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知识清单 12 碳、硅及无机非金属材料
知识点01 碳及其化合物 知识点02 硅及其化合物
知识点03 无机非金属材料知识点 01 碳及其化合物
1．碳单质
(1)存在形式：有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为_________________。
金刚石 石墨 足球烯
①金刚石：__________空间网状结构。
物理性质：熔点____，硬度_____，_____导电。
②石墨：层状结构，每层为___________的平面网状结构。
物理性质：熔点_____，硬度______，_____导电，具有润滑性。
③足球烯（C ）：笼状分子，由正五边形和正六边形排列而成。_____导电。
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(2)主要化学性质——还原性
O 不足：________________________
2
可燃性
O 充足：________________________
2
CuO：________________________________ (冶炼金属)；
与氧化物反应 SiO：________________________________ (制取粗硅)；
2
HO：________________________________ (制取水煤气)
2
浓HSO ：________________________________；
2 4
与强氧化性酸反应
浓HNO：________________________________。
32．CO、CO 的性质对比
2
CO CO
2
____色____味气体，密度比空气 ____色_____味气体，密度比空气
物理性质
_____，_____溶于水 _____，____溶于水
毒性 有毒(易结合________) 无毒(________效应)
可燃性：________________
还原性 还原氧化铁： 无(灭火)
________________________
①与炽热炭反应：______________
化学
氧化性 ②Mg在CO 中燃烧：
2
性质
_____________________________
与水反应 无 ________________________
与碱反应 无 ________________________
相互转化 COCO
2
灭火、制汽水、植物肥料、化工原
用途 燃料、冶炼金属
料等
3．碳酸的正盐和酸式盐的比较
正盐(CO) 酸式盐(HCO)
溶解性 只有钾、钠、铵盐可溶 一般都可溶
一般而言，在相同温度下，难溶性正盐溶解度_____其酸式盐溶解度，如溶
溶解度 解度Ca(HCO )____CaCO ；
3 2 3
可溶性正盐溶解度_____其酸式盐溶解度，如溶解度NaCO_____NaHCO 。
2 3 3
热稳定性 正盐____酸式盐____碳酸
溶液pH 同浓度：正盐____酸式盐
相互转化 COHCO
(1)金刚石和石墨由相同的元素组成，因此它们具有相同的性质( )
(2)石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应( )
(3)向空气中排放二氧化碳会形成酸雨( )
(4)向CaCl 溶液中通入CO 气体，溶液变浑浊，继续通入CO 至过量，浑浊消失( )
2 2 2
(5)氨化的饱和食盐水中通入足量的CO 气体，会析出晶体( )
2
(6) 激光法蒸发石墨得到C 发生的物理变化( )
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一、碳及其重要化合物的转化碳的重要化合物转化关系如下：
用化学方程式表示标有序号的各步变化。
①___________________________________；
②___________________________________；
③___________________________________；
④___________________________________；
⑤____________________________________；
⑥____________________________________。
二、碳氧化物的除杂问题
写出除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法。
(1)CO(CO )：_________________________________；
2
(2)CO (CO)：_________________________________；
2
(3)CO (O )：__________________________________；
2 2
(4)CO (SO )：_________________________________；
2 2
(5)CO (HCl)：_________________________________。
2
知识点 02 硅及其化合物
1．硅单质
(1)硅元素在自然界中主要以_________和_________等化合态的形式存在于地壳中。
(2)物理性质
晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，其结构类似于金刚石，熔沸点____、硬度_____，
导电能力介于导体和绝缘体之间，是良好的_________材料。
(3)化学性质
①与氟气反应：___________________________；
②与氢氟酸反应：___________________________；
③与NaOH溶液反应：____________________________________。
(4)用途：良好的半导体材料、太阳能电池、计算机芯片等。
(5)硅的工业制法及提纯
――――→――→――→
涉及的化学方程式：
①____________________________________；
②____________________________________；③____________________________________。
2．二氧化硅
(1)SiO 的存在：石英砂、水晶、玛瑙的主要成分。
2
(2)物理性质：_____溶于水，硬度_____，熔点_____。
(3)化学性质：
①酸性氧化物，与NaOH溶液反应的方程式为：____________________________。
②高温条件下与碱性氧化物反应，与氧化钙反应的方程式为：____________________________。
③高温下，NaCO、CaCO 与SiO 反应制玻璃：
2 3 3 2
___________________________________、___________________________________。
④与氢氟酸反应(特殊)：___________________________________。
(4)用途：光导纤维、光学仪器、电子器件等。
3．硅酸
(1)硅酸是_______于水的弱酸。酸性比碳酸______：___________________________________。
(2)硅酸不稳定，受热易分解：____________________________。
