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第四章非金属元素及其重要化合物[考纲解读] 1.了解常见非金属元素C、Si、Cl、S、N的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.了解常见非金属元素单质及其重要化合物对环境的影响。
第13讲碳、硅及其重要化合物一、碳、硅单质1．单质的结构、存在形态、物理性质和用途2H 2O与浓HNO 3反应09 C ＋4HNO 3(浓)=====△CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O4HF===SiF 4↑＋2H 2↑3．硅的工业制法及提纯石英砂――→①焦炭高温粗硅――→②氯气加热SiCl 4――→③氢气高温高纯硅 反应①：01 SiO 2＋C=====高温Si ＋2CO↑。
反应②：02 Si ＋2Cl 2=====△SiCl 4。
反应③：03 SiCl 4＋2H 2=====高温Si ＋4HCl 。
二、碳、硅的氧化物 1．一氧化碳 (1)物理性质01 无色气体，02 有毒，03 难溶于水。
(2)化学性质 ①燃烧：2CO ＋O 2=====点燃2CO 2，04 淡蓝色火焰(空气中燃烧)。
②还原Fe 2O 3：05 Fe 2O 3＋3CO=====高温2Fe ＋3CO 2(冶炼金属)。
2．二氧化碳和二氧化硅的比较 物质二氧化硅二氧化碳结构01 空间网状结构，02 不存在单个分子03 存在单个CO 2分子主要物 理性质硬度04 大，熔、沸点05 高，常温下为06 固体，07 不溶于水熔、沸点08 低，常温下为气体，09 可溶于水 化①与水不反应10 CO 2＋H 2OH 2CO 31．硅酸(H2SiO3)2．硅酸盐(1)硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要成分。
(2)硅酸盐组成的表示方法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01 K2O·Al2O3·6SiO2。
硅及其化合物【考向分析】硅及其化合物在高考的考点一是以新材料、新技术为背景考查C、Si及其重要化合物的性质及应用；二是以硅、硅酸的制备为载体，考查实验探究能力，Si和SiO2在现代科技中的用途常已成为高考选择题考查的热点。
【要点讲解】要点1. 硅和二氧化硅1．硅（1）自然界存在形式：硅在地壳中的含量仅次于氧，全部以化合态存在。
主要单质有：晶体硅和无定性硅两大类。
（2）物理性质：晶体硅为原子晶体，灰黑色、有金属光泽、硬度大而脆、熔沸点高。
导电性介于导体和绝缘体之间，是常用的半导体材料。
（3）化学性质：常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和NaOH溶液反应，在高温条件下，单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。
（4）用途：太阳能电池、计算机芯片、半导体材料、制作特种钢及合金等。
（5）制备：自然界中无游离态的硅，工业上，用C在高温下还原SiO2可制得粗硅，有关反应的化学方程式： SiO2＋2C 高温Si(粗)＋2CO↑，Si(粗)＋2Cl2高温SiCl4，SiCl4＋2H2高温Si(纯)＋4HCl温馨提示：①硅主要用于半导体材料（如集成电路的芯片），另外还用于制作特种纲及合金。
②非金属单质一般为非导体（如硫），但Si却为半导体。
③C、Si同属IVA族，还原性是Si大于C，而C却能将Si从SiO2中还原出来（条件是高温），原因是产物CO气体迅速从反应体系中逸出。
④非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，而Si却能与HF发生反应。
2．二氧化硅（SiO2）（1）SiO2的空间结构：SiO2晶体是立体网状结构。
在SiO2晶体里，每个Si周围结合四个O，同时每个O与两个Si相结合，在SiO2晶体中原子个数比为1∶2，因此用“SiO2”这个式子表示二氧化硅晶体的组成。
SiO2直接由原子构成不存在单个SiO2分子。
（2）物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水。
（3）化学性质：SiO2常温下化学性质很不活泼，不与水、酸反应（氢氟酸除外），能与强碱溶液、氢氟酸反应，高温条件下可以与碱性氧化物反应。
2022届老高考化学一轮复习45分钟精准训练：碳、硅及其化合物无机非金属材料(建议用时：45分钟)一、单项选择题（本大题共20小题，每小题只有一个选项符合题目要求）1．有一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是碳化硅、陶瓷和碳纤维。
