高考化学一轮复习碳硅及其化合物辅导讲义

1、14/14授课主题碳、硅及其化合物教学目的1.了解C、Si元素单质及其重要化合物的制备方法 ,掌握其主要性质及应用。2.了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。重、难点二氧化硅性质教学内容课程导入本节知识点讲解考点一碳、硅单质及氧化物1.C、Si单质的存在形态、物理性质及用途(1)自然界中的碳元素既有游离态 ,又有化合态 ,而硅元素因有亲氧性 ,所以仅有化合态。碳单质主要有金刚石、石墨、C60等同素异形体 ,硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。(2)单质的结构、物理性质与用途比拟碳硅结构金刚石：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金刚石熔点高、硬

2、度大石墨熔点高、质软 ,有滑腻感晶体硅为灰黑色固体 ,有金属光泽、硬度大、熔点高用途金刚石用作切割刀具 ,石墨用作电极、铅笔芯晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池2.碳、硅单质的化学性质复原性碳、硅的最外层都是4个电子 ,位于元素周期表的第A族 ,不容易失也不容易得电子 ,通常化学性质稳定 ,但在一定条件下也能与许多物质发生化学反响 ,一般表现为复原性(如图)。(1)碳的复原性碳有重要的用途 ,除了在氧气中燃烧利用其热能外 ,还能用于金属冶炼(如铜)、制取粗硅、生产水煤气等 ,完成上图转化关系中的化学方程式。CO2Ceq o(=,sup7()2CO；SiO22Ceq o(=,sup7(高

3、温)Si2CO；CH2O(g)eq o(=,sup7(高温)COH2；2CuOCeq o(=,sup7()2CuCO2。碳的复原性还表现为可将强氧化性的浓硫酸、浓硝酸分别复原为SO2和NO2 ,本身被氧化为CO2。(2)硅的化学性质不活泼 ,在常温下只能与氟气(F2)、氢氟酸(HF)、强碱反响 ,不能与氢气、氧气、氯气、硫酸、硝酸反响 ,加热时能与氧气、氯气反响。完成上图转化关系中的化学方程式。Si2Cl2eq o(=,sup7()SiCl4；Si2F2=SiF4；Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。3.二氧化硅和二氧化碳的比拟物质二氧化硅二氧化碳结构立体网状结构 ,不存在单个分子存在

4、单个CO2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 学 性 质与水反响不反响CO2H2OH2CO3与酸反响只与氢氟酸反响：SiO24HF=SiF42H2O不反响与碱(NaOH)反响SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)CO2少量：CO22NaOH=Na2CO3H2O；CO2过量：CO2NaOH=NaHCO3与盐反响如与Na2CO3反响：SiO2Na2CO3eq o(=,sup7(高温)Na2SiO3CO2如与Na2SiO3反响：Na2SiO3H2OCO2(缺乏)=H2SiO3Na2CO3或Na2SiO3

5、2H2O2CO2(足量)=H2SiO32NaHCO3与碱性氧化物反响如与CaO反响：SiO2CaOeq o(=,sup7(高温)CaSiO3如与Na2O反响：Na2OCO2=Na2CO3用途光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐例题解析1.正误判断 ,正确的打“ ,错误的打“(1)12C、13C、14C是碳的三种同素异形体( )(2)硅在自然界中只以化合态的形式存在( )(3)晶体硅熔点高硬度大 ,故可用于制作半导体材料( )(4)Si和SiO2都可用于制造光导纤维( )(5)非金属性：CSi ,那么热稳定性：CH4SiH4( )(6)SiO2是酸性氧化物 ,可溶于强碱(NaOH) ,不

6、溶于任何酸( )2.写出除去以下气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法：(1)CO(CO2)：_。(2)CO2(CO)：_。(3)CO2(HCl)：_。4.写出除去以下固体粉末中混有杂质(括号内为杂质)可采取的方法 ,写出有关反响的方程式。(1)CaCO3(SiO2)_。(2)SiO2(CaCO3)_。(3)SiO2(NH4Cl)_。稳固练习题组一碳及氧化物的性质及应用1.近年来科学家制造出大量的新物质 ,对以下三种物质的相关说法错误的选项是()石墨烯：从石墨中别离出来 ,是最薄、最坚硬的纳米材料石墨炔：平面网状结构的全碳分子 ,具有优良的化学稳定性纳米碳管：具有优良的场发射性能 ,制作

