第1讲 含硅矿物与信息材料 【2019·备考】
最新考纲：1.了解C、Si单质及其重要化合物的主要性质和重要应用。2.了解碳元素、硅元素的单质及重要化合物对环境的影响。
最新考情：硅、碳作为ⅣA族的代表元素，需要掌握碳、硅单质，氧化物，酸及其盐的性质，一是在选择题中考查Si、SiO2、Na2SiO3的用途及相互转化关系，二是在流程题中考查SiO2的性质。
考点一 碳、硅及其氧化物的性质 [知识梳理]
1.碳、硅元素的原子结构与存在
碳 硅 原子结构示意图 第2周期ⅣA族 金刚石：空间网状结构 第3周期ⅣA族 晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构 只有化合态 在元素周期表中的位置 单质的结构 石墨：层状结构 元素在自然界中的存在形式 2.碳、硅单质的性质
(1)碳、硅的物理性质和用途(用短线连接起来)：
既有游离态又有化合态
(2)碳的化学性质
(3)硅的化学性质及制取
①与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 ②与NaOH溶液反应：
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑； △
③与O2反应：Si＋O2=====SiO2。 ④工业制法：
提醒：①自然界中没有游离态硅，工业上常用焦炭在电炉中还原SiO2得到粗硅。
高温
②Si的还原性强于C，但C能还原SiO2生成Si，且氧化产物为CO：2C＋SiO2=====Si＋2CO↑，其原因是产物CO为气体，它的放出降低了生成物浓度，促使反应向正反应方向进行。且该反应必须在隔绝空
气的条件下进行。
3.二氧化碳和二氧化硅的比较
物质 二氧化硅 空间立体网状结构，不存在单个结构 分子 主要物理 性质 ①与水 不反应 反应 ②与酸 化 学 性 质 如与Na2CO3反应：SiO2＋高温Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑ ③与碱 反应 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) 反应 只与氢氟酸反应：SiO2＋不反应 4HF===SiF4↑＋2H2O CO2少量：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O、 CO2过量：CO2＋NaOH===NaHCO3 如与Na2SiO3反应：Na2SiO3＋H2O＋CO2(不足)===H2SiO3↓＋Na2CO3或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3 ⑤与碱性氧化物反应 如与CaO反应：SiO2＋高温CaO=====CaSiO3 光导纤维、光学仪器、电子部件 如与Na2O反应：Na2O＋CO2===Na2CO3 CO2＋H2OH2CO3 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水 熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水 存在单个分子 二氧化碳 ④与盐 反应 用途 制饮料、制碳酸盐 提醒：①SiO2和CO2都是酸性氧化物，与碱反应生成盐和水；CO2与水反应生成碳酸，但SiO2不溶于水，
故不能用SiO2与水反应制备硅酸。
②SiO2不能与盐酸、硝酸、硫酸等酸反应，但能与氢氟酸反应。
高温
③不能依据反应SiO2＋Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑来说明SiO2对应的水化物(即H2SiO3)的酸性比H2CO3强。
[题组诊断]
碳、硅的性质及应用
1.下列关于碳和硅的叙述中，正确的是( ) A.其氧化物都能与NaOH溶液反应 B.其单质在加热时都能跟O2反应 C.其氧化物都能溶于水生成相应的酸 D.碳和硅两种元素共有两种单质
解析 CO不溶于水，不能生成相应的酸，也不能与NaOH溶液反应；SiO2不溶于水，也不能生成相应的酸；碳有金刚石、石墨等同素异形体，硅有晶体硅和无定形硅等，所以两种元素有多种单质。 答案 B
2.下列物质间的转化不能通过一步反应完成的是( ) A.SiO2―→Si C.SiO2―→H2SiO3
B.CO2―→C D.Si―→Na2SiO3
高温高温
解析 A项，SiO2＋2C=====Si＋2CO↑；B项，CO2＋2Mg=====2MgO＋C；C项，SiO2不能与水反应生成H2SiO3，也无法与其他物质通过一步反应生成H2SiO3；D项，Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 答案 C
3.制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：
焦炭HCl粗馏H2石英砂――→粗硅――→SiHCl―→SiHCl―→高纯硅 3（粗）―3（纯）―高温573 K以上1 357 K(1)写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式为_________________________