第15講碳、硅及無機(jī)非金屬材料目錄考情分析網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建考點(diǎn)一碳及其化合物【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1碳單質(zhì)知識(shí)點(diǎn)2碳的氧化物知識(shí)點(diǎn)3碳酸、碳酸鹽知識(shí)點(diǎn)4碳元素在自然界中的循環(huán)知識(shí)點(diǎn)5CO2與堿、鹽溶液的反應(yīng)規(guī)律【提升·必考題型歸納】考向1考查碳及及其化合物性質(zhì)和應(yīng)用考向2考查CO2與堿反應(yīng)圖像分析考向3考查碳元素在自然界中的循環(huán)考點(diǎn)二硅及基化合物【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1單質(zhì)硅知識(shí)點(diǎn)2二氧化硅知識(shí)點(diǎn)3硅酸知識(shí)點(diǎn)4硅酸鹽知識(shí)點(diǎn)5碳、硅及其化合物性質(zhì)“反常”小結(jié)【提升·必考題型歸納】考向1考查硅、二氧化硅的性質(zhì)及其應(yīng)用考向2考查硅的制備考向3考查硅酸、硅酸鹽的性質(zhì)及其應(yīng)用考點(diǎn)三無機(jī)非金屬材料【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料知識(shí)點(diǎn)2新型無機(jī)非金屬材料【提升·必考題型歸納】考向1考查傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料的分類和應(yīng)用考向2考查傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料的分類和應(yīng)用真題感悟考點(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析碳及其化合物2023浙江1月卷7題，2分2022江蘇卷7題，3分2021山東卷2題，2分分析近三年高考試題，高考命題在本講有以下規(guī)律：1．從考查題型和內(nèi)容上看，高考命題以選擇題和非選擇題呈現(xiàn)，考查內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面：(1)直接考查硅及其化合物、碳及其氧化物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)。(2)以傳統(tǒng)文化、先進(jìn)科學(xué)技術(shù)為素材考查無機(jī)非金屬材料的組成、性質(zhì)、應(yīng)用等。(3)與環(huán)境相結(jié)合考查碳循環(huán)。(4)以水煤氣變換為載體，考查蓋斯定律、化學(xué)平衡等化學(xué)反應(yīng)原理的內(nèi)容。(5)原料中涉及硅元素的工藝流程中，考查硅及其化合物的性質(zhì)。2．從命題思路上看，側(cè)重從晶體結(jié)構(gòu)、物質(zhì)類型、化合價(jià)等方面多角度、多層次分析、認(rèn)知碳、硅兩種元素的單質(zhì)及其重要化合物；以無機(jī)非金屬材料為載體考查化學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)；通過二氧化碳對(duì)環(huán)境的影響的考查，樹立低碳綠色可持續(xù)發(fā)展意識(shí)。根據(jù)高考命題的特點(diǎn)和規(guī)律，復(fù)習(xí)時(shí)注意以下幾個(gè)方面：(1)掌握C、Si單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。(2)了解無機(jī)非金屬材料對(duì)社會(huì)發(fā)展的影響。注重聯(lián)系生活實(shí)際。(3)有意識(shí)運(yùn)用相關(guān)知識(shí)或?qū)で笙嚓P(guān)證據(jù)參與社會(huì)性議題的討論。硅及其化合物2023湖北卷3題，3分2022廣東卷3題，2分2021遼寧卷1題，3分無機(jī)非金屬材料2023浙江6月卷1題，2分2022河北卷1題，3分2021重慶卷1題，3分考點(diǎn)一碳及其重要化合物知識(shí)點(diǎn)1碳單質(zhì)1.碳原子的結(jié)構(gòu)及碳元素的存在：C元素原子結(jié)構(gòu)示意圖：，在自然界以化合態(tài)和游離態(tài)形式存在。2.常見碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)常見的碳單質(zhì)有金剛石、石墨、無定形碳、足球烯、碳納米管等，它們互為_________。3.碳單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)a．