碳硅及其化合物

1、_基礎(chǔ)課時1碳、硅及其重要化合物最新考綱 1了解碳元素、硅元素的單質(zhì)的主要性質(zhì)及應(yīng)用。2.了解碳元素、硅元素的重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。3.了解碳元素、硅元素的單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境質(zhì)量的影響?？键c一碳、硅及其氧化物的性質(zhì)知識梳理 ·固考基 1碳、硅元素的存在形態(tài)(1)碳元素在自然界中既有游離態(tài)又有化合態(tài)。碳的同素異形體有金剛石、石墨、無定形碳、 C60 等。(2)硅元素在地殼中的含量占第二位，僅次于氧元素， 全部以化合態(tài)存在， 是一種親氧元素，單質(zhì)硅有晶體和無定形兩種。2碳、硅單質(zhì)的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)與用途的比較碳硅金剛石：空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)晶體硅：與金剛石類似的空間結(jié)構(gòu)石墨：層狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)

2、狀結(jié)構(gòu)物理金剛石熔點高、硬度大石墨熔點高、晶體硅為灰黑色固體， 有金屬性質(zhì)質(zhì)軟，有滑膩感光澤、硬度大、熔點高金剛石用于制造切割刀具， 石墨用作晶體硅用作半導(dǎo)體材料， 制造用途電極、鉛筆芯硅芯片和硅太陽能電池-可編輯修改 -_提醒： 碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致物理性質(zhì)不同，但化學(xué)性質(zhì)相似。 12C、13C、14C 是碳的三種同位素而非同素異形體。 同素異形體之間的轉(zhuǎn)化為化學(xué)變化，但不是氧化還原反應(yīng)。3碳、硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)(1)碳的化學(xué)性質(zhì)(2)硅的化學(xué)性質(zhì)及制取 與氫氟酸反應(yīng)： Si4HF=SiF 42H2 。 與 NaOH 溶液反應(yīng)：Si 2NaOH H2O=Na 2SiO32H2 ； 與 O2 反

3、應(yīng)： SiO2= SiO2。工業(yè)制法：高溫用焦炭和二氧化硅在電爐中反應(yīng)得到粗硅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2 2C=-可編輯修改 -_Si 2CO。提醒：自然界中沒有游離態(tài)硅， 工業(yè)上常用焦炭在電爐中還原SiO2 得到粗硅。高溫 Si的還原性強于 C，但 C 能還原 SiO2 生成 Si，且氧化產(chǎn)物為 CO：2C SiO2=Si 2CO，其原因是產(chǎn)物CO 為氣體，它的放出降低了生成物濃度，促使反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行。且該反應(yīng)必須在隔絕空氣的條件下進行。4二氧化碳和二氧化硅的比較物質(zhì)結(jié)構(gòu)主要物理性質(zhì)與水反應(yīng)與酸反應(yīng)化學(xué)與堿反應(yīng)性質(zhì)與鹽反應(yīng)二氧化硅二氧化碳空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不存在存在單個分子單個分子硬

4、度大，熔、沸點高，常溫熔、沸點低，常溫下為氣體，下為固體，不溶于水微溶于水不反應(yīng)CO2H2OH2CO3只與氫氟酸反應(yīng)： SiO2不反應(yīng)4HF=SiF 4 2H2OCO2 少量： CO2SiO22NaOH=Na 2SiO32NaOH=Na 2CO3 H 2O、 H 2O(盛堿液的試劑瓶用CO2 過量： CO2橡膠塞 )NaOH=NaHCO 3如與 Na2SiO3 反應(yīng)： Na2SiO3如與 Na2CO3 反應(yīng)： SiO2H 2OCO2(不足 )=H 2SiO3高溫Na2CO3= Na2SiO3Na2CO3 或 Na2SiO3 2H2OCO22CO2(足量 )=H 2SiO3-可編輯修改 -_2N

