第四章 非金属及其化合物
第一讲 无机非金属材料的主角——硅
1.了解C、Si的单质及其重要化合物的主要性质及应用。
2.了解C、Si的单质及其重要化合物对环境质量的影响。
3.以新材料、新技术为背景考查C、Si的单质及其重要化合物的性质及应用。
1.关于硅单质及其化合物的实验探究。
2.有关硅单质及其化合物的物质推断。
3.硅的单质和化合物的综合利用及有关工艺流程。
一、碳和硅
1.C、Si单质的存在形态、物理性质
(1)碳在自然界既有游离态又有化合态。碳的同素异形体有金刚石、石墨、无定形碳、C60等。
(2)硅在地壳中的含量占第二位,仅次于氧,全部以化合态存在,是一种亲氧元素,单质硅有晶体和无定形两种。
2.C、Si的化学性质
(1)碳单质的化学性质:常温下不活泼,在高温条件下有强还原性。
①可燃性:2C+O2=====点燃2CO、C+O2=====点燃CO2。
②还原性:a.与Fe2O3反应的化学方程式:3C+2Fe2O3=====高温4Fe+3CO2↑;
b.与CO2反应的化学方程式:C+CO2=====高温2CO;
c.与水蒸气反应的化学方程式:C+H2O(g)=====高温CO+H2;
d.与浓H2SO4反应的化学方程式:C+2H2SO4(浓)=====△CO2↑+2SO2↑+2H2O。
(2)硅单质的化学性质:常温下化学性质不活泼,但能与F2、氢氟酸、强碱反应。
①与氢氟酸反应的化学方程式:Si+4HF===SiF4↑+2H2↑。
②与烧碱溶液反应的离子方程式:Si+2OH-+H2O===SiO2-3+2H2↑。
③加热时与O2、Cl2等非金属单质反应,其化学方程式为:Si+O2=====△SiO2;Si+2Cl2=====△SiCl4。
3.工业制法
4.用途:①作为半导体材料;②生产硅合金;③制造太阳能电池。
硅可用作半导体材料,是否可用于解释元素周期性变化的规律?
提示 可以,硅位于金属和非金属的分界线附近,性质上由金属逐渐过渡到非金属,即有金属的性质又有非金属的性质。
二、二氧化硅和二氧化碳
物质 二氧化硅 二氧化碳
结构 空间立体网状结构,不存在单个分子 存在单个CO2分子,其结构为直线型
主要物理
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+H2OH2CO3
②与酸反应 只与氢氟酸反应:SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O 不反应
③与碱(NaOH)
液反应 SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O(盛碱液的试剂瓶不能用玻璃塞) CO2少量:CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O
CO2过量:CO2+NaOH===NaHCO3
④与盐反应 如与Na2CO3反应:SiO2+Na2CO3=====高温Na2SiO3+CO2↑ 如与Na2SiO3反应:Na2SiO3+H2O+CO2(不足)===H2SiO3↓+Na2CO3或Na2SiO3+H2O+2CO2(足量)===H2SiO3↓+2NaHCO3