與O2的反應(yīng)(用化學(xué)方程式表示)：①O2不足：2C＋O2eq\o(=,\s\up11(點(diǎn)燃),\s\do4())2CO；②O2充足：C＋O2eq\o(=,\s\up11(點(diǎn)燃),\s\do4())CO2。b．與氧化物反應(yīng)(用化學(xué)方程式表示)：①與CuO反應(yīng)：__________________；②與Fe2O3反應(yīng)：__________________；③與CO2反應(yīng)：__________________；④與水蒸氣反應(yīng)：__________________(制水煤氣)；⑤與SiO2反應(yīng)：__________________(制粗硅)；__________________(制金剛砂)c．與強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)①與濃硫酸反應(yīng)：__________________。②與濃硝酸反應(yīng)：__________________。4.碳單質(zhì)的用途：①金剛石結(jié)構(gòu)堅(jiān)硬，作玻璃刻刀、機(jī)器鉆頭、裝飾品等；②石墨的細(xì)鱗片狀結(jié)構(gòu)質(zhì)軟、導(dǎo)電性、滑膩性、耐高溫鉛筆芯、電極、潤滑劑、坩堝；③木炭和活性炭的疏松多孔的結(jié)構(gòu)吸附性吸附食品色素、除臭、防毒面具、冰箱除味劑等；④作燃料，用于家庭取暖、做飯等；⑤作還原劑：冶煉金屬，如冶煉金屬銅、鐵等。知識(shí)點(diǎn)2碳的氧化物CO和CO21.碳的氧化物的物理性質(zhì)色態(tài)味密度(比空氣)水溶性毒性相互轉(zhuǎn)化CO無色、無味、氣體小難溶有(易結(jié)合血紅蛋白)CO2大能溶無(溫室效應(yīng))2.碳的氧化物的化學(xué)性質(zhì)①CO具有較強(qiáng)的還原性，可以與O2、金屬氧化物等發(fā)生反應(yīng)。如與Fe2O3反應(yīng)：Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2。②CO2是典型的酸性氧化物，也具有氧化性。a.酸性氧化物①與水反應(yīng)：CO2＋H2OH2CO3②與堿反應(yīng)：CO2少量：CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O；CO2足量：CO2＋NaOH=NaHCO3③與堿性氧化物反應(yīng)：CO2＋CaO=CaCO3④與Ca(ClO)2鹽溶液反應(yīng)：___________________________（CO2少量）；___________________________（CO2過量）；b.氧化性①與C反應(yīng)：CO2＋C2CO；②與Mg反應(yīng)：2Mg＋CO22MgO＋C【特別提醒】溶液中通入CO2氣體產(chǎn)生沉淀的問題：向BaCl2或CaCl2溶液中通入CO2氣體，由于鹽酸的酸性比碳酸的強(qiáng)，不會(huì)產(chǎn)生BaCO3或CaCO3沉淀。3.CO、CO2氣體的除雜方法CO中混有CO2通過盛有_________溶液的洗氣瓶，然后干燥氣體CO2中混有CO通過盛有灼熱_________的硬質(zhì)玻璃管CO2中混有O2通過盛放灼熱_________網(wǎng)的硬質(zhì)玻璃管CO2中混有少量SO2通過盛有飽和_________溶液或酸性_________溶液的洗氣瓶，然后干燥氣體CO2中混有少量HCl通過盛有_________溶液的洗氣瓶，然后干燥氣體【易錯(cuò)提醒】①澄清石灰水只用于檢驗(yàn)CO2，不能用于除去混合氣體中的CO2，應(yīng)用NaOH溶液除去；②CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液均無沉淀產(chǎn)生。知識(shí)點(diǎn)3碳酸和碳酸鹽1.碳酸二元弱酸、不穩(wěn)定，常用CO2＋H2O代替H2CO3，但酸性比苯酚、次氯酸_________。2.碳酸的正鹽和酸式鹽的比較正鹽(COeq\o\al(2－,3))酸式鹽(HCOeq\o\al(－,3))溶解性只有鉀、鈉、銨鹽可溶一般都可溶熱穩(wěn)定性正鹽＞酸式鹽溶液pH同濃度：正鹽＞酸式鹽相互轉(zhuǎn)化COeq\o\al(2－,3)HCOeq\o\al(－,3)知識(shí)點(diǎn)4碳元素在自然界中的循環(huán)1.CO2的主要來源：大量含碳燃料的燃燒。2.自然界消耗CO2的主要反應(yīng)：a．溶于江水、海水中：CO2＋H2OH2CO3；b．光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為O2；c．巖石的風(fēng)化：CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2。