《全程复习方略》2016届高考化学(全国通用)总复习教师用书配套课件：4.1 无机非金属材料的主角——硅

1、第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角硅考纲考纲考情考情三年三年1313考高考指数：考高考指数：1.1.了解碳、硅单质及其重要化合物的主要性质及应用。了解碳、硅单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.2.了解碳、硅单质及其重要化合物对环境质量的影响。了解碳、硅单质及其重要化合物对环境质量的影响。3.3.了解常见无机非金属材料的性质和用途。了解常见无机非金属材料的性质和用途。【知识梳理】【知识梳理】一、碳、硅单质的主要性质及应用一、碳、硅单质的主要性质及应用1.1.单质的存在形态、物理性质和用途：单质的存在形态、物理性质和用途：碳碳硅硅存在形态存在形态游离态和化合态游离态和化合态化合态

2、化合态物理性质物理性质金刚石：熔点金刚石：熔点_、硬度、硬度_石墨：硬度石墨：硬度_、电的、电的_色固体，有金属光泽、色固体，有金属光泽、熔点熔点_、硬度、硬度_，有脆性，有脆性_用作切割刀具，用作切割刀具，_用作电极、铅笔芯用作电极、铅笔芯_材料、太阳能电池材料、太阳能电池和合金材料和合金材料高高大大小小良导体良导体灰黑灰黑高高大大金刚石金刚石石墨石墨半导体半导体2.2.碳和硅的化学性质碳和硅的化学性质还原性：还原性：写出写出的化学方程式：的化学方程式：_；_；_；_；_(_(制水煤气制水煤气) )；_；_；_；_；_。C+OC+O2 2 CO CO2 2点燃点燃=点燃点燃=2C+O2C+O

3、2 2 2CO 2CO高温高温=COCO2 2+C 2CO+C 2CO高温高温=2CuO+C 2Cu+CO2CuO+C 2Cu+CO2 2高温高温=C+HC+H2 2O(g) CO+HO(g) CO+H2 2高温高温=SiOSiO2 2+2C Si+2CO+2C Si+2CO=Si+OSi+O2 2 SiO SiO2 2Si+2ClSi+2Cl2 2 SiCl SiCl4 4Si+4HF=SiFSi+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2Si+2NaOH+HSi+2NaOH+H2 2O=NaO=Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2【微点拨】【微点拨】(1)(1)自然界中有碳的单质存在

4、，但不存在硅的单质。自然界中有碳的单质存在，但不存在硅的单质。(2)Si(2)Si的还原性强于的还原性强于C C，但，但C C能还原能还原SiOSiO2 2生成生成SiSi，且氧化产物为，且氧化产物为COCO：2C+SiO2C+SiO2 2 Si+2CO Si+2CO，其原因是产物，其原因是产物COCO为气体，它的放出降低了为气体，它的放出降低了生成物浓度，促使反应向正反应方向进行。生成物浓度，促使反应向正反应方向进行。(3)(3)非金属单质跟碱溶液作用一般无非金属单质跟碱溶液作用一般无H H2 2产生，但产生，但SiSi能跟碱液作用放出能跟碱液作用放出H H2 2：Si+2NaOH+HSi+

5、2NaOH+H2 2O=NaO=Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2。高温高温=二、二氧化碳与二氧化硅的比较二、二氧化碳与二氧化硅的比较物质物质SiOSiO2 2COCO2 2物理性质物理性质硬度大，熔沸点高，常温下硬度大，熔沸点高，常温下为固体，不溶于水为固体，不溶于水熔沸点低，常温下为气体，熔沸点低，常温下为气体，微溶于水微溶于水化学化学性质性质与水与水反应反应不反应不反应_与酸与酸反应反应_不反应不反应COCO2 2+H+H2 2O HO H2 2COCO3 3SiOSiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+ 2H+ 2H2 2O O物质物质SiOSiO2 2COCO

