2011高考第一轮复习教学案__碳、硅及其化合物

1、第一节碳1碳族元素： 碳族元素的特征：碳族元素原子最外层电子数为4，既不容易失去电子，又不容易得到电子，易形成共价键，难形成离子键。碳族元素形成的单质在同周期中硬度最大，熔沸点最高（如金刚石、晶体硅）。 碳族元素的化合价：碳族元素的主要化合价有+2，+4,其中铅+2价稳定，其余元素+4价稳定。 碳族元素的递变规律：从上到下电子层数增多，原子半径增大，原子核对最外层电子的吸引能力减 弱，失电子的能力增强，从上到下由非金属递变为金属的变化非常典型。其中碳是非金属，锡、铅是金属， 硅、锗是半导体材料。 碳族元素在自然界里的存在：自然界里碳有游离态和化合态两种；硅在地壳里无游离态，主要以含 氧化合物的

2、形式存在。 几种同素异形体：碳：金刚石、石墨、C60、C70等；硅：晶体硅，无定形硅。2、碳：在常温下碳很稳定，只在高温下能发生反应，通常表现为还原性。 燃烧反应 与某些氧化物的反应：C + C02丄邑2C0; C+ 2CuO亠C02f + 2Cu;C + H2CO + H2O （CO、H2的混合气体叫水煤气）；2C+SiO2 Si+2CO f 与氧化性酸反应： C+ 2H2SO4 （浓）丄CO2 f + 2SO2 f + 2H2O;C+ 4HNO 3 （浓）* CO2 f+ 4NO2 f + 2H2O3、一氧化碳：不溶于水，有毒（CO和血红蛋白结合，使血红蛋白无法和。2结合，而使细胞缺氧引起

3、中毒 ），但由于CO无色无味因此具有更大的危险性。 可燃性 还原性：CO+CuO 亠 CO2+ Cu, CO+H2O（g） g - CO2+H2O4、二氧化碳：直线型（O = C = O）非极性分子，无色能溶于水，密度大于空气，可倾倒，易液化。固态CO2俗称干冰，能升华，常用于人工降雨。实验室制法：CaCO3+ 2HCl = CaCI2+ CO2 T + H20。 酸性氧化物一一酸酐Ca（OH）2 + CO2= CaCO3$+ 出0（用于检验 CO2） 氧化性：C02+ C 2C0 ; 2Mg + CO 2MgO + C5、碳酸盐： 溶解性：Ca（HCO3）2CaCO3； Na2CO3NaHC

4、O 3。 热稳定性：Na2CO3CaCO3;碱金属正盐 碱金属酸式盐：Na2CO3NaHCO 3。 相互转化：碳酸正盐 =二-二碳酸酸式盐（除杂用）第二节、硅：一，硅 硅在地壳中只有化合态，没有游离态。其含量在地壳中居第二，仅次于氧，是构成矿物和岩石的主要成分。 晶体硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，是半导体，具有较高的硬度和熔点。 硅的化学性质不活泼，常温下，只能与氟气、氢氟酸及强碱溶液反应：Si+2F2= SiF4、Si+4HF = SiF4+2H2f、Si+2NaOH+H 20= Na2SiO3+2H2f ;在加热条件下，能与氧气、氯气等少数非金属单质化合：Si +02Si02。 制

5、备：在电炉里用碳还原二氧化硅先制得粗硅：Si02+ 2C= Si + 2C0 f,将制得的粗硅，再与C12反应后，蒸馏出 SiCl4，然后用H2还原SiCl4可得到纯硅。有关的反应为：Si十2C12二邑SiCI4、SiCl4+2H2 丄邑 Si+4HCI。 硅在高新技术中的应用：高纯硅可作半导体材料，晶体硅还可做光电转换材料及制作DNA芯片为代表的生物工程芯片。二、二氧化硅： Si02为原子晶体，是一种坚硬难熔的固体，硬度、熔点都很高。而C02通常状况下是气体，固体熔点很低。其差别在于晶体类型不同。C02是分子晶体，故熔点很低。 二氧化硅的化学性质很稳定，不能跟酸（氢氟酸除外）发生反应。由于它

