高考專題-碳、硅及其無機非金屬材料講義高三化學一輪復習

高考專題：碳、硅及無機非金屬材料[考綱要求]1.了解碳、硅元素單質(zhì)及其重要化合物的制備方法，掌握其主要性質(zhì)及其應用。2.了解碳、硅元素單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境的影響。[要點濃縮]硅：自然僅存化合態(tài)，單質(zhì)常做半導體，熔點高，硬度大，光電芯片把它用。[要點細化]1.碳、硅單質(zhì)(1)原子結(jié)構(gòu)、自然界存在形態(tài)、物理性質(zhì)及用途碳硅原子結(jié)構(gòu)自然界存在形態(tài)既有化合態(tài)，也有游離態(tài)，是組成有機物的基本元素

只有化合態(tài)，是構(gòu)成礦物和巖石的主要元素

物理性質(zhì)金剛石：熔點高、硬度大、不導電

石墨：硬度小、導電灰黑色固體，有金屬光澤，熔點高、硬度大、有脆性，導電性介于導體和絕緣體之間

用途金剛石用于切割刀具，石墨用作電極、鉛筆芯

半導體材料、合金材料、芯片和光電池

碳、硅單質(zhì)的化學性質(zhì)①碳與O2、氧化物（Fe2O3、SiO2、CO2、H2O）、強氧化性酸（濃硫酸、濃硝酸）反應②硅與非金屬（O2、F2、Cl2）、氫氟酸、NaOH溶液反應2．碳、硅的氧化物的性質(zhì)(1)CO的主要性質(zhì)①可燃性：其化學方程式為2CO＋O2eq\o(=,\s\up11(點燃))2CO2。②還原性：3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up11(△))2Fe＋3CO2。(2)SiO2和CO2的比較物質(zhì)CO2SiO2物理性質(zhì)水溶性、狀態(tài)微溶于水，常溫下為氣體不溶于水，常溫下為固體熔沸點、硬度熔沸點低熔沸點高，硬度大化學性質(zhì)相同點氧化性CO2＋Ceq\o(=,\s\up11(高溫))2COSiO2＋2Ceq\o(=,\s\up11(高溫))Si＋2CO↑與NaOH反應CO2＋NaOH=NaHCO3或CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2OSiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O盛堿液的試劑瓶用橡膠塞與CaO反應CO2＋CaOeq\o(=,\s\up11(△))CaCO3SiO2＋CaOeq\o(=,\s\up11(△))CaSiO3不同點與水反應CO2＋H2OH2CO3不反應與Na2CO3反應Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑特性SiO2與HF溶液反應：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O用途化工原料、滅火劑。干冰用作制冷劑，人工降雨制光學儀器、石英玻璃、常用來制造通訊材料光導纖維[歸納]1.碳、硅元素的單質(zhì)及其化合物的特性（1）一般情況，非金屬元素單質(zhì)的熔、沸點低，硬度小，但硅、金剛石的熔、沸點高，硬度大，其中金剛石為硬度最大的物質(zhì)。（2）一般情況，非金屬元素的單質(zhì)為絕緣體，但硅為半導體，石墨為電的良導體。（3）一般情況，較強氧化劑＋較強還原劑較弱氧化劑＋較弱還原劑，而碳卻還原出比它更強的還原劑：SiO2＋2CSi＋2CO↑，F(xiàn)eO＋CFe＋CO↑。（4）非金屬單質(zhì)與堿反應一般是非金屬既作氧化劑又作還原劑，而Si與堿溶液反應卻只作還原劑：Si＋2NaOH＋H2ONa2SiO3＋2H2↑。（5）一般情況，較活潑金屬＋酸→鹽＋氫氣，然而Si是非金屬，卻能與氫氟酸發(fā)生反應：Si＋4HFSiF4↑＋2H2↑。（6）一般情況，堿性氧化物＋酸→鹽＋水，SiO2是酸性氧化物卻能與氫氟酸反應：SiO2＋4HFSiF4↑＋2H2O（SiF4不屬于鹽）。（7）無機酸一般能溶于水，而H2SiO3及H4SiO4卻難溶于水。（8）H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以有Na2SiO3＋CO2＋H2OH2SiO3↓＋Na2CO3，但高溫下：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑也能發(fā)生（CO2離開反應體系）。（9）一般情況，非?；顫姷慕饘伲∟a、K等）才能夠置換出水中的氫，但C＋H2O（g）CO＋H2。（10）一般情況，酸性氧化物與水反應生成相應的酸，如CO2＋H2OH2CO3，但SiO2不溶于水，不與水反應。2.試劑瓶和瓶塞的選擇(1)不能用玻璃塞的