6、2 2化学化学性质性质与碱与碱反应反应SiOSiO2 2+2NaOH=+2NaOH=_盛碱液的试剂瓶用橡皮塞盛碱液的试剂瓶用橡皮塞COCO2 2+2NaOH=_+2NaOH=_或或COCO2 2+NaOH=_+NaOH=_与盐与盐反应反应SiOSiO2 2+Na+Na2 2COCO3 3 _、SiOSiO2 2+CaCO+CaCO3 3 _Ca(ClO)Ca(ClO)2 2+CO+CO2 2+H+H2 2O=O=_COCO2 2+Na+Na2 2COCO3 3+H+H2 2O=_O=_NaNa2 2SiOSiO3 3+ H+ H2 2O ONaNa2 2COCO3 3+H+H2 2O ONaH

7、CONaHCO3 3高温高温=高温高温=NaNa2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2CaSiOCaSiO3 3+CO+CO2 2CaCOCaCO3 3+ 2HClO+ 2HClO、2NaHCO2NaHCO3 3物质物质SiOSiO2 2COCO2 2化学化学性质性质与碱性与碱性氧化物氧化物反应反应SiOSiO2 2+CaO _+CaO _COCO2 2+Na+Na2 2O=_O=_与碳与碳反应反应_用途用途制光学仪器、石英玻璃、制光学仪器、石英玻璃、常用来制造通讯材料常用来制造通讯材料_化工原料、灭火剂。干冰化工原料、灭火剂。干冰用作用作_，人工降雨，人工降雨高温高温=CaSiOCaSi

8、O3 3NaNa2 2COCO3 3COCO2 2+C 2CO+C 2COSiOSiO2 2+2C Si+2CO+2C Si+2CO高温高温=高温高温=光导纤维光导纤维制冷剂制冷剂【微点拨】【微点拨】(1)SiO(1)SiO2 2和和COCO2 2都是酸性氧化物，与碱反应生成盐和水；都是酸性氧化物，与碱反应生成盐和水；COCO2 2与水反应与水反应生成碳酸，但生成碳酸，但SiOSiO2 2不溶于水，故不能用不溶于水，故不能用SiOSiO2 2与水反应制备硅酸。与水反应制备硅酸。(2)SiO(2)SiO2 2不能与盐酸、硝酸、硫酸等酸反应，但能与氢氟酸反应。不能与盐酸、硝酸、硫酸等酸反应，但能与

9、氢氟酸反应。(3)(3)不能依据反应不能依据反应SiOSiO2 2+Na+Na2 2COCO3 3 Na Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2来说明来说明SiOSiO2 2水化物水化物( (即即H H2 2SiOSiO3 3) )的酸性比的酸性比H H2 2COCO3 3强。强。高温高温=三、硅酸和硅酸盐三、硅酸和硅酸盐1.1.硅酸：硅酸：难难碳酸碳酸NaNa2 2COCO3 3+H+H2 2SiOSiO3 3=H H2 2SiOSiO3 3 SiOSiO2 2+H+H2 2O ONaNa2 2SiOSiO3 3+2HCl=H+2HCl=H2 2SiOSiO3 3+2NaCl+2Na

10、Cl2.2.硅酸盐：硅酸盐：(1)Na(1)Na2 2SiOSiO3 3水溶液俗称水溶液俗称_，常用于制作黏合剂、防腐剂和耐，常用于制作黏合剂、防腐剂和耐火材料。火材料。(2)(2)硅酸钠溶液在空气中易变质，反应的化学方程式为硅酸钠溶液在空气中易变质，反应的化学方程式为_。水玻璃水玻璃NaNa2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2=Na=Na2 2COCO3 3+H+H2 2SiOSiO3 3(3)(3)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：如硅酸钠表示硅酸盐的组成：如硅酸钠(Na(N

