高三化学复习之非金属及其化合物

专题六

非金属及其化合物

一碳、硅及其重要化合物

1．网络构建

（同学们把方程式补充完整）

2．扫除易忘知识盲点

(1)自然界中无游离态的硅，通常原子晶体不导电，但硅是很好的半导体材料，是制作光电池的材料。SiO2不导电，是制作光导纤维的材料。

(2)工业上制备粗硅，是用过量的C和SiO2高温下反应，由于C过量，生成的是CO而不是CO2，该反应必须在隔绝空气的条件下进行。

(3)氢氟酸不能用玻璃容器盛放；N aOH溶液能用玻璃试剂瓶，但不能用玻璃塞。

(4)酸性氧化物一般能与水反应生成酸，但SiO2不溶于水；酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能与HF反应。

(5)硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐是硅酸钠，其水溶液称为泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液。硅胶(m SiO2·n H2O)是一种很好的无毒干燥剂。

(6)H2CO3的酸性大于H2SiO3的，所以有Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但高温下Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑也能发生，原因可以从两方面解释：①硅酸盐比碳酸盐稳定；②从化学平衡角度，由高沸点难挥发固体SiO2制得低沸点易挥发的CO2。

(7)水泥、玻璃与陶瓷是三大传统无机非金属材料；碳化硅、氮化硅等是新型无机非金属材料。

3、本节知识归纳

（1）.硅酸钠水溶液俗称水玻璃，常用于制备黏合剂、防腐剂和耐火材料。

（2）．传统的无机非金属材料主要有水泥、玻璃和陶瓷。

（3）．硅以化合态存在于自然界中，常用作半导体材料和合金材料。

（4）．石英、水晶、沙子、玛瑙、光导纤维的主要成分均是SiO 2。

（5）、高纯硅可用于生产计算机芯片和硅太阳能电池

（6）．必记的几个反应

SiO 2＋2C=====高温

Si ＋2CO ↑

Si ＋3HCl=====△

SiHCl 3＋H 2

SiHCl 3＋H 2=====高温

Si ＋3HCl

SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O

SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O

（7）高纯硅的制备;

涉及的主要化学反应为

(a)SiO 2＋2C=============1 800～2 000 ℃

Si ＋2CO ↑

(b)Si ＋3HCl=====300 ℃SiHCl 3＋H 2

(c)SiHCl 3＋H 2=====1 100 ℃Si ＋3HCl 4、注意事项

(1)Si 的还原性强于C ，但C 能还原SiO 2生成Si ，且氧化产物为CO ：2C ＋SiO 2=====高温 Si ＋

2CO ↑，其原因是产物CO 为气体，它的放出降低了生成物浓度，促使反应向正反应方向进行。

(2)非金属单质跟碱溶液作用一般无H 2产生，但Si 能跟碱液作用放出H 2，如Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑。

(3)CO 2是温室气体，但CO 2不是污染性气体。

(4)酸性氧化物一般和水反应生成相应的酸，但SiO 2不与水反应。

(5)SiO 2是酸性氧化物，SiO 2却既能与酸(氢氟酸)反应又能与NaOH 溶液反应。

(6)非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但Si 却能与HF 反应。

5典型例题

例1、下列有关物质性质与用途具有对应关系的是

A. NaHCO 3受热易分解，可用于制胃酸中和剂

B. SiO 2熔点高硬度大，可用于制光导纤维

C. Al 2O 3是两性氧化物，可用作耐高温材料

D. CaO 能与水反应，可用作食品干燥剂

例2、硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。回答下列问题：

(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。这种“金属”可能是________。

(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中，生产普通玻璃的主要原料有________。

(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：

发生的主要反应 电弧炉

SiO 2＋2C1 600～1 800 ℃=====Si ＋2CO↑ 流化床反应器

Si ＋3HCl250～300 ℃=====SiHCl 3＋H 2 还原炉 SiHCl 3＋H 21 100～1 200 ℃=====Si ＋3HCl

___________________________________________________________________________；

碳化硅又称________。

②在流化床反应的产物中，SiHCl 3大约占85%，还有SiCl 4、SiH 2Cl 2、SiH 3Cl 等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl 3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和________。 物质

Si SiCl 4 SiHCl 3 SiH 2Cl 2 SiH 3Cl HCl SiH 4 沸点/℃ 2 355 57.6 31.8 8.2 －30.4 －84.9 －111.9 3(4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是________。

6、变式探究：

1、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SiO 2所表现的化学性质或作用进行判断，其中正确的是( )

①SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O

②SiO 2＋2C=====高温

Si ＋2CO↑

③SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O

④Na 2CO 3＋SiO 2=====高温

Na 2SiO 3＋CO 2↑

⑤SiO 2＋3C=====高温

SiC ＋2CO↑

a ．反应①中SiO 2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃

b ．反应②中SiO 2表现出氧化性

c ．反应③中SiO 2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酸酐的道理

e ．反应⑤中SiO 2未参加氧化还原反应

A ．ace

B ．bde

C ．cde

D ．ab

2、硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是(

) A ．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si 3N 4

B ．碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承

C ．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO 2

D ．二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2

3.晶体硅是一种重要的非金属材料。

①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；

②粗硅与干燥HCl 气体反应制得SiHCl 3：Si ＋3HCl 300 ℃=====

SiHCl 3＋H 2；

③SiHCl 3与过量H 2在1 000～1 100 ℃反应制得纯硅。

可能用到的信息如下：