2023年高考化学一轮复习知识清单-十一 碳、硅及其重要的化合物

11碳、硅及其重要的化合物知识清单

【知识网络】

【知识归纳】

一、单质碳的结构和性质

1.碳元素的存在形态

（1）游离态：金刚石、石墨

（2）花合烹二氧化碳、碳酸钠、淀粉、纤维素

2.碳元素而作用

（1）形成化合物种类最多的元素

（2）构成生物体的基示元素

（3）构成地壳中岩石和化石燃料的主要元素

3.碳的三种同素异形底

名称金刚石石墨碳六十

结构图示蠹

晶体类型共价晶体混合型晶体分子晶体

杂化方式sp2

共价键数49Q个。键3（1个乃键

最小碳环六元至六元环五元环

4.几种常见的碳单质的用途

（1）木一炭：制黑火药

（2）活性炭：防毒面具

（3）石墨:制作电极

（4）港一瓦冶炼金属

（5）金刚石：切割玻璃

（6）炭黑:制造油墨

5.化合补：最高正价为±4,最低负价为二4

6.碳的还原性

（1）可燃性：CMCO-^CQ?

（2）与氧化物的反应

②CCuO工产3等56或CQ（碳过量）

iRjtrn

（3）与氧化性酸的反应

①浓硝酸：C±4HMh《浓.〉一，CQzt±4NQ2±±2出Q

②浓硫酸：CtZHjSaQ助

【易错提醒】关于碳的同素异形体的易错点

（1）木炭、焦炭、活性炭、炭黑中含有少量的杂质，不是碳单质，不属于碳的同素异形体。

（2）同素异形体之间的转化为化学变化，都是元素的化合价没有变化，不属于氧化还原反应。

（3）石墨中含有大万键，碳碳键的键长比金刚石中的短，键能大，熔点比金刚石的高。

（4）虽然C60中的碳碳键的键长比金刚石中的短，但是金刚石的熔点比C60的高，因为C60属于分子晶体，而金

刚石属于共价晶体。

二、一氧化碳的结构和性质

1.结构

（1）结构式：C姿Q,电子式：

（2）化学键

①按共用电子对来源：共价键和配位键

②按电子云重叠程度："个b键L个不键

2.毒性：与血红蛋白（Hb）通过配位键结合，使其失去携氧功能，同NQ

（1）提供孤电子对的原子：C

（2）配合物稳定性：Hb-CO>Hb-02,Hb•CO>Hb•NO

3.还原性（高温还原剂）

（1）可燃性：CO4C02

①蓝色火焰：CQ燃烧

②淡蓝色火焰：氢气、甲烷、酒精燃烧、硫在空气中燃烧

③蓝紫色火焰：溢茬纯氧中燃烧

④紫色火焰：钾元素的焰色试验

⑤黄色火焰：钠元素的焰色试验

⑥苍白色火焰：氢气在氮气中燃烧

（2）还原氧化物：CO------高福------

4.工业制法：C+H2o（g）=3^=co+H2,吸热反应

三、实验室制一氧化碳

1.反应原理及装置

（1）装置类型：“固体+固体4气体（产生大量液体）”型

①反应：H2c2。4•2H2。（s）A.CO2t+C0t+3H2O

②信息：H2c2。4•2比0在101.5℃熔化，150℃左右分解

不能选用可以选用

草酸.晶体草酸晶体\

草酸S晶体2

（2）装置类型：“固（液）体+液体w气体”型

①反应：H2c2O4（S）幽吗C02t+C0f+H，0

A

②反应：HCOOH（1）浓IQS%COt+H，O

A

③浓硫酸的作用：催化剂和脱水剂

2.气体净化装置（假设含C02和HaO杂质）

（1）先用NaOH溶液除C02

（2）再用浓硫酸或P2O5或硅胶或无水CaCL或碱石灰除水蒸气

（3）最好用碱石灰将二者全部除去

4.气体收集装置：只能用排水法

5.检验方法

(1)图示

氧华铜

w石灰水

(2)方法：先将气体通过灼热的CuO,变红，再将产生的气体通入澄清石灰水，变浑浊

6.尾气处理

(1)点燃法

(2)袋装法uniAt

一0球

『

(3)强氧化剂法(信息型)r

①银氨溶液：C0+2Ag(NH.O0H=(NH4)CO3+2AgI+2NH?

