碳硅及其化合物.doc

基础课时 1 碳、硅及其重要化合物[最新考纲 ]1．了解碳元素、硅元素的单质的主要性质及应用 2.了解碳元素、硅元素的重要化合物的主要性质及应用 3.了解碳元素、硅元素的单质及其重要化合物对环境质量的影响考点一 碳、硅及其氧化物的性质[知识梳理 ·固考基 ]1． 碳、硅元素的存在形态(1)碳元素在自然界中既有游离态又有化合态 碳的同素异形体有金刚石、 石墨、无定形碳、C60 等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 硅金刚石：空间网状结构晶体硅：与金刚石类似的空间结构网状结构石墨：层状结构物理 金刚石熔点高、硬度大石墨熔点高、 晶体硅为灰黑色固体， 有金属性质 质软，有滑腻感 光泽、硬度大、熔点高金刚石用于制造切割刀具， 石墨用作 晶体硅用作半导体材料， 制造用途电极、铅笔芯 硅芯片和硅太阳能电池提醒： ① 碳单质的结构不同导致物理性质不同，但化学性质相似②121314C、C、 C 是碳的三种同位素而非同素异形体③同素异形体之间的转化为化学变化，但不是氧化还原反应3． 碳、硅单质的化学性质(1)碳的化学性质(2)硅的化学性质及制取①与氢氟酸反应： Si＋4HF===SiF4↑＋ 2H2↑。

②与 NaOH 溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋ 2H2↑；△③与 O2 反应： Si＋O2=====SiO2④工业制法：高温用焦炭和二氧化硅在电炉中反应得到粗硅， 反应的化学方程式为 SiO2＋ 2C=====Si＋2CO↑提醒： ① 自然界中没有游离态硅，工业上常用焦炭在电炉中还原 SiO2 得到粗硅高温②Si 的还原性强于 C，但 C 能还原 SiO2 生成 Si，且氧化产物为 CO： 2C＋ SiO2=====Si＋2CO↑，其原因是产物 CO 为气体，它的放出降低了生成物浓度，促使反应向正反应方向进行且该反应必须在隔绝空气的条件下进行4． 二氧化碳和二氧化硅的比较物质 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 熔、沸点低，常温下为气体，下为固体，不溶于水 微溶于水①与水反应不反应CO2＋ H22CO3OH②与酸反应只与氢氟酸反应： SiO2＋不反应4HF===SiF4↑＋ 2H2OCO2 少量： CO2＋2＋2NaOH===Na23SiOSiO2NaOH===Na2 CO3＋ H2O、化 ③与碱反应＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞 )CO2 过量： CO2＋学NaOH===NaHCO3性如与 Na2SiO3 反应： Na2SiO3＋如与 Na23 反应： SiO2＋质COHO＋ CO (不足 )===H SiO2223↓④与盐反应高温＋Na2CO3 或 Na23＋2H2＋Na CO =====Na SiO3＋SiOO2322↑2CO2(足量 )===H2 SiO3↓＋CO2NaHCO3⑤与碱性氧如与 CaO 反应： SiO2＋如与 Na2O反应：2＋Na O化物反应高温CO2===Na2CO3CaO=====CaSiO3用途光导纤维、光学仪器、电子制饮料、制碳酸盐部件提醒： ① SiO2 和 CO2 都是酸性氧化物，与碱反应生成盐和水； CO2 与水反应生成碳酸，但SiO2 不溶于水，故不能用 SiO2 与水反应制备硅酸。

