《高考化學一輪復習 專題三 非金屬元素及其化合物 第10講 碳、硅及其化合物講解課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高考化學一輪復習 專題三 非金屬元素及其化合物 第10講 碳、硅及其化合物講解課件（37頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、化學課標版化學課標版第10講 碳、硅及其化合物考點一碳、硅及其氧化物考點一碳、硅及其氧化物1.C、Si單質(zhì)的存在形態(tài)、物理性質(zhì)及用途單質(zhì)的存在形態(tài)、物理性質(zhì)及用途 碳硅存在形態(tài)游離態(tài)和化合態(tài)化合態(tài) 結(jié)構(gòu)金剛石:空間網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu)石墨:層狀結(jié)構(gòu)晶體硅:與金剛石類似的空間網(wǎng) 結(jié)構(gòu)物理性質(zhì)金剛石熔點高、硬度大石墨熔點高、質(zhì)軟,有滑膩感晶體硅為灰黑色固體,有金屬光澤、硬度大、熔點高用途金剛石用作切割刀具,石墨用作電極、鉛筆芯晶體硅用作半導體 材料、硅芯片和硅太陽能電池2.硅的化學性質(zhì)硅的化學性質(zhì)硅的化學性質(zhì)不活潑,常溫下只能與F2、氫氟酸、強堿溶液反應;在加熱條件下,能與O2、Cl2等少數(shù)非金屬單質(zhì)化合。

2、寫出下列相關反應的化學方程式:3.硅的工業(yè)制法及提純4.二氧化硅與二氧化碳的比較二氧化硅與二氧化碳的比較物質(zhì)二氧化硅二氧化碳結(jié)構(gòu)立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),不存在單個分子存在單個CO2分子主要物理性質(zhì)硬度大,熔、沸點高,常溫下為固體,不溶于水熔、沸點低,常溫下為氣體,微溶于水與水反應 不反應CO2+H2O H2CO3與酸反應 只與氫氟酸反應:SiO2+4HF SiF4+2H2O不反應與堿反應 SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O (盛堿液的試劑瓶用橡 塞)CO2少量:CO2+2NaOH Na2CO3+H2OCO2過量:CO2+NaOH NaHCO3物質(zhì)二氧化硅二氧化碳結(jié)構(gòu)立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),不存在單個分子

3、存在單個CO2分子主要物理性質(zhì)硬度大,熔、沸點高,常溫下為固體,不溶于水熔、沸點低,常溫下為氣體,微溶于水與鹽反應如與Na2CO3反應:SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2 如與Na2SiO3反應:Na2SiO3+H2O+CO2(不足) H2SiO3+Na2CO3或Na2SiO3+2H2O+2CO2(足量) H2SiO3+2NaHCO3與堿性氧化物反應如與CaO反應:SiO2+CaO Ca-SiO3如與Na2O反應:Na2O+CO2 Na2CO3用途制光導纖維、光學儀器、電子部件制飲料、制碳酸鹽1.判斷正誤判斷正誤,正確的畫正確的畫“”,錯誤的畫錯誤的畫“”。(1)碳單質(zhì)的化學性質(zhì)主

4、要表現(xiàn)為還原性,能被氧化劑氧化為+2價或+4價的化合物()(2)硅的性質(zhì)很穩(wěn)定,在常溫下不與任何物質(zhì)反應()(3)C60、金剛石、石墨互為同位素()(4)SiO2不與水反應生成硅酸,因此SiO2不是酸性氧化物()(5)SiO2不與任何酸反應()(6)2C+SiO2 Si+2CO,說明C的還原性比Si強()(7)根據(jù)反應:SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2,可知SiO2水化物的酸性比H2CO3強()答案(1)(2)(3)(4) (5)(6)(7)2.【多維思考】(1)從元素周期表的位置看,碳和硅均為A族元素,自然界中有碳的多種單質(zhì)存在,自然界中有硅的單質(zhì)嗎?為什么?(2)從元素周期表

5、的位置看,硅的還原性比碳強,但碳能與SiO2反應制取Si,試從化學平衡的角度認識該反應發(fā)生的原因。答案(1)沒有。因為硅有很強的親氧性,在地殼形成時硅與氧易結(jié)合,難分離,因此硅在自然界中主要以氧化物和硅酸鹽形式存在。(2)2C+SiO2Si+2CO,CO氣體逸出,促使反應正向進行。題組一碳、硅的性質(zhì)和應用1.下列關于碳和硅的敘述中,正確的是()A.氧化物都能與NaOH溶液反應B.單質(zhì)在加熱時都能跟O2反應C.氧化物都能溶于水生成相應的酸D.碳和硅兩種元素共有兩種單質(zhì)答案 BCO不溶于水,不能生成相應的酸,也不能與NaOH溶液反應;SiO2不溶于水,也不能生成相應的酸; 碳有金剛石、石墨、C60