下列有关该新型材料的叙述正确的是( )A．耐高温但不耐腐蚀B．比钢铁轻，但质地较脆C．有固定的熔点D．是一种新型无机非金属材料2．从石英砂制取高纯硅的主要化学反应如下：①SiO2＋2C=====高温Si(粗)＋2CO↑②Si(粗)＋2Cl2=====△SiCl4③SiCl4＋2H2=====高温Si(纯)＋4HCl关于上述反应的叙述不正确的是( )A．①③是置换反应，②是化合反应B．高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅C．任一反应中，每消耗或生成28 g硅，均转移4 mol电子D．高温下在炉子里将石英砂、焦炭、氯气、氢气按比例混合就能得到高纯硅3．绿色化学实验指在绿色化学思想的指导下，对常规实验进行改革而形成的实验新方法。
下列符合绿色化学实验操作的是( )A．将一氧化碳还原氧化铜的尾气直接排入空气中B．将锌和稀硫酸反应后的废液直接倒入下水道中C．将与氧气反应后剩余的硫黄放在空气中燃烧完全D．将氯酸钾和二氧化锰共热后的残余物回收分离4．Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法不正确的是( )A．可发生反应：Ca3SiO5＋4NH4Cl=====△CaSiO3＋2CaCl2＋4NH3↑＋2H2OB．具有吸水性，需要密封保存C．能与SO2反应生成新盐D．与足量盐酸作用，所得固体产物主要为SiO25．《光明日报》报道称，中科院大连化学物理研究所的研究团队利用多功能催化剂首次实现了CO2直接加氢制汽油的过程。
其转化过程如图所示。
下列说法中正确的是( )A ．反应①的产物中含有水B ．反应②为化合反应C ．所制得的汽油的主要成分是烃和烃的含氧衍生物D ．这种人造汽油用作汽车的燃料时，汽车尾气中不含氮氧化物6．福建省三钢集团近年来大气污染治理成绩显著，厂区“绿”意盎然。
第25讲碳、硅无机非金属材料[复习目标] 1.了解碳、硅及其化合物的组成和成键特点。
2.了解碳、硅两种元素单质及其重要化合物的性质及应用，能用化学方程式表示其主要化学性质。
3.了解无机非金属材料的组成、分类及其应用价值。
考点一碳族元素碳1．碳族元素(1)碳、硅、锗、锡、铅均属于第ⅣA族元素，又称碳族元素，其价层电子排布式为________。
(2)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．金刚石、石墨、C60的物理性质金刚石石墨C60晶体类型共价晶体混合型晶体分子晶体物理性质熔点高，硬度大，不导电熔点高，硬度____，____导电熔点低，不导电主要用途钻石制作，切割工具，钻探机的钻头等做电极、润滑剂、铅笔芯广泛应用于超导、医学领域3.CO2在自然界中的循环(1)CO2的主要来源：大量含碳燃料的燃烧。
(2)自然界消耗CO2的主要反应：①溶于江水、海水中：CO2＋H2O H2CO3；②光合作用将CO2转化为O2；③岩石的风化：CaCO3＋H2O＋CO2===____________。
1．金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质()2．水墨画可长久保存不变色是因为在常温下碳的化学性质不活泼() 3．二氧化碳能使紫色石蕊溶液变红，说明二氧化碳具有酸性()4．低碳环保中的“碳”是指二氧化碳()5．石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应()6．向空气中排放二氧化碳会形成酸雨()7．向CaCl2溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失() 8．向氨化的饱和食盐水中通入足量的CO2气体，会析出晶体()1．中国力争在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，关于碳及其化合物，下列说法不正确的是()A．金刚石和石墨是碳元素的两种不同单质，二者互称为同素异形体B．在100 kPa时，1 mol石墨转变为金刚石要吸收1.895 kJ的热量，故金刚石比石墨稳定C．考古时常用于测定文物年代的是碳元素的一种核素14 6C，该核素的中子数为8D．引起温室效应的气体之一CO2中含极性共价键2．中国努力争取2060年前实现碳中和。
A:听课认真，课堂效率高。
B:听课较认真，能跟上教师思路。
C:听课一般，偶尔溜号。
D:听课不认真，经常说话。
(1)碳与O2反应O2(足量)：O2(不足)：与氧化物反应CuO：(冶炼金属)SiO2：(制取粗硅)H2O：与强氧化性酸反应浓H2SO4：浓HNO3：剑桥三中高三化学备课组教学实施方案[考纲要求] 1.理解C,Si单质及其化合物的主要性质及应用。
2.理解C,Si单质及其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。
