第4单元 第1讲 碳、硅及无机非金属材料-【金版教程】2023高考化学一轮复习解决方案word（全国统考版）

第1讲　碳、硅及无机非金属材料 1.了解C、Si元素单质及其重要化合物的制备方法、性质和用途。2.了解传统无机非金属材料的组成、性能及用途。3.了解新型无机非金属材料的性能及用途。 考点一　碳和硅的单质及其氧化物 1．碳和硅的原子结构特点、碳和硅的存在 (1)碳和硅的原子结构特点 ①硅原子和碳原子的最外电子层均有4个电子。 ②碳和硅的原子结构示意图分别为、，硅与碳一样，其原子既不易失去电子，也不易得到电子，主要形成四价的化合物。 ③碳是构成有机物的主要元素，而硅是构成岩石与许多矿物的基本元素。 (2)碳的存在 ①自然界中碳元素既有游离态，又有化合态。 ②碳单质主要有金刚石、石墨、C60等，其互为同素异形体。 (3)硅的存在 ①硅在地壳中的含量仅次于氧。 ②在地球上硅仅有化合态，主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。 ③硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。 2．碳和硅单质的物理性质与用途 碳 硅 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 3．碳的化学性质 与氧气反应 C＋O2CO2,2C＋O22CO 与H2O(g)反应 C＋H2O(g)CO＋H2 与CO2反应 C＋CO22CO 与SiO2反应 2C＋SiO2Si＋2CO↑ 与CuO反应 C＋2CuO2Cu＋CO2↑ 与浓硫酸反应 2H2SO4(浓)＋CCO2↑＋2SO2↑＋2H2O 与浓硝酸反应 C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 4．硅的化学性质和工业制法 (1)化学性质 反应物质 化学方程式 F2 Si＋2F2===SiF4 HF Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ NaOH溶液 Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ O2 Si＋O2SiO2 Cl2 Si＋2Cl2SiCl4 (2)工业制法 制粗硅 SiO2＋2CSi＋2CO↑ 制高纯硅 Si＋3HClSiHCl3＋H2 SiHCl3＋H2Si＋3HCl 5．碳和硅的氧化物 (1)一氧化碳 ①物理性质：无色气体，有毒，难溶于水。 ②化学性质 a．燃烧：2CO＋O22CO2，蓝色火焰。 b．还原CuO：CO＋CuOCu＋CO2(冶炼金属)。 (2)二氧化碳和二氧化硅的比较 物质 二氧化硅 二氧化碳 化学式 SiO2 CO2 结构 空间立体网状结构，不存在单个分子 存在单个CO2分子 主要物理性质 硬度大，熔点高，不溶于水 常温下为气体，微溶于水 化学性质 与水 反应 不反应 CO2＋H2OH2CO3 与酸 反应 只与氢氟酸反应： SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 不反应 与碱 (NaOH) 反应 SiO2＋2NaOH ===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) CO2少量：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O CO2过量：CO2＋NaOH===NaHCO3 与盐 反应 SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑ Na2SiO3＋H2O＋CO2(不足)===H2SiO3↓＋Na2CO3或 Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3 与碱性氧化物反应 与CaO反应： SiO2＋CaOCaSiO3 与Na2O反应： Na2O＋CO2===　Na2CO3 用途 制光导纤维、光学仪器、电子部件、仪器轴承、石英坩埚、玻璃等 制饮料、制碳酸盐 误点查正，请指出下列各说法的错因。 (1)石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应。 错因：同素异形体之间的转化，化合价不变，不是氧化还原反应。 (2)向CaCl2溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失。 错因：由于盐酸的酸性比碳酸强，CO2与CaCl2溶液不反应。 (3)向空气中排放二氧化碳会形成酸雨。 错因：pH<5.6的雨水才是酸雨，CO2不能形成酸雨。 (4)工业上用焦炭和石英制取粗硅的反应方程式为SiO2＋CSi＋CO2↑。 错因：在高温条件下生成CO而不是CO2。 (5)SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(如NaOH)，不溶于任何酸。 错因：SiO2能与氢氟酸反应。 (6)Si和SiO2都可用于制造光导纤维。 错因：Si不能用于制造光导纤维。 一、碳酸的正盐和酸式盐的比较 正盐(CO) 酸式盐(HCO) 溶解性 只有钾、钠、铵盐可溶 一般都可溶 溶解度 一般而言，在相同温度