6、等同素異形體,硅有晶體硅和無定形硅等,所以兩種元素共有多種單質(zhì)。 2.(2016福建福州模擬)下列有關說法正確的是()A.硅相對于氫氣便于運輸、貯存,從安全角度考慮,硅是有開發(fā)價值的燃料B.硅在地殼中含量居第二位,在地球上有豐富的硅資源,如石英、水晶、瑪瑙的主要成分都是單質(zhì)硅C.存放NaOH溶液的試劑瓶應用玻璃塞D.二氧化硅是一種良好的半導體材料答案 A硅常溫下為固體,性質(zhì)較穩(wěn)定,便于貯存,較為安全,硅是有開發(fā)價值的燃料,故A正確;石英、水晶、瑪瑙的主要成分都是二氧化硅,故B錯誤;二氧化硅能夠與氫氧化鈉反應生成硅酸鈉和水,硅酸鈉具有黏性,所以存放NaOH溶液的試劑瓶應用橡膠塞,故C錯誤;二氧化

7、硅不導電,是絕緣體,故D錯誤。3.有些科學家提出硅是“21世紀的能源”,這主要是由于作為半導體材料的硅在太陽能發(fā)電過程中具有重要的作用。下列有關硅的說法中,不正確的是()A.高純度的硅廣泛用于制作計算機芯片B.硅可由二氧化硅還原制得C.低溫時,硅與水、空氣和酸不反應,但能與氫氟酸反應D.自然界中硅的儲量豐富,自然界中存在大量的單質(zhì)硅答案 D硅是重要的半導體材料,可用于制造計算機芯片,A正確;2C+SiO2Si+2CO,B正確;常溫下,Si的性質(zhì)穩(wěn)定,但可以與F2、HF、強堿溶液反應,C正確;自然界中不存在單質(zhì)硅,D錯誤。反思歸納 碳、硅單質(zhì)的特殊性(1)一般情況下,非金屬單質(zhì)熔、沸點低,硬度小

8、,但晶體硅、金剛石熔、沸點高,硬度大,其中金剛石為自然界中硬度最大的物質(zhì)。(2)一般情況下,非金屬單質(zhì)為絕緣體,但硅為半導體,石墨為電的良導體。(3)Si的還原性強于C,但C在高溫下能還原出Si:SiO2+2C Si+2CO。(4)非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應,但硅能跟氫氟酸作用:Si+4HF SiF4+2H2。(5)常見的與強堿反應生成H2的固體單質(zhì)有Al和Si,能夠置換出H2O中氫的非金屬單質(zhì)為碳,這些特征反應常作為推斷題的突破口。(6)金剛石為原子晶體,1 mol金剛石中含有2 mol碳碳單鍵;晶體硅為原子晶體, 1 mol晶體硅中含有2 mol SiSi鍵;二氧化硅為原子晶體,1

9、mol SiO2中含有4 mol SiO鍵;石墨為混合晶體;C60是分子晶體。題組二硅的制備4.半導體工業(yè)中,有一句行話:“從沙灘到用戶”,即由SiO2制取Si。制取過程中不涉及的化學反應是()A.2C+SiO2 Si+2COB.SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2OC.Si+2Cl2 SiCl4D.SiCl4+2H2 Si+4HCl答案 B工業(yè)制取純硅的工藝流程為SiO2粗硅SiCl4純硅,該工藝流程中不涉及SiO2與NaOH溶液的反應。5.晶體硅是一種重要的非金屬材料,制備純硅的主要步驟如下:高溫下用過量的碳還原二氧化硅制得粗硅,同時得到一種可燃性氣體;粗硅與干燥的HCl氣體反應制得

10、SiHCl3(Si+3HCl SiHCl3+H2);SiHCl3與過量的H2在1 1001 200 的溫度下反應制得純硅,已知SiHCl3能與水劇烈反應,在空氣中易自燃。請回答:(1)第一步制取粗硅的化學方程式為 。(2)粗硅與HCl氣體反應完全后,經(jīng)冷凝得到的SiHCl3(沸點33.0 )中含有少量SiCl4(沸點57.6 )和HCl(沸點-84.7 ),提純SiHCl3采用的方法為 。(3)實驗室用SiHCl3與過量的H2反應制取純硅裝置如圖所示(加熱和夾持裝置略去):裝置B中的試劑是 ,裝置C中的燒杯需要加熱,目的是 。反應一段時間后,裝置D中觀察到的現(xiàn)象是 ,裝置D不能采用普通玻璃管的

