第一节 无机非金属材料的主角——硅


一、碳、硅的比较(反应用化学方程式表示) 碳 硅 存在形态既有______态，又有____态；主要单质有______________等同素异形体在地壳中的含量仅次于____，全部以______存在；主要单质有________和______两大类单质的物理性质 金刚石：熔点______，硬度________；石墨：熔点____(比金刚石高)，硬度____，能________，有滑腻感晶体硅：________，有______光泽；与金刚石相似，熔点______，硬度______；是良好的________材料


化学性质 与非金属单质反应 与O2反应：与O2、Cl2反应：与氧化物反应 与Fe2O3、SiO2反应：与FeO反应：与酸反应 与浓硫酸、浓硝酸反应：只与氢氟酸反应：与碱反应 与碱不反应与NaOH溶液反应：用途 ________用作切割刀具，______用作电极、铅笔芯含硅4%的硅钢具有很高的导磁性，主要用作________；含硅15%的硅钢具有很好的耐酸性能，作为______材料；制________等


一、游离　化合　金刚石、石墨　氧　化合态　晶体硅　无定型硅　很高　很大　很高　较小导电　灰黑色　金属　很高　很大　半导体　2C＋O2==2CO、C＋O2==CO2　Si＋O2==SiO2、Si＋2Cl2==SiCl43C＋2Fe2O3==3CO2↑＋4Fe、2C＋SiO2==2CO↑＋SiSi＋2FeO==2Fe＋SiO2C＋2H2SO4(浓)==CO2↑＋2SO2↑＋2H2O、C＋4HNO3(浓)==CO2↑＋4NO2↑＋2H2OSi＋4HF===SiF4↑＋2H2↑Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑金刚石　石墨　变压器铁芯　耐酸　光电池答案：


二、碳、硅的化合物 1. 一氧化碳(1)物理性质：____色____味气体，____毒，____溶于水。(2)化学性质 2. CO2和SiO2(反应用化学方程式表示) 物质 二氧化硅 二氧化碳 化学式 SiO2 CO2 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 与水反应 不反应 与酸反应 只与HF反应：_________不反应 与碱(NaOH)反应 ____________________(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)_________或_________与盐(Na2CO3)反应 __________________与碱性氧化物反应 (CaO)　_________(Na2O)　_________用途 光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐


3. 硅酸、硅酸盐(1)硅酸(H2SiO3)①物理性质：溶解性：______，色态：__________。②化学性质(用化学方程式表示)a.弱酸性：与NaOH溶液反应：________________________。酸性比碳酸____：______________________________。b. 不稳定性：__________________________________。③用途：“硅胶”可用作________、________的载体。(2)硅酸盐①概念：由__________________元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。②硅酸钠：水溶液俗称________，是无色黏稠液体，是制备______和____________的原料。③组成的表示(通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成)：硅酸钠(Na2SiO3)____________，普通玻璃(Na2CaSi6O14)____________。


 H2CO3SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2OSiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2OCO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2OCO2＋NaOH===NaHCO3SiO2＋Na2CO3===Na2SiO3＋CO2↑CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3SiO2＋CaO===CaSiO3CO2＋Na2O===Na2CO3答案：
【温馨提示】表示顺序一般为：活泼金属的氧化物·较活泼金属的氧化物·二氧化硅·水。 二、1. (1)无　无　有　不(2)2CO＋O2==2CO2CO＋CuO==Cu＋CO22. 大　高　固　低　CO2＋H2O


(2)不是，是酸性氧化物。3. (1)①难溶于水　白色固体②a. H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O　弱CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3b. H2SiO3===SiO2＋H2O③干燥剂　催化剂　(2)①硅、氧和金属②水玻璃　硅胶　木材防火剂③Na2O·SiO2　Na2O·CaO·6SiO2答案：


三、硅酸盐产品水泥 玻璃 陶瓷 生产原料 主要设备 石灰石、黏土　纯碱、石灰石和石英　黏土　水泥回转窑　玻璃窑　陶瓷窑答案：


硅及其化合物的特性 【例】　(2009高考·浙江卷，28)单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450～500°C)，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。


