通用版高考化学微一轮复习第12讲碳、硅及其化合物学案-人教版高三全册化学学案

1、第12讲碳、硅及其化合物考纲要求.掌握C Si兀素单质及其重要化合物的主要性质及应用。. 了解C Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。.以新材料、新技术为背景考查C、Si元素及其重要化合物的性质及应用。考点一 碳、硅的性质及其应用知识整合(1)C的化学性质一一还原性足最(1)C的化学性质一一还原性足最不足占燃_ _ j n-i nuin _ _ _C +()2 CO?占燃2C + ()2 2CC)H2()(g)-C+H3()(g)卢;邢咕C()+U，产物叫水煤气1.单质的存在形态、物理性质和用途碳硅存在形态游离态和化合态化合态物理性质金刚石：熔点很高，硬度很大石墨：硬度较小，电的良导体

2、灰黑色固体，有金属光泽、熔点高、硬度大，有脆性用途金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯半导体材料、太阳能电池和合金材料2.C、Si的化学性质(写化学方程式)COr高温-C + C()22CO为。高温2C + Si(bSi-F2C()f (工业制粗硅)C(X f +2SQ t +2”()浓 C(X f +2SQ t +2”()* C +2Hm (浓)一(2)Si的化学性质一一还原性Q: Si + Q=SiO2与非金属单质F2： Si + 2F2=SiF4SiSiCl 2： Si + 2Cl 2=SiCl与强碱溶液：Si + 2NaOH HO=N2SiO3 + 2H T与氢氟酸：Si + 4H

3、F=SiR T + 2H2 T【感悟测评】判断正误(正确的打“，”，错误的打“X”) TOC o 1-5 h z (1)碳的几种单质物理性质不同的主要原因是其结构不同。()(2)金刚石、石墨、C60三者之间互为同位素关系。()(3)无定形硅常用于制作半导体材料。()(4)常温下硅既不能与强酸反应也不能与强碱反应。()(5)加热到一定温度，硅能与氧气、氯气等非金属反应。 ()(6)晶体硅可用作光导纤维材料。()答案：(1)， (2) X (3) X (4) X (5) V (6) X碳、硅单质的特殊性. 一般情况下，非金属元素单质熔、沸点低，硬度小，但晶体硅、金刚石熔、沸点高, 硬度大，其中金刚

4、石为自然界中硬度最大的物质。. 一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。. Si的还原性大于 C, (1 C在高温下能还原出 Si : SiOz+2C=Si +2COT。.非金属单质与碱反应一般既作氧化剂又作还原剂，且无氢气放出，但硅与强碱溶液 反应只作还原剂，且放出氢气：Si + 2NaOH H2O=NaBiO3+2H2 T。.非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能跟HF作用：Si + 4HF=SiRT + 2H2T。.一般情况下，金属(Na、K)能置换出水中的氢， 但C在高温下也能置换出 H2O中的氢： 局温C+ H2O(g)=h2+CO典题示例典题示例考向一碳、

5、硅的性质和用途.下列说法正确的是（）A.常温下硅与 Q不反应，故硅在自然界中有游离态B.碳、硅的单质均不导电C.碳、硅与 Q反应均生成酸性氧化物D.工业上利J用碳与 H2O（g）反应制水煤气解析：A项，硅在自然界中无游离态；B项，石墨、晶体硅能导电；C项，C与Q反应生成的CO是酸性氧化物。答案：D2,下列关于碳和硅的叙述中，正确的是（）A.其氧化物都能与 NaO昭液反应B.其单质在加热时都能跟Q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：CO SiO2都不溶于水，CO&不与NaOH液反应，故 A、C错误；碳除了金刚石、 石墨外还有C60等单质，故D错误。答案：B考

6、向二硅的工业制法.半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”，即由SiO2制取Si。制取过程中不涉及的化学反应是（）昌温2C+ SiO2=Si +2CaSiO2 + 2NaOH=NSiO3+HOSi +2cl2=SiCl 4昌温SiCl 4+ 2H2=Si + 4HCl解析：工业制取纯硅的工艺流程为：SiO2粗硅SiCl 4纯硅，该工艺流程中不涉及SiO2与脂0修液的反应。答案：B.用无机矿物资源生产部分材料，其产品流程示意图如下：矿物资源电解铝 土矿一*除杂一AI? （）3 A1小fCu2$-Cu（粗）一黄铜矿W汨A局温g避Fe（）+ s（卜+废渣c ci2 112石英探Si（粗）XS4 -

