第09讲无机非金属材料(讲)-2024年高考化学大一轮复习(原卷版).pdfVIP

第09讲无机非金属材料

【化学学科素养】

1.变化观念与平衡思想：根据碳、硅的结构，预测在一定条件下碳、硅及其化合物可能发生的化学变

化。

2.科学态度与社会责任：关注与碳、硅有关的热点问题（如光导纤维、硅电池、半导体材料），形成可

持续发展的意识；知道碳、硅及其化合物对社会发展的重大贡献。

【必备知识解读】

一、硅单质

1．存在

硅单质主要有晶体和无定形两大类。

2．物理性质

带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大，有脆性。

3．化学性质

常温下与F、HF、NaOH反应；加热时能与H化合生成不稳定的氢化物SiH，加热时还能与Cl、O

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化合分别生成SiCl、SiO。涉及的化学方程式如下：

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△

O：Si＋O=====SiO

222

①与非金属单质反应F：Si＋2F===SiF

224

△

Cl：Si＋2Cl=====SiCl

224

②与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF↑＋2H↑。

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③与NaOH溶液反应：

Si＋2NaOH＋HO===NaSiO＋2H↑。

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(4)制备方法

高温

①制取粗硅：工业上，用焦炭在电炉中还原SiO得到含有少量杂质的粗硅：SiO＋2C=====Si＋2CO↑。

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高温高温

②粗硅提纯：Si＋2Cl=====SiCl，SiCl＋2H=====Si＋4HCl。

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【特别提醒】①用焦炭还原SiO，产物是CO而不是CO。

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②粗硅中含碳等杂质，与Cl反应生成的SiCl中含有CCl等杂质，经过分馏提纯SiCl后，再用H还

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原，得到高纯度硅。

(5)主要用途

①良好的半导体材料；②太阳能电池；③计算机芯片。

二、二氧化硅

1．存在

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，主要以氧化物和硅酸盐的形式存

在。天然SiO有晶体和无定形两种，统称硅石。

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2．结构

SiO2晶体有多种晶型，其基本结构单元为硅氧四面体(如下图甲所示)，硅氧四面体通过氧原子相互连接

为空间的网状结构(如下图乙所示)。每个硅原子与4个氧原子相连，而每个氧原子与2个硅原子相连，故

SiO2晶体中Si和O的比例为1∶2。

3．二氧化硅的性质及用途

物理性质硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水

与水反应不反应