℃57.7 12.8 － 315 － 熔点/
℃－70.0 －107.2 － － － 升华温度/
℃－ － 180 300 160
相关信息如下：a. 四氯化硅遇水极易水解；b. 硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；c. 有关物质的物理常数见下表： 物质 SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl3 PCl5 沸点/


的作用是______________；装置C中的试剂是__________；装置E中的h瓶需
要冷却________________________________的理由是__。(3)装置E中h瓶收集到
的粗产物可通得(类似多次蒸馏过精馏)到高纯度四氯化硅，精馏
后的残留物中，除铁元素外填______还可能含有的杂质元素是_____(___写元素符号)。
请回答下列问题： (1)写出装置A中发生反应的离子方程式 _________。(2)装置A中g管


自)　(1主解答】MnO2＋4H＋＋2Cl－===Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(2)平衡
压强　浓硫酸　SiCl4 冷凝使(3)Al、P、Cl 解
析Cl2和Si。A装置为：制备四氯化硅的原料为Cl2的制备装置，B、C装置为除杂装置。
首先B除去HCl，再除去C(浓H2用O4)S水蒸气。通l2C入粗硅中反应，用水冷
将冷凝即产生的SiCl4可。(1)制
取氯气用浓盐酸和MnO2在加热条件下反应。(2)g管
是将分液漏斗与烧瓶相连，则它们中的压强是相等的，这样便于盐酸顺利滴下。SiCl4的
沸点很低，只75有.7 ℃，而反应的温度达几百度，故需要冷凝收集。(3)从
物质的物理性质表可发现均易A，Cl3、FeCl3和PCl5l升华，故Al、还应还有P、Cl元素。
【


良好 Si体材料。2.的半导的还原性大于C，
但C却＋高温下还原出Si：SiO2能在2C==Si＋2CO↑3. 非金属单质
跟放碱一般无H2作用出，但Si能跟强液作用：Si＋2NaOH＋碱溶H2O===Na2SiO3＋2H2↑4. 非金属单质一般不
跟非氧化性酸作用，但Si能跟HF作用：Si＋4H
F===Si24↑＋2HF↑。5. 酸性氧化物一般不与酸作用，
但SiO2能与H：作用FSiO2＋4HF===Si4↑F＋2H2O。6. SiO2是H2SiO3的酸
酐，但它于水，不能直接与水作用制备H不溶2SiO3。7
. 无机酸一般易溶于水，8.H2SiO3难溶于水。但 H2CO3的酸性大于H2SiO3，
所2有Na以SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，
但下反应Na高温2CO3＋SiO2==N↑2SiO3＋C也2aO能发生。
硅及其化合物的特性1. 非金属单质一般为非导体(石墨能导电)，硅的晶体是


理科基础卷，22)下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是(　　)①硅是构成一
些岩石和矿物的基本元素②水泥、玻璃、水晶
饰物都是硅酸盐制品③高纯度的硅单质
广泛用于制作光导纤维④陶瓷是
人类应用很早的硅酸盐材料A. ①②
B. ②③ C. ①④ D. ③④ C　解
析：光导纤维的成分是SiO2，③错；水晶的成分是SiO2，不属于硅酸盐，②错
。故C项正确。答案：
　(2009高考·广东


苏盐城中学高三期中)下列选项中哪一种可与陶瓷、普通玻璃、水泥归为同种类
型的材料(　　)A. 铝合金 B
. 高温结构氮化硅陶瓷C. 有机玻璃 D
. 砖瓦2. (2010·广东广州模拟)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，不正确是的(　　)A. 高纯度的硅
广泛用于计算机制作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3. 在一定
条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是(　　)①焦炭
　②纯碱　③碳酸钙　④氢氟酸　⑤硝酸　⑥氢氧化钠　⑦氯化钙A. ③
⑤⑦ B .⑤⑦③ C .⑤ D. ⑤
1. (2011·江


析：陶瓷、普通玻璃、水泥和砖瓦都.2属于硅酸盐产品。 D　解
析：由于硅是亲氧元素，自然界中无单质硅，D项错误
。3. B答案：
1. D　解