专题四非金属Si、C及其化合物

专题四非金属C、Si及其化合物【对焦高考】考点V八、、考纲内容高考真题热度碳的单质及其重要化合物的性质1、了解碳及其重要化合物的主要性质及其应用2、了解碳的氧化物对环境的影响2017北京理综，262016江苏单科，1**硅及其无机非金属材料1、了解硅及其重要化合物的主要性质及其应用2、了解硅及其重要化合物的制备方法2017课标m,262014重庆理综，1***【考点解读】课标卷对碳和硅单质及它们的化合物的性质进行单独考查的频率较低，主要是通过对化学基本概念、基本理论和化学反应原理等知识的考查穿插去考查。本专题与新材料有一定的相关性，在今后的高考中的占比会有所提升。【基础梳理】1、碳与硅的物理性质及其对比碳硅存在形态游离态和化合态化合态结构金刚石：空间网状石墨：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【易混归纳】碳、硅单质的特殊性（1）一般情况下，非金属单质熔、沸点低，硬度小，但晶体硅、金刚石溶、沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质。(2)一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。高温TOC\o"1-5"\h\z(3)Si的还原性强于C，但C在高温下能还原出Si：SiO+2C====Si+2COt…、一一一 一… . .2(4)非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能跟氢氟酸作用：Si+4HF=SiFt+2Ht。(5)常见的与强酸反应生成H的固体单质有Al和Si,能够置换出HO中氢的非金属单质为碳，这些特征反应常作为推断题的突破口。 2(6)金刚石为原子晶体，1mol金刚石中含有2mol碳碳单键；晶体硅为原子晶体，1mol晶体硅中含有2molSi-Si键；二氧化硅为原子晶体，1molSiO中含有4molSi-O键；石墨为混合晶体；C是分子晶体。 22、二氧化碳与二氧化硅的比较60物质二氧化硅二氧化碳结构立体网状结构，不存在单个分子存在单个分子82分子主要物理性质硬度大，溶、沸点高，常温下为固体，不溶于水溶、沸点低，常温下为气体，微溶于水化学性质与水反应不反应CO2+H2O=H2CO3与酸反应只与氢氟酸反应：SiO2+4HF=SiF4t+2H2O不反应与碱反应SiO2+2NaOH=Na2siO3+2H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)CO2少量：CO2+2NaOH=Na2cO3+H2OCO2足量：CO2+NaOH=NaHCO3与盐反应如与NaCO反应：2 3高温SiO2+Na2cOj==Na2siO3+CO2t如与Na2siO3反应：Na2siOjCOj不^)+H2O=H2SiO31+Na2co或Na2siO3+2C02虚量)+2H2O=H；SiOj+2NaHCO3与碱性氧化物反应如与CaO反应：高温SiO2+CaO====CaSiO3如与NaO反应：2Na2O+CO2=Na2cO3用途制光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐3、硅的化学性质硅的化学性质不活泼，常温下只能与F、氢氟酸、强碱溶液反应；在加热条2件下，能与O2、Cl2等少数非金属单质化合。Si+4HF=SiFf+2H， Si+2NaOH+HO=NaSiO+2HtSi+O===SiO3、硅酸及硅酸盐2 2 232 2 2①硅酸物理性质：不溶于水，无色透明，胶状（硅胶） 硅胶可用作催化剂的载体和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂（硅胶疏松多孔）。化学性质：弱酸性，只与强碱反应：HSiO+2NaOH=NaSiO3+2HO比碳酸酸性弱：NaSiO3+HO；CO2=Na2CO3+H2Si2O313（漉酸制弱酸）制备方法：可溶性硅酸烝+酸，2如2NalSiO+zHcrZNaCl+HSQITOC\o"1-5"\h\z不稳定性：受热易分解HSiO===Si（）2+HO 23【易错归纳】（1）SiO2是H2siO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备HSiO。 2 2 3（22）酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO^^R氢氟酸作用：SiO「4HF=SiF4t+2H2O。 