2012一轮复习._无机非金属材料的主角--碳、硅

《无机非金属材料的主角——硅》的教学与反思
我们需要对硅材料的性质和特点进行深入的教学。

硅是一种化学元素，化学符号为Si，原子序数为14，原子量为28.09。

硅具有良好的导电性和热导性，是制造半导体材料和太
阳能电池的重要原材料。

硅还具有优良的耐热性、耐腐蚀性和化学稳定性，是制造陶瓷和
耐火材料的重要成分。

通过教学，让学生了解硅材料的多种性质和特点，为他们建立起对
硅的整体认识。

我们需要让学生了解硅材料的应用领域。

硅在电子工业中被广泛应用，是制造集成电
路和微电子器件的重要材料，以及制造太阳能电池和光伏材料的关键成分。

硅还可以用于
制造电子封装材料、绝缘材料、导热材料和陶瓷材料。

通过教学，让学生了解硅在现代工
业中的重要地位和广泛应用，培养他们对硅材料的兴趣和认识。

我们需要对教学方法进行反思和改进。

在教学中，我们可以采用多媒体教学、实验教
学和案例分析等多种教学方法，激发学生的学习兴趣，加深他们对硅材料的理解和认识。

我们还可以组织学生参观科研机构和企业，让他们了解硅材料的生产过程和应用技术，拓
宽他们的视野和知识面。

通过不断改进教学方法，提高学生的学习效果和发展潜力。

第1讲无机非金属材料的主角——硅[考纲要求] 1.了解C、Si元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。

2.了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。

3.以新材料、新技术为背景考查C、Si元素及其重要化合物的性质及应用。

考点一碳、硅单质的存在与性质1．C、Si单质的存在形态、物理性质及用途(1)自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有化合态。

碳单质主要有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。

(2)单质的结构、物理性质与用途比较碳硅结构金刚石：空间网状结构石墨：层状结构晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构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2.碳、硅单质的化学性质碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。

(2)Si ⎩⎪⎨⎪⎧与非金属单质反应⎩⎨⎧ O 2：Si ＋O 2=====△SiO 2F 2：Si ＋2F 2===SiF4Cl 2：Si ＋2Cl 2=====△SiCl4与氢氟酸反应：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑深度思考1．从元素周期表的位置看，碳和硅均为ⅣA 元素，自然界中有碳的多种单质存在，自然界中有硅的单质吗？为什么？答案 没有，因为硅有很强的亲氧性，在地壳形成时硅与氧易结合，难分离，因而硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐形式存在。

2．硅单质有广泛的用途，用化学方程式表示工业上获取硅单质的过程。

答案 粗硅的制取：SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑ 由粗硅制取纯硅(常用方法)： Si(粗)＋2Cl 2=====加热SiCl 4 SiCl 4＋2H 2=====高温Si(纯)＋4HCl题组一 新材料、新技术下C 、Si 的考查 1．下列关于硅的说法中，不正确的是( )A ．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B ．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，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反应D ．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应 答案 C解析 硅在常温下能与F 2、氢氟酸等发生反应。

专题4.1 碳、硅及其无机非金属材料1.了解C 、Si 元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。

2.了解C 、Si 元素单质及其重要化合物对环境的影响。

知识点一 碳及其重要化合物 1．碳单质(1)结构、存在形态、物理性质和用途存在形态 游离态和化合态 结构金刚石：空间网状结构；石墨：层状结构同素异形体 金刚石、石墨、C 60、C 70 物理性质金刚石：熔点高、硬度大； 石墨：硬度小、电的良导体、有滑腻感用途金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯、高温润滑剂 (2)主要化学性质——还原性可燃性2C ＋O 2(不足)=====点燃2CO 、C ＋O 2(足量)=====点燃CO 2 与氧化 物反应CuO ：2CuO ＋C=====△2Cu ＋CO 2↑(冶炼金属)SiO 2：SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑(制取粗硅) H 2O ：C ＋H 2O(g)=====高温CO ＋H 2(制取水煤气)与强氧化 性酸反应浓H 2SO 4：C ＋2H 2SO 4(浓)=====△CO 2↑＋2SO 2↑＋2H 2O 浓HNO 3：C ＋4HNO 3(浓)=====△CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O2．一氧化碳(CO) (1)物理性质无色气体，有毒，难溶于水。