【基础知识梳理】1．C、Si单质的存有形态、物理性质及用途(1)碳在自然界既有________态又有________态。
碳的同素异形体有________、________、无定形碳、________等。
(2)硅在地壳中的含量占第____位，仅次于____，全部以________态存有，是一种亲____元素，单质硅有________和________形两种。
晶体硅是良好的________材料，在计算机等电子工业，可用作____________、大规模____________等。
硅是人类将________能转化为____能的常用材料，所以硅还用于制造________。
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 考点二碳、硅的氧化物1．一氧化碳(1)物理性质：色气体，____毒，____溶于水。
(2)化学性质①燃烧：_________________________________________，__________火焰；②还原CuO：____________________________________________________。
2．二氧化碳和二氧化硅的比较物质二氧化硅二氧化碳结构__________结构，不存有单个分子存有单个CO2分子主要物理性质硬度____，熔、沸点____，常温下为____体，不溶于水熔、沸点____，常温下为气体，微溶于水化学性质①与水反应不反应②与酸反应只与氢氟酸反应：____ _ 不反应③与碱(NaOH) 液反应__________ __(盛碱液的试剂瓶用____塞)④与盐反应如与Na2CO3反应：______如与Na2SiO3反应：__________或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3⑤与碱性氧化物反应如与CaO反应：____ ___ ______如与Na2O反应：____________ ____ 用途光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐考点三硅酸及硅酸盐1．硅酸硅酸____溶于水，其酸性比碳酸____，硅酸________(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液。
第三节 硅一、选择题1．下列属于纯净物的是（ ）。
A ．蓝宝石 B ．钢化玻璃 C ．王水 D ．氮化硅解析：本题考查这几个物质的组成成分。
蓝宝石主要成分是氧化铝，由于其中混有少量钛()Ti 和铁()Fe 杂质，所以显蓝色，因此A 为混合物。
钢化玻璃是混合物。
王水是浓盐酸和浓硝酸体积比31:组成的，为混合物。
本题答案为选项D 。
2．下列关于硅和硅的化合物叙述不正确的是（ ）。
①硅晶体的结构和金刚石相似，都是原子晶体 ②硅是地壳中含量最多的元素 ③单晶硅是良好的半导体材料④二氧化硅是制造光导纤维的重要原料⑤二氧化硅分子是由两个氧原子和一个硅原子组成的 ⑥二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸A ．①②③B ．①⑤⑥C ．③④⑤D ．②⑤⑥解析：本题考查硅与硅的化合物的性质。
硅晶体与金刚石都是原子晶体，①正确；地壳中含量最多的是氧，②错误；单晶硅是良好的半导体材料，③正确；二氧化硅是制造光导纤维的重要原料，④正确；二氧化硅分子是空间网状结构，不是由两个氧原子和一个硅原子组成的，它的化学式是因其原子个数比为21:，所以是2SiO ，⑤错误；二氧化硅会与氢氟酸发生反应，⑥错误。
本题答案为选项D 。
3．石榴石是石榴石族矿物的总称，颜色随成分的不同而变化，其组成可以表示为()3243A B SiO ，式中A 、B 均为金属元素，则A 、B 对应的化合价依次为（ ）。
A ．2+价、3+价 B ．3+价、2+价 C ．2+价、2+价 D ．3+价、3+价 解析：Si 为4+价，O 为2-价，设A 、B 化合价分别为x 、y ，则3212x y +=，则可知：2x =+，3y =+。
本题答案为选项A 。
4．美国“9·11”恐怖袭击事件给纽约带来了一场严重的环境灾难——石棉污染，吸入石棉纤维者易患肺癌。
已知石棉是硅酸盐矿物，某种石棉的化学式可表示为：()2222Ca Mg Si O OH x y 。
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 。
