碳、硅及其化合物（含答案）-2026届高三化学一轮复习学案

第13讲碳、硅及其化合物

备考导航

1,了解碳、硅及其重要化合物的主要性质和应用。

复习目标2.了解粗硅的冶炼方法（从沙子到单晶硅）。

3,了解传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的种类、性质和用途。

HFHF

——-——►SiF4v--------

Cb减HC1）,

高温

SiCL高温C,高温CaO,

5iO,

（或SiHCh）亡褊,）1-315_____।J

INaOHNaOHI

1

-----------Na2SiO,一।»H2SiO3

SiO”HC1（或CQ,+HQ）SiO,

熟记网络2

高温足量。"点燃'高温

［少量点燃re孰点单Ca（OHh-CO2+H2O

CaO

CaC,-^—--CCO；------------------Ca（HCO3）2

高inn（或H?O高温）C,高温卜。2（过量）

Fe2O3,高温

可温wc

iO---------------------►Ca（OH）2

FeHQ

判断正误（正确的打“q”，错误的打“x”）。

（1）活性炭具有除异味和杀菌作用（）

（2）（2024•南京、盐城一模）金刚石、石墨、C60三者互为同位素（）

（3）单晶硅和石英互为同素异形体（）

（4）天然石英和水晶的主要成分都是二氧化硅（）

（5）计算机芯片、光导纤维、太阳能电池板的化学成分都是高纯硅（）

高*日

（6）（2020・江苏卷）已知反应：SiCl4（g）+2H2（g）----Si（s）+4HCl（g）,每生成1molSi需消

课前自测耗2X22.4LH2（）

（7）SiO2的熔点比干冰高的原因是SiCh分子间的范德华力大（）

（8）可用磨口玻璃瓶保存NaOH溶液（）

（9）硅酸钠是一种难溶于水的硅酸盐（）

（10）在某固体试样加水后的上层清液中，滴加盐酸出现白色沉淀，再加NaOH溶液沉淀

溶解，则该固体试样中存在sioF（）

（11）陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐（）

（12）汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器，其主要原料为黏土（）

考点研析

考点1碳、硅单质

知识梳理

知识He、Si单质的结构、物理性质及用途

1.自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素仅有化合态。碳单质主要有金刚石、石墨、

C60、石墨烯等，它们之间的关系是互为；硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。

2.C、Si单质的物理性质与用途

（1）金刚石：熔点高、硬度大，可作切割刀具。

（2）晶体硅：灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高，可用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电

池板。

（3）石墨：熔点高、质软、有滑腻感、能导电，可用作铅笔芯、电极。

（4）石墨烯：石墨烯就是单层石墨，有优良的导电性能。

3.C60结构分析

C6o（如图所示）是由60个C原子形成的封闭笼状分子，形似足球的32面体，有个六边形和

个五边形。

知识旧碳的化学性质

1.与氧气反应

占搬

C+O2^=CO2（O2足量）；

占燃，I

2C+O2^==2CO（O2少量）o

2.与氧化物反应

高温

（1）C+CO2

高温

⑵3C+2Fe2O3

⑶C+H2O*=CO+H2（工业制水煤气）

3.与强氧化性酸反应

C+—H2SC）4（浓）==_

C+—HNO3（浓）=^=_

知识回硅的化学性质

1.与02反应：Si+O2^^SiO2

2.与F2、CL反应

Si+2F2=SiF4、Si+2Cl2^=SiCl4

3.与氯化氢反应

Si+3HC1=H2+SiHCl3

4.与氢氟酸反应（写化学方程式，下同）:

