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文档介绍
2020届一轮复习人教版无机非金属材料的主角——硅
第四章 非金属及其化合物 第一节 无机非金属材料的主角——硅 一、C、Si单质性质及其用途的比较。 1.物理性质： 元素名称 碳 硅 自然界 存在形态 有 态；主要单质有： 、 、 等同素异形体。 在地壳中的含量仅次于 ，全部以 态存在；主要单质有：晶体硅和无定形硅两大类。 单质 物理性质 金刚石熔点很 ，硬度很 ；石墨熔点很 （比金刚石 ）硬度较 ，能导电。 晶体硅 色，有金属光泽；与金刚石相似，熔点很 ，硬度很 ；是良好的 材料。 用途 金刚石用作切割工具； 石墨用作电极、铅笔芯。 含硅4％的硅钢，主要用作变压器铁芯； 含硅15％的硅钢，作为耐酸材料；制光电池等 2.化学性质： (1)碳单质的化学性质——还原性 ①与O2反应：O2不足： ； O2充足： 。 ②与其他物质反应： a.与CuO反应： ；可用于某些金属的冶炼。 b.与CO2反应： 。 c.与水蒸气反应： ；用于生产水煤气。 d.与浓硫酸反应： 。 (2)硅的化学性质——还原性 ①与NaOH溶液反应： ；与铝和NaOH溶液反应相似。 ②与氢氟酸反应： ；这是Si的特性，其它非金属大多不能与HF反应。 ③与O2、Cl2反应： ； 。 二、CO2和SiO2的比较 1．物理性质：差别很大——原因是晶体类型不同。CO2是分子晶体，SiO2是原子晶体。CO2熔沸点 ，常温下为 体，微溶于水。SiO2熔沸点 、硬度 、常温下为 态、 溶于水。 2．化学性质：两者都是酸性氧化物，有大部分相同也有部分差别。 ⑴与水反应：CO2 ； SiO2 。 ⑵与酸反应：CO2 ；SiO2 。这是SiO2特性，仅与HF反应，与其它酸不反应，另外反应产物也不是盐和水，因此 。 ⑶与碱反应：CO2 ；SiO2 。由于玻璃中含有SiO2，盛碱液的试剂瓶用 。 ⑷与盐反应： CO2常温复分解反应：CO2+Ca(ClO)2 ；CO2 + Na2CO3 。 SiO2在高温才能反应如工业生产玻璃： ； 。 ⑸与碱性氧化物如CaO反应：CO2 ；SiO2 。 ⑹与碳反应：CO2 ；SiO2 ；工业用于 。 3．主要用途： ⑴二氧化碳：化工原料、灭火剂。干冰用作制冷剂，人工降雨。 ⑵二氧化硅：制光学仪器、石英玻璃。水晶可制作饰品，常用来制造通讯材料—— 。 三、硅酸及硅酸盐 1．硅酸 ⑴物理性质： 色胶状固体， 溶于水，而一般的无机含氧酸都溶于水。 ⑵化学性质： ①弱酸性：是二元弱酸，酸性比碳酸 ，可与NaOH反应： 。 ②不稳定性：受热易分解： 。 ⑶制备：通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得，如向Na2SiO3溶液中加入盐酸或通入CO2： ； 。 ⑷用途：硅胶可用作 、催化剂的载体等。 2．硅酸盐 ⑴硅酸盐：硅酸盐是 的总称。是构成 的主要成分。 ⑵硅酸钠：硅酸钠溶液俗称 ，是 色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。 ⑶硅酸盐组成的表示：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 。长石（KAlSi3O8）可表示为 。注意：硅酸盐写法与氧化物写法中各元素的化合价保持不变，原子个数比相等； 表示顺序一般为： 的氧化物· 的氧化物· · 。 四、常见无极非金属材料及其主要用途 1.传统的无极非金属材料：主要成分是 ：包括砖、瓦、陶瓷、水泥，玻璃等。它们都是以黏土、石英和长石等为原料生产的硅酸盐制品。比较如下： 硅酸盐产品 水 泥 玻 璃 陶瓷 原 料 黏土 反应原理 发生复杂的物理化学变化（不要求） 不要求 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 主要成分 3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3 硅酸盐 反应条件 高温 高温 高温 主要用途 主要建材 主要建材、生活 生活 2.特殊功能的含硅物质：(1)碳化硅具有金刚石结构，俗名金刚砂，可用作磨料。(2)含硅元素4% 的硅钢具有导磁性。(3)硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。 3.新型陶瓷：如高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷等，主要成分不再是硅酸盐，属于新型无机非金属材料。 1. 硅及其化合物的特殊性质 (1)硅的非金属性弱于碳，但碳在自然界中既有游离态又有化合态，而硅 态。 (2)硅的还原性强于碳，但碳能还原SiO2： 。 (3)非金属单质跟碱溶液反应一般是自身氧化还原反应，但Si 。 (4)非金属单质一般不跟非氧化性酸反应，但硅 反应。 (5)非金属单质一般（石墨除外）为非导体，但硅 。 (6)非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiO2 。 (7)酸性氧化物一般不跟酸反应，但SiO2 。 (8)无机酸一般易溶于水，但H2SiO3 。 (9)H2CO3的酸性强于H2SiO3，所以有Na2SiO3+CO2+H2O====H2SiO3↓+Na2CO3，因为强酸制弱酸。 但在高温下：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑ 能发生是因为 。 2．CO2与碱的反应及CO、HCO 的检验 (1)反应原理：NaOHNa2CO3NaHCO3。 (2)反应后溶质成分的判断方法： X≤1∶1 1∶1查看更多