5、aHCO3與堿性氧如與 CaO 反應(yīng)： SiO2如與 Na2O 反應(yīng)： Na2O化物反應(yīng)高溫CO2=Na 2CO3CaO= CaSiO3光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器、電子用途制飲料、制碳酸鹽部件提醒： SiO2 和 CO2 都是酸性氧化物，與堿反應(yīng)生成鹽和水；CO2 與水反應(yīng)生成碳酸，但 SiO2 不溶于水，故不能用SiO2 與水反應(yīng)制備硅酸。 SiO2 不能與鹽酸、硝酸、硫酸等酸反應(yīng)，但能與氫氟酸反應(yīng)。高溫 不能依據(jù)反應(yīng)SiO2 Na2CO3= Na2SiO3CO2 來說明 SiO2 對應(yīng)的水化物(即 H 2SiO3)的酸性比 H 2CO3 強。1(RJ必修 1·P8110 改編 )下列關(guān)于

6、碳、硅的敘述正確的是()A碳、硅都是 A 族元素，它們在自然界中都以化合態(tài)形式存在B二氧化碳、二氧化硅的物理性質(zhì)相似C二氧化碳、二氧化硅都是酸性氧化物，能與NaOH 溶液反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽D高純度的二氧化硅用于制造半導(dǎo)體材料答案C2(LK 必修 1·P714 改編 )用墨書寫的字畫可以久不變色，說明碳單質(zhì)在常溫下性質(zhì)穩(wěn)定，工業(yè)上利用高溫下焦炭與水蒸氣反應(yīng)制取水煤氣，化學(xué)方程式為C高溫H2O(g)= COH2，說明碳單質(zhì)高溫下具有較強的還原性。3(溯源題 )判斷下列說法是否正確(1)元素 C 的單質(zhì)只存在金剛石和石墨兩種同素異形體(×)-可編輯修改 -_(2015·江

7、蘇化學(xué)， 4A)Cl2H 2(2)粗硅 SiCl4Si 物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化可一步實現(xiàn)( )高溫高溫(2015·江蘇化學(xué)， 8A)(3)將氣體通入澄清石灰水，溶液變渾濁，證明原氣體是CO2(×)(2015·天津理綜， 2D)(4)SiO2 可與 HF 反應(yīng)，因而氫氟酸不能保存在玻璃瓶中()(2013·廣東理綜， 10D)(5)單質(zhì)硅是將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧?)(2012·新課標(biāo)全國卷， 8B)探源：本高考題組主要源于教材RJ必修 1 P76“思考與交流 ”與 LK 必修 1 P62“多種多樣的碳單質(zhì) ”及其拓展，對碳、硅及其氧化物的常見性質(zhì)進行了

8、考查。題組精練 ·提考能 題組一碳、硅單質(zhì)的性質(zhì)1下列說法正確的是 ()A焦炭具有還原性，高溫下能將二氧化硅還原為硅B晶體硅用于制作半導(dǎo)體材料是因其熔點高、硬度大C硅主要以單質(zhì)、氧化物、硅酸鹽的形式存在于自然界中D高純硅可以制作太陽能電池，其工作原理與原電池相同高溫解析A 項，發(fā)生反應(yīng)： SiO2 2C= Si2CO，焦炭表現(xiàn)出還原性， 正確；B 項，晶體硅用于制作半導(dǎo)體材料是因為具有特殊的導(dǎo)電性，與熔點、硬度無關(guān)，錯誤；在自然界中無單質(zhì)Si，C 選項錯誤； D 選項，一個是把光能轉(zhuǎn)化為電能，一個是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，D 錯誤。-可編輯修改 -_答案A2下列關(guān)于碳和硅的敘述中，正確的

9、是()A其氧化物都能與 NaOH 溶液反應(yīng)B其單質(zhì)在加熱時都能跟 O2 反應(yīng)C其氧化物都能溶于水生成相應(yīng)的酸D碳和硅兩種元素共有兩種單質(zhì)解析 CO 不溶于水，不能生成相應(yīng)的酸，也不能與NaOH 溶液反應(yīng)； SiO2 不溶于水，也不能生成相應(yīng)的酸；碳有金剛石、石墨、C60 等同素異形體，硅有晶體硅和無定形硅等，所以兩種元素共有多種單質(zhì)。答案 B【練后歸納】非金屬單質(zhì)硅的特殊性非金屬的一般規(guī)律硅的特性硅還原性強于碳高溫2C SiO2= Si2CO硅可與強堿溶液反應(yīng)產(chǎn)生 H2：Si非金屬與強堿溶液反應(yīng)一般不產(chǎn)生H 22NaOHH 2O=Na 2SiO3 2H2非金屬一般不與非氧化性酸反應(yīng)Si4HF=

