《高考化学复习学案》——31、硅及无机非金属材料（上）

高考化学复习学案

第31课 硅及无机非金属材料（上）

一、碳族元素

碳族元素位于第ⅣA族，包括碳（C）、硅（Si）、锗（Ge）、锡（Sn）、铅（Pb）、钅夫（Fl）等元素，价层电子排布为ns2np2。

碳元素有多种同素异形体，如金刚石、石墨、无定形碳、足球烯等。

二、硅

1、硅元素的存在

硅在地壳中的含量仅次于氧，Si是一种亲氧元素，在自然界中以氧化物和硅酸盐的形式存在，不存在游离态的硅。

2、硅的性质

Si原子的结构示意图和电子排布式为：  

Si原子的最外层4个电子，不易得失电子，所以其非金属性不强，有一定的金属性。

单质硅是一种半导体，晶体硅中Si原子通过共用电子对形成共价键的三维骨架结构，所以其单质熔点很高，硬度很大。

单质硅在常温下比较稳定，不溶于水，但与氟、氢氟酸和强碱能反应，加热时也能与氯气、氧气反应。

3、粗硅的制取和精制

工业上一般用碳在高温下从二氧化硅中置换出硅，因含杂质叫粗硅。在加热的情况下，用HCl与Si得到三氯硅烷，将之分馏提纯，再用氢气在高温下还原三氯硅烷，得到高纯度的硅。

4、硅的主要用途  

硅是良好的半导体材料，生产芯片，制作硅太阳能电池。

三、二氧化硅

1、物理性质

二氧化硅晶体（包括硅酸盐）都是由硅氧四面体构成。

其晶体也形成了共价键的三维骨架结构，所以其晶体硬度大、熔点高，通常为固体，不溶于水。

无定形的二氧化硅如硅胶，表面积大，吸附作用强，可作催化剂的载体和干燥剂。

2、化学性质

二氧化硅是酸性氧化物，是硅酸的酸酐。有酸性氧化物的性质，能被氢氟酸腐蚀。

注意：

二氧化硅与碱性物质能反应生成硅酸盐，所以实验室盛装碱性物质时不能用玻璃瓶塞，应使用橡胶塞。酸式滴定管也不能盛装碱性液体。  

氢氟酸对硅、二氧化硅、硅酸盐都有腐蚀性，可用于刻蚀玻璃。实验室中也不能用玻璃试剂瓶盛装氢氟酸及其盐，一般使用塑料试剂瓶。

3、用途

用于生产光导纤维、光学仪器、电子部件等，也是生产Si的原料。

三、硅酸和硅酸盐

硅酸(H2SiO3)是不溶于水的白色胶状沉淀。

硅酸的酸性很弱（比碳酸更弱），且不稳定。

硅酸可用于制作硅胶。

硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物，是构成岩石的主要成分，一般不溶于水。

硅酸钠是能溶于水的硅酸盐，其水溶液俗称水玻璃，由于硅酸根离子的水解，溶液呈碱性，是无色黏稠液体。常用于制备黏合剂、耐火材料、阻燃剂等。

硅酸盐的组成比较复杂，一般写成氧化物形式。其书写顺序是：金属氧化物（较活泼的在前）·二氧化硅·水。如：

练习：

1、(2021海南)2020年9月22日，中国向全世界宣布，努力争取2060年前实现碳中和。下列措施不利于大气中CO2减少的是(　　)  

A．用氨水捕集废气中的CO2，将其转化为氮肥

B．大力推广使用风能、水能、氢能等清洁能源

C．大力推广使用干冰实现人工增雨，缓解旱情

D．通过植树造林，利用光合作用吸收大气中的CO2

答案：C。

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