(2)化学性质——还原性①燃烧：2CO ＋O 2=====点燃2CO 2，淡蓝色火焰； ②还原CuO ：CuO ＋CO=====△Cu ＋CO 2(冶炼金属)。

3．二氧化碳(CO 2)(1)物理性质：CO 2是一种无色、无味的气体，能溶于水，固态CO 2俗称干冰。

(2)化学性质：与H 2O 、Na 2O 、Ca(OH)2(足量、澄清)、Mg 反应的方程式分别为CO 2＋H 2O H 2CO 3、Na 2O＋CO 2===Na 2CO 3、CO 2＋Ca(OH)2===CaCO 3↓＋H 2O 2Mg ＋CO 2=====点燃2MgO ＋C 。

第1节硅无机非金属材料1 半导体材料与单质硅1．半导体材料半导体材料特指导电能力介于导体和绝缘体之间的一类材料。

最早使用的半导体材料是锗，但因其含量低，提炼工艺复杂，价格昂贵，而不适合广泛使用。

目前广泛使用的半导体材料是硅元素，在地壳中含量居第二位，该元素全部以化合态存在于自然界中，储量丰富。

常见的有晶体硅和无定形硅等形式存在。

2．单质硅（1）存在：自然界中无单质硅，硅元素全部以化合态存在，如二氧化硅、硅酸盐等。

化合态的硅是构成地壳的矿石和岩石的主要成分，硅在地壳中的含量居第二位。

（2）物理性质：单质硅有晶体硅和无定形硅两种。

晶体硅呈灰黑色，有金属光泽，硬而脆，熔点很高（1410℃），是良好的半导体材料。

（3）化学性质：①在常温下，硅的化学性质不活泼，不与O2、Cl2、H2SO4、HNO3等发生反应，但能与F2、HF和强碱反应。

例如：Si + 2NaOH + H2O ＝Na2SiO3 + 2H2↑；Si + 2F2＝SiF4；Si + 4HF ＝SiF4↑+ 2H2↑。

②在加热时纯硅与某些非金属单质发生反应。

如研细的硅能在氧气中燃烧：Si + O2△SiO2（3）硅的制备由于自然界中没有单质硅的存在，因此我们使用的硅，都是从它的化合物中提取的。

在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方法可制得含有少量杂质的粗硅，将粗硅提纯后，可以得到半导体材料的高纯硅。

制粗硅： SiO2＋2C 高温 Si＋2CO ↑制高纯硅： Si＋2Cl2△SiCl4 SiCl4＋2H2△Si＋4HCl（4）硅的用途：硅可用来制造集成电路，太阳能电池，硅整流器等。

硅合金可用来制造变压器铁芯，耐酸设备等。

【知识·链接】半导体材料的用途物质的电阻率介于导体和绝缘体之间（电阻率在10－3~108欧姆·厘米之间）时，为半导体。

半导体材料可以制造出具有各种功能的半导体器件来取代真空管用来整流、检波、放大，并有缩小电子设备体积、减轻重量、延长寿命、耐冲击、效率高和可靠性好等优点。

第四章非金属及其化合物第一课时无机非金属材料的主角—硅〖复习目标〗（1）掌握碳、硅及其化合物的性质、转化关系以及应用。

（2）了解硅酸盐工业、常见无机非金属材料的性质和用途，新型无机非金属材料的特性及其应用。

（3）以新材料、新技术为背景考查C、Si元素及其重要化合物的性质及应用。

（4）了解C、Si单质及其重要化合物对环境的影响。

〖教学重点〗碳、硅及其化合物的性质、转化关系以及应用、常见无机非金属材料的性质和用途〖教学难点〗以新材料、新技术为背景考查C、Si元素及其重要化合物的性质及应用〖教学过程〗【知识精讲】1、碳、硅元素及单质（1）存在形态自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素仅有化合态。

碳单质主要有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。

（2）单质的结构、物理性质与用途比较（3）碳、硅单质的化学性质碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。