(3)用途：硅胶可用于催化剂载体和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂。
4．硅酸盐
(1)硅酸盐是由硅、氧与其他化学元素结合而成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。
(2)硅酸钠
①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称_______。有黏性，水溶液显碱性。
②与酸性比硅酸强的酸反应
a．与盐酸反应：___________________________________。
b．与CO 水溶液反应：___________________________________。
2
③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
(3)硅酸盐组成的表示方法：通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成。
①氧化物的书写顺序：_______金属氧化物→_______金属氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物间以
“·”隔开。
②各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。
如硅酸钠(Na SiO)可表示为______________，长石(KAlSi O)可表示为______________。
2 3 3 8
(1)硅在自然界中只以化合态的形式存在( )
(2)晶体硅熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料( )
(3)工业上用焦炭和二氧化硅制取粗硅时生成粗硅和CO 气体( )
2
(4)Si是半导体材料，可用作太阳能电池( )
(5)SiO 与NaOH溶液反应生成盐和水，也可以和氢氟酸反应，所以SiO 是两性氧化物( )
2 2
(6)NaOH溶液不能用玻璃瓶盛放( )
(7)高纯度的二氧化硅广泛用于制作光导纤维，光导纤维遇强碱会“断路”( )(8)SiO 是HSiO 的酸酐，所以SiO 和水反应生成HSiO( )
2 2 3 2 2 3
(9)Si和SiO 都可用于制造光导纤维( )
2
(10)SiO 是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸( )
2
(11)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱( )
(12)由SiO＋2C=====Si＋2CO↑可推知硅的非金属性比碳强( )
2
(13)由NaSiO＋CO＋HO===Na CO＋HSiO↓可推知碳的非金属性比硅强( )
2 3 2 2 2 3 2 3
(14)由CaCO ＋SiO=====CaSiO ＋CO↑可推知HSiO 的酸性比HCO 强( )
3 2 3 2 2 3 2 3
一、高纯硅的制备
制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl )还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过
3
程示意图如下：
――→――→――→――→
(1)写出由纯SiHCl 制备高纯硅的化学反应方程式：______________________________。
3
(2)整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl 遇水剧烈反应生成HSiO、HCl和另一种物质，写
3 2 3
出化学反应方程式： _____________________________；H 还原SiHCl 过程中若混有O，可能引起的后
2 3 2
果是___________________。
二、硅及其化合物的性质
化学研究性学习小组在探究硅的制取方法时，从资料查阅到下列信息：
Ⅰ.Mg在高温条件下可与SiO 反应；
2
Ⅱ.金属硅化物与稀HSO 反应生成硫酸盐和SiH；
2 4 4
Ⅲ.SiH 在空气中自燃。
4
他们根据信息进行实验，当用足量稀HSO 溶解第Ⅰ步实验获得的固体产物时，发现有爆鸣声和火
2 4
花；然后过滤、洗涤、干燥；最后称量、计算，测得其产率只有预期值的63%左右。
(1)第Ⅰ步实验发生反应的化学方程式是________________________________。
(2) 用 稀 HSO 溶 解 第 Ⅰ 步 实 验 获 得 的 固 体 产 物 时 ， 产 生 爆 鸣 声 和 火 花 的 原 因 是
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___________________
________________________________________。
知识点 03 无机非金属材料
1．硅酸盐材料
(1)陶瓷
陶瓷以_______ (主要成分为含水的__________)为主要原料，经_______烧结而成的。
(2)玻璃
①主要原料：_______、_______和_______。②生产过程：将原料经混合、粉碎，在________中熔融，发生复杂的_____________________而制
得。
③普通玻璃的主要成分为____________________________。
④用途：生产建筑材料、光学仪器和各种器皿，还可制造__________，用于高强度_________等。
(3)水泥
①主要原料：______________。
②生产过程：将原料与其他辅料经混合、研磨后在______________中煅烧，发生复杂的物理变化和
化学变化，加入适量_______调节水泥硬化速率，再研成细粉得到普通水泥。
③应用：混凝土是水泥、_______和_______等与水混合得到的。
3．新型无机非金属材料
材料类型 主要特性 示例 用途
能承受高温，强度 汽轮机叶片、轴承、永久性模具
高温结构陶瓷 氮化硅陶瓷
高 等
半导体陶瓷 具有电学特性 二氧化锡陶瓷 集成电路中的半导体
光学材料 具有光学特性 光导纤维 光缆通讯、医疗、照明等
生物陶瓷 具有生物功能 氧化铝陶瓷 人造骨骼、人造关节、接骨螺钉
3．碳纳米材料
碳纳米材料是一类新型的无机非金属材料
(1)类型：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。
(2)用途：在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景。
材料类型 性能 用途
碳纳米管 比表面积大，高强度，优良的电学性能 生产复合材料、电池和传感器等
用于光电器件、超级电容器、电池
石墨烯 电阻率低，热导率高，具有很高的强度
和复合材料等
(1)晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，常用于制造光导纤维( )
(2)飞船返回舱表层材料中的玻璃纤维属于天然有机高分子( )
(3)制造5G芯片的氮化铝晶圆属于无机非金属材料( )
(4)石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一( )
(5)火炬“飞扬”使用的碳纤维属于有机高分子材料( )
