2022届新高考化学一轮复习碳硅及其化合物学案.pdf

硅 及其化合物课程标准核心素养L了解碳、硅元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及应用2.了解碳、硅元素单质及其重要化合物对环境质量的影响3.以上各部分知识的综合应用1.变化观念与平衡思想：根据碳、硅的结构，预测在一定条件下碳、硅及其化合物可能发生的化学变化2.科学态度与社会责任：关注与碳、硅有关的热点问题（如光导纤维、硅电池、半导体材料），形成可持续发展的意识；知道碳、硅及其化合物对社会发展的重大贡献考 点 一 碳、硅单质及其化合物”;知识情悭慎推记牢1.碳、硅的结构元素碳硅原子结构示意图)单质的结构金刚石：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元素在自然界中的存在形式既有游离态又有化合态只有化合态2.碳和硅的化学，性质还原性X万CCO2-C0 SiysU H2 SO2i-SiCl4F4写出的化学方程式：2C+C 2=2C 0;C O 2+C=C O;2CuO+C=2Cu+CC2 t;C+H2O兽=CO+H2(制水煤气)；Si+4HF=SiF4 t+2氏 t；Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 t3.硅的工业制法及提纯石英砂焦瞿高温粗硅HQ加热IsiHChI氢气高温高纯硅涉及的化学方程式：一 .I 800-2 OOOCSiC)?+2C=Si+2CO t；Si+3HC1 型 上 SiHCl3+H2；I n SiHCI3+H 2 S i+3HCh4.性质迥异的两种氧化物CChVSiCh物质二氧化硅二氧化碳与水反应不反应CO2+H2O H2CO3与酸反应只与氢氟酸反应：SiO2+4H F=SiF4 t+2H2O不反应与碱(NaOH)溶液反应SiO2+ZNaOH=Na2SiO3+H20(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)Ceh 少量：CCh十2NaoH=N a2co3+H2OCo2 足量：CC)2+NaOH-NaHCCh与盐如与 Na2CO3 反应：Sie)2+g如与Ca(Cl0)，反应：Co21Ca(ClO)2+FhO-C aC C h 3反应NazCC3=Na2Si3+C2 f+2HCle)与碱性氧化物反应如与CaO反应：si02+ca0=casi03如与NazO反应：CO2+Na2O=Na2CO35.磔酸的酸式盐与正盐的比较(1)在水中的溶解性 含 K+、Na NH；的正盐易溶于水，其余一般不溶于水；酸式盐均能溶于水。

一般来说，在相同温度下，难 溶 性 正 盐 溶 解 度 正 其 酸 式 盐 溶 解 度，如溶解度Ca(HCO3)2 NCaCO3；可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度，如溶解度Na2C03NaHC03o(2)热稳定性一般来说，热稳定性顺序：正盐 酸式盐 碳酸，如稳定性Na2CO3NaHCO3H2CO3;可溶性正盐 难溶性正盐，如 CaCO3高温分解，而 K2CO3不易分解4秒判正误 叱、气、”C 是碳的三种同素异形体)(2)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X)(3)石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应X)(4)常温下硅既不能与强酸反应也不能与强碱反应X)(5)不能用SiCh与水反应的方法来制取硅酸，不能用瓷用烟来加热烧碱或纯碱使其熔化)(6)下列转化在一定条件下能够实现：SiO2 S i C l4S io(X)二题组训练知能提升题组一碳及其化合物性质应用1.近年来科学家制造出大量的新物质，对下列三种物质的相关说法错误的是()A.石墨烯具有良好的导电性B.上述三种物质与金刚石互为同素异形体缪/-W y jrJJ O-=O-k 1-=,V r.石墨烯：从石墨中分离出来，是最薄、最坚硬的纳米材料石墨块：平面网状结构的全碳分子，具有优良的化学稳定性纳米碳管：具有优良的场发射性能，制作阴极显像管、储氢材料C.石墨焕孔径略大于H2分子的直径，可作H2的提纯薄膜D.上述三种物质与浓硫酸都能发生反应，但反应产物不同解析 选 D。

石墨烯和铜有着一样出色的导电性，因此具有良好的导电性，A 正确；题述三种物质均为碳的单质，与金刚石互为同素异形体，B 正确；碳原子半径大于氢原子，则石鬓烘孔径大于H2分子的直径，可以容纳H2分子，则石墨族是理想的H2提纯薄膜，C 正确；题述三种物质都是碳的单质，在加热条件与浓硫酸都能发生反应，且反应产物相同，D 错误2.如图是碳循环中的一部分以下对该图示的理解不正确的是()化石燃料 糖类A.倡 导“低碳生活、减少CCh的排放”的思想主要涉及反应B.反应是在植物体内完成的C.反应是造成大气中CCh浓度逐渐升高的主要原因D.反应是人为缓解温室效应的措施解析 选 C化石燃料燃烧生成的CCh是大气中C02的主要来源，A 项正确；植物体内的光合作用将C02转化为葡萄糖，B 项正确；导致大气中CCh浓度逐渐升高的主要原因是人为过度使用化石燃料、过度砍伐树木，C 项错误；D 项正确3.研究C02在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域1)溶于海水的C2主要以4 种无机碳形式存在，其中HCO3 占95%写出CCh溶于水产生HCo*的方程式:(2)在海洋碳循环中，通过下图所示的途径固碳写出钙化作用的离子方程式：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _同位素示踪法证实光合作用释放出的02只来自H2O0用 出 0 标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整：+(C H2O),V+8O2+XH2O答案(1)CO2+H2O;=H2CO3,H2CO3=H+HCO.?(2)2HCO3+Ca2+=CaCO3 I+CO2 +H2O X Co2 2XH!8O题 组 二 硅、二氧化硅的性质及应用4.近年来美国研究人员合成了光伏电池新型硅材料Si24。