知識(shí)點(diǎn)5CO2與堿、鹽溶液的反應(yīng)規(guī)律1、與堿溶液的反應(yīng)(1)反應(yīng)原理NaOHeq\o(→,\s\up15(少量CO2))Na2CO3eq\o(→,\s\up15(CO2))NaHCO3(2)反應(yīng)后溶質(zhì)成分的判斷x＝eq\f(nNaOH,nCO2)溶質(zhì)成分x≤1∶1_________1∶1<x<2∶1_________x＝2∶1_________x>2∶1_________也可用數(shù)軸來表示：①CO2＋Na2CO3＋H2O=2NaHCO3②CO2＋Na2SiO3＋2H2O=H4SiO4↓＋Na2CO3或CO2＋Na2SiO3＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3當(dāng)CO2過量時(shí)，發(fā)生反應(yīng)如下：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O=H2SiO3↓＋2NaHCO3③CO2＋Ca(ClO)2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO2、與鹽溶液的反應(yīng)(1)CO2與鹽溶液的常見反應(yīng)碳酸是一種弱酸，其酸性比鹽酸、醋酸要弱，因此，鹽酸、醋酸能與碳酸鹽反應(yīng)；其酸性又比硅酸、次氯酸、苯酚、偏鋁酸等強(qiáng)，因此，將CO2氣體通入Na2SiO3、NaClO、、NaAlO2等鹽溶液中，均能發(fā)生反應(yīng)而生成相應(yīng)的弱酸和碳酸(氫)鹽，這就是“強(qiáng)酸制弱酸”原理的應(yīng)用。如：①CO2＋Na2CO3＋H2O=2NaHCO3②CO2＋Na2SiO3＋2H2O=H4SiO4↓＋Na2CO3或CO2＋Na2SiO3＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3當(dāng)CO2過量時(shí)，發(fā)生反應(yīng)如下：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O=H2SiO3↓＋2NaHCO3③CO2＋Ca(ClO)2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO當(dāng)CO2過量時(shí)，發(fā)生反應(yīng)如下：2CO2＋Ca(ClO)2＋2H2O=Ca(HCO3)2＋2HClO④CO2＋＋H2O→＋NaHCO3⑤CO2＋NaAlO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋NaHCO3(CO2過量時(shí))CO2＋2NaAlO2＋3H2O=2Al(OH)3↓＋Na2CO3(CO2少量時(shí))(2)注意事項(xiàng)①“強(qiáng)酸制弱酸”是一個(gè)重要的化學(xué)反應(yīng)規(guī)律，但不可認(rèn)為弱酸就不能“制取”強(qiáng)酸。在某些條件下，當(dāng)弱酸的酸根陰離子被沉淀或被氧化后，H＋就被“釋放”出來，從而生成了強(qiáng)酸。如將H2S通入CuSO4溶液中或向氫硫酸中滴加氯水，均由氫硫酸這種弱酸生成了強(qiáng)酸：H2S＋CuSO4=CuS↓＋H2SO4(S2－與Cu2＋結(jié)合成難溶的CuS)，H2S＋Cl2=S↓＋2HCl(S2－被氧化)。②CO2與溶液反應(yīng)的產(chǎn)物與CO2的用量無關(guān)，都生成NaHCO3，因?yàn)樗嵝訦2CO3>>HCOeq\o\al(－,3)。③CO2與NaClO溶液反應(yīng)的產(chǎn)物與CO2的量無關(guān)，也只能生成NaHCO3，不能生成Na2CO3，因?yàn)樗嵝訦2CO3>HClO>HCOeq\o\al(－,3)。④CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液均不反應(yīng)，無沉淀產(chǎn)生。考向1考查碳及及其化合物性質(zhì)和應(yīng)用例1．（2023·廣東梅州·統(tǒng)考二模）為了獲得良好的草酸酯加氫的催化效果，通常需要保持銅催化劑中Cu0和Cu+的組成相對(duì)穩(wěn)定，將C60作為電子緩沖劑，通過中性碳團(tuán)簇(C60)與負(fù)離子(C)的切換可有效地穩(wěn)定銅催化劑中Cu0和Cu+的比例。下列說法正確的是A．C60是新型化合物B．當(dāng)1molC60轉(zhuǎn)變?yōu)镃時(shí)，失去60mol電子C．當(dāng)C60轉(zhuǎn)變?yōu)镃時(shí)，銅催化劑中Cu0和Cu+的個(gè)數(shù)比減小D．草酸酯催化加氫過程中，需要不斷補(bǔ)充C60【變式訓(xùn)練1】（2023·全國·高三專題練習(xí)）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了純碳新材料“碳納米泡沫”，每個(gè)泡沫含有約4000個(gè)碳原子，直徑約6~9nm，在低于-183℃時(shí)，泡沫具有永久磁性。下列敘述錯(cuò)誤的是A．“碳納米泡沫”與石墨互為同素異形體B．