22（3）不能混淆二氧化硅和晶体硅的用途，用于制作光导纤维的是SiO,用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅。 2（4）水晶、石英、玛瑙的主要成份都是SiO。②硅酸盐 21.Na2SiO3：NaSQ的水溶液俗称水玻璃,是无色黏稠液体，常用于制作黏合剂、防腐剂而耐火材料。a.贮存：盛放NaSiO溶液的试剂不能用玻璃塞，因为NaSiO是一种矿物质胶，能把试剂瓶和曲塞黏合在一起。 2 3b.变质：Na2siO3水溶液在空气中易变质，离子方程式为：SiO2-+CO+HO=HSiOI+CO2-。C：硅酸盐组成的表示方法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，排列顺序：活泼金属氧化物一较活泼金属氧化物一二氧化硅一水，如硅酸钠（Na2siO3）可表示为Na2O-SiO2，石棉网（CaMg3Si4Oj可表示为CaO-3MgO•4SiO2。 3

4、硅酸盐材料常识物质水泥玻璃陶瓷原料黏土石灰石、石英沙、纯碱黏土设备水泥回转窑玻璃熔炉陶瓷变化复杂的物理、化学变化过程主要反应：Na2cO3+SiO2gNa2siO3+CO；t 2CaCO「SiO「高温二CaSiO/C。/加水混合一成型一干燥一烧结一冷却组成硅酸三钙（3CaO・SiO2）硅酸二钙（2CaO・SiO、2铝酸三钙（3Ca0・Al2O3）硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅硅酸盐用途重要的建筑材料制作玻璃瓶、化学实验用的玻璃仪器等在工农业，生活、实验室中使用说明（1）传统的无机非金属材料主要指硅酸盐材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷等。（2）水泥中加入石膏是为了调节水泥的硬化速度。【对点训练】.硅及其化合物在材料领域中应用广泛，下列叙述正确（）A硅单质是制造玻璃的主要原料 BCaSiO可用来制造太阳能C水泥的主要成分是NaSiO、CaSiO和SiOD二氧化硅是制造光导纤维的材料.下列说法错误的是（）3 3 2A.古代的陶瓷、砖瓦，现代的玻璃、水泥等，都是硅酸盐产品B.工业上制取水泥的主要原料为黏土、石灰石C.博物馆窗户上普通玻璃的主要成分是SiO2D.青花瓷胎体的原料为高岭土［Al2Si205sH）」,若以氧化物形式可表示为AlO-2SiO-2HO 2253「化学与环境、材料、信息、能源关系密切。下列就法不正确的是（）A.高铁酸钾（KFeO）是一种新型、高效、多功能水处理剂，既能杀菌消毒又能净水2 4“光化学烟雾”“臭氧空洞”的形成都与氮氧化物有关

C.减少使用含12c或14c的产品符合“促进低碳经济”宗旨D.高纯度的二氧化硅广泛应用于制造光导纤维，光导纤维遇强碱会“断路”4.用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系正确的是（）选项操作及现象溶液A通入82，溶液变浑浊，继续通入cO2至过量，浑浊消失饱和Na2c03溶液B通入82,溶液变浑浊，继续通入cO2至过量，浑浊消失Na2siO/溶液C通入82，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊不消失，再加入2品红溶液，红色褪去Ca(ClO)2溶液D通入82,溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失，再加入足2量NaOH溶液，又变浑浊Ca(OH)2溶液.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丁丁关系：甲一•乙L丙。下列有关物质的推断不正确的是（）A.若甲为焦碳，则丁可能为O2 B.若甲为SO/则丁可能是氨水C.若甲为Fe,则丁可能盐酸2 D.若甲为NaOH溶液，则丁可能是CO2.在给定的条件下，下列选项中所示的物质间转化均能一步实现的是（）Cl2A.Cl2A.粗硅——>SiCl4高温4H2iSi高温Mg(OH)2 >MgCl2(aq) >Mg盐酸 蒸发 nh3・h2o 蔗糖C.FeO >FeCl（aq） >无水FeClD.AgNO（aq） 2[Ag（NH）]OH（aq/丁：Ag.