7、一石灰石纯碱i”高温a玻璃电解 A Cu（精）卜列有关说法中不正确的是（）A.制取粗硅时可能发生生成SiC的反应B.生产铝、铜、高纯硅及玻璃的过程中都涉及氧化还原反应C.黄铜矿冶炼铜时，SO可用于生产硫酸，FeO可用作冶炼铁的原料D.粗硅制高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次分储的方法解析：生产玻璃不涉及氧化还原反应。答案：答案：B二氧化碳二氧化硅结构存在单个CO分子空间立体网状结构，不存在单个分子主要物理性质熔、沸点低，常温下为气体，能溶于水硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不仁于水化学性质水4不反应CO+ HbO、HCO酸不反应SiO2+ 4HF=SiE T + 2HO（特例）碱CO+ 2NaO

8、H=SiO2 + 2NaOH=NSiO3 + H2O（盛碱液的试剂NaCO+ H2O 或CO+ NaOH=NaHC3O瓶用橡胶塞）化学性质盐Ca(ClO) 2+ CO+HO=CaGQ + 2HC1O, CO+NaCO+ H2O=2NaHCO昌温SiO2 + NaCO=N*SiO3 + COT (制玻璃)碱性氧化物CO+ Na2O=NaCO局温SiO2+CaO=CaSiO3用途化工原料、灭火剂，干冰用于人工降雨光学镜片、石英爪竭、光导纤维【多维思考】1. SiO2既能与NaO版应又能与HF反应，SiO2是两性氧化物吗？为什么？提示：不是，因为SiO2与氢氟酸反应生成的不是盐。局温2.指出3C+

9、SiO2=SiC + 2COT中的氧化剂和还原齐1J。提示：氧化剂、还原剂均是 Co考点阐释.氧化硅性质的特殊性多数酸性氧化物的共性二氧化硅的特性非金属氧化物的熔沸点一般较低SiO2的熔点却很高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反应SiO2+ 4HF=SiR T + 2H2。“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律，HbCO酸性弓量于H2SiO3 ：NaSiO3+CO+ H2O=N*CO+ H2SiO3 J以下反应不能说明酸性的强弱昌温NaCO+ SiO2NaSiO3+COTWj温CaCO+ SiO2CaSiQ+ CO T典题示例考向一SiO2

10、的性质及用途典题示例.下列说法正确的是 ()昌温A.在粗硅的制取中发生2C+ SiO2=2COT + Si ,硅被还原，所以碳的还原性强于硅的还原性B.盛放NaOH液时，使用带玻璃塞的磨口瓶C.用SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后再通入CO局温D.由NaCO+SiO2=N&SiO3+COT可知，硅酸的酸性强于碳酸解析：选项A、D的反应在高温且均生成了气体，使平衡正移，致使反应能顺利进行，但不能说明C、Si的还原性强弱，也不能说明HSiO3与H2co酸性的强弱，故错误；NaOHfB与玻璃成分中的 SiO2反应生成 N*SiO3而使瓶塞粘在一起。由SiO2制取H2SiO3的过

11、程为：NaO哈液通入COSiO2 N&SiO3 hbSiO3o答案：C.指出下列反应中 SiO2所表现的化学性质或作用，在AE选项中选择正确答案填入括号内。 TOC o 1-5 h z (1)SiO 2 + 2NaOH=NSiO3+hbO ()昌温(2)SiO 2 + N&CO=NaSiO3+ CO T ()昌温(3)SiO 2 + 2C=Si + 2CO T ()昌温(4)SiO 2 + 3c=SiC + 2CO()(5)SiO 2 + 4HF=SiF4 T + 2HO ()A.作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀B.氧化性C.酸性氧化物的通性D.将挥发性的酸酎从其盐中置换出来E.未参加氧化还