6、是一种酸性氧化物，所以能跟碱性氧化物或强碱反应。Si02+Ca0CaSi03、Si02+2Na0H = Na2Si03+H20（碱溶液不能在使用磨口玻璃塞的试剂瓶中）。 二氧化硅是一种特殊的酸性氧化物。a. 酸性氧化物大都能直接跟水化合生成酸，但二氧化硅却不能直接跟水化合，它的对应水化物（硅酸）只能用相应的可溶性硅酸盐跟盐酸作用制得：首先让Si02和Na0H （或Na2CO3）在熔化条件下反应生成相应的硅酸钠：Si02+ 2Na0H 121 Na2Si03+ 出0, SQ2+ Na2C03 = Na2Si03+ C02，然后用酸与硅酸钠作 用制得硅酸：Na2Si03+2HCI =H 2Si03

7、+2NaCI。b. 酸性氧化物一般不跟酸作用，但二氧化硅却能跟氢氟酸起反应：Si02+4HF = SiF4+2H20（氢氟酸不能 盛放在玻璃容器中）。 光导纤维：从高纯度的Si02或石英玻璃熔融体中， 拉出的直径约100m的细丝，称为石英玻璃纤维， 这种纤维称为光导纤维。光纤通信是一种新技术，它将光信号在光导纤维中进行全反射传播，取代了电信号在铜线中的传播，达到两地通信的目的。光纤通信优点：信息传输量大，每根光缆可同时通过10亿路电话；原料来源广；质量轻，每千米27克；不怕腐蚀，铺设方便；抗电磁干扰，保密性好。 石英、水晶及其压电效应石英的主要成分是 SiO2，可用来制造石英玻璃。 石英晶体中

8、有时含有其他元素的化合物 ，它们以溶解状态 存在于石英中，呈各种颜色。纯净的 SiO2晶体叫做水晶，它是六方柱状的透明晶体，是较贵重的宝石。水晶 或石英在受压时能产生一定的电场 ，这种现象被称为 压电效应”。后来这种 压电效应”被应用在电子工业及 钟表工业和超声技术上。三、硅酸和硅胶： 硅酸：硅酸有多种形式，如H4SQ4、H2SiO3、H2Si2O5等。一般用通式xSiO2H2O表示，由于“H2SQ3”分子式最简单，习惯采用H2SQ3作为硅酸的代表。 硅酸酸性比碳酸还弱，由下列反应可证明：Na2SiO3+CO2+H2O = H2SQ3 J +Na2CO3 硅胶：刚制得的硅酸是单个小分子，能溶于

9、水，在存放过程中，它会逐渐失水聚合，形成各种多硅酸，接着就形成不溶于水，但又暂不从水中沉淀出来的“硅溶胶”。如果向硅溶胶中加入电解质，则它会失水转为“硅凝胶”。把硅凝胶烘干可得到“硅胶”。烘干的硅胶是一种多孔性物质，具有良好的吸水性。而 且吸水后还能烘干重复使用，所以在实验室中常把硅胶作为作为干燥剂。四、硅及其化合物的“反常” Si的还原性大于 C,但C却能在高温下还原出 Si: SiO2+ 2C丄邑Si + 2CO f 非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si却放出H2 :Si+2NaOH+H 2。= Na2SiO3+2H2 非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能与HF作用：Si+4H

10、F = SiF4+2H2 非金属单质大多为非导体，但Si为半导体。 SiO2是H2SQ3的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备H2SQ3。 酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SQ2+4HF = SiF4+2H2O 无机酸一般易溶于水，但H2SQ3难溶于水。 因H2CO3的酸性大于H2SQ3，所以在Na2SiO3溶液中通人CO2能发生下列反应：Na2SiO3+CO2+出。=H2SQ3J +Na2CO3，但在咼温下 SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2 f 也能发生。 Na2SiO3的水溶液称水玻璃，但它与玻璃的成分大不相同，硅酸钠水溶液(即水玻璃)称泡花碱，但它

11、却是盐的溶液，并不是碱溶液。五、硅酸盐： 硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，其结构复杂，组成可用氧化物的形式表示。例如：硅酸钠Na2SiO3(Na2O - SiO2);镁橄榄石 Mg 2SiO4(2MgO - SiO2);高岭石 Al 2(Si2O5)(OH) 4(A12O3 - 2SiO2 - 2出0) 云母、滑石、石棉、高岭石等，它们都属于天然的硅酸盐。 人造硅酸盐：主要有玻璃、水泥、各种陶瓷、砖瓦、耐火砖、水玻璃以及某些分子筛等。 硅酸盐制品性质稳定，熔点较高，难溶于水，有很广泛的用途。最简单硅酸盐是硅酸钠，其水溶液 俗称水玻璃，是一种矿物胶，可作粘合剂，防腐剂。六、水泥、玻璃、陶瓷: 普

