人教版高中化学必修一微点：4.1 碳、硅及无机非金属材料

4.1 碳、硅及无机非金属材料 知识点一　碳、硅单质及氧化物 1.C、Si单质的存在形态、物理性质及用途 (1)自然界中的碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有极强的亲氧性，其氧化物和硅酸盐极为稳定，所以仅有化合态。碳单质主要有金刚石、石墨、C60、C70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（属于原子晶体） 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（属于原子晶体） 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、硅单质的化学性质——还原性 碳、硅的最外层都是4个电子，位于元素周期表的第ⅣA族，不容易失也不容易得电子，通常化学性质稳定，但在一定条件下也能与许多物质发生化学反应，一般表现为还原性(如图)。 (1)碳有重要的用途，除了在氧气中燃烧利用其热能外，还能用于金属冶炼(如铜)、制取粗硅、生产水煤气等，右图转化方程式： ①CO2＋C 2CO； ②SiO2＋2C Si＋2CO↑； ③C＋H2O(g) CO＋H2； ④2CuO＋C 2Cu＋CO2↑。 碳的还原性还表现为可将强氧化性的浓硫酸、浓硝酸分别还原为SO2和NO2，本身被氧化为CO2 [来源:学,科,网] (2)硅的化学性质不活泼，在常温下只能与氟气(F2)、氢氟酸(HF)、强碱反应，不能与氢气、氧气、氯气、硫酸、硝酸反应，加热时能与氧气、氯气反应。左图转化化学方程式： ⑥Si＋2Cl2 SiCl4； ⑦Si＋2F2===SiF4； ⑧Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ C＋2H2SO4(浓) CO2↑＋2SO2↑＋2H2O C＋4HNO3(浓) CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 3.二氧化硅和二氧化碳的比较 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CO2分子 主要物理性质[来源:学科网] 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水 熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水 化 学 性 质[来源:学科网] 与水反应 不反