把“碳納米泡沫”分散到適當(dāng)?shù)娜軇┲心墚a(chǎn)生丁達(dá)爾現(xiàn)象C．“碳納米泡沫”是一種新型的碳單質(zhì)D．“碳納米泡沫”和金剛石的性質(zhì)相同【變式訓(xùn)練2】（2023·山東濟(jì)南·統(tǒng)考三模）下列關(guān)于“碳”的說法錯(cuò)誤的是A．自然界中的14C來自宇宙射線(中子)撞擊14N，其過程可表示為B．高壓下制得的CO2共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)與SiO2晶體相似，其硬度和熔沸點(diǎn)均高于SiO2晶體C．石墨烯、石墨炔都是全碳二維平面結(jié)構(gòu)材料，二者碳原子雜化方式完全相同D．用風(fēng)能、光能等清潔能源代替煤和石油，有利于實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)考向2CO2與堿反應(yīng)圖像分析35．（2023·陜西西安·統(tǒng)考二模）室溫下，向VmLcmol?L-1的NaOH溶液中通入CO2氣體，溶液pH與通入氣體的關(guān)系如圖所示(忽略反應(yīng)后溶液體積的變化)，下列說法錯(cuò)誤的是A．通入CO2的過程中，a，b、c三點(diǎn)水的電離程度a＞b＞cB．a(chǎn)點(diǎn)溶液中c(HCO)+c(CO)=0.05mol?L-1C．b點(diǎn)溶液中c(HCO)+2c(CO)+c(OH-)=c(H+)+c(Na+)D．c點(diǎn)一定存在c(OH-)-c(H+)＜2c(H2CO3)-c(CO)【變式訓(xùn)練1】（2023·全國·高三專題練習(xí)）離子的摩爾電導(dǎo)率可用來衡量電解質(zhì)溶液中離子導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱，摩爾電導(dǎo)率越大，離子在溶液中的導(dǎo)電能力越強(qiáng)。已知Ca2＋、OH-、HCO的摩爾電導(dǎo)率分別為0.60、1.98、0.45，據(jù)此判斷，向飽和的澄清石灰水中通入過量的CO2[方程式為：Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O，CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2]，溶液導(dǎo)電能力隨CO2通入量的變化趨勢正確的是A． B．C． D．【變式訓(xùn)練2】（2023·全國·高三專題練習(xí)）將足量的CO2不斷通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量與所通入CO2的體積關(guān)系如圖所示．下列關(guān)于整個(gè)反應(yīng)過程中的敘述不正確的是A．Oa段反應(yīng)的化學(xué)方程式是Ba(OH)2+CO2═BaCO3↓+H2OB．a(chǎn)b段與cd段所發(fā)生的反應(yīng)相同C．de段沉淀減少是由于BaCO3固體消失D．bc段反應(yīng)的離子方程式是2AlO2﹣+3H2O+CO2═2Al(OH)3↓+CO32﹣考向3考查碳元素在自然界中的循環(huán)的應(yīng)用例3.（2023·黑龍江哈爾濱·哈爾濱三中校考二模）海洋碳循環(huán)在整個(gè)地球氣候系統(tǒng)中具有重要地位，下列敘述錯(cuò)誤的是A．海洋酸化會(huì)導(dǎo)致海水吸收CO2的能力減弱B．溫室效應(yīng)導(dǎo)致的海表溫度上升，會(huì)增加海洋對(duì)CO2的吸收C．該循環(huán)中涉及反應(yīng)CO2+H2O+CaCO3Ca(HCO3)2，CO2排放量的增加將影響珊瑚生存D．雖然塑料顆粒中含有的碳很難降解進(jìn)入海洋碳循環(huán)，但仍會(huì)造成污染【變式訓(xùn)練1】（2023秋·江蘇鹽城·高三校聯(lián)考期末）我國提出爭取在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年實(shí)現(xiàn)碳中和。下列說法正確的是A．“碳達(dá)峰”和“碳中和”中的“碳”都是指碳元素B．光催化CO2和H2O合成甲醇是實(shí)現(xiàn)碳中和的有效手段C．在燃煤中加入生石灰是實(shí)現(xiàn)碳中和的重要途徑D．利用火力發(fā)電產(chǎn)生的電能電解水制氫有利于實(shí)現(xiàn)碳中和【變式訓(xùn)練2】（2023春·上海浦東新·高三上海市實(shí)驗(yàn)學(xué)校校考階段練習(xí)）CO2是自然界碳循環(huán)中的重要物質(zhì)。下列過程會(huì)引起大氣中CO2含量上升的是A．光合作用 B．自然降雨 C．化石燃料的燃燒 D．碳酸鹽的沉積考點(diǎn)二硅及其化合物知識(shí)點(diǎn)1單質(zhì)硅1.