2011高考第一輪復(fù)習(xí)教學(xué)案__碳、硅及其化合物

1、2011高考第一輪復(fù)習(xí)教學(xué)案_碳、硅及其化合物 第一節(jié) 碳 1、碳族元素： 碳族元素的特征：碳族元素原子最外層電子數(shù)為4，既不容易失去電子，又不容易得到電子，易形成共價鍵，難形成離子鍵。碳族元素形成的單質(zhì)在同周期中硬度最大，熔沸點最高(如金剛石、晶體硅)。 碳族元素的化合價：碳族元素的主要化合價有+2，+4，其中鉛+2價穩(wěn)定，其余元素+4價穩(wěn)定。 碳族元素的遞變規(guī)律：從上到下電子層數(shù)增多，原子半徑增大，原子核對最外層電子的吸引能力減弱，失電子的能力增強，從上到下由非金屬遞變?yōu)榻饘俚淖兓浅５湫?。其中碳是非金屬，錫、鉛是金屬，硅、鍺是半導(dǎo)體材料。 碳族元素在自然界里的存在：自然界里碳有游離態(tài)和化

2、合態(tài)兩種；硅在地殼里無游離態(tài)，主要以含氧化合物的形式存在。 幾種同素異形體：碳：金剛石、石墨、C60、C70等；硅：晶體硅，無定形硅。 2、碳： 在常溫下碳很穩(wěn)定，只在高溫下能發(fā)生反應(yīng)，通常表現(xiàn)為還原性。 燃燒反應(yīng) 與某些氧化物的反應(yīng)：CCO2 CH2O 2C+SiO2 與氧化性酸反應(yīng)：C2H2SO4（濃） C4HNO3（濃） 3、一氧化碳： 不溶于水，有毒(CO和血紅蛋白結(jié)合，使血紅蛋白無法和O2結(jié)合，而使細(xì)胞缺氧引起中毒)，但由于CO無色無味因此具有更大的危險性。 可燃性 還原性：CO+CuO 4、二氧化碳： 直線型（OCO）非極性分子，無色能溶于水，密度大于空氣，可傾倒，易液化。固態(tài)CO

3、2俗稱干冰，能升華，常用于人工降雨。實驗室制法：CaCO32HClCaCl2CO2H2O。 酸性氧化物一酸酐 Ca(OH)2CO2CaCO3H2O(用于檢驗CO2) 氧化性：CO2C 5、碳酸鹽： 溶解性：Ca(HCO3)2>CaCO3；Na2CO3>NaHCO3。 熱穩(wěn)定性：Na2CO3>CaCO3；堿金屬正鹽>堿金屬酸式鹽: Na2CO3>NaHCO3。 相互轉(zhuǎn)化：碳酸正鹽 2CO；C2CuOCO22Cu； COH2O（CO、H2的混合氣體叫水煤氣）； Si+2CO CO22SO22H2O； CO24NO22H2O CO2Cu，CO+H2O(g)CO2+H2O

4、 2CO；2MgCO22MgOC 碳酸酸式鹽(除雜用) 第二節(jié)、硅： 一，硅 硅在地殼中只有化合態(tài)，沒有游離態(tài)。其含量在地殼中居第二，僅次于氧，是構(gòu)成礦物和巖石的主要成分。 晶體硅是灰黑色，有金屬光澤，硬而脆的固體，是半導(dǎo)體，具有較高的硬度和熔點。 硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下，只能與氟氣、氫氟酸及強堿溶液反應(yīng):Si+2F2SiF4、Si+4HFSiF4+2H2、Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2；在加熱條件下，能與氧氣、氯氣等少數(shù)非金屬單質(zhì)化合：SiO2SiO2。 制備：在電爐里用碳還原二氧化硅先制得粗硅：SiO22CSi2CO，將制得的粗硅，再與C12 SiCl4、 反應(yīng)后，蒸餾

