碳硅及其化合物.docx

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、C 60 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② 12C、13C、14C 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↑＋2H 2↑。

②与 NaOH 溶液反应：Si＋2NaOH＋H 2O===Na2SiO3＋2H 2↑；③与 O2 反应：Si＋O 2 SiO2 = = = =△ ④工业制法：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＋2CSi＋2CO↑ = = = =高 温 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＋SiO 2Si＋2CO↑，其原因是产物 CO 为气体，它的放出降低了生成物浓度，= = = = =高 温 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，常温下为固体，不溶于水熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水①与水反应 不反应 CO2＋H 2O H2CO3②与酸反应只与氢氟酸反应：SiO2＋4HF= ==SiF4↑＋2H2O不反应化学性质 ③与碱反应SiO2＋2NaOH= ==Na2SiO3＋H 2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)CO2 少量：CO2＋2NaOH= ==Na2CO3＋ H2O、CO2 过量：CO2＋NaOH ===NaHCO3④与盐反应如与 Na2CO3 反应：SiO2＋Na 2CO3 = = = = =高 温 Na2SiO3＋CO 2↑如与 Na2SiO3 反应：Na2SiO3＋H 2O＋CO 2(不足)===H2SiO3↓＋Na 2CO3 或Na2SiO3＋2H 2O＋2CO 2(足量)===H2SiO3↓＋2NaHCO 3⑤与碱性氧化物反应如与 CaO 反应：SiO2＋CaO Ca= = = = =高 温 SiO3如与 Na2O 反应：Na2O＋CO 2===Na2CO3用途光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐提醒：①SiO 2 和 CO2 都是酸性氧化物，与碱反应生成盐和水；CO 2 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。

②SiO 2 不能与 盐酸、硝酸、硫酸等酸反应，但能与氢氟酸反应③不能依据反应 SiO2＋Na 2CO3 Na2SiO3＋CO 2↑来说明 SiO2对应的= = = = =高 温 水化物(即 H2SiO3)的酸性比 H2CO3强1．(RJ 必修 1·P8110 改编)下列关于碳、硅的叙述正确的是(　　)A．碳、硅都是ⅣA 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·P714 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，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＋H 2O(g) CO＋H 2，说明碳单质高温下具有较强的还原性 = = = =高 温 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)(2)粗硅 SiCl4 Si 物质间的转化可一步实现(√)― ― →Cl2 高 温 ― ― →H2 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解析　A 项，发生反应：SiO 2＋2C Si＋2CO ↑，焦炭表现出还原性，= = = = =高 温 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；SiO 2 不溶于水，也不能生成相应的酸；碳有金刚石、石墨、C 60 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 2C＋SiO2 Si＋2CO↑= = = = =高 温 非金属与强碱溶液反应一般不产生 H2硅可与强碱溶液反应产生H2：Si＋2NaOH ＋H 2O===Na2SiO3＋2H2↑非金属一般不与非氧化性酸反应 Si＋4HF ===SiF4↑＋2H 2↑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(CO 2、SiO 2)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．SiO 2 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　SiO 2 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；SiO 2 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，CO 2 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 Na2CO3 溶液B通入 CO2，溶液变浑浊，继续通 CO2 至过量，浑浊消失Na2SiO3 溶液C通入 CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去Ca(ClO)2 溶液D通入 CO2，溶液变浑浊，继续通 CO2 至过量，浑浊消失，再加入足量 NaOH 溶液，又变浑浊澄清石灰水解析　由于 Na2CO3 的溶解度大于 NaHCO3 的溶解度，Na2CO3＋CO 2＋H 2O===2NaHCO3，因而会析出 NaHCO3 晶体，A 项正确；B 项，CO2＋Na 2SiO3＋H 2O===Na2CO3＋H 2SiO3↓，CO 2＋Na 2CO3＋H 2O===2NaHCO3，H 2SiO3 与 CO2 不反应，浑浊不会消失； C 项，CO 2＋Ca(ClO)2＋H 2O===CaCO3↓＋2HClO，溶液变浑浊后加入品红溶液，被 HClO 氧化褪色；D 项，首先 CO2＋Ca(OH) 2===CaCO3↓＋H 2O，继续通 CO2，生成可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的 NaOH，则：2NaOH＋Ca(HCO 3)2===CaCO3↓＋Na 2CO3＋ 2H2O，溶液又变浑浊。

答案　B5．下列有关说法中错误的是(　　)A．氢氟酸不能盛放在玻璃试剂瓶中B．SiO 2 可将太阳能转化为电能C．灼烧 NaOH 固体时不能使用瓷坩埚，因坩埚中的 SiO2 能与 NaOH 反应D．由沙子制备光伏材料时的反应之一为 SiO2＋2C Si＋2CO ↑= = = = =高 温 解析　氢氟酸能与玻璃中的 SiO2 反应，A 正确；SiO 2 不能将太阳能转化为电能，B 错误；高温下 NaOH 能与瓷坩埚中的 SiO2 反应，C 正确；沙子的主要成分是SiO2，与碳反应时得到的是 CO，D 正确答案　B【反思归纳】SiO2 的特殊性一般规律 SiO2的特殊性酸性氧化物一般与水反应生成相应酸 SiO2 不溶于水，不与水反应酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应 SiO2＋4HF= ==SiF4↑＋2H 2O“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律，H 2CO3 酸性强于H2SiO3，Na2SiO3＋CO 2＋ H2O===Na2CO3＋H 2SiO3↓以下反应不能说明酸性的强弱Na2CO3＋SiO 2 Na2SiO3＋= = = = =高 温 CO2↑CaCO3＋SiO 2 CaSiO3＋C= = = = =高 温 O2↑拓展：根据 SiO2 性质 的一般性与特殊性完成下列表格 (其中括号内 为要除去的杂质) 。

可供选择的试剂：A.盐酸　 B．氢氧化钠溶液　 C．氧气　 D．水　 E．二氧化碳可选用的操作：①水洗　 ②加热　 ③高温灼烧　 ④过滤　 ⑤结晶粉末状混合物 选择的试剂 选用的操作(1) CaCO3(SiO2) B ④(2) NaCl(SiO2) D ④⑤(3) SiO2(Fe2O3) A ④(4) SiO2(CaCO3) A ④(5) SiO2(NH4Cl) ②。