碳、硅及其化合物【练习题】1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)碳有多种同素异形体，而氧不存在同素异形体( )(2)单质硅常用作半导体材料和光导纤维( )(3)硅在自然界中只以化合态的形式存在( )(4)石墨在一定条件下能转化成金刚石，该转化属于物理变化( )(5)燃料燃烧产物CO 2是温室气体之一( )(6)将某溶液与稀盐酸反应产生的气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，说明该溶液中一定含有CO 2－3( ) (7)标准状况下，5.6 L CO 2气体中含有氧原子数为0.5N A ( )(8)将澄清石灰水滴入某溶液证明其中存在CO 2－3( )(9)用活性炭去除冰箱中的异味，没有发生化学反应( )(10)利用如图装置除去CO 气体中的CO 2气体( )(11)元素碳的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体( )(12)甲、乙、丙均含有相同的某种元素，它们之间具有转化关系：甲――→丁乙丁甲丙，若甲为焦炭，则丁可能是O 2( )(13)因为HF 与SiO 2反应，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记( )(14)下列转化在一定条件下能够实现：SiO 2――→HCl (aq )SiCl 4――→H 2高温Si( ) (15)石英砂可用于生产单晶硅( )(16)用NaOH 溶液不能分离氧化铁中混有的二氧化硅( )(17)物质间转化能一步实现：粗硅――→Cl 2高温SiCl 4――→H 2高温Si( ) (18)硅的最高价氧化物可用于制造光导纤维( )(19) SiO 2既能和NaOH 溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物( )(20) Si 和SiO 2都用于制造光导纤维( )(21) SiO 2可与HF 反应，因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中( )(22)高温下用焦炭还原SiO 2制取粗硅( )(23)硅胶作袋装食品的干燥剂的过程中没有发生化学变化( )(24) pH ＝2的溶液中可能大量存在Na ＋、NH ＋4、SiO 2－3( )(25)向Na 2SiO 3溶液中滴加稀盐酸的离子方程式：Na 2SiO 3＋2H ＋===H 2SiO 3↓＋2Na＋( )(26)向Na 2SiO 3溶液中通入过量SO 2的离子方程式：SiO 2－3＋SO 2＋H 2O===H 2SiO 3↓＋SO 2－3( )(27)烧结黏土制陶瓷，不涉及化学反应( )2．大气中CO 2含量的增加会加剧“温室效应”。
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。
知识清单12 碳、硅及无机非金属材料知识点01 碳及其化合物1．碳单质(1)存在形式：有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为同素异形体。
金刚石 石墨 足球烯①金刚石：正四面体空间网状结构。
物理性质：熔点高，硬度大，不导电。
②石墨：层状结构，每层为正六边形的平面网状结构。
物理性质：熔点高，硬度小，能导电，具有润滑性。
③足球烯（C 60）：笼状分子，由正五边形和正六边形排列而成。
不导电。
(2)主要化学性质——还原性可燃性O 2不足：2C ＋O 2(不足)=====点燃2CO O 2充足：C ＋O 2(足量)=====点燃CO 2与氧化物反应CuO ：C ＋2CuO =====△2Cu ＋CO 2↑(冶炼金属)；SiO 2：2C ＋SiO 2=====高温 Si ＋2CO↑(制取粗硅)；H 2O ：C ＋H 2O(g)=====高温H 2＋CO (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 ＋2H 2SO 4(浓)=====△CO 2↑＋2SO 2↑＋2H 2O 。
2．CO 、CO 2的性质对比COCO 2物理性质无色无味气体，密度比空气小，难溶于水无色无味气体，密度比空气大，可溶于水毒性有毒(易结合血红蛋白)无毒(温室效应)还原性可燃性：2CO+O 2=====点燃2CO 2还原氧化铁：Fe 2O 3+3CO =====高温2Fe+3CO 2无(灭火)氧化性①与炽热炭反应：CO 2+C =====高温2CO ②Mg 在CO 2中燃烧：CO 2+2Mg =====点燃2MgO+C与水反应无CO 2＋H 2O H 2CO 3与碱反应无Ca(OH)2＋CO 2===CaCO 3↓＋H 2O化学性质相互转化CO 2C ，△ ①O 2，②CuOCO用途燃料、冶炼金属灭火、制汽水、植物肥料、化工原料等3．碳酸的正盐和酸式盐的比较正盐(CO 2－3)酸式盐(HCO －3)溶解性只有钾、钠、铵盐可溶一般都可溶溶解度一般而言，在相同温度下，难溶性正盐溶解度小于其酸式盐溶解度，如溶解度Ca(HCO 3)2>CaCO 3；可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度，如溶解度Na 2CO 3>NaHCO 3。
