1、第四章第四章 非金属及其氧化物非金属及其氧化物 第一课时第一课时 无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角硅硅高三化学第一轮复习高三化学第一轮复习【知识精讲】1 1、碳、硅元素及单质、碳、硅元素及单质（1）存在形态）存在形态 自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素仅有化合态。碳单自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素仅有化合态。碳单 质主要有金刚石、石墨、质主要有金刚石、石墨、C C6060等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定 形硅两大类。形硅两大类。（2）单质的结构、物理性质与用途比较）单质的结构、物理性质与用途比较【知识精讲】（3）碳
2、、硅单质的化学性质）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。碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。【知识精讲】（4）硅的工业制法）硅的工业制法 制取粗硅制取粗硅 工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。SiO22C Si2CO【知识精讲】粗硅提纯粗硅提纯 a、Si2Cl2 SiCl4 SiCl42H2 Si4HCl b、Si3HCl SiHCl3H2 SiHCl3H2 Si3HCl注意问题注意问题 a、用焦炭还原、用焦炭还原SiO2，产物是，产物是CO而不是而不是CO2。b、粗硅中含碳等杂质，与
3、、粗硅中含碳等杂质，与Cl2反应生成的反应生成的SiCl4中也含中也含CCl4等杂质，经过等杂质，经过 分馏提纯分馏提纯SiCl4后，再用后，再用H2还原，得到高纯度硅。还原，得到高纯度硅。【知识精讲】2、CO2和和SiO2的比较的比较【知识精讲】3 3、硅酸、硅酸（1）溶解性：溶解度很小。）溶解性：溶解度很小。（2）化学性质）化学性质弱酸性：酸性比碳酸还弱。弱酸性：酸性比碳酸还弱。Na2SiO3CO2+H2O=Na2CO3H2SiO3 。硅酸不稳定，受热易分解：硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3 SiO2H2O。硅酸能与碱溶液反应，如与硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为
4、溶液反应的化学方程式为 H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O。硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作干燥剂。硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作干燥剂。（3）制备：可用硅酸钠与盐酸反应制得：）制备：可用硅酸钠与盐酸反应制得：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3【知识精讲】4 4、硅酸盐、硅酸盐（1）硅酸盐：是由）硅酸盐：是由 硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的 重要成分。重要成分。（2）硅酸钠：硅酸钠的水溶液俗称）硅酸钠：硅酸钠的水溶液俗称 水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。水
5、玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。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。碱性。它能与酸性比硅酸强的酸反应，分别写出以下化学方程式：它能与酸性比硅酸强的酸反应，分别写出以下化学方程式：与盐酸反应：与盐酸反应：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3。与与CO2水溶液反应：水溶液反应：Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3。用途：黏合剂用途：黏合剂(矿物胶矿物胶)，耐火阻燃材料。，耐火阻燃材料。【知识精讲】（3）硅酸盐组成的表示）硅酸盐组成的表示 通常用二氧化硅和金属氧化物的组