12、通水泥的主要成分是硅酸三钙（3CaO SiO2）、硅酸二钙（2CaO SO2）和铝酸三钙（3CaO - Al 2O3）,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纯碱、石灰石和石英，主要反应是：SiO2+Na2CO3丄邑Na2SiO3+CO2f、 SiO2+CaCO3丄邑CaSiO3+CO2 f，玻璃是无固定熔点的混合物。加入氧化钴后的玻璃呈蓝色，加入氧化亚 铜后的玻璃呈红色，普通玻璃一般呈淡绿色，这是因为原料中混有二价铁的缘故。 制造陶瓷的主要原料是黏土，黏土的主要成分：Al 2O3 - 2SiO2 - 2出0。七、无机非金属材料：无机非金属材料包含除传统陶瓷外的

13、各种性能优异的精细陶瓷：耐高温的二氧化锆（ZrO2）陶瓷、高熔点的氮化硅（Si3N4）和碳化硅（SiC）陶瓷；透明的氧化铝、砷化镓（GaAs）、硫化锌（ZnS）、硒化锌（ZnSe）、氟化镁（MgF2）、氟化钙（CaF?）等氧化物或非氧化物陶瓷；生物陶瓷；超细微粉体粒子制造 的纳米陶瓷等。【】下列叙述正确的是（）A稀硝酸、稀硫酸均能将木炭氧化成二氧化碳B. Na2Q与水反应，红热的 Fe与水蒸气反应均能生成碱C. Li、C P分别在足量氧气中燃烧均生成一种相应氧化物D. NaHCO NqCO、（ NHt） 2CO三种固体受热后均能生成气体【】（2010全国卷1 ）下面关于SiO2晶体网状结构的叙

14、述正确的是A. 存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶角B. 最小的环上，有 3个Si原子和3个O原子C. 最小的环上，Si和O原子数之比为1： 2D .最小的环上，有 6个Si原子和6个O原子【】.（浙江省绍兴一中 2010届高三上学期期末调研）2009年10月6日，瑞典皇家科学院宣布，将 2009年物理诺贝尔奖授予英籍华裔科学家高锟，表彰他在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”取得 的突破性成就。光导纤维的主要成分是（）A. SiB . SiO2C . H2SQ3D . NazSiOs【】.（山东省聊城一中2010届高三期末考试）氮化硅（SiN4）是一种新型陶瓷材料，它可由石

15、英与焦炭在 咼温高温的氮气流中，通过以下反应制得：3SiO2+6C+2N 2Si3N4+6cO。下列叙述正确的是（）A. 在氮化硅的合成反应中，N2是还原剂，SiO2是氧化剂B. 上述反应中每生成 1molSi3N4, N2得到12mol是电子C. 若已知上述反应为放热反应，升高温度，其平衡常数增大D .若使压强增大，上述平衡向正反应方向移动【答案】B【】.（河南省内乡一高 2010届高三第一次月考）制取下列物质时，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山东卷13）下列推断正确的是A. SiQ是酸性氧化物，能与 NaOH溶液反应B. NaO

16、 N&Q组成元素相同，与 CO2反应产物也相同C. CO NO NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在D. 新制氯水显酸性，向其中滴加少量紫色石蕊试液，充分振荡后溶液呈红色【答案】A【】.赛伦的化学通式为 Si6xAlxOM-x,以耐高温、高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀等性能为主要特征, 因此，在冶金、机械、光学、医学等领域有重要应用它属于（）A. 金属材料B.有机高分子材料C.新型无机非金属材料 D无机高分子材料解析：赛伦属于无机物，具备新型无机非金属材料的特征.【答案】C【】.（2010 东城模拟）下列四种物质中，不.能与水发生反应，但能与碱发生反应的是（）A. Cl 2 B . C

