无机非金属材料的主角-硅、碳复习

必须会写对的方程式1、Si和NaOH溶液反应2、Si和HF反应3、SiO2与NaOH溶液反应4、SiO2与碳反应5、SiO2与HF反应6、向Na2SiO3溶液中通入过量CO27、Mg在CO2中燃烧8、向澄清石灰水中通入少量CO29、向澄清石灰水中通入过量CO210、除去CO2中的CO11、生产玻璃的两个方程式（1）SiO2与Na2CO3反应（2）SiO2与CaCO3反应第四章非金属及其化合物第一节碳、硅及无机非金属材料一、碳和硅的存在和性质1、存在形态及常见单质 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、石墨等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形两大类。2、单质的结构、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：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：作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池109º28'

金刚石是一种具有空间网状结构的原子晶体，金刚石的熔点（>3550℃）和沸点（4827℃）都很高,硬度很大。金刚石金刚石与石墨晶体结构对比------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------120º共价键范德华力

石墨是层状结构，在每一层内，碳原子排成正六边形，每个碳原子与其它3个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构；在层与层之间，是以分子间作用力结合的。由于同一层的碳原子以较强共价键结合，使石墨的熔点很高(比金刚石的还要高）。但由于层与层之间的分子间作用力很弱，容易滑动，使石墨的硬度很小。石墨

晶体硅是具有正四面体结构的立体网状结构的原子晶体。Si109º28'

晶体硅的晶体结构与金刚石相似，也是由一个硅原子与4个硅原子结合形成正四面体，许多这样的正四面体向周围空间延伸形成空间网状的结构。但由于硅原子半径比碳原子半径大，所以，其熔沸点要比金刚石低，硬度要比金刚石小。晶体硅结构3、化学性质(一般表现为还原性)

[特别提醒]

(1)碳单质的化学性质主要表现为还原性，能被氧化剂氧化为＋2价或＋4价的化合物。

(2)工业上制备硅的反应

①粗硅的制备：SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑

②由粗硅制纯硅：Si(粗)＋2Cl2=====△SiCl4

SiCl4＋2H2=====高温Si(纯)＋4HCl。

4、碳族元素特殊性（1）碳族元素在化合物中多以+4价稳定，而Pb在化合物中则以+2价稳定。（2）＋2价锡具有较强的还原性，＋4价铅具有较强的氧化性。例1：还原性Sn2+>Fe2+，氧化性PbO2>Cl2，试写出下列化学方程式：①氯气与锡共热：___________________②氯气与铅共热：___________________③PbO2浓盐酸共热__________________④能说明Sn2+还原性比Fe2+还原性强的离子方程式是_______________________.⑤把棕色的PbO2投入亚硫酸溶液中充分反应，可观察到把棕色的PbO2逐渐变成白色固体物质Sn+2Cl2==SnCl4Pb+Cl2==

PbCl2PbO2+4HCl(浓)==PbCl2+Cl2↑+2H2OPbO2+H2SO3=PbSO4+H2OSn2++2Fe3+=Sn4++2Fe2+∆∆∆物质二氧化碳二氧化硅分类均为酸性氧化物结构特点由分子构成由氧原子与硅原子构成立体网 状结构物理性质熔沸点低，可溶于水坚硬难熔的固体，不溶于水化学性质

与碱(如NaOH)反应CO2＋2NaOH==Na2CO3＋H2OSiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O与水反应CO2＋H2OH2CO3与CaO

反应CaO＋CO2===CaCO3

高温CaO＋SiO2=====CaSiO3与HF反应4HF＋SiO2===SiF4↑＋2H2O用途制饮料、碳酸盐等光导纤维、光学仪器、电子部件存在空气岩石、水晶、硅藻土二、CO2

和SiO2

的比较109º28'SiO二氧化硅二氧化硅是原子晶体，一个硅原子跟4个氧原子结合，每个氧原子跟两个硅原子结合。实际上，二氧化硅晶体是由硅原子和氧原子按1：2的比例所组成的立体网状结构的晶体。它的熔点（1723℃）沸点（2230℃）高，硬度大，不导电，难溶于一些常见的溶剂。【小结点睛】