6、合形式表示硅酸盐的组成：如硅酸钠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)可表示为可表示为 Na2OSiO2，长石，长石(KAlSi3O8)可表示为：可表示为：K2OAl2O36SiO2。用氧化物形式表示硅酸盐的注意事项用氧化物形式表示硅酸盐的注意事项 氧化物的顺序：活泼金属氧化物氧化物的顺序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅二氧化硅水。水。氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数 守恒原则配置系数。守恒原则配置系数。氧化物之间以氧化物之间以“”隔开；系
7、数配置出现分数应化为整数。隔开；系数配置出现分数应化为整数。例如：长石：例如：长石：KAlSi3O8不能写成不能写成 K2OAl2O33SiO2，应写成，应写成 K2OAl2O36SiO2。【知识精讲】5 5、无机非金属材料、无机非金属材料 传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。（1）普通玻璃）普通玻璃 主要原料：主要原料：纯碱、石灰石、石英。纯碱、石灰石、石英。主要设备：主要设备：玻璃熔炉玻璃熔炉 主要成分：主要成分：Na2SiO3 、CaSiO3 、SiO2 。玻璃生产中的两个重要反应：玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3
8、SiO2 Na2SiO3CO2；CaCO3SiO2 CaSiO3CO2。（2）普通硅酸盐水泥）普通硅酸盐水泥 主要原料：主要原料：石灰石石灰石 、黏土黏土。主要设备：主要设备：水泥回转窑水泥回转窑 主要成分（写出名称和化学式）：主要成分（写出名称和化学式）：硅酸三钙硅酸三钙(3CaOSiO2)、硅酸二钙、硅酸二钙(2CaOSiO2)、铝酸三钙、铝酸三钙(3CaOAl2O3)【知识精讲】（3）陶瓷）陶瓷 主要原料：主要原料：黏土黏土 主要设备：主要设备：陶瓷窑陶瓷窑（4）新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、）新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。
9、压电陶瓷等。【方法精讲】1 1、碳、硅及其化合物的特性及应用、碳、硅及其化合物的特性及应用（1）熔沸点）熔沸点 一般情况下，非金属单质熔沸点低，硬度小，但硅、金刚石熔沸点高，一般情况下，非金属单质熔沸点低，硬度小，但硅、金刚石熔沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质，所以可用金刚石制作硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质，所以可用金刚石制作 钻头和切割工具。钻头和切割工具。（2）导电性）导电性 一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体，一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体，所以晶体硅可作半导体材料，石墨可作电极。所以晶体硅可作半
10、导体材料，石墨可作电极。（3）SiO2作为酸性氧化物的特性作为酸性氧化物的特性 一般情况下，只有碱性氧化物与酸反应，酸性氧化物只与碱反应，不与一般情况下，只有碱性氧化物与酸反应，酸性氧化物只与碱反应，不与 酸反应，但酸反应，但SiO2是酸性氧化物，却能与氢氟酸反应：是酸性氧化物，却能与氢氟酸反应：SiO24HF=SiF4 2H2O，所以不能用玻璃容器盛放氢氟酸，可以用氢氟酸刻蚀，所以不能用玻璃容器盛放氢氟酸，可以用氢氟酸刻蚀 玻璃。玻璃。一般情况下，酸性氧化物与水反应均能生成相应的酸，如一般情况下，酸性氧化物与水反应均能生成相应的酸，如SO2H2O H2SO3，但，但SiO2不溶于水，不与水反
11、应。不溶于水，不与水反应。【方法精讲】（4）碳与水的反应）碳与水的反应 一般情况下，只有活泼金属（一般情况下，只有活泼金属（K、Na、Fe等）才能够置换出水中的氢，等）才能够置换出水中的氢，但碳单质却能与水蒸气反应：但碳单质却能与水蒸气反应：CH2O（g）COH2，所以工业上，所以工业上 用焦炭制取水煤气或氢气。用焦炭制取水煤气或氢气。（5）硅酸和硅酸盐的溶解性）硅酸和硅酸盐的溶解性 一般情况下，大多数酸均可溶于水，如盐酸、醋酸、碳酸，但硅酸不溶一般情况下，大多数酸均可溶于水，如盐酸、醋酸、碳酸，但硅酸不溶 于水。于水。硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐是硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐
12、是Na2SiO3，其水溶液俗称水，其水溶液俗称水 玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。【知识精讲】2 2、COCO2 2的相关性质的相关性质（1）二氧化碳与弱酸盐溶液反应（强酸制弱酸）二氧化碳与弱酸盐溶液反应（强酸制弱酸）碳酸酸性比硅酸、次氯酸、苯酚、偏铝酸等强，将碳酸酸性比硅酸、次氯酸、苯酚、偏铝酸等强，将CO2气体通入气体通入Na2SiO3、NaClO、NaAlO2盐溶液中，均能发生反应而生成相应的弱酸和碳盐溶液中，均能发生反应而生成相应的弱酸和碳 酸酸(氢氢)盐，这是盐，这是“强酸制弱酸强酸制弱酸”原理的应用。如：原理的应用。如：CO2Na2SiO
13、3H2O=Na2CO3H2SiO3(或或CO2Na2SiO32H2O=H4SiO4Na2CO3)CO2Ca(ClO)2H2O=CaCO32HClOCO2 H2O NaHCO3CO2(过量过量)NaAlO22H2O=Al(OH)3NaHCO3CO2(少量少量)2NaAlO23H2O=2Al(OH)3Na2CO3【方法精讲】【易错警示】【易错警示】CO2通入通入CaCl2或或BaCl2溶液不会产生白色沉淀，因为碳酸的酸溶液不会产生白色沉淀，因为碳酸的酸 性弱于盐酸。性弱于盐酸。（2）二氧化碳反应先后关系）二氧化碳反应先后关系 当有多种组分与一种物质反应时，判断反应顺序的方法：先假设与其中当有多种组
14、分与一种物质反应时，判断反应顺序的方法：先假设与其中 的一种组分反应，若产物还能与另一种组分反应，则假设错误。的一种组分反应，若产物还能与另一种组分反应，则假设错误。如将如将CO2通入通入KOH、Ba(OH)2混合溶液中，假设混合溶液中，假设CO2先与先与KOH反应，则反应，则 生成的生成的K2CO3会与会与Ba(OH)2继续反应生成继续反应生成BaCO3，故假设错误，应该是，故假设错误，应该是 CO2先与先与Ba(OH)2反应。反应。（3）CO2与碱反应产物的定量判断与碱反应产物的定量判断 CO2通入通入NaOH、Ca(OH)2等强碱溶液的反应与等强碱溶液的反应与CO2气体的通入量有关，气体
15、的通入量有关，当当CO2通入少量时生成碳酸盐，当通入少量时生成碳酸盐，当CO2通入过量时生成碳酸氢盐；当通入过量时生成碳酸氢盐；当 CO2的通入量介于两者之间时，既有正盐又有酸式盐生成，因此推断时的通入量介于两者之间时，既有正盐又有酸式盐生成，因此推断时 一定要注意一定要注意CO2与碱之间量的关系。与碱之间量的关系。【方法精讲】以以CO2与与NaOH溶液反应为例：溶液反应为例：CO22NaOH=Na2CO3H2OCO2NaOH=NaHCO3当当n(OH)n(CO2)的值不同时产物如下：的值不同时产物如下：【方法精讲】3 3、碳、硅及其化合物之间综合转化关系、碳、硅及其化合物之间综合转化关系（1
16、）知识网络）知识网络 碳及其化合物的转化关系图碳及其化合物的转化关系图【方法精讲】硅及其化合物的转化关系图硅及其化合物的转化关系图（2）推断中常用题眼）推断中常用题眼 解答硅及其化合物的推断题，高温反应条件、特征反应、单质与碱反应、解答硅及其化合物的推断题，高温反应条件、特征反应、单质与碱反应、盐溶液与过量盐酸反应产生白色沉淀等往往是推断题的盐溶液与过量盐酸反应产生白色沉淀等往往是推断题的“突破口突破口”。【典例精讲】【例例1 1】下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是 （）硅是构成一些岩石和矿物的基本元素硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 水泥、玻璃、水晶
17、饰物都是硅酸盐制品水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 A B C D 【答案】【答案】C【解析】【解析】硅在自然界中以硅酸盐和二氧化硅的形式存在，构成岩石和矿硅在自然界中以硅酸盐和二氧化硅的形式存在，构成岩石和矿物的基本元素，故正确；物的基本元素，故正确；水晶成分是二氧化硅，不属于硅酸盐，故错误；水晶成分是二氧化硅，不属于硅酸盐，故错误；光导纤维的成分是二氧化硅，故错误；光导纤维的成分是二氧化硅，故错误；陶瓷是人类应用很早饿硅酸盐陶瓷是人类应用很早饿硅酸盐材料，故