10、SiF 4 2H2一般非金屬單質(zhì)為絕緣體硅為半導(dǎo)體，常用于電子部件題組二性質(zhì)迥異的氧化物 (CO2、SiO2)3(2015·陜西質(zhì)檢 )下列關(guān)于 SiO2 和 CO2 的敘述中不正確的是 ()A都是共價化合物BSiO2 可用于制光導(dǎo)纖維，干冰可用于人工降雨-可編輯修改 -_C都能溶于水且與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸D都是酸性氧化物，都能與強堿溶液反應(yīng)解析SiO2 和 CO2 中都只含有共價鍵，均為共價化合物，A 項正確；干冰升華吸熱，可用于人工降雨， B 項正確； SiO2 不溶于水且與水不反應(yīng)，C 項錯誤； SiO2與強堿溶液反應(yīng)生成硅酸鹽，CO2 與強堿溶液反應(yīng)生成碳酸鹽或碳酸氫鹽，D

11、項正確。答案C4用四種溶液進行實驗，下表中“ 操作及現(xiàn)象 ” 與“溶液 ”對應(yīng)關(guān)系錯誤的是()選項操作及現(xiàn)象溶液A通入 CO2，溶液變渾濁飽和 Na2CO3 溶液B通入 CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通 CO2 至過量，Na2SiO3 溶液渾濁消失通入 CO2，溶液變渾濁，再加入品紅溶液，CCa(ClO)2 溶液紅色褪去通入 CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通 CO2 至過量，D渾濁消失，再加入足量 NaOH 溶液，又變渾澄清石灰水濁解析由于 Na2CO3 的 溶解 度大于 NaHCO 3 的 溶解 度 ， Na2CO3 CO2 H2O=2NaHCO 3，因而會析出 NaHCO3 晶體， A 項正確； B

12、項， CO2 Na2SiO3 H2O=Na 2CO3H 2SiO3，CO2Na2CO3 H 2O=2NaHCO 3，H2SiO3 與 CO2不反應(yīng)，渾濁不會消失；C 項， CO2Ca(ClO)2H 2O=CaCO 32HClO ，溶-可編輯修改 -_液 變渾 濁 后 加 入品 紅溶 液， 被HClO氧 化 褪 色； D項 ， 首 先CO2 Ca(OH)2=CaCO3H 2O，繼續(xù)通 CO2，生成可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的 NaOH ，則： 2NaOH Ca(HCO3)2=CaCO 3 Na2CO32H2O，溶液又變渾濁。答案B5下列有關(guān)說法中錯誤的是()A氫氟酸不能盛放在玻璃試

13、劑瓶中BSiO2 可將太陽能轉(zhuǎn)化為電能C灼燒 NaOH 固體時不能使用瓷坩堝，因坩堝中的SiO2 能與 NaOH 反應(yīng)D由沙子制備光伏材料時的反應(yīng)之一為高溫SiO2 2C= Si2CO解析氫氟酸能與玻璃中的SiO2 反應(yīng)， A 正確； SiO2 不能將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，B 錯誤；高溫下NaOH 能與瓷坩堝中的SiO2 反應(yīng)， C 正確；沙子的主要成分是SiO2，與碳反應(yīng)時得到的是CO，D 正確。答案 B【反思歸納】SiO2 的特殊性一般規(guī)律SiO2 的特殊性酸性氧化物一般與水反應(yīng)生成相應(yīng)酸SiO2 不溶于水，不與水反應(yīng)酸性氧化物一般不與酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)SiO24HF=SiF 4 2H2O“ 較強酸制較弱酸 ”是復(fù)分解反應(yīng)的一以下反應(yīng)不能說明酸性的強弱般規(guī)律，H2CO3 酸性強于 H 2SiO3，Na2SiO3高溫Na2CO3 SiO2= Na2SiO3 CO2 CO2H 2O=Na 2CO3 H2SiO3高溫CaCO3SiO2= CaSiO3CO2-可編輯修改 -_拓展：根據(jù) SiO2 性質(zhì)的一般性與特殊性完成下列表格(其中括號內(nèi)為要除去的雜質(zhì))。可供選