知識清單12 碳、硅及無機(jī)非金屬材料（教師版） 2025年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)知識清單

知識清單12碳、硅及無機(jī)非金屬材料知識點(diǎn)01碳及其化合物知識點(diǎn)02硅及其化合物知識點(diǎn)03無機(jī)非金屬材料

知識點(diǎn)01碳及其化合物1．碳單質(zhì)(1)存在形式：有金剛石、石墨、無定形碳、足球烯，它們互為同素異形體。金剛石石墨足球烯①金剛石：正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。物理性質(zhì)：熔點(diǎn)高，硬度大，不導(dǎo)電。②石墨：層狀結(jié)構(gòu)，每層為正六邊形的平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。物理性質(zhì)：熔點(diǎn)高，硬度小，能導(dǎo)電，具有潤滑性。③足球烯（C60）：籠狀分子，由正五邊形和正六邊形排列而成。不導(dǎo)電。(2)主要化學(xué)性質(zhì)——還原性可燃性O(shè)2不足：2C＋O2(不足)eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2COO2充足：C＋O2(足量)eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))CO2與氧化物反應(yīng)CuO：C＋2CuOeq\o(=,\s\up7(△))2Cu＋CO2↑(冶煉金屬)；SiO2：2C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑(制取粗硅)；H2O：C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))H2＋CO(制取水煤氣)與強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)濃H2SO4：C＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O；濃HNO3：C＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。2．CO、CO2的性質(zhì)對比COCO2物理性質(zhì)無色無味氣體，密度比空氣小，難溶于水無色無味氣體，密度比空氣大，可溶于水毒性有毒(易結(jié)合血紅蛋白)無毒(溫室效應(yīng))化學(xué)性質(zhì)還原性可燃性：2CO+O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2CO2還原氧化鐵：Fe2O3+3COeq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe+3CO2無(滅火)氧化性①與熾熱炭反應(yīng)：CO2+Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2CO②Mg在CO2中燃燒：CO2+2Mgeq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2MgO+C與水反應(yīng)無CO2＋H2OH2CO3與堿反應(yīng)無Ca(OH)2＋CO2=CaCO3↓＋H2O相互轉(zhuǎn)化CO2eq\o(,\s\up7(C，△),\s\do7(①O2，②CuO))CO用途燃料、冶煉金屬滅火、制汽水、植物肥料、化工原料等3．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溶解度一般而言，在相同溫度下，難溶性正鹽溶解度小于其酸式鹽溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2>CaCO3；可溶性正鹽溶解度大于其酸式鹽溶解度，如溶解度Na2CO3>NaHCO3。熱穩(wěn)定性正鹽>酸式鹽>碳酸溶液pH同濃度：正鹽>酸式鹽相互轉(zhuǎn)化COeq\o\al(2－,3)eq\o(,\s\up7(①CO2+H2O，②H+),\s\do7(OH-))HCOeq\o\al(－,3)(1)金剛石和石墨由相同的元素組成，因此它們具有相同的性質(zhì)(×)錯因：它們的化學(xué)性質(zhì)相似，但物理性質(zhì)不同。(2)石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸姆磻?yīng)屬于氧化還原反應(yīng)(×)錯因：同素異形體之間的轉(zhuǎn)化，化合價不變，不是氧化還原反應(yīng)。(3)向空氣中排放二氧化碳會形成酸雨(×)錯因：pH<5.6的雨水才是酸雨，CO2不能形成酸雨。(4)向CaCl2溶液中通入CO2氣體，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁消失(×)錯因：由于鹽酸的酸性比碳酸強(qiáng)，CO2與CaCl2溶液不反應(yīng)。(5)氨化的飽和食鹽水中通入足量的CO2氣體，會析出晶體(√)提示：氨化的飽和食鹽水中通入足量的CO2氣體生成NaHCO3的溶解度較小，在溶液中析出。(6)激光法蒸發(fā)石墨得到C60發(fā)生的物理變化(×錯因：石墨轉(zhuǎn)化為C60一、碳及其重要化合物的轉(zhuǎn)化碳的重要化合物轉(zhuǎn)化關(guān)系如下：用化學(xué)方程式表示標(biāo)有序號的各步變化。①___________________________________；②___________________________________；③___________________________________；④___________________________________；⑤____________________________________；⑥____________________________________。