12、原反应答案：(1)C(2)D(3)B(4)E(5)A【速记卡片】SiO2的特殊性. SiO2是H2SiO3的酸酎，但它不溶于水，不能直接与水作用制备hbSiO3O.酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2+4HF=SiF4 T + 2屋0。考向二CQ与盐或碱溶液反应的规律.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CO,溶液变浑浊饱和NazCO溶液B通入CO,溶液变浑浊，继续通 CO至过量，浑浊消失NaSiO3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 CO至过量

13、，浑浊消失，再加入足量NaOH液，又变浑浊澄清石灰水答案：B.标准状况下，将 3.36 L CO 2气体通入200 mL 1.00 mol - L 一 NaOH溶液中，充分反应后溶液中c(CO3一)与c(HCQ)的比值为(不考虑CO、HCO的水解)()A. 1 ： 1B, 1 ： 2C. 2 ： 1D. 1 ： 3一、 3.36 L ,一 ,1 一 .解析：n(CO2) = 22 4 L , mo| 1 = 0.15 mol , n(NaOH)=0.2 LX1.00 mol - L =0.2 mol由于1Na0H N&CO NaHCOIn有关化学方程式：I .2NaOH CO=NaCO+ HO

14、n . N*CO+ CO+ H2O=2NaHCO(2)反应后溶质成分的判断:NaOH Na2CO3 g N期CQ & NaHC%NaHCOj0|J_12NaOHNa2com NaHCO,n(CO2)北(NaOH)考点三硅酸及无机非金属材料i.硅酸(i)溶解性：不溶于水。(2)化学性质知识整合制备一一可用硅酸钠与盐酸反应制得：NaSiO3+ 2HCl=HSiO3 J + 2NaCl。(4)用途：硅酸用于制硅胶，硅胶可用作催化剂的载体和干燥剂。.硅酸盐(1)硅酸盐由硅、氧和金属组成的化合物的总称,是构成地壳岩石的主要成分。(2)硅酸钠硅酸钠水溶液俗称水玻璃，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂

15、、耐火材料等。.无机非金属材料(1)硅酸盐材料水泥普通玻璃陶瓷生产原料黏土、石灰后纯碱、石灰后、石英砂黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑(2)具有特殊功能的含硅物质碳化硅具有金刚石结构，可用作磨料。含硅元素4%勺硅钢具有导磁性。硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。【多维思考】.如何由SiO2制备HSd?用化学方程式表示。提示：SiO2+2NaOH=NSiO3+HO, NaSiO3+2HCl=HSiO3 J + 2NaCl。.向水玻璃中加入酚配试液，有什么现象？然后再滴加盐酸，充分振荡静置有什么现象？提示：滴加酚儆，溶液变红；加入盐酸，溶液的红色逐渐变浅至无色，静置一会有胶冻(1)用作半导体材料的

16、是晶体硅而不是SiO2,用于制作光导纤维的是SiO2,而不是硅,计算机芯片的成分是晶体硅而不是SiO2。(2)水晶、石英、玛瑙、硅石、沙子等主要成分是SiO2,而不是硅酸盐。(3)传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分是硅酸盐。典题示例考向一硅酸盐1.下列有关硅及其化合物的说法中正确的是()A.硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在带磨口玻璃塞的试剂瓶中局温B,反应 Na 2SQ3 + H2O+ CO=NaCO+ H2SQ3 J ,反应 Na 2CO+ SiO2=N*SiO3 +COT,两个反应是相互矛盾的，不可能都能发生C.普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料D.祖母绿的主

17、要成分为BeAl 2Si 6。8用氧化物形式表示为 3BeO- Al 2Q - 6SiOD.祖母绿的主要成分为答案：D2. (2018 湖北大联考)将足量2. (2018 湖北大联考烧，最后所得固体物质是A. NaSQN32CQ NazSiOsA. NaSQD. SiO2N*CO、SiOD. SiO2解析：CO与水玻璃反应生成 N&CO(NaHCO)和HSiOs,在高温条件下 HzSiOs变为SiO2, NaHCO为N*CO, NkCO与SiO2又反应生成 NaaSiOs和CO,所以最后得到的固体物体是 NaSiOs,故A项正确。答案：A考向二 无机非金属材料 TOC o 1-5 h z .下