11、a2 2SiOSiO3 3) )可表示为可表示为_，石棉，石棉(CaMg(CaMg3 3SiSi4 4O O1212) )可表示为可表示为_。NaNa2 2O OSiOSiO2 2CaOCaO3MgO3MgO4SiO4SiO2 23.3.常见无机非金属材料：常见无机非金属材料：(1)(1)传统无机非金属材料。传统无机非金属材料。水泥水泥玻璃玻璃陶瓷陶瓷生产原料生产原料_主要设备主要设备_陶瓷窑陶瓷窑生产条件生产条件高温高温石灰石、黏土石灰石、黏土纯碱、石灰石和石英纯碱、石灰石和石英黏土黏土水泥回转窑水泥回转窑玻璃窑玻璃窑(2)(2)特殊功能的含硅物质。特殊功能的含硅物质。碳化硅具有金刚石结构，

12、可用作磨料。碳化硅具有金刚石结构，可用作磨料。含硅元素含硅元素4%4%的硅钢具有导磁性。的硅钢具有导磁性。硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。【微点拨】【微点拨】(1)(1)氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。酸盐是由氧化物混合而成的。(2)(2)玻璃中含有二氧化硅，因此氢氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸玻璃中含有二氧化硅，因此氢氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。不用玻璃瓶而用塑料瓶。(3)NaOH(3)NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用带磨

13、口玻璃塞的玻璃瓶。溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶。【小题快练】【小题快练】1.1.【思考辨析】【思考辨析】(1)(1)(20142014江苏高考江苏高考) )晶体硅熔点高、硬度大，所以可用于制作半晶体硅熔点高、硬度大，所以可用于制作半导体材料。导体材料。( )( )【分析】【分析】硅是原子晶体，熔点高、硬度大，硅可用作半导体材料，但硅是原子晶体，熔点高、硬度大，硅可用作半导体材料，但二者没有因果关系。二者没有因果关系。(2)(2013(2)(2013江苏高考江苏高考) )甲、乙、丙、丁四种物质中，甲、乙、丙均含甲、乙、丙、丁四种物质中，甲、乙、丙均含有相同的某种元素，它们之

14、间具有如下转化关系：有相同的某种元素，它们之间具有如下转化关系：若甲为焦炭，则丁可能是若甲为焦炭，则丁可能是O O2 2。( )( )【分析】【分析】C C在在O O2 2中不完全燃烧生成中不完全燃烧生成COCO，COCO继续与继续与O O2 2燃烧后生成燃烧后生成COCO2 2，COCO2 2与与C C在高温条件下能生成在高温条件下能生成COCO，可以实现题述转化关系。，可以实现题述转化关系。(3)(3)(20132013广东广东高考高考) )高温下用焦炭还原高温下用焦炭还原SiOSiO2 2制取粗硅。制取粗硅。( )( )【分析】【分析】焦炭在高温下与焦炭在高温下与SiOSiO2 2反应生

15、成硅和一氧化碳。反应生成硅和一氧化碳。2.2.【教材研习】【教材研习】(1)(RJ(1)(RJ必修必修1 1P80)P80)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.A.B.B.C.C.D.D.【解析】【解析】选选C C。水泥、玻璃是硅酸盐制品，水晶的主要成分是二氧化。水泥、玻璃是硅酸盐制

16、品，水晶的主要成分是二氧化硅，硅，错；光导纤维的主要成分是二氧化硅，错；光导纤维的主要成分是二氧化硅，错。错。(2)(RJ(2)(RJ必修必修1 1P81P81) )坩埚是实验室用于灼烧或熔融固体物质的常用仪坩埚是实验室用于灼烧或熔融固体物质的常用仪器，材质种类很多，实验时应根据物质的性质加以选择。熔融烧碱时，器，材质种类很多，实验时应根据物质的性质加以选择。熔融烧碱时，应选用下列哪种材质的坩埚应选用下列哪种材质的坩埚( () )A.A.玻璃坩埚玻璃坩埚 B.B.石英坩埚石英坩埚C.C.陶瓷坩埚陶瓷坩埚 D.D.铁坩埚铁坩埚【解析】【解析】选选D D。二氧化硅能与氢氧化钠反应，因此熔融烧碱的坩