硅的存在、結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)(1)存在：單質(zhì)硅有_________硅和_________硅兩大類，自然界中無游離態(tài)硅——單質(zhì)硅，硅以化合態(tài)存在，主要以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在地殼中，含量僅次于氧，位列第二。(2)單質(zhì)硅結(jié)構(gòu)：硅元素原子序數(shù)為14，基態(tài)原子的簡化電子排布式為[Ne]_3s23p2，核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有8種，不成對(duì)電子數(shù)有2個(gè)；單晶硅為共價(jià)晶體，晶體中每個(gè)Si原子以sp3雜化，分別與4個(gè)相鄰的Si原子形成4個(gè)σ鍵，Si原子的配位數(shù)為4，晶體中最小的環(huán)是6元環(huán)，1個(gè)環(huán)中平均含有0.5Si原子，含Si—Si鍵數(shù)為1。(2)物理性質(zhì)：灰黑色固體，有金屬光澤，熔、沸點(diǎn)高，硬度大，有脆性，是常見的半導(dǎo)體材料和合金材料。金剛石、晶體硅、碳化硅中熔點(diǎn)從高到低的順序是金剛石、碳化硅、晶體硅。2.單質(zhì)硅化學(xué)性質(zhì)a．常溫①與氫氟酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑；②與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑；③與F2反應(yīng)的化學(xué)方程式:Si＋2F2=SiF4b．高溫①與O2反應(yīng)：Si＋O2SiO2。②與Cl2反應(yīng)：Si＋Cl2SiCl43.單質(zhì)硅的工業(yè)制法①原料：石英砂和焦炭②制備：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up11(高溫),\s\do4())Si(粗)＋2CO↑③提純：Si(粗)＋2Cl2SiCl4；SiCl4＋2H2Si(純)＋4HCl【特別提醒】①用焦炭還原SiO2，產(chǎn)物是CO而不是CO2。②粗硅中含碳等雜質(zhì)，與Cl2反應(yīng)生成的SiCl4中含有CCl4等雜質(zhì)，經(jīng)過分餾提純SiCl4后，再用H2還原，得到高純度硅。4.單質(zhì)硅的用途：半導(dǎo)體材料、太陽能電池、計(jì)算機(jī)芯片和耐酸設(shè)備等。知識(shí)點(diǎn)2二氧化硅1.存在：硅石、石英、水晶、瑪瑙、沙子等2.二氧化硅的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在SiO2晶體中，每個(gè)Si周圍結(jié)合4個(gè)O，Si在中心，O在4個(gè)頂角；許多這樣的四面體又通過頂角的O相連接，每個(gè)O為兩個(gè)四面體所共有，即每個(gè)O與2個(gè)Si相結(jié)合。實(shí)際上，SiO2晶體是由Si和O按1∶2的比例所組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。由結(jié)構(gòu)可知，二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。3.物理性質(zhì)：熔點(diǎn)高，硬度大，不溶于水4.化學(xué)性質(zhì)：a.酸性氧化物①與堿反應(yīng):___________________________；②與CaO堿性氧化物反應(yīng)：____________________________________；③與鹽反應(yīng)：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑；SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑（工業(yè)制玻璃）b.氧化性：①與碳反應(yīng)：__________________(制粗硅)；SiO2＋3CSiC＋2CO↑(制金剛砂)；②與Mg反應(yīng)：4Mg＋SiO22Mg2Si＋2MgO；Mg2Si＋2H2O=SiH4↑＋2Mg(OH)2(制硅化氫)；c.特性：與氫氟酸反應(yīng)：___________________________5.用途①水晶可用于電子工業(yè)的部件、光學(xué)儀器、工藝品②SiO2是制光導(dǎo)纖維的重要原料③較純的石英用于制造石英玻璃④石英砂用于制玻璃的原料及建筑材料【特別提醒】（1）由于玻璃的成分中含有SiO2，故實(shí)驗(yàn)室盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞。（2）未進(jìn)行磨砂處理的玻璃，在常溫下是不易被強(qiáng)堿腐蝕的。（3）因?yàn)闅浞岣g玻璃，與玻璃中的SiO2反應(yīng)，所以氫氟酸不能用玻璃瓶保存，而應(yīng)保存在塑料瓶或鉛皿中。