①C ⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎧与O 2反应⎩⎨⎧O 2（足量）：C ＋O 2=====点燃CO 2O 2（不足）：2C ＋O 2=====点燃2CO与氧化物反应⎩⎪⎨⎪⎧Fe 2O 3：3C ＋Fe 2O 3=====高温3CO↑＋2FeSiO 2：2C ＋SiO 2=====高温Si ＋2CO↑CO 2：C ＋CO 2=====高温2COH 2O ：C ＋H 2O （g ）=====高温CO ＋H2与强氧化性酸⎩⎪⎨⎪⎧浓H 2SO 4：C ＋2H 2SO 4（浓）=====△CO 2↑＋2SO 2↑＋ 2H 2O浓HNO 3：C ＋4HNO 3（浓）=====△CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O②Si ⎩⎪⎨⎪⎧与非金属单质⎩⎪⎨⎪⎧O 2：Si ＋O 2=====△SiO2F 2：Si ＋2F 2===SiF4Cl 2：Si ＋2Cl 2=====△SiCl4与氢氟酸反应：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑（特性）与NaOH 溶液反应：Si ＋2NaOH ＋H 2O ===Na 2SiO 3＋2H 2↑（特性）（4）硅的工业制法 ①制取粗硅工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。

非金属及其化合物————————2012高考真题之全析全解 淄博四中 2012.10.30考点一、无机非金属材料的主角——硅1.[2012·大纲全国理综，12]在常压和500 ℃条件下，等物质的量的Ag 2O 、Fe(OH)3、NH 4HCO 3、NaHCO 3完全分解，所得气体体积依次为V 1、V 2、V 3、V 4。

体积大小顺序正确的是( )A ．V 3>V 2>V 4>V 1B ．V 3>V 4>V 2>V 1C ．V 3>V 2>V 1>V 4D ．V 2>V 3>V 1>V 4答案A 解析：500 ℃条件下，Ag 2O(s)===2Ag(s)＋12O 2(g)，Fe(OH)3(s)===12Fe 2O 3(s)＋32H 2O(g)，NH 4HCO 3(s)===NH 3(g)＋H 2O(g)＋CO 2(g)，NaHCO 3(s)===12Na 2CO 3(s)＋12H 2O(g)＋12CO 2(g)，四种反应物均为1 mol 时，得到气体分别为V 1⇔12 mol, V 2⇔32mol, V 3⇔3 mol, V 4⇔1 mol ，所以V 3>V 2>V 4>V 1，A 正确。

2.[2012·北京理综，7]下列解释实验现象的反应方程式正确的是( )A ．切开的金属Na 暴露在空气中，光亮表面逐渐变暗2Na ＋O 2===Na 2O 2B ．向AgCl 悬浊液中滴加Na 2S 溶液，白色沉淀变成黑色2AgCl ＋S 2－===Ag 2S↓＋2Cl －C ．Na 2O 2在潮湿的空气中放置一段时间，变成白色黏稠物2Na 2O 2＋2CO 2===2Na 2CO 3＋O 2D ．向NaHCO 3溶液中加入过量的澄清石灰水，出现白色沉淀2HCO －3＋Ca 2＋＋2OH －===CaCO 3↓＋CO 2－3＋2H 2O 答案B 解析：切开的金属钠暴露在空气中，光亮面逐渐变暗是由于生成白色氧化钠的缘故，A 错误；AgCl 在水中的溶解度大于Ag 2S 的溶解度，所以向AgCl 的悬浊液中加入Na 2S 溶液可以转化为Ag 2S ，B 正确；过氧化钠在潮湿的空气中生成的白色黏稠物应该是氢氧化钠，C 错误；向NaHCO 3溶液中加入过量的澄清石灰水，不可能存在CO 2－3，D 错误。

高考化学一轮复习第四章第1节碳、硅及无机非金属材料教师用书[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知识梳理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)存在、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F 2、氢氟酸、强碱溶液反应；在加热条件下，能与O 2、Cl 2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)工业制备反应原理：①制粗硅□20SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑， ②粗硅的提纯□21Si ＋2Cl 2=====高温SiCl 4、□22SiCl 4＋2H 2=====高温Si ＋4HCl 。

3．碳和硅的氧化物 (1)一氧化碳CO 是无色无味的□23有毒气体，□24不溶于水，可用作气体燃料和冶金工业的□25还原剂。

(2)二氧化碳和二氧化硅(1)硅与碱溶液反应时，硅为还原剂，H2O为氧化剂。

(2)不能依据反应2C ＋SiO 2=====高温Si ＋2CO↑来说明C 的还原性比Si 强，也不能依据反应SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑来说明SiO 2水化物的酸性比H 2CO 3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SiO 2。