5、出SiCl4，然后用H2還原SiCl4可得到純硅。有關(guān)的反應(yīng)為：Si十2C12 SiCl4+2H2Si+4HCl。 硅在高新技術(shù)中的應(yīng)用：高純硅可作半導(dǎo)體材料，晶體硅還可做光電轉(zhuǎn)換材料及制作DNA芯片為代表的生物工程芯片。 二、二氧化硅： ? Na2SiO3H2O，SiO2Na2CO3 SiO2為原子晶體，是一種堅硬難熔的固體，硬度、熔點都很高。而CO2通常狀況下是氣體，固體熔點很低。其差別在于晶體類型不同。CO2是分子晶體，故熔點很低。 二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，不能跟酸(氫氟酸除外)發(fā)生反應(yīng)。由于它是一種酸性氧化物，所以能跟堿性氧化物或強堿反應(yīng)。 SiO2+CaO CaSiO3、SiO2+

6、2NaOHNa2SiO3+H2O(堿溶液不能在使用磨口玻璃塞的試劑瓶中)。 二氧化硅是一種特殊的酸性氧化物。 a酸性氧化物大都能直接跟水化合生成酸，但二氧化硅卻不能直接跟水化合，它的對應(yīng)水化物(硅酸)只能用相應(yīng)的可溶性硅酸鹽跟鹽酸作用制得：首先讓SiO2和NaOH（或Na2CO3）在熔化條件下反應(yīng)生成相應(yīng)的硅酸鈉：SiO2 2NaOHNa2SiO3CO2?，然后用酸與硅酸鈉作 用制得硅酸：Na2SiO3+2HCl =H2SiO3+2NaCl。 b酸性氧化物一般不跟酸作用，但二氧化硅卻能跟氫氟酸起反應(yīng)：SiO2+4HFSiF4+2H2O(氫氟酸不能盛放在玻璃容器中)。 光導(dǎo)纖維：從高純度的SiO

7、2或石英玻璃熔融體中，拉出的直徑約100m的細(xì)絲，稱為石英玻璃纖維，這種纖維稱為光導(dǎo)纖維。光纖通信是一種新技術(shù)，它將光信號在光導(dǎo)纖維中進行全反射傳播，取代了電信 號在銅線中的傳播，達(dá)到兩地通信的目的。光纖通信優(yōu)點：信息傳輸量大，每根光纜可同時通過10億路電話；原料來源廣；質(zhì)量輕，每千米27克；不怕腐蝕，鋪設(shè)方便；抗電磁干擾，保密性好。 石英、水晶及其壓電效應(yīng) 石英的主要成分是SiO2,可用來制造石英玻璃。石英晶體中有時含有其他元素的化合物,它們以溶解狀態(tài)存在于石英中,呈各種顏色。純凈的SiO2晶體叫做水晶,它是六方柱狀的透明晶體,是較貴重的寶石。水晶或石英在受壓時能產(chǎn)生一定的電場,這種現(xiàn)象被稱

8、為“壓電效應(yīng)”。后來這種“壓電效應(yīng)”被應(yīng)用在電子工業(yè)及鐘表工業(yè)和超聲技術(shù)上。 三、硅酸和硅膠： 硅酸：硅酸有多種形式，如H4SiO4、H2SiO3、H2Si2O5等。一般用通式xSiO2yH2O表示，由于“H2SiO3”分子式最簡單，習(xí)慣采用H2SiO3作為硅酸的代表。 硅酸酸性比碳酸還弱，由下列反應(yīng)可證明：Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3+Na2CO3 硅膠：剛制得的硅酸是單個小分子，能溶于水，在存放過程中，它會逐漸失水聚合，形成各種多硅酸，接著就形成不溶于水，但又暫不從水中沉淀出來的“硅溶膠”。如果向硅溶膠中加入電解質(zhì)，則它會失水轉(zhuǎn)為“硅凝膠”。把硅凝膠烘干可得到“硅膠”。烘干的

