高三一轮复习碳和硅.doc

第四章 第1讲 无机非金属材料的主角—硅
一、课前预习：
1．碳和硅位于周期表中的第 族，属于碳族元素。碳族元素原子最外层电子数为 ，既不
容易 电子，也不容易 电子。易形成 键，难形成 键。
2．碳族元素的递变规律：从上到下电子层数依次 ，原子半径依次 ，原子核对最外层电子的吸引能力 ，失电子的能力 ，从上到下由非金属递变为金属的变化非常典型。其中碳是非金属，硅、锗是半导体材料，锡、铅是金属。
3．碳族元素在自然界里的存在：自然界里碳有 、 两种；硅在地壳里无游离态，主要以含氧化合物的形式存在。
4．几种同素异形体：碳： 、 、 ；硅：晶体硅，无定形硅。
二、知识梳理
（一）碳和硅
1.物理性质：金刚石熔点 、硬度 。金刚石用作切割刀具，制饰品；石墨熔点高、质软，有滑腻感，可用作电极、铅笔芯等。
晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高。晶体硅可用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池。
2.化学性质：
（2）硅

3.思考与探究1：用化学方程式表示工业上获取纯硅的过程。
； ； 。
（二）碳、硅的氧化物——CO2和SiO2
物质
二氧化硅
二氧化碳
结构
结构，不存在单个分子
存在单个CO2分子
主要物理性质
硬度 ，熔、沸点 ，常温下为固体，不溶于水。
熔、沸点 ，常温下为气体，微溶于水
化
学
性
质
①与水反应
不反应
CO2＋H2OH2CO3
②与酸反应

不反应
③与碱反应

CO2少量：
CO2过量：
④与盐反应
与Na2CO3反应：

与Na2CO3反应：

⑤与碱性氧化物反应
与CaO的反应：

与Na2O的反应：

⑥与碳反应
C＋CO22CO
2C＋SiO2Si＋2CO↑
思考与探究2：有人认为SiO2既能与酸反应又能与碱反应，所以认为它是一种两性氧化物，你同意这种看法吗？ 。
主要用途：
CO2：化工原料、灭火剂。干冰用作制冷剂，人工降雨。
SiO2：制光学仪器、石英玻璃。水晶可制作饰品，常用来制造通讯材料 。
（三）H2CO3与H2SiO3的比较

H2CO3
H2SiO3
酸性
均为弱酸，且酸性：
水溶性
能溶于水
难溶于水
稳定性
常温下易分解为CO2与H2O
受热易分解：

转化关系
Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓
用途：硅胶可用作 、催化剂的载体等。
（四）硅酸盐
定义：由硅、氧和金属元素组成化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分，结构复杂，化学性质很稳定。
（1）硅酸钠(Na2SiO3)
①白色、可溶于水的粉末状固体，俗名泡花碱，其水溶液俗称 ，有黏性，水溶液显
性。
②它能与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为：
与盐酸反应： 。
与CO2水溶液反应： 。
③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
（2）硅酸盐组成的表示
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：硅酸钠(Na2SiO3)可表示为 ，钾长石(KAlSi3O8)可表示为 。
（3）无机非金属材料
传统无机非金属材料

水泥
玻璃
陶瓷
生产原料

黏土
主要设备
水泥回转窑
玻璃熔炉
陶瓷窑
生产条件
高温
特点：有抗腐蚀性、耐高温的优点，但质脆，经不起冲击。
新型无机非金属材料：
如高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷、光导纤维等。
特点：能承受高温，强度高，有电学特性、光学特性和生物特性。
思考与探究3：探究由SiO2制取H2SiO3的最佳方案(用流程图表示)。

三、练习巩固：
(1)高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅(2013·广东理综，11C)(　　)
(2)SiO2有导电性，所以SiO2可用于制备光导纤维(2012·广东理综，12B)(　　)
(3)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料(2012·新课标全国卷，8B)(　　)
(4)合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料(2012·新课标全国卷，8D)(　　)
(5)硅酸钠溶液应保存在带玻璃塞的试剂瓶中(2012·海南，4B)(　　)
(6)SiO2与酸、碱均不反应(2012·天津理综，2B)(　　)
(7)向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2气体，出现白色沉淀，则H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性强(2012·江苏，13C)(　　)
四、交流反思：通过本节课的学习，请同学们找出硅及其化合物的“反常现象”。

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