7、阴极显像管、储氢材料A.石墨烯具有良好的导电性B.上述三种物质与金刚石互为同素异形体C.石墨炔孔径略大于H2分子的直径 ,可作H2的提纯薄膜D.上述三种物质与浓硫酸都能发生反响 ,但反响产物不同2.以下关于碳和碳的化合物的说法不正确的选项是()A.过多CO2排放会导致“温室效应 ,应提倡“低碳生活B.一氧化碳易与血液中的血红蛋白结合C.金刚石和石墨都是碳单质 ,但原子排列方式不同 ,物理性质差异很大D.石墨转变为金刚石的反响属于氧化复原反响题组二硅和二氧化硅的特性3.硅及其化合物的应用范围很广。以下说法正确的选项是()A.硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B.粗硅制备单晶硅不涉及氧化复原反响

8、C.反响Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2中 ,Si为复原剂 ,NaOH和H2O为氧化剂D.硅能与氢氟酸反响 ,那么硅可以与盐酸反响4.由以下实验事实得出的结论正确的选项是()A.由SiO2不能与水反响生成H2SiO3 ,可知SiO2不是H2SiO3的酸酐B.由SiO22Ceq o(=,sup7(高温)Si2CO ,可知碳的非金属性大于硅C.CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀 ,可知酸性H2CO3H2SiO3D.SiO2可与NaOH溶液反响 ,也可与氢氟酸反响 ,可知SiO2为两性氧化物5.二氧化硅广泛存在于自然界中 ,在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。ae是

9、对反响中SiO2所表现的化学性质或作用进行的判断 ,其中正确的选项是()SiO22NaOH=Na2SiO3H2OSiO22Ceq o(=,sup7(高温)Si2COSiO24HF=SiF42H2ONa2CO3SiO2eq o(=,sup7(高温)Na2SiO3CO2SiO23Ceq o(=,sup7(高温)SiC2COa.反响中SiO2作为玻璃的成分被消耗 ,用于刻蚀玻璃b.反响中SiO2表现出氧化性c.反响中SiO2表现了酸性氧化物的通性d.反响符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐的道理e.反响中SiO2未参加氧化复原反响A.ace B.bde C.cde D.ab熟记硅及其化合物的特殊性

10、质(1)硅单质的特殊性Si的复原性大于C ,但C却能在高温下复原出Si：SiO22Ceq o(=,sup7(高温)Si2CO；非金属单质一般不跟非氧化性酸反响 ,但Si能与HF反响：Si4HF=SiF42H2；非金属单质大多为非导体 ,但Si为半导体。(2)含硅化合物的特殊性SiO2是H2SiO3的酸酐 ,但它不溶于水 ,不能直接与水作用制备H2SiO3；酸性氧化物一般不与酸反响 ,但SiO2能跟HF反响：SiO24HF=SiF42H2O；无机酸一般易溶于水 ,但H2SiO3难溶于水；因H2CO3的酸性大于H2SiO3 ,所以在Na2SiO3溶液中通入少量CO2能发生以下反响：Na2SiO3C

11、O2H2O=H2SiO3Na2CO3 ,但在高温下SiO2Na2CO3eq o(=,sup7(高温)Na2SiO3CO2也能发生。题组三硅的制取方法6.从石英砂制取高纯硅的主要化学反响如下：SiO22Ceq o(=,sup7(高温)Si(粗)2COSi(粗)2Cl2eq o(=,sup7()SiCl4SiCl42H2eq o(=,sup7(高温)Si(纯)4HCl关于上述反响的表达不正确的选项是()A.是置换反响 ,是化合反响B.高温下 ,焦炭与氢气的复原性均强于硅C.任一反响中 ,每消耗或生成28 g硅 ,均转移4 mol电子D.高温下在炉子里将石英砂、焦炭、氯气、氢气按比例混合就能得到高纯

12、硅在设计制备纯硅的实验题中 ,常遇到的知识点有：(1)高温下用碳复原二氧化硅制得粗硅：SiO22Ceq o(=,sup7(高温)Si(粗)2CO(2)粗硅与枯燥HCl气体反响制得SiHCl3：Si3HCleq o(=,sup7(300 )SiHCl3H2(3)粗硅与枯燥Cl2反响制得SiCl4：Si(粗)2Cl2eq o(=,sup7(高温)SiCl4(4)SiHCl3与过量H2在高温下反响制得纯硅：SiHCl3H2eq o(=,sup7(高温)Si(纯)3HCl(5)SiCl4与过量H2在高温下反响制得纯硅：SiCl42H2eq o(=,sup7(高温)Si(纯)4HCl(6)SiO22Mg