9、硅膠是一種多孔性物質(zhì)，具有良好的吸水性。而且吸水后還能烘干重復(fù)使用，所以在實驗室中常把硅膠作為作為干燥劑。 四、硅及其化合物的“反?！?Si的還原性大于C，但C卻能在高溫下還原出Si：SiO22C 非金屬單質(zhì)跟堿液作用一般無H2放出，但Si卻放出H2： Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2 非金屬單質(zhì)一般不跟非氧化性酸作用，但Si能與HF作用：Si+4HFSiF4+2H2 非金屬單質(zhì)大多為非導(dǎo)體，但Si為半導(dǎo)體。 SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接將它與水作用制備H2SiO3。 酸性氧化物一般不與酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2+4HFSiF4+2H2O 無

10、機酸一般易溶于水，但H2SiO3難溶于水。 因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通人CO2能發(fā)生下列反應(yīng)：Na2SiO3+CO2+ H2OH2SiO3+Na2CO3，但在高溫下SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2也能發(fā)生。 Si2CO Na2SiO3的水溶液稱水玻璃，但它與玻璃的成分大不相同，硅酸鈉水溶液(即水玻璃)稱泡花堿，但它卻是鹽的溶液，并不是堿溶液。 五、硅酸鹽： 硅酸鹽是構(gòu)成地殼巖石的主要成分，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組成可用氧化物的形式表示。例如：硅酸鈉Na2SiO3(Na2OSiO2)；鎂橄欖石Mg2SiO4(2MgOSiO2)；高嶺石Al2(Si2O5)(

11、OH)4(A12O32SiO22H2O) 云母、滑石、石棉、高嶺石等，它們都屬于天然的硅酸鹽。 人造硅酸鹽：主要有玻璃、水泥、各種陶瓷、磚瓦、耐火磚、水玻璃以及某些分子篩等。 硅酸鹽制品性質(zhì)穩(wěn)定，熔點較高，難溶于水，有很廣泛的用途。最簡單硅酸鹽是硅酸鈉，其水溶液俗稱水玻璃，是一種礦物膠，可作粘合劑，防腐劑。 六、水泥、玻璃、陶瓷： 普通水泥的主要成分是硅酸三鈣（3CaOSiO2）、硅酸二鈣（2CaOSiO2）和鋁酸三鈣（3CaOAl2O3），水泥具有水硬性，水泥、沙子和碎石的混合物叫混凝土。 制玻璃的主要原料是純堿、石灰石和石英，主要反應(yīng)是：SiO2+Na2CO3 SiO2+CaCO3Na2S

12、iO3+CO2、CaSiO3+CO2，玻璃是無固定熔點的混合物。加入氧化鈷后的玻璃呈藍(lán)色，加入氧化亞銅后的玻璃呈紅色，普通玻璃一般呈淡綠色，這是因為原料中混有二價鐵的緣故。 制造陶瓷的主要原料是黏土，黏土的主要成分：Al2O32SiO22H2O。 七、無機非金屬材料： 無機非金屬材料包含除傳統(tǒng)陶瓷外的各種性能優(yōu)異的精細(xì)陶瓷：耐高溫的二氧化鋯（ZrO2）陶瓷、高熔點的氮化硅（Si3N4）和碳化硅（SiC）陶瓷；透明的氧化鋁、砷化鎵（GaAs）、硫化鋅（ZnS）、硒化鋅（ZnSe）、氟化鎂（MgF2）、氟化鈣（CaF2）等氧化物或非氧化物陶瓷；生物陶瓷；超細(xì)微粉體粒子制造的納米陶瓷等。 【】下列敘

13、述正確的是（ ） A稀硝酸、稀硫酸均能將木炭氧化成二氧化碳 BNa2O2與水反應(yīng)，紅熱的Fe與水蒸氣反應(yīng)均能生成堿 CLi、C、P分別在足量氧氣中燃燒均生成一種相應(yīng)氧化物 DNaHCO3、Na2CO3、（NH4）2CO3三種固體受熱后均能生成氣體 【】（2010全國卷1）下面關(guān)于SiO2晶體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的敘述正確的是 A存在四面體結(jié)構(gòu)單元，O處于中心，Si處于4個頂角 B最小的環(huán)上，有3個Si原子和3個O原子 C最小的環(huán)上，Si和O原子數(shù)之比為1：2 D最小的環(huán)上，有6個Si原子和6個O原子 【】.（浙江省紹興一中2010屆高三上學(xué)期期末調(diào)研）2009年10月6日，瑞典皇家科學(xué)院宣布，將2009年

