2017年高考化学一轮复习 专题4.1 无极非金属材料的主角--硅（讲）（含解析）

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1、专题4.1无极非金属材料的主角--硅1、掌握碳、硅及其化合物的性质、转化关系以及应用。2、了解硅酸盐工业、常见无机非金属材料的性质和用途，新型无机非金属材料的特性及其应用。3、以新材料、新技术为背景考查C、Si元素及其重要化合物的性质及应用。一、碳、硅元素的存在及单质的性质和用途1、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。碳单质主要有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。2、单质的结构、物理性质与用途比较碳硅结构金刚石：空间网状结构石墨：层状结构晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构物理性质金刚石熔点高、硬

2、度大石墨熔点高、质软，有滑腻感晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高用途金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池3、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。(2)Si4、碳、硅元素的单质及其化合物的特殊性①一般情况，非金属元素单质熔沸点低，硬度小，但硅、金刚石熔沸点高，硬度大，其中金刚石为硬度最大的物质。②一般情况，非金属元素单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。③一般情况，较强氧化剂＋较强还原剂===较弱氧化剂＋较弱还原剂，而碳却还原出比它更强的还原剂：SiO2＋2C=Si＋2CO

3、↑，FeO＋C=Fe＋CO↑。④硅为非金属，却可以和强碱反应，放出氢气：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。⑤一般情况，较活泼金属＋酸===盐＋氢气，然而Si是非金属，却能与氢氟酸发生反应：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑。⑥一般情况，碱性氧化物＋酸=盐＋水，SiO2是酸性氧化物，却能与氢氟酸发生反应：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。⑦一般情况，非常活泼金属(Na、K等)才能够置换出H2O中的氢，但C＋H2O(g)=CO+H2↑。⑧一般情况，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如CO2＋H2O=H2CO3，但SiO2不溶于水，不与水

4、反应。5、硅与铝的相似性及区别（1）与强碱溶液反应时相似①Si、Al均与NaOH溶液反应生成盐和H2。②SiO2、Al2O3、H2SiO3、H3AlO3［Al(OH)3］均与NaOH溶液反应生成盐和水。③Na2SiO3、NaAlO2溶液通入过量CO2均生成白色沉淀。（2）区别①除氢氟酸外，Si、SiO2、H2SiO3不与其它酸反应。②Al2O3、Al(OH)3属两性化合物。③Na2SiO3溶液、NaAlO2溶液与过量盐酸反应时现象不同。【典型例题1】下列关于碳和硅的叙述中，不正确的是（）A．＋4价氧化物都能与氢氧化钠溶液反应B．单质在加热时都能与氧气反应C．氧

5、化物都能溶于水生成相应的酸D．碳和硅两种元素都有能导电的单质【答案】C考点：考查碳硅及其化合物的性质。【点评】碳、硅元素都位于第IVA族，硅及其化合物具有不同与其他非金属的特性，如硅在自然界的存在，SiO2作为酸性氧化物的特性等，复习时应重点掌握硅及其化合物的特性。【迁移训练1】【江西省上高二中2016届第三次月考】硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是(　　)A．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应C．反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑中，Si为还原剂，NaOH和H2O为氧化剂D．硅能与氢氟

6、酸反应，则硅可以与盐酸反应【答案】A考点：考查硅及其化合物的性质二、CO2和SiO2的比较物质二氧化硅二氧化碳结构立体网状结构，不存在单个分子存在单个CO2分子主要物理性质硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水化学性质①与水反应不反应CO2＋H2OH2CO3②与酸反应只与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O不反应③与碱反应SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)O2少量：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O、CO2过量：CO2＋NaOH===NaHCO3④与盐

7、反应如与Na2CO3反应：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑如与Na2SiO3反应：Na2SiO3＋H2O＋CO2(不足)===H2SiO3↓＋Na2CO3或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3⑤与碱性氧化物反应如与CaO反应：SiO2＋CaOCaSiO3如与Na2O反应：Na2O＋CO2===Na2CO3用途光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐【典型例题2】指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用，在A～E选项中选择正确答案填入括号内。（1）SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(　

8、　)（2）SiO2＋Na2CO3Na2