（4）SiO2是H2SiO3的酸酐，但SiO2不與水反應(yīng)，不能用SiO2直接與水作用制備H2SiO3。知識(shí)點(diǎn)3硅酸1.物理性質(zhì)：硅酸是一種_________色膠狀物質(zhì)，_________溶于水，能形成膠體。新制備的硅酸為透明、膠凍狀，硅酸經(jīng)干燥脫水形成硅酸干凝膠——“硅膠”。2.化學(xué)性質(zhì)：a.弱酸性：硅酸的酸性很弱，比碳酸的酸性還弱，在與堿反應(yīng)時(shí)只能與強(qiáng)堿反應(yīng)。如：____________________________________。b.不穩(wěn)定性：硅酸的熱穩(wěn)定性很差，受熱分解為SiO2和H2O：H2SiO3eq\o(=====,\s\up7(△))SiO2＋H2O。3.制備：由于SiO2不溶于水，所以硅酸是通過可溶性硅酸鹽與其他酸反應(yīng)制得的。Na2SiO3+2HCl==H2SiO3↓+2NaCl，Na2SiO3+CO2+H2O==H2SiO3↓+Na2CO3（證明酸性：H2CO3＞H2SiO3）。4.用途：硅膠可作催化劑的載體和袋裝食品、瓶裝藥品的干燥劑。知識(shí)點(diǎn)4硅酸鹽1.概念：由_________和金屬組成的化合物的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。2.硅酸鹽的氧化物表示方法——常用氧化物的形式表示：氧化物的書寫順序：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物間以“·”隔開。如硅酸鈉(Na2SiO3)可表示為Na2O·SiO2，長石(KAlSi3O8)可表示為K2O·Al2O3·6SiO2。【特別提醒】（1）氧化物之間以“·”隔開；（2）計(jì)量數(shù)配置出現(xiàn)分?jǐn)?shù)應(yīng)化為整數(shù)。硅酸鹽改寫為氧化物形式時(shí)，各元素的化合價(jià)保持不變，且滿足化合價(jià)代數(shù)和為零，各元素原子個(gè)數(shù)比符合原來的組成。當(dāng)系數(shù)配置出現(xiàn)分?jǐn)?shù)時(shí)一般應(yīng)化為整數(shù)。如上例中KAlSi3O8，將eq\f(1,2)K2O·eq\f(1,2)Al2O3·3SiO2，要寫成K2O·Al2O3·6SiO2。3.硅酸鈉(Na2SiO3)——又稱泡花堿①物理性質(zhì)：白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱_________，有黏性，水溶液顯堿性。②化學(xué)性質(zhì)——與酸性較硅酸強(qiáng)的酸反應(yīng)：a．與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。b．與CO2水溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。③用途：黏合劑(礦物膠)、防腐劑和耐火阻燃材料。【特別提醒】①Na2SiO3的水溶液是一種黏合劑，是制備硅膠和木材防火劑等的原料；Na2SiO3易與空氣中的CO2、H2O反應(yīng)，要密封保存。②可溶性碳酸鹽、硅酸鹽的水溶液呈堿性，保存該溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，應(yīng)用橡膠塞。知識(shí)點(diǎn)5碳、硅及其化合物性質(zhì)“反常”小結(jié)1.一般情況下，非金屬元素單質(zhì)熔、沸點(diǎn)低，硬度小，但晶體硅、金剛石熔、沸點(diǎn)高，硬度大，其中金剛石為自然界中硬度最大的物質(zhì)。2.一般情況下，非金屬單質(zhì)為絕緣體，但硅為半導(dǎo)體，石墨為電的良導(dǎo)體。3.Si的還原性強(qiáng)于C，但C在高溫下能還原出Si：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up15(高溫))Si＋2CO↑。4.非金屬單質(zhì)與堿反應(yīng)一般既作氧化劑又作還原劑，且無氫氣放出，但硅與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)只作還原劑，且放出氫氣：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。5.非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應(yīng)，但硅能跟氫氟酸反應(yīng)：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑。6.一般情況下，堿性氧化物＋酸→鹽＋水，二氧化硅是酸性氧化物，卻能與氫氟酸反應(yīng)：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O(SiF4不屬于鹽，故SiO2不是兩性氧化物)。7.一般情況下，無機(jī)酸能溶于水，但硅酸卻難溶于水。8.