14、物理諾貝爾獎授予英籍華裔科學(xué)家高錕，表彰他在“有關(guān)光在纖維中的傳輸以用于光學(xué)通信方面”取得的突破性成就。光導(dǎo)纖維的主要成分是 ASi （ ） BSiO2 CH2SiO3 DNa2SiO3 高溫 【】.（山東省聊城一中2010屆高三期末考試）氮化硅（SiN4）是一種新型陶瓷材料，它可由石英與焦炭在 高溫的氮氣流中，通過以下反應(yīng)制得：3SiO2+6C+2N2 Si3N4 （ ） A在氮化硅的合成反應(yīng)中，N2是還原劑，SiO2是氧化劑 B上述反應(yīng)中每生成1molSi3N4，N2得到12mol是電子 C若已知上述反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，其平衡常數(shù)增大 D若使壓強增大，上述平衡向正反應(yīng)方向移動 【答案

15、】B 【】.（河南省內(nèi)鄉(xiāng)一高2010屆高三第一次月考）制取下列物質(zhì)時，不需用石灰石作原料的是（ ） A硅酸 B水泥 C玻璃 D生石灰 【答案】A 【】.（2010山東卷13）下列推斷正確的是 ASiO2 是酸性氧化物，能與NaOH溶液反應(yīng) BNa2O、Na2O2組成元素相同，與 CO2反應(yīng)產(chǎn)物也相同 CCO、NO、 NO2都是大氣污染氣體，在空氣中都能穩(wěn)定存在 D新制氯水顯酸性，向其中滴加少量紫色石蕊試液，充分振蕩后溶液呈紅色 【答案】A 【】賽倫的化學(xué)通式為Si6xAlxOxN8x，以耐高溫、高強度、超硬度、耐磨損、抗腐蝕等性能為主要特征，因此，在冶金、機械、光學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有重要應(yīng)用它屬于

16、( ) A金屬材料 B有機高分子材料 C新型無機非金屬材料 D無機高分子材料 解析：賽倫屬于無機物，具備新型無機非金屬材料的特征 【答案】C 【】(2010東城模擬)下列四種物質(zhì)中，不能與水發(fā)生反應(yīng)，但能與堿發(fā)生反應(yīng)的是( ) ACl2 BCO2 CNO DSiO2 解析：A、B項均能與水、堿反應(yīng)，C項不能與水、與堿反應(yīng) 【答案】D 【】(2010南京模擬)下列有關(guān)Na2CO3溶液、Na2SiO3溶液的共同點的描述中不正確的是( ) A水溶液均顯堿性 B滴入鹽酸均有氣泡產(chǎn)生 C均能與CO2反應(yīng) D均不能用帶磨口玻璃塞的試劑瓶保存 【答案】B 高溫【】工業(yè)制造金剛砂(SiC)的化學(xué)方程式如下：S

17、iO23C=SiC2CO.在這個氧化還原反應(yīng)中，氧化劑 和還原劑的物質(zhì)的量之比是 ( ) A35 B12 C21 D11 【答案】B 【】用4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( ) 【答案】B 【】下列離子方程式書寫不正確的是 ( ) ASiO2與燒堿溶液作用：SiO22OH=SiO3H2O B向燒堿溶液中通入足量CO2：CO2OH=HCO3 C晶體硅與燒堿溶液作用： Si2OHH2O=SiO32H2 DCaCO3溶于稀硝酸中：CO32H=CO2H2O 【答案】D 【】下列事實中能證明碳的非金屬性比硅強的是 ( ) 往Na2SiO3溶液中通入CO2產(chǎn)生白色沉淀 石

