第27讲 硅 无机非金属材料-2024年高考化学一轮复习高频考点精讲（新教材新高考）

第26讲 硅 无机非金属材料 2024 高考化学一轮复习高频考点精讲 课标要求 核心素养 1. 能知道传统的无机非金属材料 陶瓷、玻璃、水泥的制备原料、成 分及其主要应用。 2. 能结合具体实例了解新型无机 非金属材料的结构特点、性能及其 主要应用。 3. 能了解制备高纯度硅的化学原 理。 4. 能从材料组成的角度对生活中 常见的材料进行分类，能根据使用 需求选择适当的材料、解释使用注 意事项，并能科学合理使用。 1.宏观辨识与微观探析：通过 对碳、硅结构的分析，体会运 用原子结构微观解释化学现 象、揭示现象的本质和规律的 思维方法。 2.科学态度与社会责任：通过 学习硅元素单质及其化合物之 间相互转化的现象和本质，解 决实际问题，为人类生活提供 服务，认识其在生产中的应用 和对生态环境的影响。 目标导航 碳族元素　 硅和二氧化硅 考点一 1.碳族元素概述 (1)碳、硅、锗、锡、铅均属于第ⅣA族元素，又称碳族元素，其价电子排布式为 。 (2)碳的单质 ①碳单质的存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为 。 ②几种单质的结构特点 金刚石： 空间网状结构；石墨：平面 层状结构，C60是由60个碳原子形成的足球状分子晶体。 ns2np2 同素异形体 正四面体 正六边形 必备知识 2.硅单质 硅酸盐 氧化物 2C＋SiO2 3.二氧化硅 高 大 Na2SiO3＋H2O CaSiO3 Na2SiO3＋CO2↑ SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 光导纤维 1.12C、13C、14C是碳的三种同素异形体(　　) 2.金刚石和石墨由相同的元素组成，因此它们具有相同的性质(　　) 3.石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应(　　) 4.Si是半导体材料，可用于制作太阳能电池(　　) 5.SiO2与NaOH溶液反应生成盐和水，也可以和氢氟酸反应，所以SiO2是两性氧化物 (　　) × × × √ × 易错辨析 1.下列关于硅的说法不正确的是 A.硅是非金属元素，它的单质是灰黑色、有金属光泽的固体 B.硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料 C.硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应 D.加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应 一、硅和二氧化硅的性质 √ 专项突破 解析 晶体硅的结构与金刚石类似，它是灰黑色、有金属光泽的非金属固体，故A正确； 硅常温下能和HF溶液、氢氧化钠溶液反应，故C错误； 在加热时，硅能与氧气或氯气反应生成二氧化硅或四氯化硅，故D正确。 2.二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。a～e是对①～⑤反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行的判断，其中正确的是 ①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ②SiO2＋2C Si＋2CO↑ ③SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O ④Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑ ⑤SiO2＋3C SiC＋2CO↑ a.反应①中SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃 b.反应②中SiO2表现出氧化性 c.反应③中SiO2表现了酸性氧化物的通性 d.反应④符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐的原理 e.反应⑤中SiO2未参加氧化还原反应 A.ace B.bde C.cde D.ab √ 通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是③，a、c判断错误； 反应②是一个置换反应，其中二氧化硅被还原，表现出氧化性，b判断正确； 反应④是一个复分解反应，用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d判断正确； 反应⑤中碳的化合价由0价变为－4价和＋2价，硅和氧的化合价都没有改变，因此二氧化硅没有参加氧化还原反应，e判断正确。 解析 (1)硅的主要化学性质： a.与非金属反应：Si＋2Cl2 SiCl4 Si＋2F2===SiF4。 b.与氢氟酸的反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 c. 与NaOH 反应：Si ＋2NaOH ＋H2O===Na2SiO3 ＋ 2H2↑ (H2O 是氧化剂)。 (2)SiO2 是酸性氧化物，但不与水反应，不能用SiO2 与水反 应制备H2SiO3。 二、高纯硅的制备 3.科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示： A.该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用 B.①和②互为可逆反应 C.该流程中需要隔绝空气 √ A项，反应②中生成的HCl在反应①中循环利用，反应①中生成的H2在反应②中