中职有机化学课件-第12讲 碳、硅及其化合物

第12讲碳、硅及其化合物考纲定位选项示例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。1.能证明碳酸比硅酸酸性强的实验事实是：CO2能溶于水生成碳酸，而SiO2却不溶于水。(2013年广东模拟)2.单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料。(2012年全国高考T8－B)3.SiO2与酸、碱均不反应。(2012年天津高考T2－B)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________________。3．碳的氧化物Cu＋CO2

2Fe＋3CO22CO2CaCO3↓＋H2O

H2CO32CO2MgO＋C（续表）4.碳酸和碳酸盐CO2H2O(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↑＋H2ONa2CO3＋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ⅡA族元素对应的碳酸的正盐溶解性小于其酸式盐，而第ⅠA族元素对应的碳酸的正盐溶解性大于其酸式盐。例如：常温下，S(CaCO3)<S[Ca(HCO3)2]；S(Na2CO3)>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SiO2Na2SiO3＋2H2↑

(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，质脆。

(2)硅在常温下化学性质稳定，只能与F2、HF、NaOH溶液等反应。①Si＋O2________(可在空气中燃烧)。②Si＋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。

高温例：①SiO2＋2C=====_______________。②SiO2＋2NaOH===________________。

Si＋2CO↑Na2SiO3＋H2O③SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。Na2SiO3＋CO2↑

高温④SiO2＋CaCO3=====_______________。

高温⑤SiO2＋Na2CO3=====________________。CaSiO3＋CO2↑三、硅酸、硅酸盐1．硅酸弱弱

(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。①硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3SiO2＋H2O。

②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。

③硅酸在水中易聚合形成胶体。浓度较小时形成________________；浓度较大时形成凝胶。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。(2)制备。无色透明溶液干燥剂

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===________________。2NaCl＋H2SiO3↓Na2CO3＋H2SiO3↓2．硅酸盐硅氧金属不溶于水

(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。稳定二氧化硅金属氧化物(2)三种常见的硅酸盐产品。硅酸盐产品原料主要设备主要成分水泥石灰石、黏土水泥回转窑2CaO·SiO2，3CaO·SiO2，3CaO·Al2O3玻璃纯碱、石灰石、石英玻璃熔炉Na2O·CaO·6SiO2陶瓷黏土————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：【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【例2】(2013年江西太原模拟)下列试剂能与硅反应的是()。

①浓氨水；②浓氢氧化钠；③浓硝酸；④氢氟酸；⑤氟气；⑥浓硫酸。A．②④⑤B．①②C．②③⑥D．②④⑥

解析：Si和NaOH溶液反应生成Na2SiO3

和H2，与氢氟酸反应生成SiF4

和H2，与F2

化合生成SiF4。

答案：A考点2CO2

和SiO2

的比较【例3】(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：解答本题要注意两点：①SiO2

的性质：稳定性强、酸性氧化物；②SiO2

的特性：能与氢氟酸反应，不能与水直接反应生成硅酸。Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2↑CaCO3＋SiO2=====CaSiO3＋CO2↑

解析：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：高温高温但上述两个反应能发生并不是由于硅酸的酸性强于碳酸，而是遵循高沸点物质制低沸点物质的反应原理。答案：AD

【例4】(2013年广东东莞模拟)二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。a～e是对①～⑤反应中SiO2

所表现的化学性质或作用进行的判断，其中正确的是()。a．反应①中SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃b．反应②中SiO2

表现出氧化性c．反应③中SiO2

表现了酸性氧化物的通性d．反应④符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性酸酐的道理e．反应⑤中SiO2未参加氧化还原反应A．aceB．bdeC．cdeD．ab

解析：通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是③，因此a判断错误，c判断也错误；反应②是一个置换反应，其中二氧化硅被还原，表现出氧化性，b判断正确；反应④是一个复分解反应，用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d判断正确；反应⑤中硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因此二氧化硅没有参加氧化还原反应，e判断也正确；所以选项B正确。答案：B硅酸及硅酸盐考点31．硅酸受热易分解：H2SiO3项目硅酸化学式H2SiO3溶解性不溶于水酸性碳酸强于硅酸化学性质与碱反应(NaOH)H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O稳定性SiO2＋H2O用途作吸潮干燥剂、催化剂，或用作其他催化剂的载体2.硅酸盐(1)硅酸钠：其水溶液俗名水玻璃，无色粘稠液体，可做粘合剂、耐火材料、防腐剂等。(2)硅酸盐材料：玻璃和水泥的比较：项目玻璃水泥原料纯碱、石灰石、石英主要原料：石灰石、黏土；辅助原料：适量的石膏等化学方程式Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，Ca2CO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑—(续表）项目玻璃水泥产品的主要成分及特性普通玻璃主要成分：Na2O·CaO·6SiO2。玻璃是混合物，属于玻璃态物质，无固定熔点，在某一温度范围内软化可加工成制品水泥主要成分：3CaO·SiO2硅酸三钙2CaO·SiO2硅酸二钙3CaO·Al2O3铝酸三钙具有水硬性(熟料中加适量石膏以调节水泥硬化速度)【例5】(2013年广东模拟)能证明碳酸比硅酸酸性强的实验事实是()。

