碳硅及其化合物

基础课时1碳、硅及其重要化合物最新考纲1了解碳元素、硅元素的单质的主要性质及应用。2.了解碳元素、硅元素的重要化合物的主要性质及应用。3.了解碳元素、硅元素的单质及其重要化合物对环境质量的影响。考点一碳、硅及其氧化物的性质知识梳理固考基1碳、硅元素的存在形态(1)碳元素在自然界中既有游离态又有化合态。碳的同素异形体有金刚石、石墨、无定形碳、C60等。(2)硅元素在地壳中的含量占第二位，仅次于氧元素，全部以化合态存在，是一种亲氧元素，单质硅有晶体和无定形两种。2碳、硅单质的结构、物理性质与用途的比较碳硅结构金刚石：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于制造切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯晶体硅用作半导体材料，制造硅芯片和硅太阳能电池提醒：碳单质的结构不同导致物理性质不同，但化学性质相似。12C、13C、14C是碳的三种同位素而非同素异形体。同素异形体之间的转化为化学变化，但不是氧化还原反应。3碳、硅单质的化学性质(1)碳的化学性质(2)硅的化学性质及制取与氢氟酸反应：Si4HF=SiF42H2。与NaOH溶液反应：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2；与O2反应：SiO2SiO2。工业制法：用焦炭和二氧化硅在电炉中反应得到粗硅，反应的化学方程式为SiO22CSi2CO。提醒：自然界中没有游离态硅，工业上常用焦炭在电炉中还原SiO2得到粗硅。Si的还原性强于C，但C能还原SiO2生成Si，且氧化产物为CO：2CSiO2Si2CO，其原因是产物CO为气体，它的放出降低了生成物浓度，促使反应向正反应方向进行。且该反应必须在隔绝空气的条件下进行。4二氧化碳和二氧化硅的比较物质二氧化硅二氧化碳结构空间立体网状结构，不存在单个分子存在单个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应不反应CO2H2OH2CO3与酸反应只与氢氟酸反应：SiO24HF=SiF42H2O不反应与碱反应SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)CO2少量：CO22NaOH=Na2CO3H2O、CO2过量：CO2NaOH=NaHCO3与盐反应如与Na2CO3反应：SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2如与Na2SiO3反应：Na2SiO3H2OCO2(不足)=H2SiO3Na2CO3或Na2SiO32H2O2CO2(足量)=H2SiO32NaHCO3与碱性氧化物反应如与CaO反应：SiO2CaOCaSiO3如与Na2O反应：Na2OCO2=Na2CO3用途光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐提醒：SiO2和CO2都是酸性氧化物，与碱反应生成盐和水；CO2与水反应生成碳酸，但SiO2不溶于水，故不能用SiO2与水反应制备硅酸。SiO2不能与盐酸、硝酸、硫酸等酸反应，但能与氢氟酸反应。不能依据反应SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2来说明SiO2对应的水化物(即H2SiO3)的酸性比H2CO3强。1(RJ必修1P8110改编)下列关于碳、硅的叙述正确的是()A碳、硅都是A族元素，它们在自然界中都以化合态形式存在B二氧化碳、二氧化硅的物理性质相似C二氧化碳、二氧化硅都是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成相应的盐D高纯度的二氧化硅用于制造半导体材料答案C2(LK必修1P714改编)用墨书写的字画可以久不变色，说明碳单质在常温下性质稳定，工业上利用高温下焦炭与水蒸气反应制取水煤气，化学方程式为CH2O(g)COH2，说明碳单质高温下具有较强的还原性。3(溯源题)判断下列说法是否正确(1)元素C的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体()(2015江苏化学，4A)(2)粗硅SiCl4Si物质间的转化可一步实现()(2015江苏化学，8A)(3)将气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊，证明原气体是CO2()(2015天津理综，2D)(4)SiO2可与HF反应，因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中()(2013广东理综，10D)(5)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料()(2012新课标全国卷，8B)探源：本高考题组主要源于教材RJ必修1 P76“思考与交流”与LK必修1 P62“多种多样的碳单质”及其拓展，对碳、硅及其氧化物的常见性质进行了考查。题组精练提考能题组一碳、硅单质的性质1下列说法正确的是()A焦炭具有还原性，高温下能将二氧化硅还原为硅B晶体硅用于制作半导体材料是因其熔点高、硬度大C硅主要以单质、氧化物、硅酸盐的形式存在于自然界中D高纯硅可以制作太阳能电池，其工作原理与原电池相同解析A项，发生反应：SiO22CSi2CO，焦炭表现出还原性，正确；B项，晶体硅用于制作半导体材料是因为具有特殊的导电性，与熔点、硬度无关，错误；在自然界中无单质Si，C选项错误；D选项，一个是把光能转化为电能，一个是把化学能转化为电能，D错误。答案A2下列关于碳和硅的叙述中，正确的是()A其氧化物都能与NaOH溶液反应B其单质在加热时都能跟O2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不溶于水，不能生成相应的酸，也不能与NaOH溶液反应；SiO2不溶于水，也不能生成相应的酸；碳有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅有晶体硅和无定形硅等，所以两种元素共有多种单质。答案B【练后归纳】非金属单质硅的特殊性非金属的一般规律硅的特性硅还原性强于碳2CSiO2Si2CO非金属与强碱溶液反应一般不产生H2硅可与强碱溶液反应产生H2：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2非金属一般不与非氧化性酸反应Si4HF=SiF42H2一般非金属单质为绝缘体硅为半导体，常用于电子部件题组二性质迥异的氧化物(CO2、SiO2)3(2015陕西质检)下列关于SiO2和CO2的叙述中不正确的是()A都是共价化合物BSiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨C都能溶于水且与水反应生成相应的酸D都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应解析SiO2和CO2中都只含有共价键，均为共价化合物，A项正确；干冰升华吸热，可用于人工降雨，B项正确；SiO2不溶于水且与水不反应，C项错误；SiO2与强碱溶液反应生成硅酸盐，CO2与强碱溶液反应生成碳酸盐或碳酸氢盐，D项正确。答案C4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CO2，溶液变浑浊饱和Na2CO3溶液B通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失Na2SiO3溶液C通入CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去Ca(ClO)2溶液D通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊澄清石灰水解析由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3，因而会析出NaHCO3晶体，A项正确；B项，CO2Na2SiO3H2O=Na2CO3H2SiO3，CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3，H2SiO3与CO2不反应，浑浊不会消失；C项，CO2Ca(ClO)2H2O=CaCO32HClO，溶液变浑浊后加入品红溶液，被HClO氧化褪色；D项，首先CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O，继续通CO2，生成可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH，则：2NaOHCa(HCO3)2=CaCO3Na2CO32H2O，溶液又变浑浊。答案B5下列有关说法中错误的是()A氢氟酸不能盛放在玻璃试剂瓶中BSiO2可将太阳能转化为电能C灼烧NaOH固体时不能使用瓷坩埚，因坩埚中的SiO2能与NaOH反应D由沙子制备光伏材料时的反应之一为SiO22CSi2CO解析氢氟酸能与玻璃中的SiO2反应，A正确；SiO2不能将太阳能转化为电能，B错误；高温下NaOH能与瓷坩埚中的SiO2反应，C正确；沙子的主要成分是SiO2，与碳反应时得到的是CO，D正确。答案B【反思归纳】SiO2的特殊性一般规律SiO2的特殊性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复分解反应SiO24HF=SiF42H2O“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律，H2CO3酸性强于H2SiO3，Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3以下反应不能说明酸性的强弱Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2CaCO3SiO2