5.与NaOH溶液反应：____________

知识E1高纯硅的制备

1.原料：焦炭和石英。

2.粗硅的制备：SiO2+2C=£^o

300°C1100°C

3.粗硅的提纯：Si+3HCl=^=H2+SiHCl3>H2+SiHCl3==Si+3HCl

典题悟法

类型U物质的转化

gT（2024•江苏各地模拟重组）下列化学方程式书写错误的是（）

A.Si+4HF=SiF4t+2H2t

B.Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2f

C.Si+4HCl（aq）=SiCl4+2H2t

D.SiO2+2C=^=Si+2COt

类型旧工业制硅

画的2（2023・湖北卷）工业制备高纯硅的主要过程如下。下列说法错误的是（）

石英砂F号k粗硅枭SiHCb恐高纯硅

A,制备粗硅的化学方程式为SiCh+2C^^Si+2cot

B.1molSi中含有的Si—Si的数目约为4X6.02X©

C.原料气HC1和H2应充分去除水和氧气

D.生成SiHCb的反应为燧减过程

考点2碳、硅的氧化物

知识梳理

知识U-氧化碳

1.物理性质

通常状况下为无色、无味的气体，难溶于水。

2.化学性质

占懒

（1）可燃性：2co+。2三兰三2co2

（2）还原性：CO+CuO=^=Cu+CO2、

3co+Fe2Ch要逞=2Fe+3co2（高炉炼铁）。

知识曰SiO2与CO2的性质及用途

物质SiO2（_____氧化物）C02（_____氧化物）

硬度—，熔、沸点—，常温下为固体，

物理性质熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水

不溶于水

化学与水反应不反应CO2+H2OH2c。3

性质

与C反应SiO2+2C-^-Si+2COtC+CO2-^-2CO

SiO+

与HF反应2不反应

4HF=____________________________

CO2+2NaOH=________________（少

SiO+2NaOH=NaSiO+HO量CO2）

与碱反应2232

盛碱液的试剂瓶不能用玻璃塞CO2+NaOH^=_______________（过量

CO2）

声源Ca（ClO）2+CO2+H2O=CaCO3!+

与盐反应SiO+NaCO——NaSiO+COt

2232322HC1O

与碱性氧化

SiO+CaO=^=CaSiOCO2+Na2O=Na2CO3

物反应23

用途SiO2是制造光导纤维的主要原料干冰（固态CO2）用于人工降雨

.用常考归纳.

①C02中混有的CO用灼热的CuO除去。

②石英、水晶、沙子的主要成分是o珍珠的主要成分是CaCO3；钻石是金刚石；宝石的

主要成分是A1203O

③SiCh难溶于水，不能与水反应生成H2SQ3。

④SiCh是酸性氧化物，不与强酸（如盐酸、硫酸、硝酸）反应，但能与弱酸一氢氟酸反应生成SiF4气

体，故可用氢氟酸在玻璃上刻字绘画。

⑤SiCh是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成硅酸钠和水。硅酸钠是一种黏合剂，故在保存氢氧化

钠、氢氧化钾、Na2cCh等碱性溶液时，不能将其装在带磨口玻璃塞的玻璃试剂瓶内，要用橡胶塞。

⑥石英生烟不能用来熔融NaOH等碱性固体。

典题悟法

类型II物质的转化

阿的（2024.江苏各地模拟重组）下列物质转化关系正确的是（）

N

A.SiO2»Na2SiO3^SiO2

B.Si也■望SiCh理*H2SQ3

C.H,SiO3SiO2SiCl4

D.CaCO,-^CaO^rCaSiOs

国丽（2024.江苏各地模拟重组）下列化学反应表示错误的是（）

A,氢氟酸与玻璃中SiCh反应：SiO2+4HF=SiF4t+2H2O

B.SiHCb转化为高纯硅的化学方程式：SiHCl3+H2^=Si+3HC1

C.盛放碱液的试剂瓶不能用玻璃塞的原因：SiO2+2OH-=SiOr+H2O

D.向苯酚钠溶液中通入少量的CO2：2C6H5O+CO2+H2O—*2C6H5OH+COF

类型旧金属离子与酸式碳酸盐反应

画的(1)向FeSCU溶液中加入NH4HCO3,生成FeCCh并且产生一种无色气体，写出对应的离子方

程式：o

(2)50℃时，向MnSCU溶液中加入NH4HCO3沉铸，生成MnCCh并且产生一种无色气体，写出对应的

化学方程式：o

(3)50℃时，向ZnSO4溶液中加入NH4HCO3“碳化”，生成ZnCO3-2Zn(OH)2H2O>(NH4)2SO4WCO2,

写出“碳化"过程的化学方程式：_________________________________________________________________

----------------〈深度指津〉----------------

有关酸式碳酸盐的反应

类型1：金属离子M2+与HCO,反应生成碳酸盐MCO3沉淀、CO2气体和水；M2+主要有：Ca2\Fe2

+、Mn2\Ni2\C02+等。

2+

Fe+2HCOF=FeCO33+CO2t+H2O

2+

Ca+2HCOF=CaCO3(+CO2t+H2O

类型2：金属离子M3+与HCO5反应生成M(0H)3沉淀和CO2气体；M3+主要有：Al3\Fe3+^»

3+

Al+3HCO；=A1(OH)3!+3CO2t

3+

Fe+3HCOr=Fe(OH)3I+3CO2t

类型3：金属离子M2+与HCO5反应生成碱式碳酸盐M2(0H)2cO3沉淀或带结晶水的碱式碳酸盐沉淀［如

ZnCO3-2Zn(OH)2・H2。］和CO2气体；M?+主要有：Cu2+>Zn?+等。

考点3碳酸、硅酸、硅酸盐

知识梳理

知识U碳酸与碳酸根离子

H2c03中，碳原子的杂化方式为oH2c。3属于分子晶体。COM中，碳原子的杂化方式为

,CO1的空间结构为o

知识回硅酸

1.分子结构：H2SiO3分子中，Si原子的杂化方式为o但在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四