13、eq o(=,sup7(高温)2MgOSi(7)SiHCl3、SiCl4能与水发生反响：SiHCl33H2O=H2SiO33HClH2SiCl43H2O=H2SiO34HCl(8)SiH4在空气中易自燃：SiH42O2=SiO22H2O本节知识点讲解考点二硅酸盐及无机非金属材料1.硅酸和硅酸钠(1)硅酸硅酸不溶于水 ,其酸性比碳酸弱 ,硅酸不能(填“能或“不能)使紫色石蕊溶液变红色。硅酸不稳定 ,受热易分解：H2SiO3eq o(=,sup7()SiO2H2O。硅酸能与碱溶液反响 ,如与NaOH溶液反响的化学方程式为H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O。硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶

14、吸附水分能力强 ,常用作枯燥剂。(2)硅酸钠(Na2SiO3)白色、可溶于水的粉末状固体 ,其水溶液俗称水玻璃 ,有黏性 ,水溶液显碱性。它能与酸性比硅酸强的酸反响 ,分别写出以下化学方程式：与盐酸反响：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3。与CO2水溶液反响：Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3。用途：黏合剂(矿物胶) ,耐火阻燃材料。2.无机非金属材料(1)传统无机非金属材料 ,如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。常见硅酸盐材料比拟水泥玻璃陶瓷生产原料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑玻璃生产中的两个重要反响：Na2CO3SiO2eq o

15、(=,sup7(高温)Na2SiO3CO2；CaCO3SiO2eq o(=,sup7(高温)CaSiO3CO2。(2)新型无机非金属材料 ,如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。深度思考1.正误判断 ,正确的打“ ,错误的打“(1)玻璃是一种晶体 ,有较高的熔点()(2)水玻璃是一种特殊的玻璃 ,泡花碱属于碱()(3)传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料()(4)光导纤维、碳纳米管、氮化硅结构陶瓷等都是新型无机非金属材料()(5)高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点()(6)普通玻璃、石英玻璃、水泥、玛瑙都属于硅酸盐产品()题组一无机非金属材

16、料的组成性质及应用1.以下关于硅材料的说法不正确的选项是()要练说 ,得练听。听是说的前提 ,听得准确 ,才有条件正确模仿 ,才能不断地掌握高一级水平的语言。我在教学中 ,注意听说结合 ,训练幼儿听的能力 ,课堂上 ,我特别重视教师的语言 ,我对幼儿说话 ,注意声音清楚 ,上下起伏 ,抑扬有致 ,富有吸引力 ,这样能引起幼儿的注意。当我发现有的幼儿不专心听别人发言时 ,就随时表扬那些静听的幼儿 ,或是让他重复别人说过的内容 ,抓住教育时机 ,要求他们专心听 ,用心记。平时我还通过各种趣味活动 ,培养幼儿边听边记 ,边听边想 ,边听边说的能力 ,如听词对词 ,听词句说意思 ,听句子辩正误 ,听故

17、事讲述故事 ,听谜语猜谜底 ,听智力故事 ,动脑筋 ,出主意 ,听儿歌上句 ,接儿歌下句等 ,这样幼儿学得生动活泼 ,轻松愉快 ,既训练了听的能力 ,强化了记忆 ,又开展了思维 ,为说打下了根底。A.钢化玻璃与普通玻璃的主要成分根本相同B.制普通玻璃的原料是石灰石、纯碱和石英砂C.陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料D.水玻璃是纯洁物 ,可用于生产黏合剂和防火剂2.硅是构成无机非金属材料的一种主要元素 ,以下有关硅的化合物的表达错误的选项是()A.氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料 ,其化学式为Si3N4B.碳化硅(SiC)的硬度大 ,熔点高 ,可用于制作高温结构陶瓷和轴承C.光导纤维是一种新型无机

18、非金属材料 ,其主要成分为SiO2D.二氧化硅为立体网状结构 ,其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为123.化学家Seidel指出Si与NaOH溶液的反响 ,首先是Si与OH反响 ,生成SiOeq oal(4,4) ,然后SiOeq oal(4,4)迅速水解生成H4SiO4。以下有关说法正确的选项是()A.原硅酸钠(Na4SiO4)能迅速水解 ,且水解后呈碱性 ,故Na4SiO4为弱电解质B.石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均属于硅酸盐产品C.2HClNa2SiO3=H2SiO32NaCl说明Cl的非金属性强于SiD.半导体工业所说的“从沙滩到用户是指将二氧化硅制成晶体硅题组二复杂硅酸盐的成分及性

