考点一 应用广泛的非金属单质——碳、硅

1．碳、硅元素的原子结构与存在

2．碳、硅单质的性质

(1)碳、硅的物理性质和用途(用短线连接起来)：

(提示：①—c，②—a，③—e，④—b，⑤—d)

(2)碳、硅的化学性质：

①碳单质的化学性质——还原性。

a．与O₂的反应(用化学方程式表示)：

O₂不足：2C＋O₂点燃,2CO；O₂充足：C＋O₂点燃,CO₂。

b．与其他物质的反应(用化学方程式表示)：

与CuO反应：2CuO＋C高温,2Cu＋CO₂↑(可用于金属的冶炼)；

与CO₂反应：CO₂＋C高温,2CO；

a．与氢氟酸反应的化学方程式：Si＋4HF===SiF₄↑＋2H₂↑；

b．与NaOH溶液反应的化学方程式：Si＋2NaOH＋H₂O===Na₂SiO₃＋2H₂↑；

c．与O₂反应：Si＋O₂△,SiO₂。

命题点1　硅单质的特性

命题点2　硅的工业制法

1．制取粗硅

工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。

SiO₂＋2C高温Si＋2CO↑。

2．粗硅提纯

(1)Si＋2Cl₂高温SiCl₄，

SiCl₄＋2H₂高温Si＋4HCl。

(2)Si＋3HCl250～300 ℃Cu粉或Ag粉SiHCl₃＋H₂，

SiHCl₃＋H₂1 100～1 200 ℃Si＋3HCl。

3.注意问题

(1)用焦炭还原SiO₂，产物是CO而不是CO₂。

(2)粗硅中含碳等杂质，与Cl₂反应生成的SiCl₄中也含CCl₄等杂质，经过分馏提纯SiCl₄后，再用H₂还原，得到高纯度硅。

[典题示例]

1．半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”，即由SiO₂制取Si。制取过程中不涉及的化学反应是(　　)

A．2C＋SiO₂高温Si＋2CO↑

B．SiO₂＋2NaOH===Na₂SiO₃＋H₂O

C．Si＋2Cl₂△SiCl₄

D．SiCl₄＋2H₂高温Si＋4HCl

2．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：

焦炭高温HCl573 K以上精馏H21 357 K

(1)写出由纯SiHCl₃制备高纯硅的化学方程式为____________________________

________________________________________________________________________。

(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，写出该反应的化学方程式为______________________________________；

H₂还原SiHCl₃过程中若混入O₂，可能引起的后果是__________________________

________________________________________________________________________。

[考点达标层面]

1．硅作为一种新型能源被广泛开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不正确的是(　　)

A．硅燃烧产物对环境产生的污染，容易得到有效控制

B．从Si(s)＋O₂(g)△SiO₂(s)　ΔH＝－858.6 kJ·mol^－1可知，硅燃烧放出的热量多

C．自然界中硅的储量丰富，可以从自然界直接获得单质硅

D．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料之一

2．在①浓硝酸　②水　③浓硫酸　④氢氟酸　⑤氢氧化钠溶液中，能与单质硅起化学反应的是(　　)

A．①②　　　　　　　　　                     B．②④

C．④⑤                                       D．③④