17、埚中。二氧化硅能与氢氧化钠反应，因此熔融烧碱的坩埚中不能含有二氧化硅，不能含有二氧化硅，A A、B B、C C中都含有二氧化硅。中都含有二氧化硅。(3)(RJ(3)(RJ必修必修1 1P81)P81)单晶硅是制作电子集成电路的基础材料，对硅单晶硅是制作电子集成电路的基础材料，对硅的纯度要求很高。用化学方法可制得高纯度硅，其化学方程式为的纯度要求很高。用化学方法可制得高纯度硅，其化学方程式为SiOSiO2 2+2C Si+2CO+2C Si+2COSi+2ClSi+2Cl2 2 SiCl SiCl4 4SiClSiCl4 4+2H+2H2 2 Si+4HCl Si+4HCl。下列对上述三个反应的

18、叙述不正确的是下列对上述三个反应的叙述不正确的是( () )高温高温=高温高温=A.A.为置换反应为置换反应 B.B.为化合反应为化合反应C.C.均为氧化还原反应均为氧化还原反应 D.D.三个反应的反应物中硅元素均被还原三个反应的反应物中硅元素均被还原【解析】【解析】选选D D。反应。反应为置换反应，反应为置换反应，反应为化合反应，三个反应为化合反应，三个反应均有元素化合价变化，均属于氧化还原反应，其中反应均有元素化合价变化，均属于氧化还原反应，其中反应和和中硅元中硅元素被还原，反应素被还原，反应中硅元素被氧化。中硅元素被氧化。(4)(RJ(4)(RJ必修必修1 1P81)P81)下列关于碳、

19、硅的叙述正确的是下列关于碳、硅的叙述正确的是( () )A.A.碳、硅都是碳、硅都是AA族元素，它们在自然界中都以化合态形式存在族元素，它们在自然界中都以化合态形式存在B.B.二氧化碳、二氧化硅的物理性质相似二氧化碳、二氧化硅的物理性质相似C.C.二氧化碳、二氧化硅都是酸性氧化物，能与二氧化碳、二氧化硅都是酸性氧化物，能与NaOHNaOH溶液反应生成相应溶液反应生成相应的盐的盐D.D.高纯度的二氧化硅用于制造半导体材料高纯度的二氧化硅用于制造半导体材料【解析】【解析】选选C C。自然界中含有单质碳。自然界中含有单质碳( (如金刚石、石墨如金刚石、石墨) )，A A错误；二氧错误；二氧化碳、二氧

20、化硅的物理性质化碳、二氧化硅的物理性质( (如熔沸点如熔沸点) )差别很大，差别很大，B B错误；高纯度的错误；高纯度的晶体硅用于制造半导体材料。晶体硅用于制造半导体材料。【速记卡片】【速记卡片】1.1.牢记两种物质的重要用途：牢记两种物质的重要用途：(1)(1)晶体硅：作半导体材料、制芯片、制太阳能电池。晶体硅：作半导体材料、制芯片、制太阳能电池。(2)(2)二氧化硅：制光导纤维。二氧化硅：制光导纤维。2.2.熟记熟记5 5个化学反应方程式：个化学反应方程式：(1)Si+4HF=SiF(1)Si+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2(2)Si+2NaOH+H(2)Si+2NaOH+H2 2

21、O=NaO=Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2(3)SiO(3)SiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2O O(4)SiO(4)SiO2 2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O O(5)Na(5)Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O=HO=H2 2SiOSiO3 3+Na+Na2 2COCO3 33.3.熟记两类含硅元素的材料：熟记两类含硅元素的材料：(1)(1)传统非金属材料：陶瓷、玻璃、水泥。传统非金属材料：陶瓷、玻璃、水泥。(2)(2)新型材料：硅晶体、二氧化硅、新型陶瓷。新型材料：

22、硅晶体、二氧化硅、新型陶瓷。考点一考点一 硅及其化合物的特殊性质硅及其化合物的特殊性质【自主训练】【自主训练】(2015(2015聊城模拟聊城模拟) )下列说法正确的是下列说法正确的是( () )单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料。单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料。合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料。合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料。盛放盛放NaOHNaOH溶液时，使用带磨口玻璃塞的玻璃瓶。溶液时，使用带磨口玻璃塞的玻璃瓶。MgMg2+2+、H H+ +、Si Si 、 在水溶液中能大量共存。在水溶液中能大量共存。向含向含K K+ +、NaNa+ +、BrBr- -、Si

