体的实验设计方法,考点2硅及其氧化物的性质与制备,4(2018南宁联考)已知A是灰黑色的、有金属光泽的固体单质。根据如图所示的物质之间的转化关系，回答下列有关问题。,(1)写出B、C两物质的名称：B_，C_。(2)写出DB的化学方程式：_。(3)写出BC的离子方程式：_。,5(2017南昌模拟改编)单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳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
6、化硅(反应温度450500 )，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：a四氯化硅遇水极易水解；b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；,c有关物质的物理常数见下表：,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，除铁元素外还可能含有的元素是_(填写元素符号)。,【解析】 制四氯化硅是由粗硅与Cl2反应得到的，所以必须先制得Cl2，因
7、SiCl4极易水解，所以Cl2须干燥，再根据表格数据分析提纯SiCl4的方法。(1)书写的是离子方程式，B装置中盛放饱和食盐水除去HCl，C装置中用浓硫酸除水以制得干燥纯净的Cl2；(2)A中g管作用为平衡压强，使液体顺利流下；h瓶用冷却液冷却的主要目的是得到SiCl4；(3)精馏粗产物得到SiCl4，温度应控制在57.7 ，此时BCl3变为气体，但AlCl3、FeCl3、PCl5均残留在瓶中，所以残留的元素是Fe、Al、P、Cl。,高频考点二硅酸、硅酸盐及无机非金属材料1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)玻璃是一种晶体，有较高的熔点()(2)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱(
8、)(3)向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2出现白色沉淀，证明H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性强(),2(1)填写下列材料主要成分的化学式。刚玉_；大理石、石灰石_；普通玻璃_；石英、水晶_。【答案】 Al2O3CaCO3Na2SiO3、CaSiO3、SiO2SiO2,(2)硅酸盐可用氧化物的形式表示其组成，能说明硅酸盐是由氧化物组成的吗？【答案】 氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。,1硅酸,【思考】 如何通过实验证明硅酸的酸性比碳酸的弱？【提示】 向硅酸钠溶液中通入CO2气体，若溶液变浑浊，说明H2CO3的酸性强于H2SiO3。,
9、(2)硅酸盐组成的表示方法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_，长石(KAlSi3O8)可表示为_。【注意】 (1)氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。(2)硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐是硅酸钠，其水溶液称为泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液。硅胶(mSiO2nH2O)是一种很好的无毒干燥剂。,Na2OSiO2,K2OAl2O36SiO2,3无机非金属材料(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。常见硅酸盐材料比较,石灰石,纯碱,石英,(2)新型无机非金属材料高温结构陶瓷：如氮
10、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。生物陶瓷：对机体无排异反应，不会引起代谢作用异常。 压电陶瓷：具有压电效应。【注意】 (1)玻璃中含有二氧化硅，因此氢氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。(2)NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用带磨口玻璃塞而使用橡胶塞。,2(2018新疆伊犁质检)寿山石主要成分为叶蜡石，叶蜡石组成为Al2O34SiO2H2O，下列观点不正确的是()A寿山石雕刻作品要避免与酸、碱接触B寿山石颜色丰富多彩是因为含有不同形态的金属氧化物C潮湿的空气可能导致寿山石作品表面溶解变质D久置于干燥空气中可能会导致寿山石作品脱水变质,【解析】
11、 根据寿山石的主要成分，可知其能与酸或碱发生反应，A正确；寿山石中含有不同形态的Al2O3，造成其色彩丰富，B正确；其中的氧化物Al2O3和SiO2不溶于水也不和水反应，在潮湿的空气中不会溶解变质，C项错误；久置于干燥空气中，会失去其中的结晶水变质，D正确。【答案】 C,3(2017洛阳模拟)胃舒平主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁(Mg2Si3O8nH2O)等化合物。(1)三硅酸镁的氧化物形式为_。(2)Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是_。aAl2O3、MgO和SiO2都是白色固体bAl2O3、MgO和SiO2都是金属氧化物cAl2O3、MgO和SiO2都有很高的熔点
12、,【解析】 (1)Mg2Si3O8nH2O改写成氧化物的形式为2MgO3SiO2nH2O。(2)Al2O3、MgO和SiO2均具有很高的熔点，故可作为耐火材料。【答案】 (1)2MgO3SiO2nH2O(2)c,考点2无机非金属材料4(2016孝感统考)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Si3N4B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SiO2D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12,【解析】 A项，在氮化硅中N
13、元素为3价，Si元素为4价，则化学式为Si3N4，正确；D项，在SiO2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。【答案】 D,5(2018湖北八校联考)钢化玻璃俗称普通玻璃的化身，是普通玻璃经一定物理方法处理后得到的。钢化玻璃一般不会发生自爆现象，但当钢化玻璃中含有硫化镍结核时就有可能发生自爆现象。下列有关说法中错误的是()A制取钢化玻璃的原料为石灰石、纯碱和石英B钢化玻璃是一种新型无机非金属材料C制取钢化玻璃的主要反应都是非氧化还原反应D在碳素钢中加入镍等合金元素可以制得不锈钢及各种特种钢,难点专攻(十)CO2与盐或碱反应产物的判断考点1CO2与盐溶液的反应1向下列溶液中通入足量的CO2，最终无沉淀生成的是()Ca(OH)2溶液Na2SiO3溶液饱和Na2CO3溶液CaCl2溶液漂白粉溶液NaAlO2溶液A
