【高考风向标】高考化学一轮复习 第二单元 第12讲 碳、硅及其化合物课件.ppt

第12讲 碳 硅及其化合物 考纲定位1 掌握硅 二氧化硅 硅酸和硅酸盐的性质和用途 2 了解硅 二氧化硅在高科技领域的用途 3 了解环境保护 消除碳氧化合物污染的综合应用 一 碳及其重要化合物 1 碳族元素的主要特征 4个电子 共价 碳族元素包括碳 硅 锗 锡 铅五种元素 碳族元素原子最外层均有 特殊的结构决定了该族元素易形成 化合物 碳是构成有机物的主角 硅是构成矿物的主角 因而碳族元素形成物质的种类繁多 2 碳元素的单质 金刚石 石墨 同素异形体 常见的碳单质有 c60等 它们之间互为 cu co2 2fe 3co2 2co2 caco3 h2o h2co3 2co 2mgo c co h2o 3 碳的氧化物 4 碳酸和碳酸盐 co2 h2o 1 碳酸 h2co3 不稳定 容易分解成 和 2 热稳定性 正盐 酸式盐 酸 例如 ca hco3 22nahco3 caco3 co2 h2o na2co3 co2 h2o ca hco3 2在溶液中加热可以分解 nahco3在溶液中稳定 加热固体可以分解 而na2co3加强热也难分解 3 溶解性 第 a族元素对应的碳酸的正盐溶解性小于其酸式盐 而第 a族元素对应的碳族的正盐溶解性大于其酸式盐 例如 常温下 s caco3 s nahco3 4 正盐与酸式盐可以相互转化 二 硅和二氧化硅 1 硅 正四面体 1 硅具有 结构 为带有金属光泽的灰黑色固体 熔点高 硬度大 有脆性 2 硅在常温下化学性质稳定 只能与f2 hf naoh溶液 等反应 sio2 si o2 可在空气中燃烧 si 2naoh h2o 2 二氧化硅 正四面体 不 1 二氧化硅具有 结构 溶于水 2 二氧化硅具有弱氧化性和酸性氧化物的通性 na2sio3 2h2 si 2co na2sio3 h2o casio3 co2 na2sio3 co2 三 硅酸 硅酸盐 1 硅酸 弱 1 性质 硅酸是难溶于水的 酸 其酸性比碳酸 硅酸不能使紫色石蕊试液变红色 硅酸不稳定 受热易分解 h2sio3 sio2 h2o 硅酸能与碱溶液反应 如与naoh溶液反应的化学方程式为 h2sio3 2naoh na2sio3 2h2o 还弱 硅酸在水中易聚合形成胶体 浓度较小时 浓度较大时 凝胶 硅酸凝胶干燥脱水变成硅酸干胶 或硅胶 硅酸干胶吸附水分能力强 常用作 也用 作催化剂的载体 干燥剂 2 制备 硅酸可通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得 反应的化学方程式为 na2sio3 2hcl na2sio3 co2 h2o 2 硅酸盐 硅 金属 不溶于水 稳定 1 硅酸盐是由 和 组成的化合物的总称 硅酸盐是一类结构复杂的物质 一般都 化学性质很 通常用 和 的形式表示其组成 2 三种常见的硅酸盐产品 二氧化硅 金属氧化物 氧 考点1碳 硅单质的化学性质 由于硅元素原子的最外层电子数与碳元素原子的最外层电子数都是4 所以硅的许多化学性质与碳相似 但也有不同 具体见下表 续表 例1 下列关于硅的说法中 不正确的是 a 硅是非金属元素 晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体b 硅的导电性能介于导体和绝缘体之间 是良好的半导体c 硅的化学性质不活泼 常温下不与任何物质反应d 加热到一定温度时 硅能与氯气 氧气等非金属反应 解析 硅既有金属性 又有非金属性 其导电性也介于导体和绝缘体之间 是良好的半导体材料 硅的化学性质不活泼 但常温下仍能与氟气 氟化氢和naoh溶液等发生反应 加热至一定温度时 硅能与氯气 氧气等非金属发生反应 答案 c 变式训练 1 下列说法正确的是 a 硅材料广泛应用于光纤通讯b 工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品c 水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品d 粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 答案 a 考点2 co2和sio2的比较 例2 双选 下列关于二氧化硅的叙述中 正确的是 a 二氧化硅不溶于水 也不与水反应生成对应的酸b 二氧化硅是一种酸性氧化物 它不与任何酸发生反应c 二氧化硅在高温下与碳酸钠发生反应生成硅酸钠和co2 说明硅酸的酸性强于碳酸 这就是用较强的酸制较弱的酸d 二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差异思路指导 解答本题要注意以下两点 sio2的性质 稳定性强 酸性氧化物 sio2的特性 能与氢氟酸反应 不能与水直接反应生成硅酸 解析 sio2是由si和o按1 2的比例所组成的立体网状结构的晶体 不存在sio2分子 而二氧化碳则是由碳 氧原子结合成的二氧化碳分子构成的 sio2和co2在组成微粒及微粒间的相互作用方面有很大的区别 故性质有很大差别 二氧化硅在常温下为固体 熔沸点高 硬度大 不溶于水及一般溶剂 而二氧化碳在常温下为气体 熔沸点低 可溶于水形成碳酸 二氧化硅为酸性氧化物 不能与一般的酸反应 但可与氢氟酸反应 化学方程式为 sio2 4hf sif4 2h2o 二氧化硅在高温下可与na2co3 caco3发生反应 答案 ad 变式训练 2 常温下二氧化硅是很坚硬的固体而二氧化碳是气体的原 因是 a 硅的非金属性比碳弱b 硅具有一定的非金属性而碳是典型的非金属c 二氧化硅里硅与氧结合的化学键和二氧化碳里碳与氧结合的化学键的种类不同d 二氧化硅是原子晶体 二氧化碳是分子晶体解析 化合物在常温下的存在状态取决于它们的熔沸点高低 sio2和co2的熔沸点不同 主要原因在于二者晶体类型的差异 答案 d 碳 硅及其化合物在推断题中的考查 考向分析 历年高考常以推断题形式对c si元素的单质及其重要化合物的主要性质 应用及对环境质量的影响进行考查 典例 a b c d e代表单质或化合物 它们之间的相互转换关系如图2 12 1所示 a为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质 其晶体结构与金刚石相似 图2 12 1 请填空 1 形成单质a的原子的结构示意图为 它的最高 化合价为 2 b的化学式为 b和碳反应生成a和e的化学方程式是 3 c的化学式为 d的化学式为 考查要点 硅及其化合物的相互转化 思路指导 a为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质 其晶体结构与金刚石相似 可推知a为si 是本题的突破口 sio2 2c si 2co 答案 1 4 2 sio2 高温 3 casio3na2sio3 突破训练 1 下列各单质和化合物之间有以下转化关系 而且各单质 和化合物的组成元素皆为短周期元素 图2 12 2 根据上述关系判断 1 单质a只可能是 2 单质b是 填 金属 或 非金属 3 写出各化合物的化学式 甲 乙 丙 丁 解析 本题是元素及化合物的推断题 解题的突破口是短周期元素的单质a与naoh溶液反应生成氢气 此元素可能是al或si 而产生的化合物乙与过量盐酸溶液反应 生成的化合物丁能两次失去化合物丙生成化合物甲 则进一步推断出a单质不是金属al 而只能是si 又由于单质a和化合物甲都能跟naoh溶液反应 都生成化合物乙 na2sio3 只不过a的另一种产物是氢气 而化合物甲的一种产物为化合物丙 丙又可通过氢气与单质b反应生成 故单质b为o2 丙为水 甲为二氧化碳 继而推出丁为原硅酸 答案 1 硅 2 非金属 3 sio2na2sio3h2oh4sio4 1 下列关于碳和硅的叙述中 不正确的是 a 4价氧化物都与氢氧化钠溶液反应b 单质在加热时都能与氧气反应c 氧化物都能溶于水生成相应的酸d 碳和硅两种元素都有能导电的单质解析 a项 碳和硅的 4价氧化物都是酸性氧化物 都能与氢氧化钠溶液反应 b项 碳和硅的单质在加热时都能与o2反应 生成氧化物 c项 sio2不溶于水 不能与水反应生成硅酸 d项 石墨是导体 晶体硅是半导体 都能导电 答案 