23、Si 的溶液中通入的溶液中通入COCO2 2后仍能大量共存。后仍能大量共存。23O24SO23OSiOSiO2 2与酸、碱均不反应。与酸、碱均不反应。SiOSiO2 2不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器。不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器。SiOSiO2 2是酸性氧化物，能与是酸性氧化物，能与NaOHNaOH溶液反应。溶液反应。SiSiOSiSiO2 2HH2 2SiOSiO3 3均能一步转化。均能一步转化。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。A.A. B.B.C.C. D. D.【解析】【解析】选选B B。单质硅常用于制太阳能电池，正确；单质硅常用于制太阳能电

24、池，正确；合成纤维是合成纤维是有机材料，不是无机非金属材料，错误；有机材料，不是无机非金属材料，错误；NaOHNaOH能与玻璃中的能与玻璃中的SiOSiO2 2反反应：应：2NaOH+SiO2NaOH+SiO2 2=Na=Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O O，错误；，错误；H H+ +、Si Si 可结合生成难可结合生成难溶于水的硅酸，错误；溶于水的硅酸，错误；溶液中通入溶液中通入COCO2 2后，发生反应：后，发生反应：COCO2 2+H+H2 2O+O+Si =HSi =H2 2SiOSiO3 3+ + ，错误；，错误；SiOSiO2 2与碱、氢氟酸均可反应，与碱、氢氟酸均可反

25、应，错错误、误、错误、错误、正确；正确；SiOSiO2 2不能一步转化为不能一步转化为H H2 2SiOSiO3 3，因，因SiOSiO2 2与与H H2 2O O不不反应，错误；反应，错误；水玻璃俗称水玻璃俗称“泡花碱泡花碱”，可作黏合剂与防火剂，正，可作黏合剂与防火剂，正确。确。23O23O23CO【归纳总结】【归纳总结】硅及其化合物的特性硅及其化合物的特性物质物质一般规律一般规律硅及其化合物的特性硅及其化合物的特性SiSi硅的还原性比碳强硅的还原性比碳强SiOSiO2 2+2C Si+2CO+2C Si+2CO非金属单质与强碱反应一般不非金属单质与强碱反应一般不生成氢气生成氢气Si+2N

26、aOH+HSi+2NaOH+H2 2O=NaO=Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2非金属单质一般不与非氧化性非金属单质一般不与非氧化性酸反应酸反应Si+4HF=SiFSi+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2一般非金属单质为绝缘体一般非金属单质为绝缘体硅为半导体硅为半导体高温高温 =物质物质一般规律一般规律硅及其化合物的特性硅及其化合物的特性SiOSiO2 2酸性氧化物一般与水反应生成酸性氧化物一般与水反应生成相应的酸相应的酸SiOSiO2 2不溶于水，不与水反应不溶于水，不与水反应酸性氧化物一般不与酸发生复酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应分解反应SiOSiO2 2+4HF=S

27、iF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2O O“较强酸制较弱酸较强酸制较弱酸”是复分解是复分解反应的一般规律，碳酸酸性大反应的一般规律，碳酸酸性大于硅酸于硅酸NaNa2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O=HO=H2 2SiOSiO3 3+NaNa2 2COCO3 3，但在高温下，但在高温下NaNa2 2COCO3 3+SiO+SiO2 2 Na Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2H H2 2SiOSiO3 3无机酸一般易溶于水无机酸一般易溶于水硅酸和原硅酸难溶于水硅酸和原硅酸难溶于水高温高温 =【针对训练】【针对训练】( (20152015无锡无锡模拟模拟

28、) )下列叙述正确的是下列叙述正确的是( () )A.A.因为因为NaNa2 2COCO3 3+SiO+SiO2 2 Na Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2，所以硅酸的酸性比碳酸强，所以硅酸的酸性比碳酸强B.B.碳和硅都是碳和硅都是AA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似似C.C.二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧化硅是两性二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧化硅是两性氧化物氧化物D.D.二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反应生二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反应

29、生成硅酸成硅酸高温高温=【解析】【解析】选选D D。高温下，二氧化硅能和碳酸钠反应，不能说明碳酸酸。高温下，二氧化硅能和碳酸钠反应，不能说明碳酸酸性小于硅酸，要根据常温下，强酸制取弱酸进行判断，性小于硅酸，要根据常温下，强酸制取弱酸进行判断，A A错误；二氧错误；二氧化碳与二氧化硅属于不同的晶体类型，所以二氧化碳与二氧化硅的物化碳与二氧化硅属于不同的晶体类型，所以二氧化碳与二氧化硅的物理性质相差很大，理性质相差很大，B B错误；二氧化硅与氢氟酸反应生成氟化硅和水，错误；二氧化硅与氢氟酸反应生成氟化硅和水，氟化硅不属于盐，二氧化硅不属于两性氧化物，氟化硅不属于盐，二氧化硅不属于两性氧化物，C C

30、错误；二氧化硅和错误；二氧化硅和二氧化碳都能够与碱反应生成盐和水，属于酸性氧化物，但是二氧化二氧化碳都能够与碱反应生成盐和水，属于酸性氧化物，但是二氧化硅难溶于水，不能与水反应生成相应的酸，硅难溶于水，不能与水反应生成相应的酸，D D正确。正确。【加固训练】【加固训练】(2015(2015大连模拟大连模拟) )下列说法中，正确的是下列说法中，正确的是( () )A.A.粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应B.B.工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品C.C.水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品D.D.硅是

31、目前人类将太阳能转变为电能的重要材料硅是目前人类将太阳能转变为电能的重要材料【解析】【解析】选选D D。粗硅制备单晶硅的反应都是氧化还原反应，。粗硅制备单晶硅的反应都是氧化还原反应，A A错误；工错误；工艺师利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品，艺师利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品，B B错误；水晶的主要成分为错误；水晶的主要成分为SiOSiO2 2，C C错误。错误。考点二考点二 硅的制备及化合物的转化硅的制备及化合物的转化1.1.硅的制备：硅的制备：(1)(1)四氯化硅还原法。四氯化硅还原法。工艺流程。工艺流程。(2)(2)三氯甲硅烷还原法制备高纯度硅三氯甲硅烷还原法制备高纯度硅( (常用方法常用方法

32、) )。工艺流程。工艺流程。反应原理。反应原理。2.2.硅及其化合物的转化：硅及其化合物的转化：发生反应的化学方程式为发生反应的化学方程式为Si + OSi + O2 2 SiO SiO2 2SiOSiO2 2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O OCOCO2 2+H+H2 2O+NaO+Na2 2SiOSiO3 3=Na=Na2 2COCO3 3+H+H2 2SiOSiO3 3H H2 2SiOSiO3 3 SiO SiO2 2+H+H2 2O OSiOSiO2 2+2C Si+2CO+2C Si+2CO高温高温=【高考警示】【高考警示】(1)(1)硅

33、在加热条件下能与硅在加热条件下能与O O2 2发生反应，粗硅制备时，用焦炭在电炉中发生反应，粗硅制备时，用焦炭在电炉中隔绝空气还原隔绝空气还原SiOSiO2 2，生成，生成COCO，而不是，而不是COCO2 2。(2)(2)粗硅中杂质不是碳单质，而是粗硅中杂质不是碳单质，而是SiCSiC，因为发生反应，因为发生反应C+Si SiCC+Si SiC。(3)(3)制备纯硅时，石英管不能更换为玻璃管，因为高温条件下玻璃会制备纯硅时，石英管不能更换为玻璃管，因为高温条件下玻璃会软化。软化。高温高温=【典题】【典题】(2015(2015南昌模拟南昌模拟) )单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通单晶硅是信

