第14讲碳、硅及无机非金属材料
考点一碳、硅单质及氧化物
1．C、Si单质的存在形态、物理性质及用途
1自然界中的碳元素既有游离态，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
物理金刚石熔点高、硬度大
晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、
性质石墨熔点高、质软，有滑腻感
熔点高
用途
金刚石用作切割刀具，石墨用作电晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能
极、铅笔芯
电池
2碳、硅单质的化学性质还原性碳、硅的最外层都是4个电子，位于元素周期表的第ⅣA族，不容易失也不容易得电子，通常化学性质稳定，但在一定条件下也能与许多物质发生化学反应，一般表现为还原性如图。
1碳的还原性
f碳有重要的用途，除了在氧气中燃烧利用其热能外，还能用于金属冶炼如铜、制取粗硅、
生产水煤气等，完成上图转化关系中①～④的化学方程式。
①CO2＋C△2CO；
②SiO2＋2C高温Si＋2CO↑；
③C＋H2Og高温CO＋H2；
④2CuO＋C△2Cu＋CO2↑。碳的还原性还表现为可将强氧化性浓硫酸、浓硝酸分别还原为SO2和NO2，本身被氧化为CO2。2硅的化学性质不活泼，在常温下只能与氟气F2、氢氟酸HF、强碱反应，不能与氢气、氧气、氯气、硫酸、硝酸反应，加热时能与氧气、氯气反应。
完成上图转化关系中⑥～⑧的化学方程式。
⑥Si＋2Cl2△SiCl4；
⑦Si＋2F2SiF4；
⑧Si＋2NaOH＋H2ONa2SiO3＋2H2↑。
3．二氧化硅和二氧化碳的比较
物质
二氧化硅
二氧化碳
结构
立体网状结构，不存在单个分子
存在单个CO2分子
主要物
硬度大，熔、沸点高，常温下为熔、沸点低，常温下为气体，微溶
理性质
固体，不溶于水
于水
与水反应
不反应
CO2＋H2OH2CO3
与酸反应
只与氢氟酸反应：SiO2＋4HFSiF4↑＋2H2O
不反应
CO2少量：CO2＋2NaOH
化
与碱SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O盛
Na2CO3＋H2O、
学
反应碱液的试剂瓶用橡胶塞
CO2过量：CO2＋NaOHNaHCO3
性
质与盐
如与Na2CO3反应：SiO2＋
如与Na2SiO3反应：Na2SiO3＋H2O＋CO2不足H2SiO3↓＋Na2CO3或
反应
Na2CO3高温Na2SiO3＋CO2↑
Na2SiO3＋2H2O＋2CO2足
量H2SiO3↓＋2NaHCO3
与碱性氧化
如与CaO反应：SiO2＋CaO高温
如与Na2O反应：Na2O＋CO2Na2CO3
f物反应用途
CaSiO3光导纤维、光学仪器、电子部件
制饮料、制碳酸盐
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