通用版2019版高考化学微一轮复习第12讲碳硅及其化合物学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 12 讲 碳、硅及其化合物 考纲要求 1.掌握 C、 Si元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。 2.了解 C、 Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。 3.以新材料、新技术为背景考查 C、 Si 元素及其重要化合物的性质及应用。 考点一 碳、硅的性质及其应用 1单质的存在形态、物理性质和用途 碳 硅 存在形态 游离态和化合态 化合态 物理性质 金刚石：熔点很高， 硬度很大 石墨：硬度较小， 电的良导体 灰黑色固体，有金属光泽、熔点高、硬度大，有脆性 用途 金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯 半导体材料、太阳能电池和合金材料 2.C、 Si 的化学

2、性质 (写化学方程式 ) (1)C的化学性质 还原性 (2)Si的化学性质 还原性 【 精品教育资源文库 】 Si? 与非金属单质? O2： Si O2= SiO2F2： Si 2F2=SiF4Cl2： Si 2Cl2=SiCl4与强碱溶液： Si 2NaOH H2O=Na2SiO3 2H2与氢氟酸： Si 4HF=SiF4 2H2【感悟测评】 判断正误 (正确的打 “” ，错误的打 “”) (1)碳的几种单质物理性质不同的主要原因是其结构不同。 ( ) (2)金刚石、石墨、 C60三者之间互为同位素关系。 ( ) (3)无定形硅常用于制作半导体材料。 ( ) (4)常温下硅既不能与强酸反应

3、也不能与强碱反应。 ( ) (5)加热到一定温度，硅能与氧气、氯气等非金属反应。 ( ) (6)晶体硅可用作光导纤维材料。 ( ) 答案： (1) (2) (3) (4) (5) (6) 碳、硅单质的特殊性 1一般情况下，非金属元素单质熔、沸点低，硬度小，但晶体硅、金刚石熔、沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质。 2一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。 3 Si的还原性大于 C，但 C在高温下能还原出 Si： SiO2 2C=高温Si 2CO 。 4非金属单质与碱反应一般既作氧化剂又作还原剂，且无氢气放出，但硅与强碱溶液反应只作还原剂，且放出氢气： S

4、i 2NaOH H2O=Na2SiO3 2H2 。 5非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能跟 HF 作用： Si 4HF=SiF4 2H2 。 6一般情况下，金属 (Na、 K)能置换出水中的氢，但 C在高温下也能置换出 H2O中的氢：C H2O(g)=高温H2 CO。 考向一 碳、硅的性质和用途 1下列说法正确的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A常温下硅与 O2不反应，故硅在自然界中有游离态 B碳、硅的单质均不导电 C碳、硅与 O2反应均生成酸性氧化物 D工业上利用碳与 H2O(g)反应制水煤气 解析： A 项， 硅在自然界中无游离态； B 项，石墨、晶体硅能导电； C 项， C

5、 与 O2反应生成的 CO不是酸性氧化物。 答案： D 2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、 SiO2都不溶于水， CO也不与 NaOH 溶液反应，故 A、 C错误；碳除了金刚石、石墨外还有 C60等单质，故 D错误。 答案： B 考向二 硅的工业制法 3半导体工业中，有一句行话： “ 从沙滩到用户 ” ，即由 SiO2制取 Si。制取过程中不涉及的化学反应是 ( ) A 2C SiO2=高温Si 2CO B SiO2 2NaOH=Na2S

6、iO3 H2O C Si 2Cl2=SiCl4 D SiCl4 2H2=高温Si 4HCl 解析： 工业制取纯硅的工艺流程为： SiO2 C粗硅 Cl2SiCl4 H2纯硅，该工艺流程中不涉及 SiO2与 NaOH溶液的反应。 答案： B 4用无机矿物资源生产部分材料，其产品流程示意图如下： 【 精品教育资源文库 】 下列有关说法中不正确的是 ( ) A制取粗硅时可能发生生成 SiC的反应 B生产铝、铜、高纯硅及玻璃的过程中都涉及氧化还原反应 C黄铜矿冶炼铜时， SO2可用于生产硫酸， FeO 可用作冶炼铁的原料 D粗硅制高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次分馏的方法 解析： 生产玻璃不涉及氧化还

7、原反应。 答案： B 考点二 CO2、 SiO2的性质与应用 CO2和 SiO2的比较 二氧化碳 二氧化硅 结构 存在单个 CO2分子 空间立体网状结构， 不存在 单个分子 主要物理性质 熔、沸点低，常温下为气体，能 溶于水 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体， 不 溶于水 化 学性质 水 CO2 H2O H2CO3 不反应 酸 不反应 SiO2 4HF=SiF4 2H2O(特例 ) 碱 CO2 2NaOH= Na2CO3 H2O或 SiO2 2NaOH=Na2SiO3 H2O(盛碱液的试剂瓶用 橡胶 塞 ) 【 精品教育资源文库 】 CO2 NaOH =NaHCO3 化 学性质 盐 Ca(C