一般情況下，較強(qiáng)酸＋較弱酸的鹽→較弱酸＋較強(qiáng)酸的鹽(溶液中的反應(yīng))。因碳酸的酸性強(qiáng)于硅酸，所以水玻璃在空氣中易變質(zhì)：Na2SiO3＋H2O＋CO2=Na2CO3＋H2SiO3(膠體)。但在高溫下，可發(fā)生反應(yīng)Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up15(高溫))Na2SiO3＋CO2↑(CO2離開反應(yīng)體系促進(jìn)反應(yīng)的正向進(jìn)行)。9.一般情況下，金屬(Na、K)能置換出水中的氫，但C在高溫下也能置換出H2O中的氫：C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up15(高溫))H2＋CO。10.一般情況下，酸性氧化物與水反應(yīng)生成相應(yīng)的含氧酸，但二氧化硅不溶于水，也不與水反應(yīng)。考向1考查硅、二氧化硅的性質(zhì)及其應(yīng)用例1．（2023·全國·高三專題練習(xí)）下列有關(guān)硅及其化合物的說法正確的是A．在粗硅的制取中發(fā)生反應(yīng)，硅被還原，所以碳的還原性大于硅的B．硅酸鈉屬于鹽，不屬于堿，所以硅酸鈉可以保存在帶磨口玻璃塞的試劑瓶中C．用制取硅酸，應(yīng)先使二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，然后通入D．由可知，硅酸的酸性大于碳酸的【變式訓(xùn)練】（2022·全國·高三專題練習(xí)）硅是構(gòu)成無機(jī)非金屬材料的一種主要元素，下列有關(guān)硅及其化合物的敘述錯(cuò)誤的是A．氮化硅陶瓷是一種高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，其化學(xué)式為Si3N4B．高純硅可以制成計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備等的芯片C．硅可以用來生產(chǎn)新型無機(jī)非金屬材料——光導(dǎo)纖維D．二氧化硅為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)硅原子結(jié)合4個(gè)氧原子考向2考查硅的制備例2．（2023·海南海口·統(tǒng)考模擬預(yù)測）設(shè)為阿伏加德羅常數(shù)的值。工業(yè)上制備高純度硅的反應(yīng)有：①②③已知：H、Si的電負(fù)性依次為2.1、1.8.下列有關(guān)說法正確的是A．①中，30g氧化劑含極性鍵數(shù)目為 B．②中，生成1g時(shí)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為C．②和③互為可逆反應(yīng) D．②和③的目的是除去粗硅中的雜質(zhì)【變式訓(xùn)練1】（2023·湖北·高三統(tǒng)考專題練習(xí)）多晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)，是制造硅拋光片、太陽能電池及高純硅制品的主要原料。已知多晶硅第三代工業(yè)制取流程如圖所示。已知：SiHCl3遇水劇烈水解。下列說法錯(cuò)誤的是A．Y、Z分別為H2、Cl2B．制取粗硅過程可能發(fā)生反應(yīng)：C．提純SiHCl3可采用萃取、分液的方法D．為防止SiHCl3水解而損失及氫氣燃炸，“還原”步驟在無水、無氧條件下進(jìn)行【變式訓(xùn)練2】（2023·全國·高三專題練習(xí)）二氧化硅又稱硅石，是制備硅及其含硅化合物的重要原料。部分轉(zhuǎn)化過程如圖所示，下列說法正確的是A．SiO2既能與HF反應(yīng)，又能與NaOH反應(yīng)，屬于兩性氧化物B．因?yàn)樵诟邷貤l件下二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳，所以H2SiO3的酸性比H2CO3強(qiáng)C．SiO2在高溫條件下能與過量的碳反應(yīng)生成SiC，體現(xiàn)了二氧化硅的氧化性D．除Si的制取過程中涉及的反應(yīng)外，圖中所示其他反應(yīng)都是非氧化還原反應(yīng)考向3考查硅酸、硅酸鹽的性質(zhì)及其應(yīng)用例3．（2023·山西·校聯(lián)考模擬預(yù)測）地球上的硅大部分以二氧化硅及硅酸鹽的形式存在，它們的基本結(jié)構(gòu)單位是硅氧四面體[](圖1)。石英晶體中的硅氧四面體相連構(gòu)成螺旋鏈(圖2)。天然硅酸鹽組成復(fù)雜，硅、氧原子通過共用氧原子形成各種不同的硅酸根陰離子，一種層狀硅酸根陰離子結(jié)構(gòu)如圖3所示。下列說法正確的是A．基態(tài)Si原子的原子核外的電子有14種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)B．二氧化硅中硅原子的配位數(shù)是2C．圖2中Si原子的雜化軌道類型是D．圖3層狀硅酸根陰離子結(jié)構(gòu)中硅和氧的原子個(gè)數(shù)比為2∶5【變式訓(xùn)練1】（2023·黑龍江大慶·統(tǒng)考一模）北京故宮的屋頂有各種顏色的琉璃瓦，其堅(jiān)實(shí)耐用，經(jīng)歷幾百年的風(fēng)雨洗禮仍能保存完整，下列說法錯(cuò)誤的是A．琉璃瓦的主要成分是硅酸鹽 B．制作琉璃瓦的主要原料是黏土C．琉璃瓦堅(jiān)實(shí)耐用取決于硅酸鹽的結(jié)構(gòu) D．黃色和綠色琉璃瓦中分別含有、【變式訓(xùn)練2】（2023·全國·高三專題練習(xí)）下列關(guān)于硅單質(zhì)及其化合物的說法正確的是

