元素及其化合物4硅.doc

复习4——无机非金属材料的主角硅 考点梳理 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。 3.了解常见无机非金属材料的性质和用途 【考纲全景透析】 一、C、Si单质性质及其用途的比较。 1.物理性质 碳 硅 存在形态 既有游离态，又有化合态；主要单质有：金刚石、石墨、C60等同素异形体 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 单质的物理性质 金刚石熔点很高，硬度很大；石墨熔点很高（比金刚石高）硬度较小，能导电，有滑腻感。 晶体硅，灰黑色，有金属光泽；与金刚石相似，熔点很高，硬度很大；是良好的半导体材料。 用途 金刚石用作切割工具； 石墨用作电极、铅笔芯。 含硅4％的硅钢具有很高的导磁性，主要用作变压器铁芯；含硅15％的硅钢具有很好的耐酸性能，作为耐酸材料；制光电池等 2.化学性质 (1)碳单质的化学性质——还原性 ①与O2反应：O2不足：2C+O2 2CO； O2充足：C+O2 CO2 ②与其他物质反应： a.与CuO反应： 2CuO+C 2Cu+CO2↑ (可用于某些金属的冶炼)； b.与CO2反应：CO2+C 2CO； c.与水蒸气反应：C+H2O(g) CO+H2 (用于生产水煤气)； d.与浓硫酸反应：C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O。 (2)硅的化学性质——还原性 ①与氢氟酸反应：Si+4HF====SiF4↑+2H2↑； ②与NaOH溶液反应：Si+2NaOH+H2O=====Na2SiO3+2H2↑; ③与O2反应：Si+O2 SiO2 二、CO2和SiO2的比较 物 质 二氧化硅 二氧化碳 晶体类型 原子晶体 分子晶体 物理性质 硬度大、熔沸点高、常温下为固体、不溶于水 熔沸点低，常温下为气体，微溶于水 化 学 性 质 ①与水反应 不反应 CO2+H2O H2CO3 ②与酸反应 SiO2 + 4HF = SiF4↑+ 2H2O 不反应 ③与碱反应 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O 盛碱液的试剂瓶用橡皮塞 CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O或 CO2 + NaOH = 2NaHCO3 ④与盐反应 SiO2 + Na2CO3 ＝Na2SiO3 + CO2↑ SiO2 + CaCO3 ＝ CaSiO3 + CO2↑ Ca(ClO)2 + CO2 + H2O = CaCO3↓ + 2HClO CO2 + Na2CO3 + H2O = 2NaHCO3 ⑤与碱性氧化物反应 SiO2 + CaO ＝ CaSiO3 CO2 + Na2O ＝ Na2CO3 ⑥与碳反应 CO2+C 2CO； 主要用途 化工原料、灭火剂。干冰用作制冷剂，人工降雨。 制光学仪器、石英玻璃。水晶可制作饰品，常用来制造通讯材料光导纤维。 3、硅酸及硅酸盐 （1）硅酸 ①物理性质：与一般的无机含氧酸不同，硅酸难溶于水。 ⑵化学性质：a.弱酸性：是二元弱酸，酸性比碳酸弱，与NaOH溶液反应的化学方程式为： H2SiO3+2NaOH== Na2SiO3+2H2O。 b.不稳定性：受热易分解，化学方程式为：H2SiO3 H2O+ SiO2。 ⑶制备：通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得，如Na2SiO3溶液与盐酸反应：Na2SiO3+2HCl== H2SiO3↓+2NaCl ⑷用途：硅胶可用作干燥剂、催化剂的载体等。 2、硅酸盐 ⑴硅酸盐：硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。 ⑵硅酸钠：硅酸钠溶液俗称水玻璃，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。 ⑶硅酸盐组成的表示 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K2O·Al2O3·6SiO2。（注意：硅酸盐写法与氧化物写法中各元素的化合价保持不变，原子个数比相等；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。 三、常见无极非金属材料及其主要用途 1.传统的无极非金属材料 硅酸盐材料是传统的无机非金属材料：玻璃、水泥、各种陶瓷等都是以黏土、石英和长石等为原料生产的硅酸盐制品，比较如下 硅酸盐产品 水 泥 玻 璃 陶瓷 原 料 石灰石、黏土 纯碱、石灰石、石英 黏土 反应原理 发生复杂的物理化学变化 SiO2 + Na2CO3 ＝Na2SiO3 + CO2↑ SiO2 + CaCO3 ＝ CaSiO3 + CO2↑ 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 主要成分 3CaO·SiO2 2CaO·