17、OC. NO D . SiO2解析：A、B项均能与水、碱反应，C项不能与水、与碱反应.【答案】DNstSiOs溶液的共同点的描述中不正确的是（）【】.（2010 南京模拟）下列有关N&CO溶液、A. 水溶液均显碱性B. 滴入盐酸均有气泡产生C. 均能与CO反应D. 均不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶保存【答案】BSiO2+ 3C=SiC + 2COT .在这个氧化还原反应中，氧化剂）D【】.工业制造金刚砂（SiC）的化学方程式如下：和还原剂的物质的量之比是（.1 ：1A. 3 : 5 B . 1 ：2C【答案】B【】.用4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

18、象溶液A通入CO，溶液不变浑浊.先通入 CQ再通入氨气，溶液变浑浊CaCl2溶液B通入CO，溶液不变浑浊.继续通 CQ至过量，浑浊消失NazSiO3 溶液C通入CO,溶液变浑浊.再加入品红溶液，红色褪去Ca(ClO) 2溶液D通入CO,溶液变浑浊.继续通 CQ至过量，浑浊消失.再加入足 量NaOH溶液，又变浑浊Ca（OH）2 溶液【答案】B【】.下列离子方程式书写不正确的是A. SiO2与烧碱溶液作用： SiO2+ 20H=SiQ + H2OB. 向烧碱溶液中通入足量 CO: C0+ OH=HCOC. 晶体硅与烧碱溶液作用：Si + 2OH + HtO=Si0T + 2Hz TD. CaCO溶

19、于稀硝酸中：CO + 2=COf + HO【答案】D【】.下列事实中能证明碳的非金属性比硅强的是（）往NaaSiOs溶液中通入CO产生白色沉淀石墨是导体，晶体硅是半导体制高温玻璃过程中发生反应：NqCO + SiO2高=Na2SiOs+ CQT CHk比SiH4稳定A. B.C.D.【答案】A【】（14分）含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料一一光导纤维，C与烧碱溶液反应生成含A元素的化合物D.（1）在元素周期表中，A位于族，与A同族但相对原子质量比 A*小的元素B的原子结构示意图为 , A与B在原子的电子层结构上的相同点是.北京奥运金

20、牌*金玉合堪易与C发生化学反应的酸是 ，反应的化学方程式是 （3）将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D同时还生成B的最高价氧化物E;将全部的E与全部的D在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含A的化合物F.写出生成 D和F的化学方程式： 要将纯碱高温熔化，下列坩埚中不可选用的是A.普通玻璃坩埚C.氧化铝坩锅B.石英玻璃坩埚D.铁坩锅（4）100 g C与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2L,100 g混合物中石灰石的质量分数是 .硅及其化合物复习题1. 光纤通信是一种现代化的通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务。目前，我国正在 大力建设高质

21、量的宽带光纤通信网络，即信息高速公路。光纤通信所使用的光缆，其主要部件为光导纤维。 下列说法正确的是制造光导纤维的主要原料是CaCO；制造光导纤维的主要原料是SiO2;光导纤维传递光信号的基本物理原理是光的全反射；光导纤维传递光信号的基本物理原理是光的折射A.B.C.D.2下列各组物质间，不能发生反应的是A.二氧化硅与氧化钙（高温）B .二氧化硅与氢氧化钠（常温）C.二氧化硅与碳（高温）D.二氧化硅与浓 HNO）（常温）3.在浓硝酸水 盐酸 氢氟酸 氢氧化钾溶液中，能与二氧化硅起化学反应的有A . B. C. D. 4硅元素在自然界只以化合态的形式存在，如铁矿石中的硅主要以脉石（SiO2）的形

22、式存在。炼铁时为了除去脉石，向炼铁高炉中加入石灰石。该过程可能涉及的化学反应是A. CaCOs ：店 CaO + CO2 fB. 2FeO + Si :店 2Fe + SiO 2C. SiO 2 + 3C SiC + 2CO D. CaO + SiO2 二JL CaSiO 35. 下列盛放试剂的方法正确的是A. 氢氟酸或浓硝酸存放在带橡皮塞的棕色玻璃瓶中B. 汽油或煤油放存放在带橡皮塞的棕色玻璃瓶中C. 碳酸钠溶液或氢氧化钙溶液存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中D. 氯水或硝酸银溶液存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中6. 生石灰中往往含有杂质 CaCO和SiO2，检验它是否存在着两种杂质的最好试剂是A