②PdCb溶液：PdCl2+CO+H2O=PdI+CO2+2HC1

③热的高镒酸钾溶液：5cO+2KMnO4+3H2so4A5cCh+K2so4+2MnSO4+3H2。

7.CO还原CuO的实验

(1)开始时

①先点燃酒精灯B(尾气处理)

②再通入CO排尽装置内的空气，防止不纯的CO在点燃时发生爆炸

③最后点燃酒精行A，进行CO还原CuO的实验

(2)结束时

①先熄灭酒精灯A，停止反应

②再停止通入CO,防止水倒吸入热的硬质玻璃管中使其炸裂

③最后熄灭酒精灯B

8.确定CO、CO2混合气体中含有CO的实验

(1)各装置的作用

①A装置：除去混合气便史的CQ2气体。

②B装置：检验混合气体中的CO?是否除尽。

③c装置：检验气体有无还原性或初步检验是否有CO

④D装置：检验有无CQ2生成，进一步确仅是否看CO

⑤E装置：除去尾气中的CO2气体。

⑥F装置：除去尾气中的CO气体、防止污染空气。

(2)确定有CO而现豪：B中无明显现象,C中的物质由黑色变成红色，D中的澄清石灰水变建浊

四、二氧化碳的结构和性质

1.分子结构

(1)结构式：Q=C=Q,电子式;

(2)共价键：2.个。键2.个万键，大乃键表示式口；

(3)分子类型：非极性分子

(4)晶胞结构

①晶胞名称面心立方，配位数12

②中心原子曲杂化为式SP

2.物理性质

(1)溶解性：可溶于水(1：1),不溶于饱和.N破ICQ)溶液

(2)固体C02俗称王述，可用于人工降雨

3.酸性氧化物

(1)与碱溶液反应

©NaOH溶液WNa2coaWNaHCQs

②C02NaOH,NaHCQ3NaOH.NaaCQa

@Ca(OH)?HCaCfhHCaXHmOjs

(2)与碱性氧化物反应

①CaOWCaCQj;@Na2O^Na2CO3

4.氧化性

(1)Mg：COi+ZMgUZMgO+C

(2)C：C±CCh里^CQ，吸热反应

5.工业制法：CaC03=MCa。土CQJl，吸热反应

五、CO2与常见盐溶液的反应

1.CO2与弱酸盐溶液的反应：同时满足“强酸制弱酸，强碱制弱碱”原理

(1)NazSiCh溶液

①少量C02：。02州228KL±HJQ=H2sg.L±N取CCh

②过量C02：2C(htNazSiQa+2H2O.=H2SiQ/.±2NaHCQ3

(2)Ca(CIO)2溶液

①少量C02：出HjQNCaCCbJLiZHCI。

②过量C02：ZCOi+Ca(CIO)2+2HzO=rCa(HCQ3)1+2HCJ0

(3)NaAKh溶液

①少量C02：CO吐2NaAlQz±3Il&=2A1(QUljdLtWCCh

②过量CO2：CQaiNaAlQzt2HqmLMljLLtmHCQi

2.与CO2量无关的酸式盐

(1)C02与<^>~ONa溶液反应只生成NaHCCh，因为酸性H2c。3><^~0H>HC03,

(2)CO2与NaClO溶液反应只能生成NaHCQa，因为酸性H2CO3>HC1O>HCO3»

3.CO2与饱和Na2cO3溶液反应

(1)现象：有白色晶体析出

(2)反应：©Q注明zEtHzQNNaHCQd.

