第1讲无机非金属材料的主角——硅[考纲要求]1.了解C、Si元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。3.以新材料、新技术为背景考查C、Si元素及其重要化合物的性质及应用。考点一碳、硅单质的存在与性质1．C、Si单质的存在形态、物理性质及用途(1)自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有化合态。碳单质主要有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。(2)单质的结构、物理性质与用途比较碳硅结构金刚石：空间网状结构石墨：层状结构晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构物理性质金刚石熔点高、硬度大石墨熔点高、质软，有滑腻感晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高用途金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池2.碳、硅单质的化学性质碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。(2)Si深度思考1．从元素周期表的位置看，碳和硅均为ⅣA元素，自然界中有碳的多种单质存在，自然界中有硅的单质吗？为什么？答案没有，因为硅有很强的亲氧性，在地壳形成时硅与氧易结合，难分离，因而硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐形式存在。2．硅单质有广泛的用途，用化学方程式表示工业上获取硅单质的过程。答案粗硅的制取：SiO2＋2C=====Si＋2CO↑由粗硅制取纯硅(常用方法)：Si(粗)＋2Cl2=====SiCl4SiCl4＋2H2=====Si(纯)＋4HCl题组一新材料、新技术下C、Si的考查1．下列关于硅的说法中，不正确的是()A．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应答案C解析硅在常温下能与F2、氢氟酸等发生反应。2．石墨烯的结构示意图如图所示，下列关于石墨烯的叙述正确的是()A．石墨烯可导电，说明它是电解质B．石墨烯、金刚石、C60“”、碳纳米泡沫四种物质都是碳的单质C．由于C(石墨，s)===C(金刚石，s)ΔH＝＋1.9kJ·mol－1知金刚石比石墨烯稳定D．尽量使用含C的产品，减少使用含C“”的产品，此举符合促进低碳经济的宗旨答案B“”解析石墨烯可由石墨剥离而成故石墨烯是可以导电的非金属单质，它既不是电解质，也不是非电解质，A项错；石墨烯、金刚石、C60“”、碳纳米泡沫都是由碳元素形成的不同的单质，它们互为同素异形体，B项正确；C项中由于石墨转化为金刚石的ΔH>0，是吸热过程，即石墨的能量较金刚石低，因而石墨烯稳定，C项错；C和C都是碳元素，故D项错。题组二工业制取高纯硅3．晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：ⅰ.高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅ⅱ.粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si＋3HCl=====SiHCl3＋H2ⅲ.SiHCl3与过量H2在1000～1100℃反应制得纯硅已知SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。请回答下列问题：(1)第ⅰ步制备粗硅的化学反应方程式为__________________________________。(2)粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点－84.7℃)，提纯SiHCl3采用的方法为__________________。(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：①装置B中的试剂是________________________________________________。装置C中的烧瓶需要加热，其目的是__________________________________。②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是__________________________，装置D不能采用普通玻璃管的原因是___________________________________，装置D中发生反应的化学方程式为_____________________________________。③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及__________________。④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂(填写字母代号)是______________。a．碘水b．氯水c．NaOH溶液d．KSCN溶液e．Na2SO3溶液答案(1)SiO2＋2C=====Si＋2CO↑(2)分馏(或蒸馏)(3)①浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHCl3气化②...
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