18、正确；因此选项材料，故正确；因此选项C正确。正确。【例【例2】在下列各溶液中逐渐通入在下列各溶液中逐渐通入CO2气体直至过量，会出现先沉淀后消失气体直至过量，会出现先沉淀后消失 现象的是现象的是 （）饱和饱和Na2CO3溶液溶液 澄清石灰水澄清石灰水 Ca（ClO）2溶液溶液 CaCl2溶液溶液 Na2SiO3溶液溶液 NaAlO2溶液溶液 A只有只有 B只有只有 C除除 D全部全部【典例精讲】【答案】【答案】A【解析】【解析】饱和碳酸钠与二氧化碳反应生成碳酸氢钠，出现浑浊，不能消饱和碳酸钠与二氧化碳反应生成碳酸氢钠，出现浑浊，不能消失，错误；失，错误；氢氧化钙和二氧化碳反应先生成碳酸钙沉淀，
19、后转化为碳酸氢氧化钙和二氧化碳反应先生成碳酸钙沉淀，后转化为碳酸氢钙，沉淀消失，正确；氢钙，沉淀消失，正确；次氯酸钙和二氧化碳反应先生成碳酸钙沉淀和次氯酸钙和二氧化碳反应先生成碳酸钙沉淀和次氯酸，后碳酸钙转化为碳酸氢钙，沉淀消失，正确；次氯酸，后碳酸钙转化为碳酸氢钙，沉淀消失，正确；氯化钙和二氧化氯化钙和二氧化碳不反应，错误；碳不反应，错误；硅酸钠和二氧化碳反应生成硅酸沉淀，沉淀不溶解，硅酸钠和二氧化碳反应生成硅酸沉淀，沉淀不溶解，错误；错误；偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀，沉淀不溶于二氧化偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀，沉淀不溶于二氧化碳，错误。所以选碳，错误。所以选A。1下
20、列有关物质的性质或应用的说法不正确的是下列有关物质的性质或应用的说法不正确的是 （）A二氧化硅是生产光纤制品的基本原料二氧化硅是生产光纤制品的基本原料 B水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂 CNa2O、Na2O2与与CO2反应产物相同反应产物相同 DSiO2是酸性氧化物，能与是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应溶液反应【考题精练】【答案】【答案】C【解析】【解析】A、光导纤维的主要成分为二氧化硅，正确，不选、光导纤维的主要成分为二氧化硅，正确，不选A；B、水玻、水玻璃有黏性和耐火性，正确，不选璃有黏性和耐火性，正确，不选B；C、氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸、氧化钠和二氧
21、化碳反应生成碳酸钠，过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，二者产物不同，选钠，过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，二者产物不同，选C；D、二氧化硅是酸性氧化物，能和氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，正确，、二氧化硅是酸性氧化物，能和氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，正确，不选不选D。2下列说法：下列说法：硅的化学性质很稳定，因此硅在自然界中以游离态形式存在；硅的化学性质很稳定，因此硅在自然界中以游离态形式存在；硅和二氧化硅晶体都是由原子构成的；硅和二氧化硅晶体都是由原子构成的；二氧化硅和二氧化碳在物理性二氧化硅和二氧化碳在物理性 质上有很大的差异；质上有很大的差异；二氧化硅是一种酸性氧化物，它不与任
22、何酸发生反二氧化硅是一种酸性氧化物，它不与任何酸发生反 应。正确的是应。正确的是 （）A B C D【考题精练】【答案】【答案】D【解析】【解析】硅是亲氧元素，在自然界中以化合态形式存在，硅是亲氧元素，在自然界中以化合态形式存在，错误；错误；硅和硅和二氧化硅晶体都是由原子构成的，二氧化硅晶体都是由原子构成的，正确；正确；二氧化硅是原子晶体，二氧化二氧化硅是原子晶体，二氧化碳是分子晶体，所以二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别，碳是分子晶体，所以二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别，正确；正确；二氧化硅可与氢氟酸发生反应生成四氟化硅气体，二氧化硅可与氢氟酸发生反应生成四氟化硅气体，错误。答案选错误。答案选C。