11、原因是 ,裝置D中發(fā)生反應的化學方程式是 。為保證制備純硅實驗的成功,操作的關鍵是檢查實驗裝置的氣密性,控制好反應溫度以及 。答案(1)2C+SiO2Si+2CO(2)分餾(或蒸餾)(3)濃硫酸使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化有固體物質(zhì)生成在題給反應溫度下(1 1001 200 ),普通的玻璃會軟化SiHCl3+H2 Si+3HCl排盡裝置中的空氣解析(1)制取粗硅是在高溫條件下,碳與二氧化硅發(fā)生反應。(2)根據(jù)沸點的不同提純物質(zhì),采用的方法是分餾或蒸餾。(3)因SiHCl3與水劇烈反應,故裝置A中產(chǎn)生的H2必須干燥,因此裝置B中的試劑為濃H2SO4,起干燥作用;裝置C燒瓶需加熱,其目的是使Si

12、HCl3汽化,加快其與H2的反應速率。石英管中產(chǎn)生的物質(zhì)應為硅,故裝置D中有固體產(chǎn)生;由題給信息,制純硅的反應條件為1 1001 200 ,此溫度下普通玻璃容易軟化。因高溫下H2與O2反應容易爆炸,故還應排盡裝置中的空氣。6.(2016山東濰坊檢測)用四種溶液進行實驗,下表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對應關系正確的是()選項操作及現(xiàn)象溶液A通入CO2,溶液變渾濁,繼續(xù)通入CO2至過量,渾濁消失飽和Na2CO3溶液B通入CO2,溶液變渾濁,繼續(xù)通入CO2至過量,渾濁消失Na2SiO3溶液C通入CO2,溶液變渾濁,繼續(xù)通入CO2至過量,渾濁不消失,再加入品紅溶液,紅色褪去Ca(ClO)2溶液D通入C

13、O2,溶液變渾濁,繼續(xù)通入CO2至過量,渾濁消失,再加入足量NaOH溶液,又變渾濁Ca(OH)2溶液題組三CO2、SiO2的主要性質(zhì)及應用答案 DA項,向飽和Na2CO3溶液中通入CO2,會發(fā)生反應生成碳酸氫鈉,碳酸氫鈉的溶解度小于碳酸鈉,所以會析出碳酸氫鈉晶體,繼續(xù)通入CO2氣體,渾濁不消失,故錯誤;B項,向Na2SiO3溶液中通入CO2,會產(chǎn)生硅酸,硅酸是不溶于水的白色沉淀,繼續(xù)通入CO2至過量,渾濁不會消失,故錯誤;C項,向Ca(ClO)2溶液中通入CO2,會生成碳酸鈣和次氯酸,碳酸鈣與過量CO2反應會轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈣,沉淀消失,次氯酸具有強氧化性,可使品紅溶液褪色,故錯誤;D項,氫氧化鈣

14、溶液中通入CO2會生成碳酸鈣沉淀,繼續(xù)通入CO2氣體,碳酸鈣轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈣,加入NaOH后,碳酸氫鈣和氫氧化鈉反應會生成碳酸鈣,故正確。7.指出下列反應中SiO2所表現(xiàn)的化學性質(zhì)或作用,從AE選項中選擇正確答案填入括號內(nèi)。SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O()SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2()SiO2+2C Si+2CO()SiO2+3C SiC+2CO()SiO2+4HF SiF4+2H2O()A.作為玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蝕B.氧化性C.酸性氧化物的通性D.將揮發(fā)性的酸酐從其鹽中置換出來E.未參加氧化還原反應答案C C B EA反思歸納 (1)SiO2是H2

15、SiO3的酸酐,但它不溶于水,不能直接與水作用制備H2SiO3。(2)酸性氧化物一般不與酸作用,但SiO2能跟氫氟酸作用:SiO2+4HF SiF4+2H2O。(3)不要混淆二氧化硅和晶體硅的用途,用于制作光導纖維的是SiO2,用于制作半導體材料、計算機芯片的是晶體硅。(4)水晶、石英、瑪瑙的主要成分都是SiO2?？键c二硅酸、硅酸鹽和無機非金屬材料考點二硅酸、硅酸鹽和無機非金屬材料1.硅酸的性質(zhì)、制備及用途硅酸的性質(zhì)、制備及用途2.硅酸鹽硅酸鹽(1)硅酸鹽是由硅、氧 元素和金屬 元素組成的化合物的總稱,是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。(2)Na2SiO3水溶液俗稱水玻璃 ,是無色黏稠液體,常用于制作

16、黏合劑、防腐劑和耐火材料。(3)硅酸鈉溶液在空氣中易變質(zhì),反應的化學方程式為Na2SiO3+H2O+CO2 Na2CO3+H2SiO3。(4)硅酸鹽組成的表示通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸鹽的組成,排列順序:活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物二氧化硅水,如硅酸鈉(Na2SiO3)可表示為Na2OSiO2 ,石棉(CaMg3Si4O12)可表示為CaO3MgO4SiO2 。3.無機非金屬材料無機非金屬材料(1)傳統(tǒng)無機非金屬材料,如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料。a.常見硅酸鹽材料比較 水泥玻璃陶瓷主要原料 石灰石、黏土、石膏純堿 、石灰石、石英砂黏土主要設備 水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃熔爐陶瓷窯b

