高三总复习必备专题碳硅及其化合物

1、一、知识点一、碳、硅及其化合物1碳碳在常温下非常稳定，但在高温条件下活动性增强，主要表现为还原性(1)与单质反应2C+O22CO C+O2CO2(2)与某些氧化物反应C+CO22CO C+H2O(g)CO+H22C+SiO2Si+2COC+2CuO2Cu+CO2(3)与氧化性酸反应C+2H2SO4(浓)CO2+2SO2+2H2OC+4HNO3(浓)CO2+4NO2+2H2O2碳的氧化物(1)CO物理性质：无色无味、难溶于水，有剧毒的气体。具有可燃性和还原性。化学性质：2CO+O22CO23CO+Fe2O32Fe+3CO2CO+H2OCO2+H2(2)CO2物理性质：无色无味，能溶于水(11)的

2、气体。密度比空气大，易液化。化学性质：氧化性：CO2+C2CO酸性氧化物的通性CO2+H2OH2CO3CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2OCO2+H2O+CaCO3=Ca(HCO3)22CO2+Ca(OH)2=Ca(HCO3)2CO2+CaOCaCO33碳酸盐(1)溶解性正盐中只有碱金属的碳酸盐和铵盐溶于水，所有酸式盐均溶于水。一般酸式盐比相应正盐易溶，但碱金属的碳酸氢盐比正盐溶解度小。(2)热稳定性一般规律：可溶性碳酸正盐不溶性碳酸正盐酸式碳酸盐。Na2CO3CaCO3NaHCO3(3)正盐与酸式盐的相互转化4硅(1)与单质反应Si+2Cl2SiCl4(无色液体)Si+O2SiO2(2

3、)硅的制取：SiO2+2CSi+2CO(得到粗硅)精制：Si+2Cl2SiCl4 SiCl4+2H2Si+4HCl5二氧化硅(1)酸性氧化物的通性SiO2+CaOCaSiO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O(2)氧化性SiO2+2CSi+2CO(3)和HF反应：SiO2+4HF=SiF4+2H2O6硅酸和硅酸盐(1)硅酸是不溶于水的白色固体，酸性比碳酸还弱。设计实验验证硅酸酸性比碳酸还弱：Na2SiO3+2 HCl= H2SiO3（胶体）+2 NaClNa2SiO3+ CO2+H2O= H2SiO3（胶体）+ Na2CO3(2)硅酸盐硅酸盐种类繁多，结构复杂，是构成地壳岩石的主要成

4、分。常用SiO2和金属氧化物表示它的组成。如黏土：Al2O3·2SiO2 ·2H2O7硅酸盐工业水泥玻璃陶瓷原料黏土、CaCO3、石膏纯碱、石灰石、石英黏土反应原理复杂反应原理Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2水泥的主要成分：3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3普通玻璃的主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO28碳及其化合物转化关系9硅及其化合物转化关系二、典型例题例1.工业上制备纯硅反应的热化学方程式如下：SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g

5、);mol(Q0)某温度、压强下，将一定量反应物通入密闭容器进行以上反应(此条件下为可逆反应)，下列叙述正确的是（ ）。A.反应过程中，若增大压强能提高SiCl4的转化率B.若反应开始时SiCl4为1 mol,则达平衡时，吸收热量为Q kJC.反应至4 min时，若HCl浓度为0.12 mol/L,则H2的反应速率为0.03 mol/(L.min)D.当反应吸收热量为0.025Q kJ时，生成的HCl通入100 mL 1 mol/L的NaOH溶液恰好反应【解析】本题以制取高纯硅工业生产原理为背景，主要知识内容有可逆反应的概念、反应热和热化学方程式、化学反应速率、化学平衡的移动和有关基本计算，知

6、识覆盖面较大。本题侧重于考查考生能否敏捷、准确地汲取试题所给信息并进行思维转换，对化学平衡等原理和概念理解的整体性和严密性、思维的灵活性和应变性有一定要求。本题题干情景新，虽然设问角度比较常规，仍能较好地考查考生对有关知识的掌握程度及观察能力和思维能力。本题为较容易题。审题时要仔细、全面，抓住要点，即该反应的可逆性、产物Si为固态及正反应为气体体积增大的吸热反应等。增大体系压强会使化学平衡向缩小气体体积的方向移动，即该反应向逆向移动，必然会降低SiCl4的转化率。从反应的热化学方程式可以看出，1mol SiCl4完全参加反应吸收热量为Q kJ，但反应是可逆的，1mol SiCl4没有全部转化，

7、吸收的热量应小于Q kJ。HCl的反应速率为 0.03 mol/ (L·min)，化学方程式中H2与HCl的化学计量数之比为12，H2的反应速率为0.015 mol/ (L·min)。当反应有4 mol HCl生成时吸收热量为Q kJ，现吸收0.025Q kJ热量，必然有0.1mol HCl生成，100 mL 1mol/L NaOH溶液中NaOH的物质的量为0.1mol，可与生成的HCl恰好反应。【答案】D例2将足量CO2通人KOH和Ca（OH）2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量（n）和通入CO2体积（y）的关系正确的是 A B C D【解析】解答此题的关键是掌握碳酸正盐

