2017届高考化学第一轮复习考点讲解：第二章 非金属及其化合物

第二章 非金属及其化合物

第一节

碳、硅及无机非金属材料

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1.了解碳、硅单质及其重要化合物的主要性质及应用。 2.了解碳、硅单质及其重要化合物对环境质量的影响。

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1．特殊的存在形式：C——金刚石、石墨、C60 2．特殊的用途：Si——半导体材料、太阳能电池板 SiO2——光导纤维

H2SiO3——硅胶可作干燥剂

Na2SiO3(水玻璃)——黏合剂、耐火阻燃材料

3．特殊的表示方法：硅酸盐可以用氧化物的形式表示 如Na2SiO3→Na2O·SiO2 4．特殊的性质：

(1)Si与NaOH溶液的反应： Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑

(2)SiO2能溶于氢氟酸：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (3)H2CO3的酸性强于H2SiO3：

Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓ (4)粗硅的制备：SiO2＋2C=====Si＋2CO↑

高温

1

考点一

| 应用广泛的非金属单质——碳、硅

1．碳、硅元素的原子结构与存在

原子结构示意图 在元素周期表中的位置 单质的结构 元素在自然界中的存在形式 2．碳、硅单质的性质

(1)碳、硅的物理性质和用途(用短线连接起来)：

碳 第二周期ⅣA族 金刚石：空间网状结构 石墨：层状结构 既有游离态又有化合态 硅 第三周期ⅣA族 晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构 只有化合态

(提示：①—c，②—a，③—e，④—b，⑤—d) (2)碳、硅的化学性质：

①碳单质的化学性质——还原性。

a．与O2的反应(用化学方程式表示)：

O2不足：2C＋O2点燃,2CO；O2充足：C＋O2点燃,CO2。 b．与其他物质的反应(用化学方程式表示)：

与CuO反应：2CuO＋C高温,2Cu＋CO2↑(可用于金属的冶炼)； 与CO2反应：CO2＋C高温,2CO；

与水蒸气反应：C＋H2O(g)高温,CO＋H2(制水煤气)； 与浓硫酸反应：C＋2H2SO4(浓)△,CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。 ②硅的化学性质——还原性。

2

a．与氢氟酸反应的化学方程式：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑；

b．与NaOH溶液反应的化学方程式：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑； c．与O2反应：Si＋O2△,SiO2。

命题点1 硅单质的特性 非金属的一般规律 硅还原性强于碳 非金属与强碱溶液反应一般不产生H2 非金属一般不与非氧化性酸反应 一般非金属单质为绝缘体

判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)(2013·广东高考)高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅。( ) (2)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料。( )

(3)(2011·山东高考)单质硅常用作半导体材料和光导纤维。( ) (4)(2011·山东高考)硅在自然界中只以化合态的形式存在。( ) (5)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应。( ) 答案：(1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)× 命题点2 硅的工业制法

1．制取粗硅

硅的特性 2C＋SiO2=====Si＋2CO↑ 硅可与强碱溶液反应产生H2： Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ 硅为半导体，常用于电子部件 高温工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。 SiO2＋2C=====Si＋2CO↑。 2．粗硅提纯

(1)Si＋2Cl2=====SiCl4， SiCl4＋2H2=====Si＋4HCl。

高温高温高温

3

(2)Si＋3HCl===========SiHCl3＋H2， Cu粉或Ag粉SiHCl3＋H2===========Si＋3HCl。 3.注意问题

(1)用焦炭还原SiO2，产物是CO而不是CO2。

(2)粗硅中含碳等杂质，与Cl2反应生成的SiCl4中也含CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4

后，再用H2还原，得到高纯度硅。

1．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( )

A．2C＋SiO2=====Si＋2CO↑ B．SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O C．Si＋2Cl2=====SiCl4

D．SiCl4＋2H2=====Si＋4HCl

解析：选B 工业制取纯硅的工艺流程为：SiO2――→粗硅――→SiCl4――→纯硅，该工 艺流程中不涉及SiO2与NaOH溶液的反应。

2．制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：

石英砂――→粗硅――――→SiHCl3?粗?――→SiHCl3?纯?――→高纯硅 高温573 K以上 1 357 K(1)写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式为____________________________ ________________________________________________________________________。 (2)整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出该反应的化学方程式为______________________________________；

H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是__________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)H2还原SiHCl3得到Si和HCl。

(2)SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，依据原子守恒，判断另一物质是H2。因H2还原SiHCl3的反应条件是高温(1 357 K)，若混入O2，则H2与O2混合加热可能发生爆炸，同时，O2也可能氧化SiHCl3。

答案：(1)SiHCl3＋H2=====Si＋3HCl (2)SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl↑＋H2↑ 氧气与氢气混合，可能引起爆炸；氧气可能会氧化SiHCl3

4

高温

焦炭

HCl

精馏

H2

C

Cl2

H2

高温△高温1 100～1 200 ℃

250～300 ℃

1．硅作为一种新型能源被广泛开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不正确的是( )

A．硅燃烧产物对环境产生的污染，容易得到有效控制 B．从Si(s)＋O2(g)=====SiO2(s) ΔH＝－858.6 kJ·mol

△

－1

可知，硅燃烧放出的热量多

C．自然界中硅的储量丰富，可以从自然界直接获得单质硅 D．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料之一

解析：选C 自然界中的硅是以化合态的形式存在，故不能从自然界中直接获得单质硅。 2．在①浓硝酸 ②水 ③浓硫酸 ④氢氟酸 ⑤氢氧化钠溶液中，能与单质硅起化学反应的是( )

A．①② C．④⑤

B．②④ D．③④

解析：选C Si与水、浓H2SO4、浓HNO3均不发生反应，但Si能与氢氟酸、NaOH溶液反应放出H2。

考点二

二氧化硅与二氧化碳的比较 (1)物理性质：

①熔、沸点：SiO2的熔、沸点比CO2的熔、沸点高。 ②溶解性：CO2可溶于水，SiO2不溶于水。 (2)化学性质：

物质 与水反应 与酸反应 化学性质 与碱(NaOH)溶液反应 二氧化硅 不反应 只与氢氟酸反应： SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) 二氧化碳 CO2＋H2OH2CO3 不反应 CO2少量：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O CO2足量：CO2＋NaOH===NaHCO3 | 性质迥异的氧化物——二氧化硅和二氧化碳

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