答案：①2C＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2CO(氧氣不足)(或C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO、2C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO↑＋Si)②2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2CO2(或CO＋CuOeq\o(=,\s\up7(△))Cu＋CO2)③CO2＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2CO④CO2＋2Mgeq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2MgO＋C⑤CaCO3＋CO2＋H2O=Ca(HCO3)2⑥Ca(HCO3)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCO3＋CO2↑＋H2O[或Ca(HCO3)2＋Ca(OH)2=2CaCO3↓＋2H2O]二、碳氧化物的除雜問題寫出除去下列氣體中混有的雜質(zhì)(括號內(nèi)為雜質(zhì))可采取的方法。(1)CO(CO2)：_________________________________；(2)CO2(CO)：_________________________________；(3)CO2(O2)：__________________________________；(4)CO2(SO2)：_________________________________；(5)CO2(HCl)：_________________________________。答案：(1)通過盛有NaOH濃溶液的洗氣瓶(2)通過盛放灼熱CuO的硬質(zhì)玻璃管(3)通過盛放灼熱銅網(wǎng)的硬質(zhì)玻璃管(4)通過盛有飽和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液的洗氣瓶(5)通過盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶知識點(diǎn)02硅及其化合物1．硅單質(zhì)(1)硅元素在自然界中主要以二氧化硅和硅酸鹽等化合態(tài)的形式存在于地殼中。(2)物理性質(zhì)晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體，其結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔沸點(diǎn)高、硬度大，導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料。(3)化學(xué)性質(zhì)①與氟氣反應(yīng)：Si＋2F2=SiF4；②與氫氟酸反應(yīng)：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑；③與NaOH溶液反應(yīng)：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。(4)用途：良好的半導(dǎo)體材料、太陽能電池、計算機(jī)芯片等。(5)硅的工業(yè)制法及提純eq\x(石英砂)eq\o(→,\s\up7(①焦炭),\s\do5(1800℃～2000℃))eq\x(粗硅)eq\o(→,\s\up7(②HCl),\s\do5(300℃))eq\x(SiHCl3)eq\o(→,\s\up7(③H2),\s\do5(1100℃))eq\x(高純硅)涉及的化學(xué)方程式：①SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(1800℃～2000℃))Si＋2CO↑；②Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(300℃))SiHCl3＋H2；③SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1100℃))Si＋3HCl。2．二氧化硅(1)SiO2的存在：石英砂、水晶、瑪瑙的主要成分。(2)物理性質(zhì)：難溶于水，硬度大，熔點(diǎn)高。(3)化學(xué)性質(zhì)：①酸性氧化物，與NaOH溶液反應(yīng)的方程式為：SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O。②高溫條件下與堿性氧化物反應(yīng)，與氧化鈣反應(yīng)的方程式為：SiO2＋CaOeq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3。③高溫下，Na2CO3、CaCO3與SiO2反應(yīng)制玻璃：Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑。④與氫氟酸反應(yīng)(特殊)：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。(4)用途：光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器、電子器件等。3．硅酸(1)硅酸是難溶于水的弱酸。酸性比碳酸弱：Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3。(2)硅酸不穩(wěn)定，受熱易分解：H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))SiO2+H2O。(3)用途：硅膠可用于催化劑載體和袋裝食品、瓶裝藥品等的干燥劑。4．硅酸鹽(1)硅酸鹽是由硅、氧與其他化學(xué)元素結(jié)合而成的化合物的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。(2)硅酸鈉①白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱水玻璃。有黏性，水溶液顯堿性。②與酸性比硅酸強(qiáng)的酸反應(yīng)a．與鹽酸反應(yīng)：Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓。b．與CO2水溶液反應(yīng)：Na2SiO3＋H2O＋CO2=Na2CO3＋H2SiO3↓。③用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。(3)硅酸鹽組成的表示方法：通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸鹽的組成。①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。②各元素的化合價保持不變，且滿足化合價代數(shù)和為零，各元素原子個數(shù)比符合原來的組成。如硅酸鈉(Na2SiO3)可表示為Na2O·SiO2，長石(KAlSi3O8)可表示為K2O·Al2O3·6SiO2。(1)硅在自然界中只以化合態(tài)的形式存在(√)提示：硅在自然界中只能以化合態(tài)的形式存在。