19、质4.和田玉在我国至少有7 000年的历史 ,也称为软玉 ,是我国玉文化的主体。和田玉是一种具有链状结构的含水钙镁硅酸盐 ,某种和田玉的化学成分为Ca2Mg3Fe2(Si4O11)2(OH)2 ,以下有关表达正确的选项是()A.其化学式改写为氧化物的形式为2CaO3MgOFe2O38SiO2H2OB.它能够抵抗任何酸碱的腐蚀C.其中铁元素的化合价为3D.其中铁元素的化合价为25.(2019新疆伊犁质检)寿山石主要成分为叶蜡石 ,叶蜡石组成为Al2O34SiO2H2O ,以下观点不正确的选项是()A.寿山石雕刻作品要防止与酸、碱接触B.寿山石颜色丰富多彩是因为含有不同形态的金属氧化物C.潮湿的空

20、气可能导致寿山石作品外表溶解变质D.久置于枯燥空气中可能会导致寿山石作品脱水变质6.硅与铝同周期。SiO2是硅酸盐玻璃(Na2CaSi6O14)的主要成分 ,Na2CaSi6O14也可写成Na2OCaO6SiO2。盛放NaOH溶液的试剂瓶假设用玻璃瓶塞容易形成黏性的硅酸盐而无法翻开 ,发生反响的化学方程式为_。长石是铝硅酸盐 ,不同类长石其氧原子的物质的量分数相同。由钠长石的化学式NaAlSi3O8可推知钙长石的化学式为_。硅酸盐改写成氧化物形式的方法(1)氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水 ,不同氧化物间以“隔开。(2)各元素的化合价保持不变 ,且满足化合价代数和为零

21、 ,各元素原子个数比符合原来的组成。(3)当计量数配置出现分数时应化为整数。如正长石：KAlSi3O8不能写成eq f(1,2)K2Oeq f(1,2)Al2O33SiO2 ,应写成K2OAl2O36SiO2。三、当堂检测 1.将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中 ,生成沉淀的物质的量与所通入CO2的体积关系如下图。以下关于整个反响过程中的表达不正确的选项是()A.Oa段反响的化学方程式是Ba(OH)2CO2=BaCO3H2OB.ab段与cd段所发生的反响相同C.de段沉淀减少是由于BaCO3固体的消失D.bc段反响的离子方程式是2AlOeq oal(,2)3H

22、2OCO2=2Al(OH)3COeq oal(2,3)2.水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域 ,是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2：65%70%、C：30%35%)制取水玻璃的工艺流程：以下说法正确的选项是()A.原材料稻壳灰价格低廉 ,且副产品活性炭有较高的经济价值B.操作A与操作B完全相同C.该流程中硅元素的化合价发生改变D.反响器中发生的复分解反响为SiO22NaOH=Na2SiO3H2O3.综合利用CO2、CO对构建低碳社会有重要意义。(1)Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。如果寻找吸收CO2的其他物质 ,以下建议合理的是_(填字母)。

23、A.可在碱性氧化物中寻找B.可在A、A族元素形成的氧化物中寻找C.可在具有强氧化性的物质中寻找(2)Li4SiO4可用于吸收、释放CO2 ,原理是在500 ,CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3；平衡后加热至700 ,反响逆向进行 ,放出CO2 ,Li4SiO4再生 ,写出CO2与Li4SiO4反响的化学方程式：_；该反响为_(填“吸或“放)热反响 ,原因是_。(3)CO和铁粉在一定条件下可以合成五羰基合铁Fe(CO)5 ,该物质可用作无铅汽油的防爆剂 ,是一种浅黄色液体 ,熔点20.5 ,沸点103 ,易溶于苯等有机溶剂 ,不溶于水 ,密度1.461.52 gcm3 ,有毒 ,光照时

24、生成Fe2(CO)9 ,60 发生自燃 ,五羰基合铁的制备原理如下：Fe(s)5CO(g)eq o(,sup7(200 、20 MPa),sdo5(250 300 )Fe(CO)5(g)以下说法正确的选项是_(填字母)。A.利用上述反响原理可制备高纯铁与当今“教师一称最接近的“老师概念 ,最早也要追溯至宋元时期。金代元好问?示侄孙伯安?诗云：“伯安入小学 ,颖悟非凡貌 ,属句有夙性 ,说字惊老师。于是看 ,宋元时期小学教师被称为“老师有案可稽。清代称主考官也为“老师 ,而一般学堂里的先生那么称为“教师或“教习。可见 ,“教师一说是比拟晚的事了。如今体会 ,“教师的含义比之“老师一说 ,具有资历