(3)原因：NaHCCh的溶解度比Na2cCh的小，而且反应消耗水

4.C02通入CaCb或BaCL溶液不会产生白色沉淀，因为碳酸的酸性弱于盐酸。

六、实验室制二氧化碳

1.制备原理

(1)碳酸钙和稀盐酸：C.aCQa±2HCl.CaCh±CQd.+H2。

(2)不用大理石和稀硫酸的原因：在CaCCh表面生成微溶的CaSOa沉淀，阻止反应继续进行

2.发生装置：”块状固体+液体一气体”型

多孔隔极

4.气体净化装置

(1)试剂：先用饱和NaHCO用容液除去HC1,再用浓硫酸、P2O5、硅胶、无水CaCL除去水蒸气

(2)装置：洗气瓶，导气管口长进短出

5.气体收集装置

(1)排空气法：向上排空气法

①带橡胶塞的集气瓶正放：导气管口长进版出

②带橡胶塞的集气瓶倒放：导气管口短进长出

(2)排液体法：排饱和NaHCO法容液法,导气管口短进性出

6.检验方法：先将气体通入品红溶液,不褪色;再通入澄清石灰水,变浑浊

七、单质硅的结构和性质

1.硅的存在

(1)形态：在自然界中只有化食态

(2)形式：二氧化硅和硅酸盐

2.晶体硅的结构

(1)构成微粒硅原工，作用力：共价键

(2)立体构型

①基本构型：正四面体,杂化方式即3

②键角：1Q9.52

③最小的环：六元环

&Si-Si键数/mol：2

3.物理性质

(1)色、态：晶体硅是次H鱼、有金属光泽的固体

(2)导电性：良好的半导体材料

4.化合价：最高正价为最低负价为二4

＜菇士枇比、O2、Cb、硫酸、硝酸才匕七

5.稳定性：S.--------翻---------＞不反应

6.还原性

(1)常温下与F2、HF、NaOH溶液反应

①F2：SBNEasESiFa

②HF：Si±4mSiEdL±2HdL

③NaOH:Si±2NaQH土2sg*2H2」

(2)高温下与。2、C12、C等化合

①SJ土Qzl鳖ifh

②Si±2牡重遍=SiCk

③Si±C里SiC

(3)Si与NaOH溶液反应的原理

①置换反应：Si+3H2O=H2SiO3+2H2t

②中和反应：H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O

③还原剂是Si，氧化剂是H?Q

失去ix4e一

Si+2NaOH+3H2O=Na2SiO3+2H2t+2H2O

I1

得到4xe-

7.工业制法

(1)流程一：SiJ口粗硅％嘉留,SiCk旦＞高纯硅

①SiQ注擎趾2CQ上

②Si±2C12翼SiCL

(3)SiC14+2HzJBsi+4HCl

(2)流程二：Si0工粗硅RUSiHCb*-高纯硅

①Si+3HC1通日SiHCb+H2

@SiHCl3+H2^=Si+3HCl

8.晶体硅的用途

(1)制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件

(2)制造太阳能电池等

【易错提醒】硅单质的特殊性

(1)硅化学性质不活泼，但自然界中却没有游离态的硅。

(2)非金属单质一般为非导体，但Si为半导体。

(3)Si的还原性大于C,但C却能在高温下还原出Si：SiCh+2C通造Si+2cot。

(4)非金属单质跟强碱溶液作用一般无H2放出，但Si却能反应放出H2：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2t»

(5)非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅却能与氢氟酸反应：Si+4HF=SiF4t+2H2to

二、二氧化硅的结构和性质

1.物理性质：熔点高、硬度大，不溶于水

2.天然存在：水晶、玛瑙、敬、沙子、硅石的主要成分

3.二氧化硅的反构

(1)晶体类型：共价晶体

(2)立体结构

①基本构型：正四面体，杂化方式Sp3

②键角：

③最小的环：12.元环，含£个Si,£个O

④Si-0键数/mol：4

4.酸性氧化物

(1)与水反应：SiCh」也不反应

(2)与碱发生复分解：Si02±2NaQH『物2SiQ3±IfaQ

(3)与碱性氧化物化合：SiO23幽NazSiQa，SiCh-^^CaSiCh

(4)工业上制玻璃(难挥发性酸性氧化物制挥发性酸性氧化物)

①SiChtNazCQa昇小版SKh士CQd

②CaCO/SKh期CaSiQxtC。zt

5.特殊反应

(1)反应：SiQ2±4HEsHSiELt±ZH2Q

(2)应用：雕刻玻璃

6.弱氧化性

(1)C：2C+SiO2=H=Si+2COt

(2)Mg：2Mg+SiO2=3^=Si+2Mg0

7.用途

(1)石英：石英玻璃用来制造耐高温化学仪器

(2)水晶：电子工业的重要部件，制造光学仪器、高级工艺品、眼镜片等

(3)玛瑙：制精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品等

(4)SiO2：制光导纤维

(5)沙子:建筑材料

三、硅酸和硅酸盐的性质

1.各种硅酸的结构

(1)原硅酸(H4SiO4)和硅酸(H2SiO3)

OH

o

HO-Si-OH

।HO-Si-OH

CH

原硅酸硅酸

(2)多硅酸：原硅酸分子之间失去水生成一系列的酸

OH0HOHOH0H■0H-

HO-Si-O-Si-OHHO-Si-O-Si-O-Si-OHH0——Si-0—H

」〃

OROTTOTTOTTOTT-0H

二硅酸三硅酸〃硅酸

2.硅酸的性质

(1)物理性质：白鱼难滔于水的固体

(2)弱酸性：酸性比碳酸H

@NaOH:HzSiQ/ZNaQHENazSiQKZHzQ

②Na2co3：不反应

(3)