高考化学一轮复习《碳、硅及无机非金属材料》学案

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1、第一节碳、硅及无机非金属材料[最新考纲]　1.了解C、Si元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。3.以新材料、新技术为背景考查C、Si元素及其重要化合物的性质及应用。[知识网络]1．碳及其化合物的转化关系图2．硅及化合物转化关系图3．碳、硅及其化合物的转化关系图考点一应用广泛的非金属单质——碳、硅[课前预习]1．C、Si单质的存在形态、物理性质及用途(1)自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有化合态。碳单质主要有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。(2)单质的结

2、构、物理性质与用途比较碳硅结构金刚石：空间网状结构石墨：层状结构晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构物理性质金刚石熔点高、硬度大石墨熔点高、质软，有滑腻感晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高用途金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池2．碳、硅的化学性质：①碳单质的化学性质——还原性。a．与O2的反应(用化学方程式表示)：O2不足：2C＋O2点燃,2CO；O2充足：C＋O2点燃,CO2。b．与其他物质的反应(用化学方程式表示)：与CuO反应：2CuO＋C高温,2Cu＋CO2↑(可用于金属的冶炼)；与CO2反应：CO2＋C高温,2C

3、O；与水蒸气反应：C＋H2O(g)高温,CO＋H2(制水煤气)；与浓硫酸反应：C＋2H2SO4(浓)△,CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。②硅的化学性质——还原性。a．与氢氟酸反应的化学方程式：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑；b．与NaOH溶液反应的化学方程式：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑；c．与O2反应：Si＋O2△,SiO2。[课内探究]考点1　硅单质的特性非金属的一般规律硅的特性硅还原性强于碳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

4、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[典题示例]判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)(2013·广东高考)高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅。(　　)(2)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料。(　　)(3)(2011·山东高考)单质硅常用作半导体材料和光导纤维。(　　)(4)(2011·山东高考)硅在自然界中只以化合态的形式存在。(　　)(5)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应。(　　)答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×考点2　硅的工业制法1．制取粗硅工业上，

5、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(1)Si＋2Cl2SiCl4，SiCl4＋2H2Si＋4HCl。(2)Si＋3HClSiHCl3＋H2，SiHCl3＋H2Si＋3HCl。3.注意问题(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Cl2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。[典题示例]1．半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”，即由SiO2制取Si。制取过程中不涉及的化学反应是(　　)A．2C＋SiO2Si＋2CO↑B．SiO2＋

6、2NaOH===Na2SiO3＋H2OC．Si＋2Cl2SiCl4D．SiCl4＋2H2Si＋4HCl解析：选B　工业制取纯硅的工艺流程为：SiO2粗硅SiCl4纯硅，该工艺流程中不涉及SiO2与NaOH溶液的反应。[当堂达标]1．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－1可知，硅燃烧放出的热量多C．自然界中硅的储量丰富，可以从自然界直接获得单质硅D．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料之一解析：选C

7、　自然界中的硅是以化合态的形式存在，故不能从自然界中直接获得单质硅。2．在①浓硝酸　②水　③浓硫酸　④氢氟酸　⑤氢氧化钠溶液中，能与单质硅起化学反应的是(　　)A．①②　　　　　　　　　B．②④C．④⑤D．③④解析：选C　Si与水、浓H2SO4、浓HNO3均不发生反应，但Si能与氢氟酸、NaOH溶液反应放出H2。3．制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)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：(1)写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式为_