8、lO)2 CO2H2O=CaCO3 2HClO， CO2Na2CO3 H2O=2NaHCO3 SiO2 Na2CO3=高温Na2SiO3 CO2( 制玻璃 ) 碱性 氧化物 CO2 Na2O=Na2CO3 SiO2 CaO=高温CaSiO3 用途 化工原料、灭火剂，干冰用于人工降雨 光学镜片、石英坩埚、光导纤维 【多维思考】 1 SiO2既能与 NaOH反应又能与 HF反应， SiO2是两性氧化物吗？为什么？ 提示： 不是，因为 SiO2与氢氟酸反应生成的不是盐。 2指出 3C SiO2=高温SiC 2CO 中的氧化剂和还原剂。 提示： 氧化剂、还原剂均是 C。 二氧化硅性质的特殊性 多数酸性

9、氧化物的共性 二氧化硅的特性 非金属氧化物的熔沸点一般较低 SiO2的熔点却很高 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反应 SiO2 4HF=SiF4 2H2O “ 较强酸制较弱酸 ” 是复分解反应的一般规律，H2CO3酸性强于 H2SiO3： Na2SiO3 CO2 H2O= Na2CO3 H2SiO3 以下反应不能说明酸性的强弱 Na2CO3 SiO2=高温Na2SiO3 CO2 CaCO3 SiO2=高温CaSiO3 CO2 【 精品教育资源文库 】 考向一 SiO2的性质及用途 1下列说法正确的是 ( ) A在粗硅的制取中发生 2C

10、 SiO2=高温2CO Si，硅被还原，所以碳的还原性强于硅的还原性 B盛放 NaOH溶液时，使用带玻璃塞的磨口瓶 C用 SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后再通入 CO2 D由 Na2CO3 SiO2=高温Na2SiO3 CO2 可知，硅酸的酸性强于碳酸 解析： 选项 A、 D 的反应在高温且均生成了气体，使平衡正移，致使反应能顺利进行，但不能说明 C、 Si的还原性强弱，也不能说明 H2SiO3与 H2CO3酸性的强弱，故错误； NaOH能与玻璃成 分中的 SiO2 反应生成 Na2SiO3而使瓶塞粘在一起。由 SiO2 制取 H2SiO3的过程为：SiO2 NaOH溶

11、液Na2SiO3 通入 CO2H2SiO3。 答案： C 2指出下列反应中 SiO2所表现的化学性质或作用，在 A E 选项中选择正确答案填入括号内。 (1)SiO2 2NaOH=Na2SiO3 H2O ( ) (2)SiO2 Na2CO3=高温Na2SiO3 CO2( ) (3)SiO2 2C=高温Si 2CO ( ) (4)SiO2 3C=高温SiC 2CO ( ) (5)SiO2 4HF=SiF4 2H2O ( ) A作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀 B氧化性 C酸性氧化物的通性 D将挥发性的酸酐从其盐中置换出来 E未参加氧化还原反应 答案： (1)C (2)D (3)B (4)E (

12、5)A 【速记卡片】 SiO2的特殊性 1 SiO2是 H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备 H2SiO3。 2酸性氧化物一般不与酸作用，但 SiO2能跟 HF作用： SiO2 4HF=SiF4 2H2O。 【 精品教育资源文库 】 考向二 CO2与盐或碱溶液反应的规律 3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

13、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 答案： B 4标准状况下，将 3.36 L CO2气体通入 200 mL 1.00 molL 1 NaOH 溶液中，充分反应后溶液中 c(CO23 )与 c(HCO3 )的比值为 (不考虑 CO23 、 HCO3 的水解 ) ( ) A 11 B 12 C 21 D 13 解析： n(CO2) 3.36 L22.4 Lmol 1 0.15 mol， n(NaOH) 0.2 L1.00 molL 1 0.2 mol 由于 1n?NaOH?n?CO2?2，故二者完

14、全反应生成含 Na2CO3和 NaHCO3的混合溶液 设 n(Na2CO3) x， n(NaHCO3) y 则有? x y 0.15 mol?根据碳元素守恒 ?2x y 0.2 mol?根据钠 元素守恒 ? 解得 x 0.05 mol， y 0.1 mol 答案： B 【速记卡片】 CO2与 NaOH溶液反应产物的判断 (1)将 CO2通入一定量的 NaOH溶液中至过量的反应原理： 转化示意图： NaOH CO2Na2CO3 CO2NaHCO3 有关化学方程式： .2NaOH CO2=Na2CO3 H2O .Na 2CO3 CO2 H2O=2NaHCO3 (2)反应后 溶质成分的判断： 【

15、精品教育资源文库 】 考点三 硅酸及无机非金属材料 1硅酸 (1)溶解性：不溶于水。 (2)化学性质 (3)制备 可用硅酸钠与盐酸反应制得： Na2SiO3 2HCl=H2SiO3 2NaCl。 (4)用途：硅酸用于制硅胶，硅胶可用作 催化剂 的载体和干燥剂。 2硅酸盐 (1)硅酸盐 由 硅、氧 和 金属 组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。 (2)硅酸钠 硅酸钠水溶液俗称 水玻璃 ，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料等。 3无机非金属材料 (1)硅酸盐材料 水泥 普通玻璃 陶瓷 生产原料 黏土、石灰石 纯碱、石灰石、石英砂 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 (2)具有特殊功能的含硅物质 碳化硅具有金刚石结构，可用