第四节 无机非金属材料 硅及其化
合物基本性质
课标解读 要点网络 1.了解硅及其重要化合物的性质及应用。 2．了解常见的无机非金属材料。 3．了解新型无机非金属材料。
硅及其重要化合物
1．碳、硅单质的存在形式、结构、物理性质和用途 存在形式 单质的 结构 碳 游离态和化合态 金刚石：立体网状结构； 石墨：层状结构； C60：足球形分子 金刚石：熔点很高、硬度很大； 石墨：硬度较小、电的良导体 硅 化合态 晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构 晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、熔点高、硬度大、有脆性 物理 性质 用途 金刚石用于制造切割刀具，石墨晶体硅用作半导体材料、硅芯用于制造电极、铅笔芯。C60可作催化剂或催化剂载体 片和硅太阳能电池 注：硅为亲氧元素，在自然界中无游离态。 2．硅的化学性质
(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＋O2SiO2。
[补短板]硅的工业制备与提纯
①焦炭②Cl2③H2
(1)流程：石英砂――→Si(粗)――→SiCl4――→Si(纯)。
高温加热高温(2)原理：①Si(粗)制备：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 ②Si(粗)提纯：Si(粗)＋2Cl2SiCl4； SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl。 3．二氧化硅与CO2的比较 (1)共性
均属于酸性氧化物，均能与碱、金属氧化物反应，写出二者与NaOH溶液(足
－－2－
量)反应的离子方程式：CO2＋2OH－===CO23＋H2O、SiO2＋2OH===SiO3＋
H2O；二者与CaO反应的化学方程式：CO2＋CaO===CaCO3、SiO2＋CaOCaSiO3。
(2)差异性
①SiO2与氢氟酸反应的化学方程式： SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
②SiO2与Na2CO3、CaCO3的反应——工业制玻璃 SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑； SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑。
③CO2与H2O反应的化学方程式：CO2＋H2O
H2CO3。
④SiO2为高硬度、高熔沸点的固体，不溶于水，而CO2为低熔沸点的气体，可溶于水。
(3)SiO2与CO2的用途(熟记)
①CO2：制饮料、碳酸盐，作灭火剂，干冰用作制冷剂，也可用于人工降雨。 ②SiO2：光导纤维、制光学仪器、电子部件，水晶可制作饰品。 4．硅酸
硅酸是一种难溶于水的弱酸，酸性比H2CO3弱，受热分解生成SiO2，其化学方程式为H2SiO3SiO2＋H2O。
5．硅酸盐
由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。 (1)硅酸盐的组成表示方法
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(K2Al2Si6O16)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。
注意：①氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的；
②硅酸盐大多难溶于水。
(2)硅酸钠(Na2SiO3)——俗称泡花碱
①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。
②与较强的酸反应生成硅酸：如Na2SiO3溶液与稀硫酸反应：Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋Na2SO4；与SO2水溶液反应：Na2SiO3＋SO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2SO3。
③用途：黏合剂、耐火阻燃材料。
命题点 碳、硅及其化合物的性质及应用
1．(2019·南昌月考)下列关于硅元素及其化合物的有关说法正确的是( ) A．由沙子制备光伏材料的反应之一为SiO2＋CSi＋CO2↑
B．高温下SiO2能与Na2CO3固体反应生成Na2SiO3和CO2，说明硅酸酸性强于碳酸
C．因为玻璃中含有SiO2，所以不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛装碱性溶液
－D．Si→SiO2→H2SiO3→SiO2→SiO23均能一步转化
C [A项，反应产物不是CO2而是CO；B项，碳酸比硅酸酸性强；D项，SiO2不能一步转化为H2SiO3。]
2．下列说法中正确的是( )
A．单质氧化物酸或碱盐，碳、硅单质均可以按上述关系进行转化 B．若a、b、c分别为Si、SiO2、H2SiO3，则可以通过一步反应实现如图所
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