碳硅及其化合物

1、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

2、金刚石熔点咼、硬度大石墨熔点咼、 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d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：碳单质的结构不同导致物理性质不同，但化学性质相似。121314 C、 C、C是碳的三种同位素而非同素异形体。 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)碳的化学性质硅的化学性质及制取 与氢氟酸反应：Si + 4HF=SiF/d+ 2H 与NaOH溶液反应：Si + 2NaOH+ H2O=NstSiO3+ 2出 T; 与 O2 反应：Si+ O2=SiO2。SiO2

3、+ 2C=Si + 2CO T。 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提醒：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。Si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=S=Si + 2CO T ,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 下为固体，不溶于水熔、沸点低常温下为气体，微溶于水化与水反应不反应C

4、O2+ H?OH?CO3学性质与酸反应只与氢氟酸反应：SiO2+4HF=SiF4T+ 2H2O不反应与碱反应SiO2+ 2NaOH=Na?SiO3+ H2O（盛碱液的试剂瓶用 橡胶塞）CO2 少量：CO2 +2NaOH=Na?CO3+ 出0、CO2 过量：CO2 +NaOH=NaHCO3与盐反应如与Na2CO3反应：SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+_ »»CO2±如与 Na?SiO3 反应：Na2SiO3 + H2O+ CO2（不 足）=H2SiO3 J + Na2CO3 或 Na2SiO3+ 2出0 + 2CO2（足量）=H2SiO3 J + 2NaHC

5、O3与碱性氧化物反应如与CaO反应：SiO2+CaO=高温=CaSiO3如与N&O反应：Na2O +CO?=Na?CO3用途光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐提醒：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。 SiO2不能与盐酸、硝酸、硫酸等酸反应，但能与氢氟酸反应。高温 不能依据反应SiO2+ Na2CO3=Na2SiO3+ CO2 T来说明SiO2对应的水化物（即H2SQ3）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W

6、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 P7i4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）=S=co+ H 2，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 （X）（2015江苏化学，4A）粗硅）SiCl4>Si物质间的转化可一步实现（V）咼温 咼温

7、（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（X ）（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（V）（2013广东理综，10D）单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料（V）（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

8、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=高温=Si + 2C0 T,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 02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 C0不溶于水，不能生成相

9、应的酸，也不能与 NaOH溶液反应；Si02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 T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+ H2O=Na2SiO3+ 2H2 T非金属一般不与非氧化性酸反应Si + 4HF=SiF4T + 2出 T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）

10、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Na2CO3溶液B通入CO2,溶液变

11、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，Ca(ClO)2 溶液红色褪去D通入C02,溶液变浑浊，继续通C02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Na?C03的溶解度大于NaHC03的溶解度，N&C03+ CO2+ H20=2NaHC6，因 而会析出 NaHC03 晶体，A 项正确；B 项，C02 + Na2SiO3+ H2O=Na2CO3+ H2SQ3J, C02 + Na2CO3+ H2O=2NaHCO3，H2SQ3 与 C02 不反应，浑浊不会消失；C 项，C02+ Ca(CI0)2 +

12、 H2O=CaCC3 J+ 2HCI0，溶液变浑浊后加入品红溶液，被 HCIO氧化褪色；D项，首先 C02+ Ca(0H)2=CaCQ J+ H2O，继续通C02，生成可溶于水的Ca(HCO3)2,再加入足量的 NaOH,贝U: 2NaOH + Ca(HCO3)2=CaCQj+ N&CO3+ 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. Si02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 Si02能与NaOH反应D .由沙子制备光伏材料时的反应之一为 Si02 + 2C=Si + 2C0 T解析 氢氟酸能与

13、玻璃中的Si02反应，A正确；Si02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Si02反应，C正确；沙子的主要成分是Si02,与碳反应时得到的 是CO，D正确。答案 B【反思归纳】Si02的特殊性一般规律Si02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=SiF4T + 2出0“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律，H2CO3酸性强于H2SQ3,Na2SiO3+ CO2+ H2O=Na2CO3 +H2SiO3；以下反应不能说明酸性的强弱高温Na2CO3 + SiO2=高温=Na2SiO3+ CO2 T高温CaCO