第13讲　碳、硅及其化合物　无机非金属材料 学案（含答案）2026届高三化学一轮总复习

第13讲　碳、硅及其化合物　无机非金属材料 复习要求 1. 掌握碳、硅单质及其重要化合物的主要性质及应用。2. 了解碳、硅单质及其重要化合物对环境的影响。3. 了解粗硅的冶炼方法(从沙子到单晶硅)。4. 了解传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的种类、性质和用途。 知识体系 考点一　碳、硅单质 一、 C、Si单质的结构 1. 自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素仅有化合态。碳单质主要有金刚石、石墨、C60、石墨烯等，它们之间的关系是互为_____；硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。 2. C60结构分析 (1)C60(如图所示)是由60个C原子形成的封闭笼状分子，形似足球的32面体，有20个六边形和12个五边形。 (2)C60分子中，碳原子数目与碳碳键数目之比为2∶3。 (3)C60分子中，有60个碳碳单键，30个碳碳双键。 二、 碳、硅单质的性质及用途 1. C、Si单质的物理性质与用途 (1)晶体硅：灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高，可用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池板。 (2)金刚石、石墨、C60的物理性质 金刚石 石墨 C60 晶体类型 共价晶体 混合型晶体 分子晶体 物理性质 熔点高，硬度大，不导电 熔点高，硬度_____，_____导电 熔点低，不导电 主要用途 钻石制作，切割工具，钻探机的钻头等 做电极、润滑剂、铅笔芯 广泛应用于超导、医学领域 2. C、Si单质的化学性质 (1)碳单质 碳在参与化学反应时，一般表现还原性。 (2)硅单质 ①常温下不活泼，一般不与其他物质反应，但可以与氟、氢氟酸、碱反应。 反应的化学方程式分别为 与F2：Si＋2F2===SiF4； 与HF：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑； 与NaOH：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 ②在加热的条件下可以与氧气、氯气等反应，Si＋O2SiO2。 ③粗硅的制取：SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑。 三、 高纯硅的制备 【易错辨析】 1. 单晶硅和石英互为同素异形体。(　　) 2. 12 g金刚石中含有化学键的物质的量为4 mol (C—12)。(　　) 3. 水墨画可长久保存不变色是因为在常温下碳的化学性质不活泼。(　　) 4. 石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应。(　　) 5. 密闭环境中，将浓盐酸滴入小苏打溶液中，并将产生的气体直接通入水玻璃中，比较C和Si的非金属性强弱。(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 类型1　工业制硅 1. 下列化学方程式书写错误的是(　　) A. Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ B. Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ C. Si＋4HCl===SiCl4＋2H2↑ D. SiO2＋2CSi＋2CO↑ 2. (2023·湖北卷)工业制备高纯硅的主要过程如下： 石英砂粗硅SiHCl3高纯硅 下列说法错误的是(　　) A. 制备粗硅的反应方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑ B. 1 mol Si含Si—Si键的数目约为4×6.02×1023 C. 原料气HCl和H2应充分去除水和氧气 D. 生成SiHCl3的反应为熵减过程 考点二　碳、硅的氧化物 一、 CO 1. 物理性质 通常状况下为无色、无味的气体，难溶于水。 2. 化学性质 二、 SiO2与CO2的比较 续表 【思维拓展】 (1)CO2中混有的CO用红热的CuO除去。 (2)石英、水晶、沙子的主要成分是二氧化硅。 (3)SiO2难溶于水，不能与水反应生成H2SiO3。 (4)SiO2是酸性氧化物，不与强酸(如盐酸、硫酸、硝酸)反应，但能与弱酸—氢氟酸反应生成SiF4气体，故可用氢氟酸在玻璃上刻字绘画。 (5)SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成硅酸钠。硅酸钠是一种黏合剂，故保存氢氧化钠、氢氧化钾、Na2CO3等碱性溶液时，不能将其装在带磨口玻璃塞的玻璃试剂瓶内，要用橡胶塞。 【易错辨析】 1. [SiO4]四面体广泛存在于硅的含氧化合物中。(　　) 2. (2020·海南卷)SiO2的熔点比干冰高的原因是SiO2分子间的范德华力大。(　　) 3. 用SiO2制取H2SiO3，应先使SiO2与NaOH溶液反应，然后再通入CO2。(　　) 4. 向空气中排放二氧化碳会形成酸 ... ...