(4)SiO 2是酸性氧化物，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SiO 2与碱溶液反应生成具有黏性的Na 2SiO 3。

高考化学一轮复习目录第一章化学计量在实验中的应用第1 讲物质的量、气体摩尔体积第2 讲物质的量浓度第二章化学物质及其变化第1 讲物质的组成、性质及分类第2 讲离子反响离子方程式第3 讲氧化复原反响的根本概念第4 讲氧化复原反响的规律和应用第三章金属及其化合物第1 讲碱金属元素——钠第2 讲铁及其化合物第3 讲镁及其化合物第4 讲铝及其化合物第四章常见的非金属及其化合物第1 讲无机非金属材料的主角——硅第2 讲富集在海水中的元素——氯第3 讲硫及其化合物第4 讲氮的氧化物和硝酸第5 讲氨和铵盐第五章物质结构与元素周期律第1 讲元素周期表第2 讲元素周期律第3 讲化学键第六章化学反响中的能量变化电化学第1 讲化学反响中的能量变化实验探究：中和热的测定第2 讲原电池化学电源第3 讲电解池金属的电化学腐蚀与防护第七章化学反响速率和化学平衡第1 讲化学反响速率第2 讲化学反响的方向和限度第3 讲化学平衡移动第八章水溶液中的离子平衡第1 讲弱电解质的电离平衡第2 讲水的电离和溶液的酸碱性第3 讲盐类的水解第4 讲难溶电解质的溶解平衡第九章认识有机化合物第1 讲有机物的结构特点和分类第2 讲研究有机化合物的方法第十章烃第1 讲脂肪烃第2 讲芳香烃第十一章烃的衍生物第1 讲卤代烃第2 讲醇酚第3 讲醛羧酸酯第十二章根本营养物质、高分子化合物第1 讲根本营养物质第2 讲进入合成有机高分子化合物的时代第十三章化学实验根底第1 讲化学实验根底知识实验探究：“仪器改造〞与“一器多用〞第2 讲物质的检验、别离和提纯第3 讲实验方案的设计与评价第4 讲探究性化学实验。

年级高三学科化学版本人教新课标版课程标题高考第一轮复习——无机非金属材料的主角—碳和硅编稿老师刘学超一校张琦锋二校林卉审核张美玲一、考纲要求1. 了解C、Si元素的单质及其重要化合物的主要性质及应用。

2. 了解C、Si元素的单质及其重要化合物对环境质量的影响。

3. 以上知识的综合应用。

二、考题规律C和Si的单质及其化合物的知识在高考中经常有所涉及、主要以选择题的形式来考查。

1. 对C、Si元素的单质及其化合物知识的考查，主要是以实验探究、框图推断为主要命题形式。

2. 对硅及其化合物在生产、生活中的应用的考查。

通常是以新材料、新技术为背景考查常识性知识，难度较小。

三、考向预测C和Si的单质及其化合物的知识在高考中主要涉及：1. 金刚石、石墨、C60、晶体硅、二氧化碳、二氧化硅的结构和性质的比较；2. 碳和一氧化碳的还原性、一氧化碳和二氧化碳的制取、收集、检验和鉴别；3. CO2和NaOH、SiO2与C、NaOH等反应产物的确定及计算；4. 典型的碳酸盐的性质及应用；5. 化学理论在硅酸盐工业实际中的应用；6. 推测新型无机非金属材料的结构特点或分析其用途。

尤其应注意碳、硅的单质及其化合物与基本理论和实验等内容结合的题目。

一、碳、硅及其重要化合物二、碳、硅元素的单质及其化合物的特性（1）一般情况，非金属元素单质的熔、沸点低，硬度小，但硅、金刚石的熔、沸点高，硬度大，其中金刚石为硬度最大的物质。

（2）一般情况，非金属元素的单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。

（3）一般情况，较强氧化剂＋较强还原剂＝较弱氧化剂＋较弱还原剂，而碳却还原出比它更强的还原剂：SiO2＋2C Si＋2CO↑，FeO＋C Fe＋CO↑。

（4）非金属单质与碱反应一般是非金属既作氧化剂又作还原剂，而Si与碱溶液反应却只作还原剂：Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑。

（5）一般情况，较活泼金属＋酸―→盐＋氢气，然而Si是非金属，却能与氢氟酸发生反应：Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑。