2017高考化学一轮复习 专题十六 碳、硅及其化合物 无机非金属材料 考点一 碳、硅单质的性质教学案

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1、专题十六　碳、硅及其化合物　无机非金属材料考纲展示　命题探究1　碳、硅元素的原子结构与存在2　碳、硅单质的性质物质碳硅物理性质颜色、状态无色(金刚石)或黑色(石墨)固体有金属光泽的灰黑色固体熔点(℃)3550(金刚石)、3652～3697(石墨)1410沸点(℃)48272355密度(g/cm3)3.51(金刚石)、2．25(石墨)2.32～2.34溶解性难溶于一般溶剂难溶于一般溶剂硬度硬度很大硬度较大续表物质碳硅化学性质与非金属单质反应C＋O2CO22C＋O22COSi＋O2SiO2Si＋2F2===SiF4与氧化物反应C＋2CuOCO2↑＋2C

2、u3C＋Fe2O33CO↑＋2Fe2C＋SiO22CO↑＋Si与FeO反应：Si＋2FeOSiO2＋2Fe与酸反应与浓硫酸、浓硝酸反应：C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2OC＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O只与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑与水或碱反应①与碱不反应②C＋H2O(g)CO＋H2与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑学霸巧学卡硅的还原性比碳的强，但碳能置换出SiO2中的硅。这是因为碳元素和硅元素位于元素周期表中第ⅣA族，碳的原子半径比硅的小，失电子能

3、力比硅的弱，所以硅的还原性比碳的强。但反应2C＋SiO2Si＋2CO↑是在高温条件下进行的，且生成物CO为气体，从反应体系中逸出，有利于反应向右进行。3　硅的工业制法(1)制取粗硅工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。SiO2＋2CSi＋2CO↑。(2)粗硅提纯①Si＋2Cl2SiCl4，SiCl4＋2H2Si＋4HCl。②Si＋3HClSiHCl3＋H2，SiHCl3＋H2Si＋3HCl。③晶体硅用途：作半导体材料，制芯片，制太阳能电池。学霸巧学卡(1)用焦炭还原SiO2，产物是CO而不是CO2。(2)粗硅中含碳等杂质，与Cl

4、2反应生成的SiCl4中也含CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度硅。1.思维辨析(1)晶体硅熔点高、硬度大，所以可用于制作半导体材料。(　　)(2)甲、乙、丙、丁四种物质中，甲、乙、丙均含有相同的某种元素，它们之间具有如下转化关系：甲乙丙。若甲为焦炭，则丁可能是O2。(　　)(3)高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅。(　　)(4)常温下硅既不能与强酸反应也不能与强碱反应。(　　)(5)加热到一定温度，硅能与氧气、氯气等非金属反应。(　　)(6)晶体硅可用作光导纤维材料。(　　)答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×

5、　(5)√　(6)×2．下列关于碳、硅的叙述正确的是(　　)A．碳、硅都是ⅣA族元素，它们在自然界中都以化合态形式存在B．二氧化碳、二氧化硅的物理性质相似C．二氧化碳、二氧化硅都是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成相应的盐D．高纯度的二氧化硅用于制造半导体材料答案　C解析　碳元素的存在既有游离态也有化合态，A项错误；用于制造半导体材料的物质应是晶体硅，故选C。　[考法综述]　结合生活和生产实际，考查硅的用途和制单质硅的原理，同学们需记得硅的主要物理性质、化学性质及硅的工业制法。命题法1　硅的主要性质和用途典例1　　某短周期非金属元素的原子核外最外

6、层电子数是次外层电子数的一半，该元素(　　)A．在自然界中只以化合态的形式存在B．单质常用作半导体材料和光导纤维C．最高价氧化物不与酸反应D．气态氢化物比甲烷稳定[解析]　由已知信息可知该非金属元素为硅。硅强烈亲氧，在自然界硅元素是以氧化物或复杂硅酸盐形式存在，不存在单质硅，A正确；硅单质能用作半导体材料而不能用作光导纤维，制造光导纤维是用二氧化硅，B错误；SiO2能与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，C错误；非金属性：C>Si，故SiH4的稳定性弱于甲烷，D错误。[答案]　A【解题法】　硅的特性归纳总结一般规律硅及其化合物特

7、性硅还原性大于碳2C＋SiO2Si＋2CO↑非金属与强碱溶液反应一般不产生H2硅可与强碱溶液反应产生H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑非金属一般不与非氧化性酸反应Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑一般非金属单质为绝缘体硅为半导体，常用于电子部件命题法2　硅的工业制备典例2　　硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。回答下列问题：(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。这种“金属”可能是__________。(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料

8、。其中，生产普通玻璃的主要原料有________________。(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基