②SiO2 不能与盐酸、硝酸、硫酸等酸反应，但能与氢氟酸反应高温③不能依据反应 SiO2＋Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑ 来说明 SiO2 对应的水化物 (即 H2SiO3) 的酸性比 H2CO3 强1． (RJ 必修 1·P81 10 改编 )下列关于碳、硅的叙述正确的是 ( )A ．碳、硅都是Ⅳ A 族元素，它们在自然界中都以化合态形式存在B．二氧化碳、二氧化硅的物理性质相似C．二氧化碳、二氧化硅都是酸性氧化物，能与 NaOH 溶液反应生成相应的盐D．高纯度的二氧化硅用于制造半导体材料答案 C2． (LK 必修 1·P71 4 改编 )用墨书写的字画可以久不变色，说明碳单质在常温下性质稳定，高温工业上利用高温下焦炭与水蒸气反应制取水煤气， 化学方程式为 C＋H2O(g)=====CO＋ H2，说明碳单质高温下具有较强的还原性3． (溯源题 )判断下列说法是否正确(1)元素 C 的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体 (×)(2015 ·江苏化学， 4A)Cl2 H2(2)粗硅――→SiCl4――→Si 物质间的转化可一步实现 (√ )高温 高温(2015 ·江苏化学， 8A)(3)将气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊，证明原气体是 CO2(× )(2015 ·天津理综， 2D)(4)SiO2 可与 HF 反应，因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中 (√ )(2013 ·广东理综， 10D)(5)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料 (√)(2012 ·新课标全国卷， 8B)探源：本高考题组主要源于教材 RJ 必修 1 P76“思考与交流 ” 与 LK 必修 1 P62“多种多样的碳单质 ”及其拓展，对碳、硅及其氧化物的常见性质进行了考查。

[题组精练 ·提考能 ]题组一 碳、硅单质的性质1．下列说法正确的是 ( )A ．焦炭具有还原性，高温下能将二氧化硅还原为硅B．晶体硅用于制作半导体材料是因其熔点高、硬度大C．硅主要以单质、氧化物、硅酸盐的形式存在于自然界中D．高纯硅可以制作太阳能电池，其工作原理与原电池相同高温解析 A 项，发生反应： SiO2＋ 2C=====Si＋2CO↑ ，焦炭表现出还原性，正确； B 项，晶体硅用于制作半导体材料是因为具有特殊的导电性，与熔点、硬度无关，错误；在自然界中无单质 Si， C 选项错误； D 选项，一个是把光能转化为电能，一个是把化学能转化为电能， D 错误答案 A2．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解析 CO 不溶于水，不能生成相应的酸，也不能与 NaOH 溶液反应； SiO2 不溶于水，也不能生成相应的酸；碳有金刚石、石墨、 C60 等同素异形体，硅有晶体硅和无定形硅等，所以两种元素共有多种单质答案 B【练后归纳】非金属单质硅的特殊性非金属的一般规律 硅的特性硅还原性强于碳高温2C＋SiO2=====Si＋2CO↑硅可与强碱溶液反应产生 H2：Si＋非金属与强碱溶液反应一般不产生 H22NaOH＋ H2O===Na2SiO3＋ 2H2↑非金属一般不与非氧化性酸反应 Si＋ 4HF===SiF4↑ ＋2H2↑一般非金属单质为绝缘体 硅为半导体，常用于电子部件题组二 性质迥异的氧化物 (CO2、SiO2 )3． (2015 ·陕西质检 )下列关于 SiO2 和 CO2 的叙述中不正确的是 ( )A ．都是共价化合物B． SiO2 可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨C．都能溶于水且与水反应生成相应的酸D．都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应解析 SiO2 和 CO2 中都只含有共价键，均为共价化合物， A 项正确；干冰升华吸热，可用于人工降雨， B 项正确； SiO2 不溶于水且与水不反应， C 项错误； SiO2 与强碱溶液反应生成硅酸盐， CO2 与强碱溶液反应生成碳酸盐或碳酸氢盐， D 项正确。

答案 C4．用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是 ( )选项 操作及现象 溶液A通入CO2 ，溶液变浑浊饱和 Na2 3 溶液COB通入 CO2，溶液变浑浊，继续通 CO2 至过量，Na2SiO3 溶液浑浊消失C通入 CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，Ca(ClO)2 溶液红色褪去通入 CO2，溶液变浑浊，继续通 CO2 至过量，D浑浊消失，再加入足量 NaOH 溶。