23、.水 B. 盐酸 C.硫酸 D.烧碱溶液7. 熔化烧碱应选用的坩埚应该是A.铁坩埚 B. 玻璃坩埚 C.石英坩埚D. 瓷坩埚8向下列溶液中，通过量的CO，溶液出现浑浊的是A.澄清石灰水 B . CaCl2溶液 C . NaAlO 2溶液 D . NaHCO溶液9. 下列物质有固定熔点的是A.钢化玻璃B .过磷酸钙 C.消石灰D.水玻璃10. 有一类物质可表示为AI2Q 2SiO2 2H2O,这类物质是一种A.混合物 B.含氧酸C.硅酸盐D.铝酸盐11. 关于硅及其化合物的叙述中，不正确的是A.水玻璃可作粘合剂及耐火材料B.硅可做半导体材料C.二氧化硅是光导纤维的原料D.氮化硅陶瓷是做电子元件的

24、材料12. 下列说法摘自某科普杂志，你认为无科学性错误的是（）A. 铅笔芯的原料是重金属铅，儿童在使用时不可能用嘴吮咬铅笔，以免引起铅中毒B. 氧化碳有毒，生有煤炉的居室，可放置数盆清水，这样可有效地吸收一氧化碳，防止煤气中毒C. “汽水”浇灌植物有一定的道理，其中二氧化碳的缓释，有利于作物的光合作用D. 硅的提纯与应用，促进了半导体元件与集成芯片业的发展，可以说“硅是信息技术革命的催化剂”13. 纯净的碳酸氢钙试样在高温下分解，当剩余固体质量为原试样质量的一半时，碳酸氢钙的分解率是A. 50% B . 75%C . 92.7%D100% .14. 工业上制取金刚砂的化学反应方程式如下：SiO

25、2+3比二SiC+2CCf。在这个氧化还原反应中，氧化剂和 还原剂物质的量之比为A. 1 : 2 B . 2: 1 C . 5: 3 D . 3: 515. 新型无机材料碳化钛（TiC）、碳化硼（印0、氮化硅（Si3M）等称为非氧化物陶瓷，合成这些物质需在 高温下进行，在合成工艺中必须注意A.通入充足的氧气B.避免与氧气接触C.可在氮气气氛中合成D .通入少量氧气16. A、B、C、D、E代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如下图所示。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似。请填空:形成单质A的原子的结构示意图为，它的最高化合价为。B的化学式（分子式）为 ，B的晶

26、体类型为 。B和碳反应生成 A和E的化学方程式是 。C的化学式（分子式）为 ，D的化学式（分子式）为 16、+ 4 CaSiO1-5B、D C、AD D 6-10B、A C B、C、11-15、D D D A BSiO2原子晶体SiO2+ 2C =高温 Si+ 2CO f咼考题赏鉴1. （ 2010天津卷）下列实验设计及其对应的离子方程式均正确的是A. 用FeCI 3溶液腐蚀铜线路板：Cu + 2F e3+ = Cu2+ + 2Fe 2+B. N&02 与 H2O 反应制备 O2 : NsbO2 + H 2O = 2N a+ + 20+ O 2 fC. 将氯气溶于水制备次氯酸： Cl 2 +

27、H 2O = 2H + + Cl 一 + ClO 一D. 用浓盐酸酸化的 KMnO4溶液与H2O2反应，证明H2O2具有还原性：2MnO + 6H + 5H 2O2 = 2Mn + 5O 2 f + 8 H2O2. （ 2010广东理综卷）能在溶液中大量共存的一组离子是+3-3+ -A.NH、Ag、PO、ClB. Fe、H、I、HCOC.K+、Na NO-、MnOD. Al3+、 M&+、SQ2-、CO2-3. （ 2010安徽卷） 亚氨基羟（Li 2NH是一种储氢容量器，安全性好的固体储氢材料，其储氢原理可表示 为Li 2NH+ H2= LiNH2+ LiH。下列有关说法正确的是A. Li 2NH中N的化合价是一1B.该反应中H2既是氧化剂又是还原剂C.Li +和H+的离子半径相等D.此法储氢和钢瓶储氢的原理相同4. （ 2010全国卷1）下列叙述正确的是A. Li在氧气中燃烧主要生成 Li 2O2 B 将SO通入BaCl2