(2)晶體硅熔點(diǎn)高、硬度大，故可用于制作半導(dǎo)體材料(×)錯因：單質(zhì)硅是半導(dǎo)體，可用作半導(dǎo)體材料，與熔點(diǎn)和硬度無關(guān)。(3)工業(yè)上用焦炭和二氧化硅制取粗硅時生成粗硅和CO2氣體(×)錯因：用焦炭和二氧化硅制取粗硅時生成粗硅和CO，SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑。(4)Si是半導(dǎo)體材料，可用作太陽能電池(√)提示：Si用作太陽能電池是因為Si是半導(dǎo)體。(5)SiO2與NaOH溶液反應(yīng)生成鹽和水，也可以和氫氟酸反應(yīng)，所以SiO2是兩性氧化物(×)錯因：與氫氟酸反應(yīng)是SiO2的特殊性質(zhì)，SiO2是酸性氧化物(6)NaOH溶液不能用玻璃瓶盛放(×)錯因：由于玻璃的成分中含有SiO2(7)高純度的二氧化硅廣泛用于制作光導(dǎo)纖維，光導(dǎo)纖維遇強(qiáng)堿會“斷路”(√)提示：SiO2能與堿反應(yīng)。(8)SiO2是H2SiO3的酸酐，所以SiO2和水反應(yīng)生成H2SiO3(×)錯因：SiO2不能與水反應(yīng)。(9)Si和SiO2都可用于制造光導(dǎo)纖維(×)錯因：Si可用于制造半導(dǎo)體，SiO2用于制造光導(dǎo)纖維。(10)SiO2是酸性氧化物，可溶于強(qiáng)堿(NaOH)，不溶于任何酸(×)錯因：SiO2可溶于氫氟酸：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。(11)水玻璃是一種特殊的玻璃，泡花堿屬于堿(×)錯因：水玻璃是Na2SiO3的水溶液。(12)由SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑可推知硅的非金屬性比碳強(qiáng)(×)錯因：根據(jù)反應(yīng)SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑分析，高溫下碳的還原性比硅強(qiáng)，但不能說明C、Si的非金屬性強(qiáng)弱。(13)由Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓可推知碳的非金屬性比硅強(qiáng)(√)提示：碳酸與硅酸鈉溶液反應(yīng)生成硅酸說明H2CO3的酸性比H2SiO3強(qiáng)，由此可知碳的非金屬性比硅強(qiáng)(14)由CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑可推知H2SiO3的酸性比H2CO3強(qiáng)(×)錯因：反應(yīng)是在非水溶液狀態(tài)下進(jìn)行的，因此無法判斷H2SiO3與H2CO3的酸性強(qiáng)弱。一、高純硅的制備制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)還原法是當(dāng)前制備高純硅的主要方法，生產(chǎn)過程示意圖如下：eq\x(石英砂)eq\o(→,\s\up7(焦炭),\s\do5(高溫))eq\x(粗硅)eq\o(→,\s\up7(HCl),\s\do5(573K以上))eq\x(\a\al(SiHCl3,（粗）))eq\o(→,\s\up7(精餾))eq\x(\a\al(SiHCl3,（純）))eq\o(→,\s\up7(H2),\s\do5(1357K))eq\x(高純硅)(1)寫出由純SiHCl3制備高純硅的化學(xué)反應(yīng)方程式：______________________________。(2)整個制備過程必須嚴(yán)格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì)，寫出化學(xué)反應(yīng)方程式：_____________________________；H2還原SiHCl3過程中若混有O2，可能引起的后果是___________________。答案：(1)SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1357K))Si＋3HCl(2)SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl高溫下，H2遇O2發(fā)生爆炸二、硅及其化合物的性質(zhì)化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組在探究硅的制取方法時，從資料查閱到下列信息：Ⅰ.Mg在高溫條件下可與SiO2反應(yīng)；Ⅱ.金屬硅化物與稀H2SO4反應(yīng)生成硫酸鹽和SiH4；Ⅲ.SiH4在空氣中自燃。他們根據(jù)信息進(jìn)行實驗，當(dāng)用足量稀H2SO4溶解第Ⅰ步實驗獲得的固體產(chǎn)物時，發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花；然后過濾、洗滌、干燥；最后稱量、計算，測得其產(chǎn)率只有預(yù)期值的63%左右。(1)第Ⅰ步實驗發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________。(2)用稀H2SO4溶解第Ⅰ步實驗獲得的固體產(chǎn)物時，產(chǎn)生爆鳴聲和火花的原因是___________________________________________________________。答案：(1)2Mg＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2MgO＋Si、2Mg＋Sieq\o(=,\s\up7(高溫))Mg2Si(2)硅化鎂與稀硫酸反應(yīng)生成的SiH4可自燃，即發(fā)生反應(yīng)Mg2Si＋2H2SO4=2MgSO4＋SiH4↑，SiH4＋2O2=SiO2＋2H2O知識點(diǎn)03無機(jī)非金屬材料1．硅酸鹽材料(1)陶瓷陶瓷以黏土(主要成分為含水的鋁硅酸鹽)為主要原料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成的。(2)玻璃①主要原料：純堿、石灰石和石英砂。②生產(chǎn)過程：將原料經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融，發(fā)生復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化而制得。③普通玻璃的主要成分為Na2SiO3、CaSiO3和SiO