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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
1
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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（C60）：笼状分子，由正五边形和正六边形排列而成。_____导电。
(2)主要化学性质——还原性
可燃性
O2不足：________________________
O2充足：________________________
与氧化物反应
CuO：________________________________ (冶炼金属)；
SiO2：________________________________ (制取粗硅)；
H2O：________________________________ (制取水煤气)
与强氧化性酸反应
浓H2SO4：________________________________；
浓HNO3：________________________________。
2
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2．CO、CO2的性质对比
CO
CO2
物理性质
____色____味气体，密度比空气
_____，_____溶于水
____色_____味气体，密度比空气
_____，____溶于水
毒性
有毒(易结合________)
无毒(________效应)
化学
性质
还原性
可燃性：________________
还原氧化铁：
________________________
无(灭火)
氧化性
①与炽热炭反应：______________
②Mg 在CO2中燃烧：
_____________________________
与水反应
无
________________________
与碱反应
无
________________________
相互转化
CO2CO
用途
燃料、冶炼金属
灭火、制汽水、植物肥料、化工原
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
溶解度
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
解度Ca(HCO3)2____CaCO3；
可溶性正盐溶解度_____其酸式盐溶解度，如溶解度Na2CO3_____NaHCO3。
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CaCl2溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失( )
(5)氨化的饱和食盐水中通入足量的CO2气体，会析出晶体( )
(6) 激光法蒸发石墨得到C60 发生的物理变化( )
一、碳及其重要化合物的转化
3
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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(CO2)：_________________________________；
(2)CO2(CO)：_________________________________；
(3)CO2(O2)：__________________________________；
(4)CO2(SO2)：_________________________________；
(5)CO2(HCl)：_________________________________。
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____________________________________；
4
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③____________________________________。
2．二氧化硅
(1)SiO2的存在：石英砂、水晶、玛瑙的主要成分。
(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，Na2CO3、CaCO3与SiO2反应制玻璃：
___________________________________、___________________________________。
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CO2水溶液反应：___________________________________。
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(Na2SiO3)可表示为______________，长石(KAlSi3O8)可表示为______________。
(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CO2气体( )
(4)Si 是半导体材料，可用作太阳能电池( )
(5)SiO2与NaOH 溶液反应生成盐和水，也可以和氢氟酸反应，所以SiO2是两性氧化物( )
(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”( )
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(8)SiO2是H2SiO3的酸酐，所以SiO2和水反应生成H2SiO3( )
(9)Si 和SiO2都可用于制造光导纤维( )
(10)SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸( )
(11)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱( )
(12)由SiO2＋2C=====Si＋2CO↑可推知硅的非金属性比碳强( )
(13)由Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓可推知碳的非金属性比硅强( )
(14)由CaCO3＋SiO2=====CaSiO3＋CO2↑可推知H2SiO3的酸性比H2CO3强( )
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(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：
――→――→――→――→
(1)写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式：______________________________。
(2)整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl 和另一种物质，写
出化学反应方程式： _____________________________；H2还原SiHCl3过程中若混有O2，可能引起的后
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SiO2反应；
Ⅱ.金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐和SiH4；
Ⅲ.SiH4在空气中自燃。
他们根据信息进行实验，当用足量稀H2SO4溶解第Ⅰ步实验获得的固体产物时，发现有爆鸣声和火
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H2SO4 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
___________________
________________________________________。
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_______。
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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
高温结构陶瓷
能承受高温，强度
高
氮化硅陶瓷
汽轮机叶片、轴承、永久性模具
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
石墨烯
电阻率低，热导率高，具有很高的强度
用于光电器件、超级电容器、电池
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( )
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