18、墨是導(dǎo)體，晶體硅是半導(dǎo)體 制 高溫玻璃過程中發(fā)生反應(yīng)：Na2CO3SiO2=Na2SiO3CO2 CH4比SiH4穩(wěn)定 A B C D 【答案】A 【】(14分)含A元素的一種單質(zhì)是一種重要的半導(dǎo)體材料，含A元素的一種 合物C可用于制造高性能的現(xiàn)代通訊材料光導(dǎo)纖維，C與燒堿溶液反應(yīng)生 含A元素的化合物D. (1)在元素周期表中，A位于_族，與A同族但相對原子質(zhì)量比A 的元素B的原子結(jié)構(gòu)示意圖為_，A與B在原子的電子層結(jié)構(gòu)上的 同點是_. (2)易與C發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的酸是_，反應(yīng)的化學(xué)方程式是_. (3)將C與純堿混合高溫熔融時也發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成D.同時還生成B的最高價氧化物 E；將全部的E與全部

19、的D在足量的水中混合后，又發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成含A的化合物 F. 寫出生成D和F的化學(xué)方程式： _ _. 要將純堿高溫熔化，下列坩堝中不可選用的是_. A普通玻璃坩堝 B石英玻璃坩堝 C氧化鋁坩鍋 D鐵坩鍋 (4)100 g C與石灰石的混合物充分反應(yīng)后，生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2 L,100 g混合物中石灰石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是_. 小相化成222 硅及其化合物復(fù)習(xí)題 1. 光纖通信是一種現(xiàn)代化的通信手段，它可以提供大容量、高速度、高質(zhì)量的通信服務(wù)。目前，我國正在大力建設(shè)高質(zhì)量的寬帶光纖通信網(wǎng)絡(luò)，即信息高速公路。光纖通信所使用的光纜，其主要部件為光導(dǎo)纖維。下列說法正確的是 制造光導(dǎo)纖維的主要

20、原料是CaCO3；制造光導(dǎo)纖維的主要原料是SiO2；光導(dǎo)纖維傳遞光信號的基本物理原理是光的全反射；光導(dǎo)纖維傳遞光信號的基本物理原理是光的折射 A B C D 2下列各組物質(zhì)間，不能發(fā)生反應(yīng)的是 A二氧化硅與氧化鈣（高溫） B二氧化硅與氫氧化鈉（常溫） C二氧化硅與碳（高溫） D二氧化硅與濃HNO3（常溫） 3在濃硝酸 水 鹽酸 氫氟酸 氫氧化鉀溶液中，能與二氧化硅起化學(xué)反應(yīng)的有 A . B. C. D. 4硅元素在自然界只以化合態(tài)的形式存在，如鐵礦石中的硅主要以脈石（SiO2）的形式存在。煉鐵時為了除去脈石，向煉鐵高爐中加入石灰石。該過程可能涉及的化學(xué)反應(yīng)是 A. CaCO3 CaO + CO

21、2 B. 2FeO + Si 2Fe + SiO2 C. SiO2 + 3C SiC + 2CO D. CaO + SiO2 CaSiO3 5下列盛放試劑的方法正確的是 A氫氟酸或濃硝酸存放在帶橡皮塞的棕色玻璃瓶中 B汽油或煤油放存放在帶橡皮塞的棕色玻璃瓶中 C碳酸鈉溶液或氫氧化鈣溶液存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中 D氯水或硝酸銀溶液存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中 6生石灰中往往含有雜質(zhì)CaCO3和SiO2，檢驗它是否存在著兩種雜質(zhì)的最好試劑是 A.水 B.鹽酸 C.硫酸 D.燒堿溶液 7熔化燒堿應(yīng)選用的坩堝應(yīng)該是 A.鐵坩堝 B.玻璃坩堝 C.石英坩堝 D.瓷坩堝 8向下列溶液中，通過量的C