面体(与Si在四面体的中心’Si原子的杂化方式为o

2.物理性质：—溶于水。

3.化学性质

(1)弱酸性

①H2SiC>3酸性比H2c03—,(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红。

②HzSiCh能与NaOH溶液反应(写化学方程式):_________________________________________________

(2)不稳定性：H2SiO3=o

4.用途

硅酸在水中易缩合形成胶体，将硅酸凝胶烘干脱水得到硅胶(SiCh)，硅胶常用作干燥剂。

知识©硅酸钠(NazSiCh)

1.物理性质：易溶于水的白色粉状固体。

2.化学性质(写化学方程式)

(1)与盐酸反应：;

(2)硅酸钠溶液中通入过量CO2：______________________________________________________________

(说明酸性：H2cCh_H2SiO3;非金属性：C__Si)

3.用途：NazSiCh溶液(水玻璃)可用作黏合剂、木林防火齐I」。

知识E1无机非金属材料

1.传统硅酸盐材料

水泥玻璃陶瓷

石英(SiO2)、纯碱(Na2co3)、石

主要原料石灰石、黏土、石膏黏土

灰石(CaC03)

硅酸三钙(3CaOSiO2)、硅酸

硅酸钠(NazSiCh)、硅酸钙

主要成分二钙(2CaOSiC>2)、铝酸三钙硅酸盐

(CaSiO3)>二氧化硅(SiCh)

(3CaO-Al2O3)

高源

Na2cCh+SiO——NaSiO+

制备过程中的223

复杂的物理及化学变化C02t、CaCO3+SiO2=^=复杂的物理及化学变化

主要反应

CaSiO3+CO2f

抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐

特性水硬性无固定熔点

高温、绝缘

2.新型无机非金属材料

(l)Si：Si晶体是半导体材料，可用于制造硅芯片和硅太阳能电池板。

(2)SiO2：SiCh具有良好的导光性，可用于制造光导纤维和光学仪器。

(3)新型陶瓷

①耐高温结构陶瓷(如：SiC、Si3N4);

②压电陶瓷(如：钛酸盐、错酸盐)；

③透明陶瓷(ALCh、A1N)；

④超导陶瓷。

（4）碳纳米材料

碳纳米材料包括富勒烯、碳纳米管（生产电池和传感器等）、石墨烯（用于超级电容器、电池）等。

典题悟法

类型11物质的性质与用途

画电（2024•江苏各地模拟重组）下列物质结构与性质或物质性质与用途对应关系正确的是（）

A.石墨晶体的层状结构间存在分子间作用力，具有导电性

B.SiC中原子以共价键形成空间网状结构，可作砂轮的磨料

C.SiCh是酸性氧化物，能用氢氟酸雕刻玻璃

D.SiCh硬度高，可用于制造光导纤维

类型日物质的转化

倒刖7（2023•江苏各地模拟重组）在给定条件下，下列物质间的转化能实现的是（）

A.SiO2N?®）Na2SiO3（aq）-^*H2SiO3

B.SiCh名警SiC14—1rSi

N）

C.SiO2^H2SiO3»Na2SiO3

D.石英砂一匚粗硅一1*SiCL

fWinn.

画酿（2024•江苏各地模拟重组）下列说法正确的是（）

++

A.向NazSiCh溶液中滴加稀盐酸：Na2SiO3+2H=H2SiO3i+2Na

B.用pH计测量Na2SiO3溶液和Na2cCh溶液的pH,探究H2cCh酸性比H2SiO3强

C.将浓盐酸滴入Na2cCh固体中，生成的气体通入盛有NazSiCh溶液的试管中，出现浑浊，碳的非金

属性强于硅

D.向久置的NazSiCh溶液滴加稀盐酸，有气泡产生，说明NazSiCh溶液已变质

类型回传统硅酸盐材料

画加（2024•江苏各地模拟重组）下列叙述正确的是（）

A.石墨烯属于传统无机非金属材料

B.烧制陶器的主要原料为黏土、石灰石和石英砂

C.制玻璃的原料之一可用作制光导纤维

D.硼硅玻璃中含有的NazOBzChSiCh是一种复杂的氧化物

类型国新型无机非金属材料

凰丽（2024•江苏各地模拟重组）下列叙述正确的是（）

①“C919”大飞机使用的氮化硅陶瓷属于传统硅酸盐材料

②“天和”核心舱电推进系统中的霍尔推力器腔体使用的氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料

③“神舟十三号”宇宙飞船返回舱所用高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料

④相控阵雷达使用的碳化硅陶瓷属于新型的有机材料

A.①④B.②③

C.①③D.②④

----------------〈深度指津〉----------------

硅酸盐的氧化物书写

1.氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物一较活泼金属氧化物一二氧化硅一水，不同氧化物间以

