2020版 第1部分 专题4 第1单元 含硅物质与信息材料

第一单元含硅物质与信息材料

1．碳、硅单质的存在形式、结构、物理性质和用途

注：硅为亲氧元素，在自然界中无游离态。

2．碳、硅的化学性质(写出有关化学方程式)

(1)碳的化学性质

(2)硅的化学性质

①与氢氟酸反应：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑。

②与NaOH 溶液反应：Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑。

③与O 2反应：Si ＋O 2=====△SiO 2。

3．硅的制备

(1)流程：石英砂――→①焦炭高温Si(粗)――→②Cl 2加热SiCl 4――→③H 2高温

Si(纯)。

(2)原理：①Si(粗)制备：SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO ↑。

②Si(纯)提纯：Si ＋2Cl 2=====△SiCl 4； SiCl 4＋2H 2=====高温Si(纯)＋4HCl 。

提醒：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。该反应必须在隔绝空气的条件下进行。

4．碳、硅的氧化物

(1)一氧化碳的性质及应用

①物理性质：无色无味的气体，难溶于水，能使人中毒。中毒的原因是与人体内血红蛋白相结合，因缺氧而中毒。

②化学性质及应用(写出有关化学方程式)

a ．可燃性：2CO ＋O 2=====点燃2CO 2，可作燃料。

b ．还原性：CO 还原Fe 2O 3的反应为3CO ＋Fe 2O 3=====高温2Fe ＋3CO 2，可用于

冶炼金属。

(2)CO 2与SiO 2性质的比较

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

量)反应的离子方程式：CO 2＋2OH －===CO 2－3＋H 2O 、SiO 2＋2OH －===SiO 2－3＋

H 2O ；二者与CaO 反应的化学方程式：CO 2＋CaO===CaCO 3、SiO 2＋CaO=====高温CaSiO 3。

②差异性

a ．SiO 2与氢氟酸反应的化学方程式：

SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O 。

b ．SiO 2与Na 2CO 3、CaCO 3的反应——工业制玻璃

SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑；

SiO 2＋CaCO 3=====高温CaSiO 3＋CO 2↑。

c ．CO 2与H 2O 反应的化学方程式：CO 2＋H 2O H 2CO 3。

d ．SiO 2为高硬度、高熔沸点的固体，不溶于水，而CO 2为低熔沸点的气体，可溶于水。

(3)SiO 2与CO 2的用途

①CO 2：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。 ②SiO 2：光导纤维、制光学仪器、电子部件，水晶可制作饰品。

(4)CO 2的制法

大理石与稀盐酸或稀硝酸发生反应的离子方程式： CaCO 3＋2H ＋===Ca 2＋＋CO 2↑＋H 2O 。

提醒：不能利用大理石与稀硫酸反应制CO 2，因为CaCO 3与H 2SO 4反应生

成的CaSO 4微溶，覆盖在CaCO 3的表面，阻止反应的继续进行。

[深度归纳] 硅及其氧化物的特性

(1)Si 与强碱溶液反应可生成H 2，Si 与氢氟酸反应生成H 2。

(2)一般情况下，酸性氧化物与碱反应，不与酸反应，但SiO 2是酸性氧化物，却能与氢氟酸反应，所以不能用玻璃容器盛放氢氟酸，可以用氢氟酸刻蚀玻璃。

(3)SiO 2高温条件下与Na 2CO 3、CaCO 3反应生成CO 2，其原理为难挥发性物质制备易挥发性物质。

[应用体验]

正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)碳、硅为不活泼非金属，一般易形成共价键。( )

(2)使澄清石灰水变浑浊的氧化物一定为CO 2。( )

(3)SiO 2与NaOH 、氢氟酸均反应，可说明SiO 2为两性氧化物。

( )

(4)与NaOH 溶液反应生成盐和H 2的单质一定是硅单质。( )

(5)CO 2通入NaOH 溶液中，一定生成Na 2CO 3。( )

(6)C 、Si 的氧化物均与NaOH 溶液反应。( )

答案：(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×

考法1 碳、硅及其化合物的性质、制备及应用

1．(2018·南昌二中月考)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SiO 2＋C=====高温Si ＋CO 2↑

B ．高温下SiO 2能与Na 2CO 3固体反应生成Na 2SiO 3和CO 2，说明硅酸酸性强于碳酸

C ．因为玻璃中含有SiO 2，所以不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛装碱性溶液

D ．Si →SiO 2→H 2SiO 3→SiO 2→SiO 2－3均能一步转化

C [A 项，反应产物不是CO 2而是CO ；B 项，碳酸比硅酸酸性强；

D 项，

SiO 2不能一步转化为H 2SiO 3。]

2．(2019·湖南六校联考)多晶硅是单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅芯片的主要原料。已知第三代工业制取多晶硅流程如图所示：

下列说法错误的是( )

A ．Y 、Z 分别为H 2、Cl 2

B ．制取粗硅的过程中焦炭与石英会发生副反应生成碳化硅，在该副反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1

C ．SiHCl 3极易水解，其完全水解的产物为H 2SiO 3、H 2、HCl ，据此推测SiHCl 3中硅元素的化合价为＋4

D ．Y 与SiHCl 3制备多晶硅的反应属于置换反应

B [B 项中的反应为3

C ＋SiO 2=====△SiC ＋2CO ↑，氧化剂与还原剂均为C ，

二者之比为1∶2。]

考法2 CO 2、CO 的性质及其检验探究

3．用四种溶液分别进行实验，表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是( )

B [CO 2通入Na 23溶液中，先生成沉淀H 23，继续通CO 2，H 23不反应，不溶解。]