22、O2 ，溶液出現(xiàn)渾濁的是 A澄清石灰水 BCaCl2溶液 C NaAlO2溶液 D NaHCO3溶液 9下列物質(zhì)有固定熔點的是 A鋼化玻璃 B過磷酸鈣 C消石灰 D水玻璃 10有一類物質(zhì)可表示為Al2O32SiO22H2O，這類物質(zhì)是一種 A.混合物 B.含氧酸 C.硅酸鹽 D.鋁酸鹽 11關(guān)于硅及其化合物的敘述中，不正確的是 A.水玻璃可作粘合劑及耐火材料 B.硅可做半導(dǎo)體材料 C.二氧化硅是光導(dǎo)纖維的原料 D.氮化硅陶瓷是做電子元件的材料 12下列說法摘自某科普雜志，你認(rèn)為無科學(xué)性錯誤的是（ ） A鉛筆芯的原料是重金屬鉛，兒童在使用時不可能用嘴吮咬鉛筆，以免引起鉛中毒 B一氧化碳有毒，生有

23、煤爐的居室，可放置數(shù)盆清水，這樣可有效地吸收一氧化碳，防止煤氣中毒 C“汽水”澆灌植物有一定的道理，其中二氧化碳的緩釋，有利于作物的光合作用 D硅的提純與應(yīng)用，促進了半導(dǎo)體元件與集成芯片業(yè)的發(fā)展，可以說“硅是信息技術(shù)革命的催化劑” 13純凈的碳酸氫鈣試樣在高溫下分解，當(dāng)剩余固體質(zhì)量為原試樣質(zhì)量的一半時，碳酸氫鈣的分解率是 A50% B75% C92.7% D100% 14工業(yè)上制取金剛砂的化學(xué)反應(yīng)方程式如下：SiO2+3CSiC+2CO。在這個氧化還原反應(yīng)中，氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為 A1：2 B2：1 C5：3 D3：5 15. 新型無機材料碳化鈦（TiC）、碳化硼（B4C）、氮化硅（S

24、i3N4）等稱為非氧化物陶瓷，合成這些物質(zhì)需在高溫下進行，在合成工藝中必須注意 A. 通入充足的氧氣 B. 避免與氧氣接觸 C可在氮氣氣氛中合成 D通入少量氧氣 16.A、B、C、D、E代表單質(zhì)或化合物，它們之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系如下圖所示。A為地殼中含量僅次于氧的 非金屬元素的單質(zhì)，其晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似。 請?zhí)羁眨?形成單質(zhì)A的原子的結(jié)構(gòu)示意圖為。 B的化學(xué)式（分子式）為B的晶體類型為。 B和碳反應(yīng)生成A和E的化學(xué)方程式是 C的化學(xué)式（分子式）為 ，D的化學(xué)式（分子式）為 。 1-5B、D、C、AD、D、6-10B、A、C、B、C、11-15、D、D、D、A、B 16、 4 SiO2 原子晶體

25、 SiO22CCaSiO3 高溫Si2CO 高考題賞鑒 1.（2010天津卷）下列實驗設(shè)計及其對應(yīng)的離子方程式均正確的是 3+2+2+A用FeCl3溶液腐蝕銅線路板：Cu + 2Fe Cu + 2Fe +BNa2O2與H2O反應(yīng)制備O2 ：Na2O2 + H2O 2Na + 2OH + O2 +C將氯氣溶于水制備次氯酸：Cl2 + H2O 2H + Cl + ClO D用濃鹽酸酸化的KMnO4溶液與H2O2反應(yīng)，證明H2O2具有還原性： 2MnO? 4 + 6H + 5H2O2 2Mn + 5O2 + 8H2O +2+ 2.（2010廣東理綜卷）能在溶液中大量共存的一組離子是 +3-3+-ANH4 、Ag、PO4、Cl BFe、H、I、HCO3 +-3+2+2-2-CK、Na、NO3 、MnO4 DAl、Mg 、SO4 、CO3 3.（2010安徽卷） 亞氨基羥（Li2NH）是一種儲氫容量器，安全性好的固體儲氫材料，其儲氫原理可表示為Li2NHH2LiNH2LiH。下列有關(guān)說法正確的是 A. Li2NH中N的化合價是1 B.該反應(yīng)中H2既是氧化劑又是還原劑 C.Li和H的離子半徑相等 D.此法儲氫和鋼瓶儲氫的原理相同 4.（2010全國卷1）下列敘述正確的是 ALi在氧氣中燃燒主要生成Li2O2 B將SO