8、和酸式盐的转化关系及条件。起始时反应的离子方程式为：CO22OHCa2CaCO3H2O，当Ca2完全沉淀时，溶液中还剩余OH，再通CO2，反应的离子方程式为：CO22OHCO32H2O，继续通CO2，反应式为：CO32CO2H2O2HCO3，再通CO2，反应式为：CaCO3CO2H2OCa（HCO3）2。反映在图象上即为D。【答案】D【例3】向下列物质的浓溶液中缓慢地通入过量CO2气体，整个过程中无明显现象的是 A水玻璃 B苯酚钠 C漂白粉 D饱和碳酸钠 E氯化钙答案：E。规律总结： 此题易出错的地方有三个：CO2通入氯化钙溶液无明显现象；题干中CO2是过量的；碳酸氢钠因溶解度小而结晶析出。例

9、4(09年广东理基·22)下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是 硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料A BCD答案：C三、课时作业1、从石英砂制取并获得高纯硅的主要化学反应如下：                          

10、;                              SiO22CSi（粗）2CO       Si（粗）2Cl2SiCl4       SiCl42H2Si（纯）4HCl关于上述反应的分析不

11、正确的是（    ）A、是置换反应，是化合反应B高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅C任一反应中，每消耗或生成28 g硅，均转移4 mol电子D高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合可得高纯硅2、现有下列五个转化，其中不可能通过一步反应实现的是   SiO2Na2SiO3     CuSO4CuCl2     SiO2H2SiO3     CuOCu (OH)2   Ca3(PO4)2Ca(H2PO4

12、)2       A        B      C        D 3、下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是    硅是构成一些岩石和矿物的基本元素    水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品    高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维  

13、;  陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料A        B       C          D4、.能证明碳酸的酸性比硅酸强的事实是（）。A.二氧化碳溶于水生成碳酸，二氧化硅不溶于水也不跟水直接反应生成硅酸B.在高温条件下，二氧化硅跟碳酸钠反应，生成硅酸钠和二氧化碳C.二氧化硅的熔点比二氧化碳高D.二氧化碳通入Na2SiO3的稀溶液中，生成白色胶状沉淀 5、将足量CO

14、2气体通入下列溶液中，始终没有沉淀生成的是（    ）ACaCl2溶液                                         

15、0;       B石灰水C饱和Na2CO3溶液                                        D硅酸钠溶液6、晶体硅是一种重要

16、的非金属材料，制备纯硅的主要步骤为：高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3：Si+3HClSiHCl3+H2；SiHCl3与过量的氢气在10001100时反应制得纯硅。已知SiHCl3能与水剧烈反应，且在空气中易自燃。请回答下列问题：（1）第步制备粗硅的化学方程式为_。（2）粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3（沸点为33.0）中含有少量的SiCl4（沸点57.6）和HCl（沸点-84.7），提纯SiHCl3常用的方法为_。（3）用SiHCl3与过量的氢气反应制备纯硅的装置如下图所示（热源及夹持装置略去）。装置B中的试剂是_，装置C中的烧瓶需要加

17、热，其目的是_。反应一段时间后，装置D中观察到的现象是_，装置D不能采用普通玻璃管的原因是_，装置D中发生反应的化学方程式为_。为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检验实验装置的气密性，控制好反应温度以及_。为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需加入的试剂是_（填写字母代号）。a.碘水  b.氯水   c.NaOH溶液   d.KSCN溶液   e.Na2SO3溶液四、课后作业1、下列物质的溶液中，通入过量的CO2溶液仍为浑浊的是     （ &

18、#160;  ）Na2SiO3 Ca(OH)2 CaCl2 NaAlO2 苯酚钠   Ca(ClO)2 A                  B           C      D2、在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是（    ）焦炭&#

19、160;  纯碱   碳酸钙   氢氟酸   硝酸   氢氧化钠   碳酸钙A                      B             

20、      C                   D3、向下列溶液中滴加稀硫酸，生成白色沉淀，继续滴加稀硫酸，沉淀溶解的是   ANa2SiO3         BBaCl2        

21、;  CFeCl3           DNaAlO24、下列反应中说明硅具有弱氧化性的是（）。A.2Mg+SiO22MgO+SiB.Si+2F2SiF4C.Si+4HF=SiF4+2H2D.3C+SiO22CO+SiC 5、下列关于二氧化硅的叙述正确的是（）。A.二氧化硅是由二氧化硅分子组成的，它的熔点高，硬度大 B.二氧化硅用于制造晶体管、集成电路  C.二氧化硅用于制造石英钟表的压电材料和光导纤维   D.二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸 7、A

22、、B、C、D是在中学化学中常见的四种化合物，它们各由两种元素组成，甲、乙是两种单质，这些化合物和单质之间存在下图关系：（1）化合物C中一定含           (填“甲元素”或“乙元素”)。（2）单质甲的化学式是           ，化合物A的化学式为           。（3）写出化合物B和

23、化合物D在高温下发生化学反应并有化合物A产生的化学方程式：                                           。17、如下图所示的物质的转化关系中

24、，A是一种固体单质，E是一种白色沉淀。据图填写：（1）    B的化学式是_，目前B已被用作_的主要原料。（2）    B和a溶液反应的离子方程式是_。（3）    A和a溶液反应的化学方程式是_。（4）    C和过量盐酸反应的离子方程式是_。 答案：1、D 2、B 3、C 4、D 5、A 6、B 7、D 8、D 9、A 10、C15、（1）SiO2+2CSi+2CO        &

25、#160;                                                                                      （2）蒸馏（分馏）  （3）浓硫酸；使SiHCl3汽化   有固体生成；在高温下普通玻璃