高考化学大一轮复习讲义(研考点认知层层递进 析考题能力步步提高,含详细考点)无机非金属材料的主角硅.doc

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1、第四章常见的非金属及其化合物第一节 无机非金属材料的主角——硅高考导航了解碳、硅单质及其化合物的主要性质及应用。了解碳、硅及其化合物对环境质量的影响。了解常见无机非金属材料的性质和用途。考点一 碳、硅单质的性质及用途1.单质的存在形态、物理性质和用途碳硅存在形态游离态和化合态化合态物理性质金刚石:熔点高、硬度大石墨:硬度小、电的良导体灰黑色固体,有金属光泽、熔点高、硬度大,有脆性用途金刚石用于制造切割刀具,石墨用于制造电极、铅笔芯半导体材料和合金材料2.化学性质碳、硅在参与化学反应时,一般表现还原性。1.请将碳、硅单质与其物

2、理性质、用途连线。   提示:①—c ②—a ③—e ④—b ⑤—d2.晶体硅用途广泛,请用化学方程式表示工业上收获高纯硅的过程。提示:粗硅的制取:SiO2+2CSi+2CO↑。由粗硅制取纯硅(常用方法):Si(粗)+2Cl2SiCl4,SiCl4+2H2Si(纯)+4HCl。命题角度一 碳、硅的性质1.(2014·江西抚州三校联考)下列说法正确的是(  )A.单质氧化物酸或碱盐,碳或硅单质可以按上述关系进行转化B.若a、b、c分别为Si、SiO2、H2SiO3,则可以通过一步反应实现转化:bc―→aC.太阳能电池板中的硅在元

3、素周期表中处于金属元素与非金属元素的交界位置D.单质硅常用于制造光导纤维解析:选C A项,SiO2不与H2O反应,即“氧化物酸或碱”不能实现转化;B项,b―→c,c―→a均不能通过一步反应实现转化;D项,SiO2用于制造光导纤维。2.硅作为一种新型能源被广泛开发利用,关于其有利因素的下列说法中,你认为不正确的是(  )A.硅燃烧产物对环境产生的污染,容易得到有效控制B.从Si(s)+O2(g)SiO2(s) ΔH=-858.6kJ/mol可知,硅燃烧放出的热量较多C.自然界中硅的贮存量丰富,可以从自然界直接获得单质硅D.硅便于运输

4、、贮存,从安全角度考虑,硅是最佳的燃料之一解析:选C 硅燃烧可以放出较多热量,生成二氧化硅,二氧化硅不是气体,其污染容易得到有效控制;硅为固体燃料,化学性质不活泼,运输、贮存比较容易;硅在自然界中无单质形式,只有化合物,C错误。命题角度二 硅的制备3.获取知识和信息是现代人不可缺少的素质,信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动,信息产业的核心材料是高纯度单晶硅。下面是高纯度单晶硅的生产方法之一:SiO2Si(粗硅)SiHCl3(沸点31.5℃)Si高纯硅单晶硅近代用得较多的另一种方法(方法二):用金属硅化物(Mg2Si)与盐酸作用

5、制得硅烷(SiH4);再热分解硅烷可得高纯硅。(1)从方法一生产单晶硅的过程看,由碳还原得到的硅还要进一步处理的原因是________________________________________________________________________。(2)写出方法二中,生产高纯硅的两个化学方程式:①________________________________________________________________________;②_____________________________________

6、___________________________________。解析:(1)根据方法一的生产流程,可得反应式:SiO2+2CSi(粗硅)+2CO↑,所得的粗硅中含有大量的其他杂质(如C、SiO2等),没有实际应用价值,将粗硅用HCl、Cl2处理转化为沸点低的SiHCl3,反应方程式为Si+Cl2+HClSiHCl3,低沸点的SiHCl3通过蒸馏极易分离提纯,然后将纯的SiHCl3在高温下用H2还原即可得到纯度高的Si蒸气:SiHCl3+H2Si+3HCl,再进行气相沉淀即可制得高纯度的硅,从而得到单晶硅。(2)Mg2Si与

7、盐酸作用制得SiH4,根据原子守恒可知另一种生成物为MgCl2,其反应方程式为Mg2Si+4HCl===2MgCl2+SiH4↑,再将SiH4进行热分解即可得到高纯硅和H2,其反应方程式为SiH4Si+2H2。答案:(1)由C还原SiO2得到的单质Si中,杂质含量过高,将它用HCl、Cl2处理得到低沸点的SiHCl3,便于蒸馏提纯,然后再还原得到高纯硅(2)①Mg2Si+4HCl===2MgCl2+SiH4↑②SiH4Si+2H24.(2014·湖北孝感高三质检)在工业中利用镁制取硅2Mg+SiO22MgO+Si,同时有副反应发生

8、:2Mg+SiMg2Si,Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4(硅烷),SiH4在常温下是一种不稳定、易分解、可自燃的气体。如图是进行Mg与SiO2反应的实验装置:(1)由于氧气的存在对该实验有较大影响,实验中应通入气体X作为保护气,试管中的固体药

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