高考专题-碳、硅及其无机非金属材料讲义高三化学一轮复习

高考专题：碳、硅及无机非金属材料[考纲要求]1.了解碳、硅元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。2.了解碳、硅元素单质及其重要化合物对环境的影响。[要点浓缩]硅：自然仅存化合态，单质常做半导体，熔点高，硬度大，光电芯片把它用。[要点细化]1.碳、硅单质(1)原子结构、自然界存在形态、物理性质及用途碳硅原子结构自然界存在形态既有化合态，也有游离态，是组成有机物的基本元素

只有化合态，是构成矿物和岩石的主要元素

物理性质金刚石：熔点高、硬度大、不导电

石墨：硬度小、导电灰黑色固体，有金属光泽，熔点高、硬度大、有脆性，导电性介于导体和绝缘体之间

用途金刚石用于切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯

半导体材料、合金材料、芯片和光电池

碳、硅单质的化学性质①碳与O2、氧化物（Fe2O3、SiO2、CO2、H2O）、强氧化性酸（浓硫酸、浓硝酸）反应②硅与非金属（O2、F2、Cl2）、氢氟酸、NaOH溶液反应2．碳、硅的氧化物的性质(1)CO的主要性质①可燃性：其化学方程式为2CO＋O2eq\o(=,\s\up11(点燃))2CO2。②还原性：3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up11(△))2Fe＋3CO2。(2)SiO2和CO2的比较物质CO2SiO2物理性质水溶性、状态微溶于水，常温下为气体不溶于水，常温下为固体熔沸点、硬度熔沸点低熔沸点高，硬度大化学性质相同点氧化性CO2＋Ceq\o(=,\s\up11(高温))2COSiO2＋2Ceq\o(=,\s\up11(高温))Si＋2CO↑与NaOH反应CO2＋NaOH=NaHCO3或CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2OSiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O盛碱液的试剂瓶用橡胶塞与CaO反应CO2＋CaOeq\o(=,\s\up11(△))CaCO3SiO2＋CaOeq\o(=,\s\up11(△))CaSiO3不同点与水反应CO2＋H2OH2CO3不反应与Na2CO3反应Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑特性SiO2与HF溶液反应：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O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、常用来制造通讯材料光导纤维[归纳]1.碳、硅元素的单质及其化合物的特性（1）一般情况，非金属元素单质的熔、沸点低，硬度小，但硅、金刚石的熔、沸点高，硬度大，其中金刚石为硬度最大的物质。（2）一般情况，非金属元素的单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。（3）一般情况，较强氧化剂＋较强还原剂较弱氧化剂＋较弱还原剂，而碳却还原出比它更强的还原剂：SiO2＋2CSi＋2CO↑，FeO＋CFe＋CO↑。（4）非金属单质与碱反应一般是非金属既作氧化剂又作还原剂，而Si与碱溶液反应却只作还原剂：Si＋2NaOH＋H2ONa2SiO3＋2H2↑。（5）一般情况，较活泼金属＋酸→盐＋氢气，然而Si是非金属，却能与氢氟酸发生反应：Si＋4HFSiF4↑＋2H2↑。（6）一般情况，碱性氧化物＋酸→盐＋水，SiO2是酸性氧化物却能与氢氟酸反应：SiO2＋4HFSiF4↑＋2H2O（SiF4不属于盐）。（7）无机酸一般能溶于水，而H2SiO3及H4SiO4却难溶于水。（8）H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以有Na2SiO3＋CO2＋H2OH2SiO3↓＋Na2CO3，但高温下：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑也能发生（CO2离开反应体系）。（9）一般情况，非常活泼的金属（Na、K等）才能够置换出水中的氢，但C＋H2O（g）CO＋H2。（10）一般情况，酸性氧化物与水反应生成相应的酸，如CO2＋H2OH2CO3，但SiO2不溶于水，不与水反应。2.试剂瓶和瓶塞的选择(1)不能用玻璃塞的