全国版2019版高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物第1节碳硅及

第1节 碳、硅及无机非金属材料

考试说明

1．了解碳、硅单质及其化合物的主要性质及应用。 2．了解碳、硅及其化合物对环境质量的影响。 3．了解常见无机非金属材料的性质和用途。 命题规律

碳、硅及其化合物的性质是高考的常考点，其考查方式有：结合原子结构、元素周期律以选择题型考查碳、硅及其化合物的性质及应用；以新材料、新技术为背景结合工艺流程图以填空题型考查碳、硅的化合物的性质及应用等。

考点1 碳、硅单质及其氧化物的性质

1．碳单质的存在、性质和用途

2．硅单质的存在、性质和制备 (1)结构及物理性质

(2)化学性质

硅的化学性质不活泼，常温下不能被浓硫酸、浓硝酸等强氧化剂氧化，只能与F2、氢氟酸、强碱溶液反应；在加热条件下，能与O2、Cl2等少数非金属单质化合。

写出下列相关反应的化学方程式：

(3)工业制备

高温

反应原理：①制粗硅SiO2＋2C=====Si＋2CO↑，

高温

3．碳和硅的氧化物 (1)一氧化碳

CO是无色无味的有毒气体，不溶于水，可用作气体燃料和冶金工业的还原剂。 (2)二氧化碳和二氧化硅

高温

②粗硅的提纯Si＋2Cl2=====SiCl4、SiCl4＋2H2=====Si＋4HCl。

(1)硅与碱溶液反应时，硅为还原剂，H2O为氧化剂。

高温

(2)不能依据反应2C＋SiO2=====Si＋2CO↑来说明C的还原性比Si强，也不能依据反应

高温

SiO2＋Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑来说明SiO2水化物的酸性比H2CO3强。

(3)用于半导体材料的是高纯的晶体硅，用作光导纤维材料的是SiO2。

(4)SiO2是碱性氧化物，但能与HF反应，因此盛放氢氟酸不能用玻璃瓶，要用特制的塑料瓶。盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，因为SiO2与碱溶液反应生成具有黏性的Na2SiO3。

【基础辨析】

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

(1)硅单质广泛存在于自然界中，天然存在的单质硅叫硅石。(×)

(2)SiO2既可以和氢氟酸反应，又可以和NaOH溶液反应，是两性氧化物。(×) (3)碳和硅的氧化物都能与NaOH溶液反应。(×)

(4)光导纤维具有很强的导电能力，所以大量用于制造通信光缆。(×) (5)单质硅是半导体材料，常用于制造光导纤维。(×)

题组一 碳、硅及其氧化物的性质和应用

1．碳及其化合物与科学、技术、社会、环境密切相关。下列有关说法中正确的是( ) A．C、C、C、C60、石墨烯、金刚石都是碳的同素异形体，用途广泛 B．用二氧化碳合成可降解的聚碳酸酯塑料，可以实现“碳”的循环利用 C．石墨烯和碳纤维都是新型有机高分子材料

D．碳纳米管是一种有机合成纤维，其比表面积大，可用作新型储氢材料 答案 B 解析

1212

13

14

C、C、C是碳元素的三种核素，不是同素异形体，A错误；用CO2合成可降解

1314

的聚碳酸酯塑料，可以实现“碳”的循环利用，B正确；石墨烯、碳纤维、碳纳米管都是碳的单质，是无机非金属材料，不是有机材料，C、D错误。

2．有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列有关硅的说法中，不正确的是( )

A．高纯度的硅广泛用于制作计算机中的芯片 B．硅可由二氧化硅还原制得

C．低温时，硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应

D．自然界中硅的储量丰富，自然界中存在大量的单质硅 答案 D

高温

解析 硅是重要的半导体材料，可用于生产制造计算机中的芯片，A正确；2C＋SiO2=====Si＋2CO↑，B正确；常温下，Si的性质稳定，但可以与F2、HF、强碱溶液反应，C正确；自然界中不存在单质硅，D错误。

题组二 硅的制备

3．半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”，即由SiO2制取Si。制取过程中不涉及的化学反应是( )

高温

A．2C＋SiO2=====Si＋2CO↑ B．SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O

△

C．Si＋2Cl2=====SiCl4

高温

D．SiCl4＋2H2=====Si＋4HCl 答案 B

C

不涉及SiO2与NaOH溶液的反应。

4．高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。它可以按下列方法制备：

①C高温

②HCl300 ℃

③过量H2――→

Si(纯)

1000～1100 ℃

高温

A．步骤①的化学方程式为SiO2＋C=====Si＋CO2↑

B．步骤①②③中每生成或反应1 mol Si，转移4 mol电子 C．二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应

D．SiHCl3(沸点为33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点为67.6 ℃)，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3

答案 D

高温

解析 A项，步骤①的化学方程式为SiO2＋2C=====Si＋2CO↑；B项，步骤②③中每生成或反应1 mol Si，转移2 mol 电子；C项，硅能与氢氟酸反应生成SiF4和氢气；D项，SiHCl3和SiCl4的沸点相差较大，可通过蒸馏(或分馏)提纯SiHCl3。

考点2 硅酸、硅酸盐和无机非金属材料

1．硅酸

SiO2――→Si(粗)――→SiHCl3下列说法正确的是( )

Cl2

H2

解析 工业制取纯硅的工艺流程为SiO2――→粗硅――→SiCl4――→纯硅，该工艺流程中

(1)弱酸性：H2SiO3难溶于水，其酸性比碳酸弱，不能使指示剂变色，能与强碱(如NaOH)反应，反应的化学方程式为2NaOH＋H2SiO3===Na2SiO3＋2H2O。

△

(2)不稳定性：H2SiO3不稳定，受热易分解，反应的化学方程式为H2SiO3=====SiO2＋H2O。 (3)硅酸的制备及硅胶

①制备原理：可溶性硅酸盐(如Na2SiO3)与其他酸(如盐酸)反应的化学方程式为Na2SiO3

＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。

②硅胶：硅酸在水中易聚合形成硅酸凝胶，经干燥脱水后即得硅胶，常用作干燥剂和催化剂的载体。

2．硅酸盐

(1)概念：由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。 (2)硅酸盐组成的表示：通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。

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