隔开。

2.各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。

3.当计量数配置出现分数时应化为整数。如正长石：KAlSi3O8不能写成;K2O$A12O3-3SiO2,应写成

K2OAl2O3-6SiO2»

质量评in

1.（2021.江苏适应性）“中国芯”的主要原材料是高纯单晶硅，反应SiCL（g）+2H2（g）=^=Si⑸+

4HCl（g）可用于纯硅的制备。下列有关说法正确的是（）

A.SiCU为极性分子

B.HC1的电子式为H：C1：

C.单晶硅为分子晶体

D.硅原子的结构示意图为④）》

2.（2019・江苏卷）下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是（）

A.二氧化硅具有高熔点，可用于制备光导纤维

B.SiCh熔点很高，可用于制造用烟

C.SiCh熔点高、硬度大，可用于制作光学仪器

D.硅酸钠易溶于水，可用于生产黏合剂和防火剂

阅读下列材料，完成第3题。

甲烷具有较大的燃烧热（890.3kJ/mol）,是常见燃料；硅晶体表面SiCh能与氢氟酸（HF,弱酸）反应生成

H2SiF6（H2SiF6在水中完全电离为『和SiF「）；1885年德国化学家将硫化错（GeS?）与印共热制得了门捷列

夫预言的类硅一错；Pb、PbCh是铅酸蓄电池的电极材料。

3.（2022・江苏卷）下列化学反应表示正确的是（）

+-

A.SiCh与HF溶液反应：SiO2+6HF=2H+SiFg+2H2O

B.高温下H2还原GeS2：GeS2+H2=Ge+2H2S

-

C.铅酸蓄电池放电时的正极反应：Pb-2e+SOF=PbSO4

D.甲烷的燃烧：CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）A//=+890.3kJ/mol

4.（1）实验室由炼钢污泥（简称铁泥，主要成分为铁的氧化物）制备软磁性材料a-FezCh。其主要实验流

程如图所示:

铁泥一|酸浸|一|还原|一|除杂|一|沉铁|-a-Fe2O3

将提纯后的FeSCU溶液与氨水-NH4HCO3混合溶液反应，生成FeCO3沉淀。生成FeCCh沉淀的离子方

程式：__________________________________________________________________________________________

(2)配制FeCb溶液时，某同学误将FeCh固体直接放入NaHCO3溶液中，看到红褐色沉淀和大量气泡,

用离子方程式解释原因：。

(3)(2023•南京、盐城一模)氟碳锦矿(主要成分为CeFCCh)和浓硫酸发生反应，生成Ce2(SCU)3等。该反

应不宜在玻璃器皿中进行，其原因是。

第13讲碳、硅及其化合物

［备考导航］

(l)x(2)X(3)X(4)4(5)x(6)X(7)x⑻x(9)x(10)x(11)A/(12)4

考点1

［知识梳理］

知识11.同素异形体3.2012

知识22.(1)2CO(2)4Fe+3cCht

3.2CO2t+2SO2t+2H2O

4CO2t+4NO2t+2H2O

矢口识34.Si+4HF=SiF4t+2H2t

5.Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2t

知识42.Si+2COt

［典题悟法］

典例1C【解析】Si与盐酸不反应，C错误。

典例2B【解析】ImolSi中含有2moiSi—Si,B错误；Hz易燃易爆，SiHCb极易水解，故原料

气HC1和H2应充分去除水和氧气，C正确；Si+3HCl==H2+SiHCb是气体分子数减小的反应，为焙减

过程，D正确。

考点2

［知识梳理］

知识2酸性酸性大高SiF4f+2H2ONa2cO3+H2ONaHCO3

［常考归纳］②SiCh

［典题悟法］

典例3D【解析】NazSiCh与HC1反应生成H2SiC>3,A错误；SiCh与水不反应，B错误；SiCh与

HC1不反应，C错误。

典例4D【解析】苯酚钠溶液中通入少量CO2,发生反应生成苯酚和NaHCCh，D错误。

2+

典例5(1)Fe+2HCOF=FeCO33+C02t+H20

50℃

(2)MnSO4+2NH4HCO3^=MnCO33+CO2t+(NH4)2SO4+H2O

(3)3ZnSO4+6NH4HCO3=3(NH4)2SO4+ZnCO3-2Zn(OH)2-H2OI+5CO2t

考点3

［知识梳理］

知识1Sp2Sp2平面三角形

知识2l.sp2sp32.难3.⑴①弱不能

②H2SiC)3+2NaOH=Na2SiO3+2H2。(2)SiO2+H2O

知识32.(1)Na2SiO3+2HCl=H2SiO3I+2N