25、和学识程度上较低一些的差异。辛亥革命后 ,教师与其他官员一样依法令任命 ,故又称“教师为“教员。B.制备Fe(CO)5应在隔绝空气的条件下进行C.反响Fe(s)5CO(g)Fe(CO)5(g)的平衡常数表达式为eq f(cFe(CO)5,c(Fe)c5(CO)D.Fe(CO)5应密封、阴凉、避光并加少量蒸馏水液封贮存五羰基合铁能与氢氧化钠溶液反响生成Na2Fe(CO)4和另两种常见无机物 ,该反响的化学方程式为_。(4)如下图 ,利用缺铁氧化物(如Fe0.9O)可实现CO2的综合利用、构建低碳环保社会过程反响中二氧化碳做_(填“氧化或“复原)剂 ,每生成3 mol的Fe3O4可转化CO2的体积

26、为_(标准状况)。请说明该转化的优点_。唐宋或更早之前 ,针对“经学“律学“算学和“书学各科目 ,其相应传授者称为“博士 ,这与当今“博士含义已经相去甚远。而对那些特别讲授“武事或讲解“经籍者 ,又称“讲师。“教授和“助教均原为学官称谓。前者始于宋 ,乃“宗学“律学“医学“武学等科目的讲授者；而后者那么于西晋武帝时代即已设立了 ,主要协助国子、博士培养生徒。“助教在古代不仅要作入流的学问 ,其教书育人的职责也十清楚晰。唐代国子学、太学等所设之“助教一席 ,也是当朝打眼的学官。至明清两代 ,只设国子监国子学一科的“助教 ,其身价不谓显赫 ,也称得上朝廷要员。至此 ,无论是“博士“讲师 ,还是“教

27、授“助教 ,其今日教师应具有的根本概念都具有了。4.晶体硅是一种重要的非金属材料 ,制备纯硅的主要步骤如下：单靠“死记还不行,还得“活用,姑且称之为“先死后活吧。让学生把一周看到或听到的新鲜事记下来,摒弃那些假话套话空话,写出自己的真情实感,篇幅可长可短,并要求运用积累的成语、名言警句等,定期检查点评,选择优秀篇目在班里朗读或展出。这样,即稳固了所学的材料,又锻炼了学生的写作能力,同时还培养了学生的观察能力、思维能力等等,到达“一石多鸟的效果。.高温下用碳复原二氧化硅制得粗硅；.粗硅与枯燥HCl气体反响制得SiHCl3：Si3HCleq o(=,sup7(300 )SiHCl3H2；.SiHC

28、l3与过量H2在1 100 反响制得纯硅 ,SiHCl3能与H2O强烈反响 ,在空气中易自燃。请答复以下问题：(1)第步制备粗硅的化学反响方程式为_。(2)粗硅与HCl反响完全后 ,经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0 )中含有少量SiCl4(沸点57.6 )和HCl(沸点84.7 ) ,提纯SiHCl3采用的方法为_。(3)用SiHCl3与过量H2反响制备纯硅的装置如图(热源及夹持装置略去)：装置B中的试剂是_ ,装置C中的烧瓶需要加热 ,其目的是_。反响一段时间后 ,装置D中观察到的现象是_ ,装置D中发生反响的化学方程式为_。为保证制备纯硅实验的成功 ,操作的关键是检查实验装置的气密性

29、 ,控制好反响温度以及_。为鉴定产品硅中是否含微量铁单质 ,将试样用稀盐酸溶解 ,取上层清液后需再参加的试剂是_(填字母)。a.碘水 b.氯水c.NaOH溶液 d.KSCN溶液e.Na2SO3溶液四、课堂总结五、家庭作业1.硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大局部的岩石、沙子和土壤。在无机非金属材料中 ,硅一直扮演着主角。下面几种物质中含有硅单质的是()2.有些科学家提出硅是“21世纪的能源 ,这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。以下有关硅的说法中 ,不正确的选项是()A.高纯度的硅广泛用于制作计算机芯片B.硅可由二氧化硅复原制得C.低温时 ,硅与水、空气和酸不反响 ,但能与氢氟酸反响D.自然界中硅的储量丰富 ,自然界中存在大量的单质硅3.以下说法中 ,不正确的选项是()A.SiO2是酸性氧化物 ,但不与水反响B.泡花碱属于盐类C.明矾和漂白粉均可用于自来水的杀菌、消毒D.玻璃和陶瓷都属于传统硅酸盐材料4.以下表达中正确的选项是()A.因为Na2CO3SiO2eq o(=,sup7(高温)Na2SiO3CO2 ,所以硅酸的酸性比碳酸强B.碳和硅都是A族的元素 ,所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似C.二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸 ,所以二氧化硅是两性氧化物D.二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物 ,但二氧化硅不