1、牢记2种物质的用途

①晶体硅：半导体材料，制芯片、太阳能电池。

②二氧化硅：制光导纤维

2、熟记5个化学方程式①Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑②Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑③SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O④SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O⑤Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3弱

H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O

Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓

干燥剂、催化剂

2、硅酸盐

①硅酸盐的表示——氧化物组合表示法 如Na2SiO3：__________________________，

CaMg3Si4O12：________________________。表示方法：(1)根据原子守恒及原子个数比例配置系数；(2)按活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水的顺序书写。（3）氧化物之间以“·”隔开，系数出现分数的要化为整数。（4）硅酸盐的组成用氧化物来表示，但实际上硅酸盐并不是以简单氧化物形式存在。 Na2O·SiO2CaO·3MgO·4SiO2②硅酸钠 硅酸钠水溶液俗称水玻璃，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。3．无机非金属材料

(1)常见硅酸盐材料产品水泥玻璃陶瓷设备水泥回转窑玻璃窑原料___________________________________黏土石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英

(2)特殊含硅材料 ①SiC(俗称___________)具有金刚石结构，硬度大，可用作砂纸、砂轮的磨料。 ②含硅4%的硅钢具有很高的______________性，可用作变压器的铁芯。 ③硅橡胶具有耐高温、耐低温的性质。 ④分子筛用作_____________和催化剂。金刚砂导磁吸附剂1、熔沸点 一般情况下，非金属单质熔沸点低，硬度小，但硅、金刚石熔沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质，所以可用金刚石制作钻头和切割工具。2、导电性 一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨是电的良导体，所以晶体硅可作半导体材料，石墨可作电极。碳、硅及其化合物的特性与应用

3、SiO2作为酸性氧化物的特性

(1)一般情况下，只有碱性氧化物与酸反应，酸性氧化物只与碱反应，不与酸反应，但SiO2是酸性氧化物，却能与HF反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，所以不能用玻璃容器盛放HF，用氢氟酸刻蚀玻璃。

(2)一般情况下，酸性氧化物与水反应生成相应的酸，但SiO2不溶于水，不与水反应。5、硅酸和硅酸盐的溶解性 一般情况下，大多数酸溶于水，如盐酸、醋酸、碳酸，但硅酸却不溶于水。 硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐是Na2SiO3，其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。例1、牙膏样品中碳酸钙的定量测定。利用下图所示装置(图中夹持仪器略去)进行实验，充分反应后，测定C中生成的BaCO3沉淀质量，以确定碳酸钙的质量分数。

依据实验过程回答下列问题：

(1)实验过程中需持续缓缓通入空气。其作用除了可搅拌B、C中的反应物外，还有：________；

(2)C中反应生成BaCO3的化学方程式是________________。

(3)下列各项措施中，不能提高测定准确度的是________(填标号)。

a．在加入盐酸之前，应排净装置内的CO2气体

b．滴加盐酸不宜过快

c．在A～B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置

d．在B～C之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置

(4)实验中准确称取8.00g样品三份，进行三次测定，测得BaCO3平均质量为3.94g。则样品中碳酸钙的质量分数为________。

(5)有人认为不必测定C中生成的BaCO3质量，只要测定装置C在吸收CO2前后的质量差，一样可以确定碳酸钙的质量分数。实验证明按此方法测定的结果明显偏高，原因是

。 【解析】

B中生成的CO2气体，在除去了CO2的空气作用下，可全部排入到C中与Ba(OH)2反应，提高实验的准确性。B中反应发生前，装置内若残留有CO2，会影响测量的准确度；滴加盐酸过快，有可能导致CO2不能被C中Ba(OH)2全部吸收；因水对BaCO3质量不产生影响，Ba(OH)2又是足量的，故挥发出的HCl不会影响CO2的吸收，答案为c、d。3.94gBaCO3的物质的量是0.02mol，由碳守恒知样品中含有0.02molCaCO3，质量为2g，其质量分数为25%。直接测量C装置实验前后的质量，可求出生成的CO2的质量，但因从B中出来的还有水蒸气、HCl气体等，会导致测量结果偏高。 【答案】

(1)把生成的CO2全部排入C中，使之完全被Ba(OH)2溶液吸收 (2)Ba(OH)2＋CO2=