解析：酸性强弱与这种酸的氧化物所处的状态及化学活动性无关，所以A、B项都不正确；C项是它们的物理性质，只有D项较强酸制弱酸能够证明。

答案：D【例6】下列材料的特性及用途叙述不正确的是()。

A．氧化铝陶瓷具有两性，可用来制造人造牙齿

B．氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用来制造柴油机

C．光导纤维传导光的性能很强，是非常好的通讯材料

D．人造刚玉硬度高，用于制造刚玉球磨机

解析：氧化铝陶瓷对人体无毒，不溶于水，强度高，耐磨损，耐酸碱腐蚀，对人体组织的适应性好，所以可用来制人造牙齿，但不具有两性。

答案：A规律方法碳酸盐和碳酸氢盐的性质比较

1．常见相互转化问题

(1)碳酸钙和碳酸氢钙的转化：①自然现象中石灰岩洞和钟乳石的形成、岩石的风化都是碳酸钙转化为碳酸氢钙的过程；②石笋的形成是碳酸氢钙转化为碳酸钙。

(2)碳酸钠和碳酸氢钠的转化：①碳酸钠溶液与盐酸反应不如碳酸氢钠与盐酸反应剧烈；②除去碳酸氢钠溶液中的碳酸钠时，通入CO2；③除去碳酸钠中的碳酸氢钠杂质时，固体直接加热，溶液时加NaOH；④除去二氧化碳中的氯化氢时，用碳酸氢钠溶液，不用碳酸钠溶液。

2．稳定性规律：酸<酸式盐<正盐，如H2CO3<NaHCO3<Na2CO3。

3．溶解度：一般规律：酸式盐>正盐，如Ca(HCO3)2>CaCO3；特例：NaHCO3<Na2CO3。

4．与酸反应碳酸钠与盐酸反应时，滴加顺序不同，产生的现象不同。

(1)向盐酸中逐滴加入碳酸钠溶液，开始有气体放出：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O。

(2)向碳酸钠溶液中逐滴加入盐酸，开始无气体放出：Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl，继续滴加才有气体放出：NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑。【例7】为确定

NaHCO3

固体中是否含Na2CO3，下列实验操作及判断正确的是()。

A．观察样品加热时能否放出气体

B．观察样品加盐酸时能否放出气体

C．将样品溶于水中，加入澄清石灰水，观察是否有白色沉淀生成

D．将样品溶于水中，滴加少量BaCl2

溶液，观察是否有白色沉淀生成答案：D解析：

NaHCO3固体加热能分解生成Na2CO3和CO2，所以不能通过加热时是否放出气体来判断是否含Na2CO3，A错；加盐酸时，NaHCO3和Na2CO3都有气体生成，B错；溶于水中，加入澄清石灰水，都有白色沉淀CaCO3生成，C错；溶于水中，滴加少量BaCl2溶液，Na2CO3与BaCl2反应有白色沉淀BaCO3生成，NaHCO3则无明显现象，D对。【例8】可以肯定溶液中大量存在的理由是()。

A．加入AgNO3

溶液，有大量白色沉淀产生

B．加入酸，有无色无味气体产生

C．加入BaCl2

溶液时有白色沉淀产生，再加稀盐酸则沉淀溶解，产生可使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体

D．加入Ba(OH)2

溶液时有白色沉淀产生，再加稀盐酸，现象如C项所述

答案：C1．下列关于碳和硅的叙述中，不正确的是()。题组一碳和硅的单质

A．＋4价氧化物都能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：C项，SiO2

不能直接与水反应生成硅酸；D项，石墨是导体，晶体硅是半导体，都能导电。

答案：C···2．(2013年吉林长春模拟)下列关于

C、Si、S、Cl四种非金属元素的说法中，正确的是()。

A．两两结合形成的化合物都是共价化合物

B．在自然界中都能以游离态形式存在

C．氢化物的热稳定性：CH4<SiH4<H2S<HCl D．最高价氧化物都能与水反应生成相应的酸，且酸性依次增强

解析：硅和氯在自然界中都以化合态形式存在，故B错误；由于C的非金属性强于Si，所以CH4

的热稳定性强于SiH4，碳酸的酸性强于硅酸，并且SiO2

不溶于水，不能与水反应生成硅酸，故C、D错误。

答案：A3．关于二氧化硅，下列叙述不正确的是()。题组二CO2

和SiO2

的性质A．水晶的主要成分是二氧化硅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()。

①焦炭；②纯碱；③碳酸钙；④氢氟酸；⑤硝酸；⑥氢氧化钠；⑦硝酸钙。A．③⑤⑦B．⑤⑦C．③⑤D．⑤

解析：与焦炭能在高温下反应；与纯碱反应：Na2CO3＋SiO2

高温＋2H2O；与氢氧化钠反应：2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O。

答案：B====Na2SiO3＋CO2↑；与氢氟酸反应：4HF＋SiO2===SiF4↑不正确的是()。题组三碳酸盐和硅酸盐的性质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：Na2SiO3

与盐酸反应生成H2SiO3，不能放出气泡，B错误。

答案：B···于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其多数为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为＋2价)，下列关)。

A．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2

B．性质稳定，不易脱色

C．易溶于强酸和强碱

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。

答案：C···题组四新型无机材料

7．(2012年重庆高考改编)金刚石、SiC

具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛。

(1)碳与短周期元素Q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物，其中一种化合物R为非极性分子。碳元素在周期表中的位置是_________，Q是_______，R的