2017高考化学一轮复习 第4章 非金属及其化合物 第1节 碳、硅及无机非金属材料学案

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1、碳、硅及无机非金属材料明考纲1．了解碳、硅的原子结构、认识硅在自然界的存在形式。2．了解碳、硅及其重要化合物的主要性质。3．了解硅酸盐产品及其在生产生活中的用途。析考情高考对本节内容的考查点有三个：一是以新材料、新技术为背景考查C、Si及其重要化合物的性质及应用；二是以推断题考查C、Si及其化合物之间的转化关系；三是以硅、硅酸的制备为载体，考查实验探究能力。特别注意，Si、SiO2在现代科技中的用途经常以选择题形式出现，已成为高考考查热点。考点　碳、硅单质的性质及用途1．碳单质的存在、性质和用途种类主要有金刚石、石墨、C60或富勒烯等结构金刚石：正四面体空间网

2、状结构石墨：平面正六边形层状结构物理性质金刚石：熔点高，硬度大，不导电石墨：熔点高，质软，有滑腻感，能导电化学性质与O2反应O2充足时：C＋O2CO2O2不足时：2C＋O22CO与氧化物反应CuO：2CuO＋C2Cu＋CO2↑(冶炼金属)SiO2：SiO2＋2CSi＋2CO↑(制取粗硅)H2O：C＋H2O(g)CO＋H2(制取水煤气)与强氧化性酸反应浓H2SO4：C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O浓HNO3：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O用途金刚石：用作切削刀具、装饰品等石墨：作电极、高温润滑剂、铅笔芯等2．硅单质的存在、

3、性质和制备(1)结构及物理性质(2)化学性质硅的化学性质不活泼，常温下不能被浓硫酸、浓硝酸等强氧化剂氧化，只能与F2、氢氟酸、强碱溶液反应；在加热条件下，能与O2、Cl2等少数非金属单质化合。写出下列相关反应的化学方程式：(3)工业制备反应原理：①制粗硅SiO2＋2CSi＋2CO↑②粗硅的提纯Si＋2Cl2SiCl4、SiCl4＋2H2Si＋4HCl易错警示　　(1)用石英砂和焦炭制备粗硅的反应必须要隔绝空气在电炉中进行，得到的氧化产物是CO而不是CO2。(2)硅与碱溶液反应时，硅为还原剂，H2O为氧化剂。判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)碳和硅

4、两种元素共有两种单质。(　　)(2)12C、13C、14C是碳的三种同素异形体。(　　)(3)硅单质广泛存在于自然界中，天然存在的单质硅叫硅石。(　　)(4)常温下，硅很稳定，不能跟酸、碱溶液反应。(　　)(5)硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。(　　)(6)C60属于原子晶体，熔点高，硬度大。(　　)提示　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×题组一碳、硅的性质及用途1.[2015·福建厦门质检]关于金刚石、石墨和C60的判断，正确的是(　　)A．均含共价键B．互为同分异构体C．互为同位素D．性质相同答案　A解析　金刚石

5、、石墨和C60是由碳元素形成的不同单质，三者互为同素异形体，均含共价键，本题答案为A。2．[2015·济南模拟]有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列有关硅的说法中，不正确的是(　　)A．高纯度的硅广泛用于制作计算机B．硅可由二氧化硅还原制得C．低温时，硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应D．自然界中硅的储量丰富，自然界中存在大量的单质硅答案　D解析　硅是重要的半导体材料，可用于生产制造计算机中的芯片，A正确；2C＋SiO2Si＋2CO↑，B正确；常温下，Si的性质稳定，但可以与F2、HF

6、、强碱溶液反应，C正确；自然界中不存在单质硅，D错误。题组二硅的制备3.半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”，即由SiO2制取Si。制取过程中不涉及的化学反应是(　　)A．2C＋SiO2Si＋2CO↑B．SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2OC．Si＋2Cl2SiCl4D．SiCl4＋2H2Si＋4HCl答案　B解析　工业制取纯硅的工艺流程为SiO2粗硅SiCl4纯硅，该工艺流程中不涉及SiO2与NaOH溶液的反应。4．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：①高温下用过量的碳还原二氧化硅制得粗硅，同时得到一种可燃性气体；②粗硅与

7、干燥的HCl气体反应制得SiHCl3(Si＋3HClSiHCl3＋H2)；③SiHCl3与过量的H2在1100～1200℃的温度下反应制得纯硅，已知SiHCl3能与水剧烈反应，在空气中易自燃。请回答：(1)第一步制取粗硅的化学方程式为_______________________。(2)粗硅与HCl气体反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点－84.7℃)，提纯SiHCl3采用的方法为________________________________________。(3)实验室用SiHCl3与过

8、量的H2反应制取纯硅装置如图所示(加热