c 2 2011年山东高考 某短周期非金属元素的原子核外最外 层电子数是次外层电子数的一半 该元素 a 在自然界中只以化合态的形式存在b 单质常用作半导体材料和光导纤维c 最高价氧化物不与酸反应d 气态氢化物比甲烷稳定 解析 依据原子核外电子的排布规律可知 在短周期元素中原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半的元素可以是li或si元素 但li属于金属不符合题意 因此该元素是si元素 硅是一种亲氧元素 在自然界它总是与氧相化合的 因此在自然界中硅主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在 选项a正确 硅位于金属和非金属的分界线附近常用作半导体材料 二氧化硅才用作光导纤维 选项b不正确 硅的最高价氧化物是二氧化硅 sio2与一般的酸不反应但氢氟酸例外 与氢氟酸反应生成sif4和水 因此氢氟酸不能保存在玻璃瓶中 选项c不正确 硅和碳都属于 a 但硅位于碳的下一周期 非金属性比碳的弱 因此其气态氢化物的稳定性比甲烷弱 选项d也不正确 答案 a 3 关于二氧化硅 下列叙述不正确的是 a 水晶的成分是二氧化硅b 二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别c 二氧化硅不溶于水 也不能跟水反应生成酸d 二氧化硅是一种酸性氧化物 它不跟任何酸起反应解析 水晶 玛瑙 沙子都含二氧化硅 a正确 co2在通常状况下为气体 与sio2的物理性质相差很大 b正确 sio2晶体不溶于水 也不能与水反应生成h2sio3 制取h2sio3是利用可溶性硅酸盐与酸的反应 c正确 sio2虽然是酸性氧化物 但它可以与氢氟酸发生反应 sio2 4hf sif4 2h2o 这是它的特性 氢氟酸可用于刻蚀玻璃就是利用了这一性质 d错误 答案 d 4 在一定条件下 下列物质不能与二氧化硅反应的是 焦炭 纯碱 碳酸钙 氢氟酸 硝酸 氢氧化钠 硝酸钙 a b c d 答案 b 不正确的是 5 下列有关na2co3溶液 na2sio3溶液的共同点的描述中 a 水溶液均显碱性b 滴入盐酸均有气泡产生c 均能与co2反应d 均不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶保存解析 二者水解均呈碱性 故a d正确 均能与co2反应 分别生成nahco3 h2sio3 c正确 b项na2sio3与盐酸反应生成h2sio3 不能放出气泡 b错误 答案 b 硅酸铜钡的说法不正确的是 6 青花瓷 中所描绘的 瓶身描绘的牡丹一如你初妆 色白花青的锦鲤跃然于碗底 等图案让人赏心悦目 但古瓷中所用颜料成分一直是个谜 近年来科学家才得知大多为硅酸盐 如蓝紫色的硅酸铜钡 bacusi2ox 铜为 2价 下列关于 a 可用氧化物形式表示为bao cuo 2sio2b 性质稳定 不易脱色c 易溶解于强酸和强碱d x等于6 解析 硅酸铜钡能稳定存在说明其性质稳定 不易脱色 不易与酸 碱反应 硅酸铜钡中ba为 2价 cu为 2价 si为 4价 o为 2价 则x 6 用氧化物形式表示复杂的硅酸盐的组成 具体方法为 遵循各元素种类和原子个数比不变的原则 分别写成氧化物的形式 氧化物一般按活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 最后为水的顺序排列 氧化物之间用圆点隔开 各氧化物前面的化学计量数均为整数 因此 a b d均正确 答案 c 7 未来的交通工具将采用新一代无机非金属材料制成的无水 冷发动机 这类材料中研究得较多的是化合物g 1 化合物g的相对分子质量为140 g中硅元素的质量分数为60 另有元素y g可以由化合物e 含两种元素 与nh3反应而生成 同时产生hcl气体 请推断 化合物g的化学式为 1molnh3和0 75mole恰好完全反应生成g和hcl 则化合物e的分子式为 2 粉末状g能够分别与空气中的氧气和水作用 所得产物中都有一种酸性氧化物 它是工业上生产玻璃的主要原料 与氧反应所得的产物还有一种