下列相关说法正确的是()A.Si24是一种新型化合物B.Si24是硅的一种同素异形体C.Si24易与稀硫酸反应生成氢气D.硅太阳能电池供电原理与原电池相同解析 选 BSi24是一种单质，A 项错误；Si24是硅的一种同素异形体，B 项正确；硅不与稀硫酸反应，C 项错误；硅太阳能电池是把太阳能转化为电能，D 项错误5.我国科学家制得了 SiCh超分子纳米管，微观结构如图下列叙述正确的是()A.SiCh与干冰的物理性质相似B.Sic)2耐腐蚀，不与任何酸反应C.工业上用SiCh制备粗硅D.光纤主要成分是S iC h,具有导电性解析 选CSiCh熔点高，硬度大，而CO2熔点低，常温下为气体，A项错误；SiO2能与氢氟酸发生反应，B项错误；Si2无导电性，D项错误6.硅单质及其化合物应用范围很广请回答下列问题：(1)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：石英砂焦炭 I -tor+I HClSiHCh（粗）SiHCh（纯）I 357 K高纯硅高温1和 硅573 K以，写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式：_O整个制备过程必须严格控制无水无氧。

SiHCI3遇水剧烈反应生成H2Si3 HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _;H2还 原SiHCI3过程中若混有2,可能引起的后果是_ O(2)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SiCh反应；II.金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐和SiH4;I.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%左右第 步实验发生反应的化学方程式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 0 用 稀HzSCU溶 解 第I步实验获得固体产物时，产生爆鸣声和火花的原因是_0I K答 案(1)SiHCl3+H 2=Si+3H C l(S)SiHCl3+SH2O=H2SiO3 I+H2 t+3HC1 高温下，H?遇。

2 发生爆炸(2)2Mg+SiO2=2MgO+Si、2Mg+Si=Mg2Si硅化镁与稀硫酸反应生成的SiH4可自燃，即发生反应Mg2Si+2H2S04=2M gS04+SiH4 t,SiH4+2O2=S iO2+2H2O题组三 确认混合气体(CO2、CO)中含C o气体的实验探究7.某学习小组拟探究Ce)2和锌粒反应是否生成C O,已知C O 能与银氨溶液反应产生黑色固体实验装置如图所示：下列说法正确的是()A.实验开始时，先点燃酒精灯，后打开活塞KB.b、c、f 中试剂依次为氢氧化钠溶液、浓硫酸、银氨溶液C.装置e 的作用是收集一氧化碳气体D.用上述装置(另择试剂)可以制备氢气并探究其还原性解析 选 D实验开始时，需先打开活塞K,利用a 中反应产生的C02排尽装置内空气，避免点燃酒精灯时装置中的空气与锌粉反应，A 项错误；a 中制得的CCh中含有HCl和水蒸气，用饱和碳酸氢钠溶液除去CCh中的HCl,B 项错误；装置e 作安全瓶，作用是防止装置f 中的液体倒吸到硬质玻璃管中，C 项错误；a 装置适用于块状固体与液体反应，可以用锌粒与稀盐酸或稀硫酸反应制备氢气，可将d 装置中锌粒换成氧化铜来探究H?的还原性，D 项正确。

8.为检验二氧化碳气体中是否混有一氧化碳，某课外兴趣小组的同学设计了如下图所示的实验装置，根据装置回答问题：气体*=NaOH溶 液(I)A 装置的作用是(2)实验后怎样处理尾气:发生反应的化学方程式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(3)若实验时观察到,则证明原气体中一定含有一氧化碳答 案(1)吸收CCh(2)将尾气通入盛有NaoH溶液的洗气瓶后再点燃CO2+2NaOH=Na2CO3+H20,2C0+O2=2CO2(3)B中无明显现象，装置C 中黑色粉末变成光亮的红色，D 中澄清石灰水变浑浊方法确认混合气体(C0、CO2)中含有C O气体的实验设计方法各装置的作用是:混合气体澄清石灰水澄清石灰水CA除去混合气体中的CCh气体B检脸混合气体中CO2是否除尽CCO 还原 CuO：C O+C u O C u+C O2D验证C O的氧化产物CO2E除去尾气中的CCh气体F除去尾气中的C e)气体、防止污染环境确定混合气体中含有C e)气体的实验现象是：B中无明显现象，C中的物质由黑色变成红色，D中的澄清石灰水变浑浊。

考 点 二 硅 酸 硅 酸 盐 无 机 非 金 属 材 料可知识情理11戕记牢.硅酸的性质、制备与应用难溶于水酸性比碳酸弱：Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiOaItN a2CO3HzSiOa 区=Si6+H2O可溶性硅酸盐(如NazSiO,)与盐酸等反应制得(化学方源式)Na2SiO3+2HCl=H6iCh(胶体)+2NaCl胶体可用作催化剂的载体和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂2.硅酸盐(1)概念：由硅、氧和金属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(NazSiCh)写成 NaSiO2,钾云母(KH2Al3Si3O12)写成 K23A1236Si(2H2-(3)硅酸钠(Na2SiO3)又称泡花碱白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃,有黏性，水溶液显碱性与 较 强 的 酸 反 应 生 成 硅 。