18、列关于硅单质及其化合物的说法正确的是()硅是非金属元素， 但硅单质能导电水泥、玻璃、沙子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.B.C.D.解析：光导纤维、沙子的主要成分均是SiO2。答案：C.氮化硅(Si 3咐是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上 曾普遍采用高纯硅与纯氮气在1 300 C时反应获得。(1)根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是 (填序号)。A.制汽轮机叶片B.制有色玻璃C.制永久性模具D.制陶瓷发动机(2)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。该陶瓷被氢氟酸 腐蚀的化学方程式：(3)现用SiCl

19、4和N2(在H2气氛下)，加强热发生反应，可获得较高纯度的氮化硅，反应的化学方程式为O解析：由Si 3hk的硬度大、熔点高、化学性质稳定，可知Si32的用途符合A项、C项、D项。答案： ACD (2)Si 3N+ 12HF=3SiRT + 4NHT (或 Si3+ 16HF=3SiFj + 4NHF)昌温(3)3SiCl 4+ 2K+ 6H2=Si 3N+ 12HC1【速记卡片】无机非金属材料的分类玻璃传统无机有抗腐蚀性、耐高温的优点，水泥非金属材料但质脆，经不起热冲击陶瓷无机非金属材料高温陶瓷新型无机光导纤维 能承受高温，强度高，有电学非金属材料压电陶瓷特性、光学特性和生物特性生物陶瓷|高考

20、真题通关.判断正误（正确的打“，”，错误的打“x”） TOC o 1-5 h z （1）（2017 高考江苏卷，3C）因为SiO2硬度大，所以可用于制造光导纤维（）（2）（2017 高考天津卷，3A改编）硅太阳能电池工作时，光能转化成电能与氧化还原反 应无关（）（3）（2016 高考海南卷）石英砂可用于生产单晶硅（）（4）（2016 高考浙江卷，7B）Ge（32号元素）的单晶可以作为光电转换材料用于太阳能电 池（）（5）（2016 高考全国卷出，7D）因为HF与SiO2反应，所以可用氢氟酸在玻璃器皿上刻 蚀标记（）（6）（2015 高考重庆卷，1C）烧结黏土制陶瓷涉及化学反应（）（7）（201

21、5 高考重庆卷，2B）P的非金属性强于 Si, HPQ比H2SQ3的酸性强（）（8）（2015 高考全国卷H,7A）硅胶可用作食品干燥剂（）（9）（2015 高考海南卷）可用磨口玻璃瓶保存 NaOhB液（）（10）（高考海南卷）Si和SiO2都用于制造光导纤维（）（11）（高考福建卷，9改编）SiO2既能与KOH液反应又能与浓盐酸反应（）（12）（高考江苏卷，8c改编）SiO2、NaOH HF三者两两均能反应（）(9) X (10) X答案：(1) X (2) V (3) V (4) V (5) V (6) V (7) V (8) V(9) X (10) X(11) X (12)，(2015

22、高考海南卷)单质Z是一种常见的半导体材料，可由X通过如下图所示的路线制备，其中X为Z的氧化物，丫为氢化物，分子结构与甲烷相似，回答下列问题：Mg 盐酸 加热冈MgZ pYjz加热(1)能与X发生化学反应的酸是;由X制备 MgZ的化学方程式为(2)由MgZ生成 Y的化学反应方程式为 , Y分子的电子式为(3)Z、X中共价键的类型分别是。解析：Z为半导体单质，则 Z是Si元素；其氧化物为二氧化硅，SiO2可与氢氟酸反应；根据反应的流程图可知，二氧化硅与Mg反应生成MgSi , MgSi与盐酸反应生成的 Y为氢化物，则Y的化学式是SiH与加热分解可得到 Si单质。其余问题可解。 答案：(1)氢氟酸

23、SiO2+2Mg=O T + MgSiH - H ： Si ： H ,TT(2)Mg 2Si + 4HCl=2MgC2+ SiH4 T(3)非极性键，极性键 3. (2017 高考全国卷n )水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：KMnO4KMnO4法测定回答下列问题：(1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化俊为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加 入硝酸的目的是 ,还可使用 代替硝酸。(2)沉淀A的主要成分是 ,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方 程式为。(3)加氨水过程中加热的目的是 。沉淀B的主要成分为 、 (写化学式)