高考化学 教材回归详析 4.1 无机非金属材料的主角 硅

1、PAGE PAGE 6第四章 非金属及其化合物无机非金属材料的主角硅考点梳理1.了解碳、硅单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解碳、硅单质及其重要化合物对环境质量的影响。3.了解常见无机非金属材料的性质和用途一、C、Si单质性质及其用途的比较。1.物理性质碳硅存在形态既有游离态，又有化合态；主要单质有：金刚石、石墨、C60等同素异形体在地壳中的含量仅次于氧，全部以化合态存在；主要单质有：晶体硅和无定性硅两大类单质的物理性质金刚石熔点很高，硬度很大；石墨熔点很高（比金刚石高）硬度较小，能导电，有滑腻感。晶体硅，灰黑色，有金属光泽；与金刚石相似，熔点很高，硬度很大；是良好的半导体材料。用途金

2、刚石用作切割工具；石墨用作电极、铅笔芯。含硅4的硅钢具有很高的导磁性，主要用作变压器铁芯；含硅15的硅钢具有很好的耐酸性能，作为耐酸材料；制光电池等2.化学性质(1)碳单质的化学性质还原性与O2反应：O2不足：2C+O2点燃 2CO；O2充足：C+O2 点燃 CO2与其他物质反应：a.与CuO反应：2CuO+C 2Cu+CO2 (可用于某些金属的冶炼)；b.与CO2反应：CO2+C 高温 2CO；c.与水蒸气反应：C+H2O(g)高温 CO+H2 (用于生产水煤气)；d.与浓硫酸反应：C+2H2SO4(浓) CO2+2SO2+2H2O。(2)硅的化学性质还原性 与氢氟酸反应：Si+4HF=Si

3、F4+2H2；与NaOH溶液反应：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2;与O2反应：Si+O2 SiO2。二、CO2和SiO2的比较物 质二氧化硅二氧化碳晶体类型原子晶体分子晶体物理性质硬度大、熔沸点高、常温下为固体、不溶于水熔沸点低，常温下为气体，微溶于水质与水反应不反应CO2 + H2O H2CO3与酸反应SiO2 + 4HF = SiF4+ 2H2O不反应与碱反应高温SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O高温盛碱液的试剂瓶用橡皮塞CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O或CO2 + NaOH = 2NaHCO3与盐反应SiO2 + Na2CO3

4、Na2SiO3 + CO2高温SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2Ca(ClO)2 + CO2 + H2O = CaCO3 + 2HClOCO2 + Na2CO3 + H2O = 2NaHCO3与碱性氧化物反应SiO2 + CaO CaSiO3 CO2 + Na2O Na2CO3与碳反应CO2+C高温 2CO；主要用途化工原料、灭火剂。干冰用作制冷剂，人工降雨。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光导纤维。 3、硅酸及硅酸盐（1）硅酸物理性质：与一般的无机含氧酸不同，硅酸难溶于水。化学性质：a.弱酸性：是二元弱酸，酸性比碳酸弱，与NaOH溶液反应的化学方程式为

5、：H2SiO3+2NaOH= Na2SiO3+2H2O。b.不稳定性：受热易分解，化学方程式为：H2SiO3 H2O+ SiO2。制备：通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得，如Na2SiO3溶液与盐酸反应：Na2SiO3+2HCl= H2SiO3+2NaCl用途：硅胶可用作干燥剂、催化剂的载体等。2、硅酸盐硅酸盐：硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。硅酸钠：硅酸钠溶液俗称水玻璃，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。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（Na2SiO3）可表示为Na2OSiO2。长石（KAl

6、Si3O8）可表示为K2OAl2O36SiO2。（注意：硅酸盐写法与氧化物写法中各元素的化合价保持不变，原子个数比相等；表示顺序一般为：活泼金属的氧化物较活泼金属的氧化物二氧化硅水。三、常见无极非金属材料及其主要用途1.传统的无极非金属材料硅酸盐材料是传统的无机非金属材料：玻璃、水泥、各种陶瓷等都是以黏土、石英和长石等为原料生产的硅酸盐制品，比较如下硅酸盐产品水 泥玻 璃陶瓷原 料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英黏土反应原理发生复杂的物理化学变化（不作要求）高温高温SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷

7、窑主要成分3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3Na2SiO3、CaSiO3、SiO2反应条件高温高温高温(2)主要用途陶瓷、玻璃、水泥是主要建材，也广泛应用于生活中。2.特殊功能的含硅物质(1)碳化硅具有金刚石结构，可用作磨料。(2)含硅元素4%的硅钢具有导磁性。(3)硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。【热点难点】1. 硅及其化合物的特殊性质1.硅(1)硅的非金属性弱于碳，但碳在自然界中既有游离态又有化合态，而硅却只有化合态。(2)硅的还原性强于碳，但碳能还原SiO2：SiO2+2C 2CO+Si 。(3)非金属单质跟碱溶液作用一般无H2产生，但Si能跟碱溶液作用放出H2：S

8、i+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2。(4)非金属单质一般不跟非氧化性酸反应，但硅能跟氢氟酸反应。(5)非金属单质一般为非导体，但硅为半导体。2.二氧化硅(1)非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiO2的熔点却很高。(2)酸性氧化物一般不跟酸反应，但SiO2能跟氢氟酸反应。3.硅酸(1)无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水。(2)H2CO3的酸性强于H2SiO3，所以有Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3，但在高温下Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2能发生是因为生成的CO2容易挥发。【典例1】某氧化物不溶于水，溶于熔化的NaOH中，生成易溶于水的化

9、合物，向稀盐酸中滴加所生成化合物的水溶液，立即有白色沉淀产生，则原氧化物是()AAl2O3 BMgOCSiO2 DFe2O3答案C解析能与NaOH反应的氧化物有Al2O3、SiO2，生成物分别为NaAlO2和Na2SiO3，但由于题目中是向稀盐酸中加所生成化合物的水溶液，即盐酸过量，NaAlO2与过量盐酸反应生成AlCl3，无沉淀，Na2SiO3与盐酸反应生成H2SiO3白色沉淀，故选C。二、CO2与碱的反应及COeq oal(2,3)、HCOeq oal(,3) 的检验1.CO2与NaOH反应成分的判断(1)反应原理NaOHeq o(,sup12(少量CO2)Na2CO3eq o(,sup1

10、2(过量CO2)NaHCO3(2)反应后溶质成分的判断方法溶质的成分X11NaHCO311X21NaOH、Na2CO3（3）CO2与常见溶液的反应和现象Ca(OH)2 或Ba(OH)2溶液CO2不足时，生成白色沉淀；CO2过量时，生成的白色沉淀消失，溶液变澄清。Na2SiO3溶液CO2不足：Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3；CO2过量：Na2SiO3+2H2O+2CO2=2NaHCO3+H2SiO3。两种情况均生成白色胶状沉淀。饱和Na2CO3溶液Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3，有白色固体析出。2. COeq oal(2,3)、HCOeq oal(,3)

11、的检验(1)COeq oal(2,3)的检验向待检验溶液中滴加一定量的Ca2或Ba2的可溶性盐溶液，有白色沉淀生成，再加入适量的酸，白色沉淀溶解且生成无色，无味的气体，则待检溶液中有COeq oal(2,3)。(2)HCOeq oal(,3)的检验向待检验溶液中滴加足量的Ca2或Ba2的可溶性盐溶液，无明显现象，再向溶液中加入足量的酸。若溶液中有无色、无味的气体生成，则待检溶液中有HCOeq oal(,3)。【典例2】下列说法正确的是()A将CO2通入CaCl2溶液或饱和Na2CO3溶液均有白色沉淀生成B某溶液中加入Ba(OH)2溶液中有白色沉淀，说明可能有COeq oal(2,3)不可能含有HCOeq oal(,3)C在标准状况下将2.24 L CO2通入100 mL 1.0 mol/L的NaOH溶液中充分反应，其反应的离子方程式为：CO22OH=COeq oal(2,3)H2ODNaHCO3溶液和Na2CO3溶液可以用CaCl2溶液鉴别答案D解析A项CO2与CaCl2不反应，无现象，与饱和Na2CO3溶液反应生成溶解