34、息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅( (含铁、铝、硼、磷等杂质含铁、铝、硼、磷等杂质) )，粗硅与氯气反应生成四氯化硅粗硅与氯气反应生成四氯化硅( (反应温度反应温度450450500)500)，四氯化硅经提，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。图。相关信息如下：相关信息如下：a.a.四氯化硅遇水极易水解；四氯化硅遇水极易水解；b.b.硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成

35、相应的氯化物；c.c.有关物质的物理常数见下表：有关物质的物理常数见下表：物质物质SiClSiCl4 4BClBCl3 3AlClAlCl3 3FeClFeCl3 3PClPCl5 5沸点沸点/57.757.712.812.8- -315315- -熔点熔点/-70.0-70.0-107.2-107.2- - - -升华温度升华温度/- - -180180300300162162请回答下列问题：请回答下列问题：(1)(1)写出装置写出装置A A中发生反应的离子方程式中发生反应的离子方程式_。(2)(2)装置装置A A中中g g管的作用是管的作用是_；装置；装置C C中的试剂是中的试剂是_；装置

36、；装置E E中的中的h h瓶需要冷却的理由是瓶需要冷却的理由是_。(3)(3)装置装置E E中中h h瓶收集到的粗产物可通过精馏瓶收集到的粗产物可通过精馏( (类似多次蒸馏类似多次蒸馏) )得到高纯得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外还可能含有的元素是度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外还可能含有的元素是_(_(填写元素符号填写元素符号) )。(4)(4)为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素还原成还原成FeFe2+2+，再用，再用KMnOKMnO4 4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反标准溶液在酸

37、性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是应的离子方程式是5Fe5Fe2+2+ +8H+ +8H+ +=5Fe=5Fe3+3+Mn+Mn2+2+4H+4H2 2O O滴定前是否要滴加指示剂？滴定前是否要滴加指示剂？_(_(填填“是是”或或“否否”) )，请说明，请说明理由理由_。4MnO某同学称取某同学称取5.000 g5.000 g残留物，经预处理后在容量瓶中配制成残留物，经预处理后在容量瓶中配制成100 mL100 mL溶液，移取溶液，移取25.00 mL25.00 mL试样溶液，用试样溶液，用1.0001.0001010-2-2molmolL L-1-1KMnOKMnO4 4标准溶标准

38、溶液滴定。达到滴定终点时，消耗标准溶液液滴定。达到滴定终点时，消耗标准溶液20.00 mL20.00 mL，则残留物中铁元，则残留物中铁元素的质量分数是素的质量分数是_。【解析】【解析】制四氯化硅是由粗硅与制四氯化硅是由粗硅与ClCl2 2反应得到的，所以必须先制得反应得到的，所以必须先制得ClCl2 2，因，因SiClSiCl4 4极易水解，所以极易水解，所以ClCl2 2须干燥，再根据表格数据分析提纯须干燥，再根据表格数据分析提纯SiClSiCl4 4的方法。的方法。(1)(1)书写的是离子方程式，书写的是离子方程式，B B装置中盛放饱和食盐水除装置中盛放饱和食盐水除去去HClHCl，C

39、C装置中用浓硫酸除水以制得干燥纯净的装置中用浓硫酸除水以制得干燥纯净的ClCl2 2；(2)A(2)A中中g g管作用管作用为平衡压强，使液体顺利流下；为平衡压强，使液体顺利流下；h h瓶用冷却液冷却的主要目的是得到瓶用冷却液冷却的主要目的是得到SiClSiCl4 4；(3)(3)精馏粗产物得到精馏粗产物得到SiClSiCl4 4，温度应控制在，温度应控制在57.757.7，此时，此时BClBCl3 3变为气体，但变为气体，但AlClAlCl3 3、FeClFeCl3 3、PClPCl5 5均残留在瓶中，所以残留的元素是均残留在瓶中，所以残留的元素是FeFe、AlAl、P P、ClCl；(4)