①硅是構(gòu)成一些巖石和礦物的基本元素②水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品③高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導(dǎo)纖維④陶瓷是人類應(yīng)用很早的硅酸鹽材料A．①② B．②③ C．①④ D．③④考點(diǎn)三無機(jī)非金屬材料知識(shí)點(diǎn)1傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料1.含義：傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料多為硅酸鹽材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料。2.分類（1）陶瓷：陶瓷以__________________為主要原料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成的。（2）玻璃：普通玻璃的主要成分為__________________，它是以__________________為主要原料，經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融，發(fā)生復(fù)雜的___________________________而制得的，玻璃可用于生產(chǎn)建筑材料、光學(xué)儀器和各種器皿，還可制造玻璃纖維，用于高強(qiáng)度復(fù)合材料等。（3）水泥：普通硅酸鹽水泥的主要原料是__________________，二者與其他輔料經(jīng)混合、研磨后在水泥回轉(zhuǎn)窯中煅燒，發(fā)生復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化，加入適量石膏調(diào)節(jié)水泥硬化速率，再研成細(xì)粉得到普通水泥。_________是水泥、沙子和碎石等與水混合得到的。3.傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料比較水泥玻璃陶瓷主要原料黏土、石灰石、石膏石灰石、石英砂、純堿黏土主要設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯陶瓷窯變化復(fù)雜的物理、化學(xué)變化過程主要反應(yīng)：Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up14(高溫),\s\do14())Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up14(高溫),\s\do14())CaSiO3＋CO2↑復(fù)雜的物理、化學(xué)變化過程組成硅酸三鈣(3CaO·SiO2)硅酸二鈣(2CaO·SiO2)鋁酸三鈣3CaO·Al2O3)硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅硅酸鹽用途重要的建筑材料制化學(xué)實(shí)驗(yàn)用的玻璃儀器、窗玻璃等在工農(nóng)業(yè)、科技、生活、實(shí)驗(yàn)室中使用廣泛知識(shí)點(diǎn)2新型無機(jī)非金屬材料1.高純度含硅元素的材料，如單晶硅、二氧化硅，具有特殊的光學(xué)和電學(xué)性能。2.新型陶瓷（1）含義：新型陶瓷在組成上不再限于傳統(tǒng)的硅酸鹽體系，在光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等方面具有很多新的特性和功能。（2）新型陶瓷的種類與用途材料類型主要特性示例用途高溫結(jié)構(gòu)陶瓷耐高溫、抗氧化、耐磨蝕碳化硅、氮化硅與某些金屬氧化物等燒結(jié)而成火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的尾管及燃燒室、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、高溫電極材料等壓電陶瓷實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)化鈦酸鹽、鋯酸鹽濾波器、揚(yáng)聲器、聲納探傷器、點(diǎn)火器等透明陶