碳硅及其化合物

《碳硅及其化合物》1课前体验1.回答下列问题(1)写出碳族元素的所有元素名称、元素符号。

C(碳)Si(硅)Ge(锗)Sn(锡)Pb(铅)①二氧化碳与某种金属反应②实验室制取二氧化碳③工业上制取粗硅氢氟酸腐蚀玻璃④石英与苛性钠溶液反应⑤制取普通玻璃的两个主要反应(2)写出下列反应方程式2Mg+CO22MgO+CCaCO3+2HCl2CaCl2+H2O+CO2↑2C+SiO22CO↑+SiSiO2+4HFSiF4+2H2OSiO2+2NaOHNa2SiO3+H2OSiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑2课前体验⑥硅单质与氢氧化钾溶液反应⑦水玻璃长期放置于空气中变质：⑧工业上制取水煤气Si+2KOH+H2OK2SiO3+2H2↑Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3↓C+H2OCO+H23课前体验1.回答下列问题(3)把下列式子改写成氧化物的形式，请填入横线上：①硅酸钙：CaSiO3②高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4③滑石：Mg3(Si4O10)(OH)2④钙沸石：Ca(Al2Si3O7)(OH)6CaO·SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O3MgO·4SiO2·H2OCaO·Al2O3·3SiO2·3H2O

【解析】分别将各种元素写成氧化物形式，然后根据原子数配出氧化物的比例。4课前体验2.下列说法均摘自某些科普杂志，你认为无科学性错误的事A.铅笔芯的原料是重金属铅，儿童在使用时不可以用嘴吮吸铅笔，以免引起铅中毒B.CO有毒，生有煤炉的居室，可放置数盆清水，这样可有效的吸收CO，防止煤气中毒C.汽水浇灌农田有一定的道理，其中二氧化碳的缓释，有利于作物的光合作用D.用加酶洗衣粉洗涤衣服时，热水比温水好【解析】铅笔芯原料是石墨不是铅，A错；CO不能被水吸收，B错；酶作为催化剂，温度如果太高会失去活性，D错。5课前体验3.有关材料分类正确的是A.硅酸盐材料属于新型无机非金属材料B.高温结构陶瓷属于新型无机金属材料，属于结构材料C.新型无机非金属材料包括半导体材料，光导纤维，氧化铝陶瓷等D.氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，但不是高温结构材料【解析】硅酸盐材料属于传统无机非金属材料，A错；高温结构陶瓷不是金属材料，B错；氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，是高温结构材料，D错。6

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：①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si+3HClSiHCl3+H2；③SiHCl3与过量H2在1000～1100℃反应制得纯硅。已知SiHCl3，能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。请回答下列问题：课前体验300℃(1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为(2)粗硅与HCl反映完全后，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

SiO2+2CSi+2CO↑分馏(或蒸馏)因HCl易溶于水，而SiHCl3遇H2O强烈水解，故提纯SiHCl3的方法只能在无水的条件下采用蒸馏的方法进行分离7课前体验(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：①装置B中的试剂是。装置C中的烧瓶需要加热，其目的是②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浓硫酸有固体物质生成使滴入烧瓶中的SiHCl3气化。在反应温度下，普通玻璃会软化SiHCl3+H2Si+3HCl因SiHCl3强烈水解，故A产生的H2必须干燥，B中盛装的液体为浓硫酸，烧瓶需加热是为了使SiHCl3气化，加快与氢气的反应8课前体验(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：③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，控制好反应温度以及④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂(填写字母代号)是a.碘水b.氯水c.NaOH溶液d.KSCN溶液e.Na2SO3溶液排尽装置中的空气bd因高温下氢气和氧气混合容易爆炸，故应先排净装置中的空气铁与盐酸反应生成二价铁，常用氯气先将二价铁氧化然后再加入硫氰化钾进行检验9课前体验5.硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：石英砂焦炭高温粗硅HCl573K以上SiHCl3(粗)精馏SiHCl3(纯)H21357K高纯硅①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式H2还原SiHCl3过程中若混O2，可能引起的后果是SiHCl3+H2Si+3HCl1357℃3SiHCl3+3H2OH2SiO3↓+H2↑+3HCl高温下，H2遇O2发生爆炸。10课前体验(2)下列有关硅材料的说法正确的是(填字母)()A.碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥B.氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承C.高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维D.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高E.盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅BC【解析】

SiC和Si3N4均为原子晶体，熔点高，但是碳化硅容易和氧气反应，不适于做耐高温材料；A错B正确。光导纤维的材料为SiO2，C正确。普通玻璃的主要成分为Na2SiO3和CaSiO3，它是以石英砂(SiO2)、石灰石(CaCO3)和纯碱(Na2CO3)为主要原料反应制成的。Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2；CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2，但是玻璃没有固定熔点，D错正确。常温下，Si只能与HF反应不与HCl反应，E错。11课前体验(3)硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡。写出实验现象并给予解释生成白色絮状沉淀，又刺激性气味的气体生成；解释：SiO32−与NH4+发生双水解反应，SiO32−+2NH4++2H2O2NH3·H2O+H2SiO3↓。12典例精析【例1】

将足量CO2通入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(V)的关系正确的是（）D【解析】混合溶液中有KOH和Ca(OH)2，反应过程按顺序如下：①Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O②2KOH+CO2K2CO3+H2O③K2CO3+H2O+CO22KHCO3④CaCO3+H2O+CO2Ca(HCO3)213典例精析D【例1】