40、(4)滴定时滴定时 自身是指示剂，终点时变为紫自身是指示剂，终点时变为紫4MnO红色且红色且30 s30 s内不变即可读数；内不变即可读数；高锰酸钾的物质的量为高锰酸钾的物质的量为1.0001.0001010-2-2molmolL L-1-120 mL20 mL1010-3-3L LmLmL-1-12.0002.0001010-4-4molmol，由，由5Fe5Fe2+2+知，知，25.00 mL25.00 mL试样中试样中FeFe2+2+的物质的量为的物质的量为1.0001.0001010-3-3molmol，原溶液中，原溶液中n(Fen(Fe2+2+) )4.0004.0001010-3-

41、3molmol，则，则w w 4.480%4.480%。4MnO314.000 10 mol 56 g mol100%5.000 g答案：答案：(1)MnO(1)MnO2 2+4H+4H+ +2Cl+2Cl- - Mn Mn2+2+Cl+Cl2 2+2H+2H2 2O O(2)(2)平衡压强浓硫酸使平衡压强浓硫酸使SiClSiCl4 4冷凝冷凝(3)Al(3)Al、P P、ClCl(4)(4)否否KMnOKMnO4 4溶液自身可作指示剂溶液自身可作指示剂4.480%4.480%【加固训练】【加固训练】1.(20151.(2015济宁模拟济宁模拟) )下列反应的离子方程式中，不正确下列反应的离子

42、方程式中，不正确的是的是( () )A.A.二氧化硅和氢氟酸反应：二氧化硅和氢氟酸反应：SiOSiO2 2+4H+4H+ +=Si=Si4+4+2H+2H2 2O OB.B.二氧化硅和氢氧化钾溶液反应：二氧化硅和氢氧化钾溶液反应：SiOSiO2 2+2OH+2OH- -= +H= +H2 2O OC.C.水玻璃中滴入盐酸：水玻璃中滴入盐酸： +2H+2H+ +=H=H2 2SiOSiO3 3D.D.碳酸钡滴加稀硝酸：碳酸钡滴加稀硝酸：BaCOBaCO3 3+2H+2H+ +=Ba=Ba2+2+H+H2 2O+COO+CO2 223SiO23SiO【解析】【解析】选选A A。A A项氢氟酸为弱酸

43、，书写离子方程式应写分子式，正确项氢氟酸为弱酸，书写离子方程式应写分子式，正确的离子方程式为的离子方程式为SiOSiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2O O；B B、C C、D D项均符合反应原项均符合反应原理及离子方程式书写要求。理及离子方程式书写要求。2.2.二氧化硅二氧化硅(SiO(SiO2 2) )又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料。硅及又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料。硅及其化合物的转化如图。下列说法正确的是其化合物的转化如图。下列说法正确的是( () )A.SiOA.SiO2 2既能与既能与HFHF反应，又能与反应，又能与NaOHNaOH反应

44、，属于两性氧化物反应，属于两性氧化物B.SiOB.SiO2 2和和SiSi都是光导纤维材料都是光导纤维材料C.C.在硅胶中加入在硅胶中加入CoClCoCl2 2可显示硅胶吸水是否失效可显示硅胶吸水是否失效D.D.图中所示转化反应都是非氧化还原反应图中所示转化反应都是非氧化还原反应【解析】【解析】选选C C。两性氧化物是指与酸和碱反应均生成盐和水的氧化物，。两性氧化物是指与酸和碱反应均生成盐和水的氧化物，SiOSiO2 2与与HFHF反应得到的反应得到的SiFSiF4 4不属于盐类，不属于盐类，A A项错误；项错误；SiOSiO2 2是光导纤维材料，是光导纤维材料，SiSi为半导体材料，为半导体材料，B B项错误；项错误；CoClCoCl2 2在吸水和失水状态下显示不同的颜在吸水和失水状态下显示不同的颜色，色，C C项正确；制取项正确；制取SiSi的过程中涉及氧化还原反应，的过程中涉及氧化还原反应，D D项错误。项错误。3.3.硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：(1)(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl(SiHCl3 3) )还原还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过