将2.8g硅粉与2.3g钠同时放到足量的水中,3采用恰当的方法收集反应过程中产生的气体（全部收集），这些气体在标准状况下的体积为（）A.1.12L B.4.48L C.5.6L D.3.36L.某二价金属的碳酸盐和酸式碳酸盐的混合物和足量的稀盐酸反应，消耗H+和CO的物质的量之比为6：5,则该混合物中碳酸盐和酸式碳酸盐的物质的量之比为（）A.1:1 B.1:2 C.1:3 D.1:4.金属铝质轻且有良好的防腐性，在国防工业中有非常重要的作用，利用铝热反应完成钢轨的焊接非常方便迅速。完成下列填空：（1）在特制漏斗中将铝热剂混合均匀后，引发铝热反应的操作是（2）硅与铝同周期，地壳里硅、铝的含量为硅铝（填“>”“〈”或“=”）。工业上制备铝的化学方程式是（3）SiO是硅酸盐（NaCaSiO）的主要成分，NaCaSiO也可写成NaOCaO«6SiO，钠长石（NaAlSiO）的氧化物的形式为 2______" ，长石是硅酸盐，不同类长石其氧原芋的物质的量分数相同，由此可推断钙长石的化学式为（4）某铝合金由Al、Si、Cu、Mg组成。①取100g该铝合金样品，分成等质量的A、B两份。向A中加入足量NaOH溶液，B份加入足量的稀盐酸。②待两份反应物都充分反应之后，称得滤渣质量相差1.60g，收集得到的两份气体的体积之差2240ml（标准状况下）。则样品中Si和Mg的物质的量分别是n（Si）=和n（Mg）=。.水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成份为CaO、SiO，并含有一定的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：划项4法测定回答下列问题：（1）在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助剂，还需要加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是，还可以使用代替硝酸。（2）沉淀A的主要成分是，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为。（3）加氨水过程中加热的目的是。沉淀B的主要成分为、（写化学式）。（4）草酸钙沉淀经稀HSO4处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为：MnOj+H+；H2c之。"-Mn2++CO+.。。实验中称量称取0.4g水泥样品，滴定时消耗了为。0.405mol2・2L-的KMnO溶液36.00ml,则水泥样品中钙的质量分数为。 4.（12湖北竞赛）近年来我国光纤光缆的快速发展产生了对光纤预制的迫切需求。光纤预制是制造石英系列光纤的核心原材料。（1）如果把光缆裸露在碱性土壤中，结果会短路，用离子方程式说明原因： O（2^英的^广泛^列说法正确的是 。A.制备石英玻璃用来制造耐高温的化学仪器B.可用作吸附剂或催化剂载体C.工艺师用盐酸刻蚀石英制作艺术品D.制备各种各样的陶瓷制品，如坩埚、蒸发皿、氮化硅高温结构陶瓷等（3）晶体硅是电子工业的重量材料，工业上大量的晶体硅通常是由石英为原料制备得到的。第一步，碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅（含铁、铝、硼、磷等杂质）；第二步，粗硅与氯气反应生成四氯化硅（反应温度450--500℃）；第三步，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得到高纯硅。相关信息如下：a.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；b.有关物质的物理常数见下表：物质SiCl4BCl 3 AlCl 3 FeCl 3 PCl 5 沸点/℃57.712.8 315 溶点/℃-70.0-107.2------升华温度/℃ 180300162①写出获得粗硅的化学方程式： ②第二步获得的粗产品经冷却后再通过精馏（类似多次蒸馏）得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是（填写元素符号）。③第三步中用SiCl4与过量干燥的H2反应制备纯硅，为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及 ，原因是。答案1-5DCBDC6-8ADB(1)铺上一层KClO粉末，点燃插入的镁条；3通电＞；2A1203c熔融)====4A1+3OJ；(3)Na2O-A12O3-