新教材宁陕2024届高考化学一轮复习学案第4章非金属及其化合物第15讲硅无机非金属材料鲁科版.doc

第15讲硅无机非金属材料

[复习目标]1.掌握Si元素的单质及其重要化合物的性质及应用。2.掌握无机非金属材料的性质和用途。

考点一碳族元素硅和二氧化硅

1．碳族元素概述

(1)碳、硅、锗、锡、铅均属于第ⅣA族元素，又称碳族元素，其价电子排布式为________。

(2)碳的单质

①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几种单质的结构特点

金刚石：______________空间网状结构；石墨：____________层状结构，C60是由60个碳原子形成的足球状分子晶体。

2．硅单质

3．二氧化硅

1．12C、13C、14C是碳的三种同素异形体()

2．金刚石和石墨由相同的元素组成，因此它们具有相同的性质()

3．石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应()

4．Si是半导体材料，可用于制作太阳能电池()

5．SiO2与NaOH溶液反应生成盐和水，也可以和氢氟酸反应，所以SiO2是两性氧化物()

一、硅和二氧化硅的性质

1．下列关于硅的说法不正确的是()

A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色、有金属光泽的固体

B．硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，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发生反应

D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应

2．二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。a～e是对①～⑤反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行的判断，其中正确的是()

①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O

②SiO2＋2Ceq\o(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑

③SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O

④Na2CO3＋SiO2eq\o(=====,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑

⑤SiO2＋3Ceq\o(=====,\s\up7(高温))SiC＋2CO↑

a．反应①中SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃

b．反应②中SiO2表现出氧化性

c．反应③中SiO2表现了酸性氧化物的通性

d．反应④符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐的原理

e．反应⑤中SiO2未参加氧化还原反应

A．aceB．bdeC．cdeD．ab

二、高纯硅的制备

3．科学家必威体育精装版研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示：

容器①中进行的反应为①Si(粗)＋3HCl(g)eq\o(=====,\s\up7(△))SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中进行的反应为②SiHCl3＋H2eq\o(=====,\s\up7(高温))Si(纯)＋3HCl。下列说法不正确的是()

A．该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用

B．①和②互为可逆反应

C．该流程中需要隔绝空气

D．粗硅制备不能通过SiO2eq\o(――→,\s\up7(HCl?aq?))SiCl4eq\o(――→,\s\up7(H2),\s\do5(高温))Si实现

4．晶体硅是一种重要的非金属原料，由粗硅制备纯硅的主要步骤如下：

①粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3：Si(粗)＋3HCleq\o(=====,\s\up7(300℃))SiHCl3＋H2；

②经过纯化的SiHCl3与过量H2在1000～1100℃下反应制得纯硅。

回答相关问题：

(1)粗硅与HCl气体反应完全后，经冷凝得到SiHCl3(沸点为36.5℃)，只含有少量SiCl4(沸点为57.6℃)和HCl(沸点为－84.7℃)，提纯SiHCl3的方法为_____________________。

(2)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图所示(热源及夹持装置已略去)：

①在加热D装置前应先打开A装置中分液漏斗的活塞，目的是________________________。

②C装置中烧瓶需要加热，采用的方法是___________________________________________。

考点二无机非金属材料

1．常见硅酸盐材料比较

水泥

玻璃

陶瓷

生产原料

石灰石、黏土

纯碱、石灰石、石英

黏土

主要设备

水泥回转窑

玻璃窑

陶瓷窑

2.新型无机非金属材料

(1)高温结构陶瓷，如SiC、BN、Si3N4、Al2O3等。

(2)碳纳米材料

①类型：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。

②用途：在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景。

(3)特殊功能的含硅材料

①碳化硅共价晶体，具有金刚石结构，可用作磨料。

②含硅元素4%的硅钢具有导磁性。

1．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐()

2．二氧化硅可用于生产玻璃()

3．碳化硅俗称金刚砂，它可用于高温结构