将足量CO2通入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(V)的关系正确的是（）14典例精析变式1向MgSO4和Al2(SO4)3的混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液。下列图象中，能正确表示上述反应的是(横坐标表示加入NaOH溶液的体积，纵坐标表示反应生成沉淀的质量)()A15典例精析【解析】向混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，NaOH溶液先后与Al2(SO4)3溶液、MgSO4溶液反应生成氢氧化铝、氢氧化镁沉淀，当沉淀达到最多时，继续加入的NaOH溶液将氢氧化铝沉淀溶解，但氢氧化镁不能与过量的NaOH溶液反应，所以应该沉淀的量先增加后减少，最后不变，故只有A符合题意。16典例精析【例2】“温室效应”是全球关注的环境问题之一。CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。因此，控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。(1)下列措施中，有利于降低大气中CO2浓度的有：。(填字母)a.减少化石燃料的使用b.植树造林，增大植被面积c.采用节能技术d.利用太阳能、风能abcd植物能吸收二氧化碳，减少化石燃料的使用、采用节能技术、利用太阳能、风能都能减少化石燃料使用，减少二氧化碳的产生。17典例精析(2)将CO2转化成有机物可有效实现碳循环。CO2转化成有机物的例子很多，如：a.6CO2+6H2OC6H12O6+6O2b.CO2+3H2CH3OH+H2Oc.CO2+CH4CH3COOHd.2CO2+6H2+4H2O以上反应中，最节能的是，原子利用率最高的是。光合作用催化剂△催化剂△催化剂△ac不需要加热的反应即最节能；反应物所有原子全部进入目标产物时，原子利用率最高【例2】“温室效应”是全球关注的环境问题之一。CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。因此，控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。18典例精析变式2二氧化碳的过量排放，严重影响人类的自下而上环境，处理和利用二氧化碳是全球关注的重大问题。(1)大气中二氧化碳增加的原因有(2)大气中二氧化碳增加，影响植物的生长，例如水果越来越大。这提示我们：随着大气中二氧化碳含量升高,()A.植物中的有机物含量降低B.植物的生长速率降低C.植物光合作用减弱D.植物光合作用增强绿色植物减少、汽车排放尾气、森林大火、工厂排放大量二氧化碳等。D19典例精析变式2二氧化碳的过量排放，严重影响人类的自下而上环境，处理和利用二氧化碳是全球关注的重大问题。(3)钟乳石和石笋的主要成分是碳酸钙。随着旅游人数的增加，潮湿溶洞中的钟乳石和石笋受到二氧化碳侵蚀，其化学方程式为：(4)某学生提出一个修复溶洞底部受损石笋的研究方案，由以下五步组成，正确的实验步骤依次是①将盛有碱溶液的容器置于石笋的上部；②配制一定浓度的碱溶液；③选择合适的碱；④调节碱溶液下滴的速度；⑤观察石笋表面复原情况CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2③②①⑤④钟乳石和石笋主要成分是碳酸钙，受到二氧化碳侵蚀是因为与二氧化碳、水反应生成碳酸氢钙修复溶洞底部受损石笋，可以将适量的碱溶液滴到石笋上，是碳酸氢钙与碱溶液反应重新生成碳酸钙20典例精析【备选题】纯净的Ca(HCO3)2试样在高温下分解，当剩余固体是原试样质量的一半时，它的分解率为（）

A.50%B.75%

C.92.5%D.100%【解析】若Ca(HCO3)2按下式完全分解：Ca(HCO3)2CaCO3+CO2↑+H2O162100剩余固体质量为原试样的100/162，大于1/2，故伴随着发生进一步分解：CaCO3CaO+CO2↑21方法指导1.二氧化碳与氢氧化钠反应产物的确定二氧化碳与氢氧化钠反应可能产生碳酸钠，也可能生成碳酸氢钠；可以通过如下方法进行确定(1)依据两者比例确定设n(OH−)∶n(CO2)=x若x≥2，则生成碳酸盐；若x≤1,则生成碳酸氢盐；若1<x<2，则同时产生两种盐，而且碳酸盐的物质的量就等于[n(OH−)−n(CO2)]。22方法指导1.二氧化碳与氢氧化钠反应产物的确定二氧化碳与氢氧化钠反应可能产生碳酸钠，也可能生成碳酸氢钠；可以通过如下方法进行确定(2)依据产物质量确定设一定量二氧化碳与1mol氢氧化钠溶液反应，将水分低温蒸干，最后获得无水固体bg。此固体组成可能有四种情况：①Na2CO3②NaHCO3③Na2CO3和NaHCO3④NaOH和Na2CO3因为“1molNaOH质量是40g，如果NaOH全部转化为碳酸钠，其质量应该是53g；如果NaOH全部转化为碳酸氢钠，其质量应该是84g”；所以：如果b=53，产物是Na2CO3；如果b=84，产物就是NaHCO3；如果53<b<84,产物就是NaHCO3和Na2CO3；如果40<b<53,产物就是NaHCO3和NaOH；23方法指导2.证明几种酸性强弱的方法HCl>CH3COOH>H2CO3>HClO,H2SiO3证明酸性相对强弱常用的原理就是：较强的酸+盐=较弱的酸+新盐例如要证明酸性CH3COOH>H2CO3>H2SiO3(或HClO)，可以采用如下装置：24方法指导2.证明几种酸性强弱的方法设计反应：2CH3COOH+Na2CO32CH3COONa+CO2↑+H2O和Na2SiO3+CO2+H2ONa2CO3+H2SiO3↓[或Ca(ClO)2+CO2+H2O2HClO+CaCO3↓]，来比较三者的酸性。A、B、C中分别装有CH3COOH溶液、Na2C