(2)硅元素在地壳中的含量占第二位，仅次于氧元素，全部以化合态存在，是一种亲氧元素，单质硅有晶体和无定形两种。
2．碳、硅单质的结构、物理性质与用途的比较
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
A．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中
B．反应①Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，反应②Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑，两反应是相互矛盾的，不可能都能发生
C．普通玻璃、石英玻璃，水泥等均属于硅酸盐材料
D．祖母绿的主要成分为Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示为3BeO·Al2O3·6SiO2
(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中，生产普通玻璃的主要原料有________。
(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：
发生的主要反应
电弧炉
SiO2＋2C Si＋2CO↑
流化床反应器
Si＋3HC SiHCl3＋H2
答案(1)√(2)√(3)√(4)√(5)×(6)√(7)√(8)√(9)√(10)×(11)×(12)×
题组1碳、硅单质的性质
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
1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)用活性炭去除冰箱中的异味，没有发生化学反应()
(2)大量燃烧化石燃料是造成雾霾的一种重要原因()
(3)硅胶可作袋装食品的干燥剂()
(4)金刚石、白磷都属于单质()
(5)由于晶体硅熔点高硬度大，则可用于制作半导体材料()
(6)甲 乙 丙，若甲为焦炭，则丁可能是O2()
B C C C
考点二 硅酸盐及无机非金属材料
1．硅酸
硅酸难溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红色。
(1)硅酸不稳定，受热易分解，其化学方程式为：H2SiO3 SiO2＋H2O。
(2)硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。
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＋CaO CaSiO3
如与Na2O反应：Na2O＋CO2===Na2CO3
用途光导Biblioteka 维、光学仪器、电子部件4．非金属单质与碱反应一般既作氧化剂又作还原剂，且无氢气放出，但硅与强碱溶液反应只作还原剂，且放出氢气：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
5．非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能与HF反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
6．一般情况下，金属(Na、K)能置换出水中的氢，但C在高温下也能置换出H2O中的氢：C＋H2O(g) H2＋CO。
相关信息如下：
a．四氯化硅遇水极易水解；
b．硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；
c．有关物质的物理常数见下表：
物质
SiCl4
BCl3
AlCl3
FeCl3
PCl5
沸点/℃
57.7
12.8
－
315
－
熔点/℃
－70.0
－107.2
－
－
－
升华温度/℃
－
－
180
300
162
请回答下列问题：
6．一般情况下，金属(Na、K)能置换出水中的氢，但C在高温下也能置换出H2O中的氢：C＋H2O(g) H2＋CO。
物质
二氧化硅
二氧化碳
结构
空间立体网状结构，不存在单个分子
存在单个分子
主要物理
性质
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
化
学
性
质
①与水
反应
不反应
CO2＋H2OH2CO3
④与O2反应：Si＋O2 SiO2。
⑤与Cl2反应：Si＋2Cl2 SiCl4。
硅的工业制法
碳、硅单质的特殊性
1．一般情况下，非金属元素的单质熔、沸点低，硬度小，但晶体硅、金刚石熔、沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质。
2．一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。
高温
②主要用途：陶瓷、玻璃、水泥是主要建筑材料，也广泛应用于生活中。
(2)新型无机非金属材料
①高温结构陶瓷：如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学侵蚀性和电绝缘性等。
②生物陶瓷：对机体无排异反应，不会引起代谢作用异常。
③压电陶瓷：具有压电效应。
2．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”。
③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
3．无机非金属材料
(1)传统无机非金属材料
①三种硅酸盐工业生产的比较：
水泥
玻璃
陶瓷
生产原料
石灰石、黏土
纯碱、石灰石和石英
黏土
主要设备
水泥回转窑
玻璃窑
陶瓷窑
主要成分
3CaO·SiO2
2CaO·SiO2
3CaO·Al2O3
Na2SiO3
CaSiO3
SiO2
硅酸盐
生产条件
(7)SiO2可与HF反应，因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中()
(8)高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅()
(9)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料()
(10)合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料()
(11)SiO2有导电性，所以SiO2可用于制备光导纤维()
(12)(12)硅酸钠溶液应保存在带玻璃塞的试剂瓶中()
(1)玻璃是一种晶体，有较高的熔点。()
(2)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱。()
(3)向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2出现白色沉淀，证明H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性强。()
(4)传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料()
(5)新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的许多缺点()
制饮料、制碳酸盐
碳、硅单质的特殊性
1．一般情况下，非金属元素的单质熔、沸点低，硬度小，但晶体硅、金刚石熔、沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质。
2．一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。
3．Si的还原性大于C，但C在高温下能还原出Si：SiO2＋2C Si＋2CO↑。
用途
金刚石用于制造切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯
晶体硅用作半导体材料，制造硅芯片和硅太阳能电池
3.碳、硅单质的化学性质
(1)碳
(2)硅
①与F2反应：Si＋2F2===SiF4。
②与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
③与NaOH溶液反应：
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
(1)写出装置A中发生反应的离子方程式：_________________________________________________________。
(3)硅酸在水中易聚合形成胶体，硅胶有很强的吸水能力，常用作干燥剂。
2．硅酸盐
(1)概念：由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。
(2)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，常用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)写成Na2O·SiO2，钾云母(KH2Al3Si3O12)写成K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O。
(6)高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点()
(7)水泥、玻璃、青花瓷、水晶、玛瑙都属于硅酸盐工业产品()
(8)2MgO·SiO2中的酸根阴离子为SiO ()
答案(1)×(2)×(3)√(4)√(5)√(6)√(7)×(8)×
[示向题组]
1．(2014·济南联考)下列有关硅及硅酸盐材料的说法正确的是()。
还原炉
SiHCl3＋H2 Si＋3HCl
①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为____________________；碳化硅又称________，其晶体结构与________相似。
②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和________________________________________________________________________。
2．(2014·郑州一模)材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是()。
材料
主要化学成分
A
刚玉、金刚石
三氧化二铝
B
大理石、石灰石
碳酸钙
C
普通水泥、普通玻璃
硅酸盐
D
沙子、石英
二氧化硅
3．下列物质性质与用途对应关系正确的是()。
性质
用途
A
硅酸钠化学性质稳定
用作木材防火剂
B
硅胶具有吸附水分的能力
硅用作半导体材料