17、.玻璃生產(chǎn)中的兩個重要反應:Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2 ;CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2 。(2)新型無機非金屬材料,如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、光導纖維、生物陶瓷等。1.判斷正誤判斷正誤,正確的畫正確的畫“”,錯誤的畫錯誤的畫“”。(1)硅酸易溶于水,酸性比碳酸弱,化學性質(zhì)比較穩(wěn)定,受熱不分解( )(2)水玻璃俗稱泡花堿,是一種純凈物()(3)向一定濃度的Na2SiO3溶液中通入適量CO2出現(xiàn)白色沉淀,通入過量CO2,白色沉淀消失()(4)玻璃是一種晶體,有較高的熔點()(5)生產(chǎn)水泥和玻璃的共同原料是石英()(6)新型無機非金屬材料具有光學特性、生物功能、電學特性、耐高

18、溫、強度高()(7)瑪瑙手鐲、水晶鏡片、玻璃所用材料均為硅酸鹽()(8)傳統(tǒng)無機非金屬材料和新型無機非金屬材料的主要成分都是硅酸鹽 ()答案 (1)(2)(3)(4)(5)(6) (7)(8)2.【多維思考】利用下圖中的裝置和試劑驗證酸性H2CO3H2SiO3,能否達到實驗目的,為什么?答案不能。揮發(fā)出來的HCl氣體進入硅酸鈉溶液后,也能與硅酸鈉反應生成白色沉淀,和CO2與硅酸鈉反應的現(xiàn)象相同,無法達到實驗目的。題組一硅酸及硅酸鹽的組成、性質(zhì)及應用1.隨著我國“嫦娥三號”的成功著陸及“玉兔號”月球車開始工作,可以獲取大量月球物質(zhì)并進行成分分析,月球上的主要礦物有輝石(CaMgSi2O6)、正長

19、石(KAlSi3O8)和橄欖石(Mg或Fe)2SiO4等。下列說法或分析不正確的是 ()A.輝石、正長石及橄欖石均屬于硅酸鹽礦B.正長石的氧化物形式可表示為K2OAl2O33SiO2C.橄欖石中鐵元素為+2價D.月球表層沙土中有游離態(tài)鐵是因為月球的表面幾乎沒有氧氣答案 B根據(jù)輝石、正長石和橄欖石的化學式可知三者均屬于硅酸鹽礦,A正確;根據(jù)元素化合價不變的原則,將正長石的化學式改寫為氧化物的形式可表示為K2OAl2O36SiO2,B不正確;根據(jù)化合價代數(shù)和為零,可知橄欖石中鐵元素為+2價,C正確;鐵單質(zhì)與氧氣接觸易被氧化,月球表層沙土中有游離態(tài)鐵是因為月球的表面幾乎沒有氧氣,D正確。2.(201

20、6福建漳州月考)歌曲青花瓷中所描繪的“瓶身描繪的牡丹一如你初妝”“色白花青的錦鯉躍然於碗底”等圖案讓人賞心悅目,但古瓷中所用顏料成分一直是個謎,近年來科學家才得知大多為硅酸鹽,如藍紫色的硅酸銅鋇(BaCuSi2Ox,銅的化合價為+2)。下列關于硅酸銅鋇的說法不正確的是()A.可用氧化物形式表示為BaOCuO2SiO2B.性質(zhì)穩(wěn)定,不易脫色C.易溶于強酸和強堿D.x等于6答案 C根據(jù)化合物中正、負化合價的代數(shù)和為0可得:(+2)+(+2)+(+4)2+(-2)x=0,解得x=6,故D項正確;硅酸鹽用氧化物形式表示時,書寫順序為:活潑金屬氧化物、不活潑金屬氧化物、二氧化硅、水,所以硅酸銅鋇用氧化物

21、形式表示為BaOCuO2SiO2,故A項正確;BaCuSi2O6性質(zhì)較穩(wěn)定,不容易脫色,故B項正確。3.回答下列有關硅元素的問題。(1)下列說法正確的是 。 A.硅酸鹽一般不溶于水,它是水泥、陶瓷、玻璃的主要成分B.H2SiO3既可由SiO2溶于水制得,也可由Na2SiO3和其他酸(如鹽酸)反應制得C.高溫下二氧化硅與碳酸鈉反應放出二氧化碳,說明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸強D.鈉長石(化學式Na2OAl2O36SiO2)屬于硅的氧化物(2)無機非金屬材料分為傳統(tǒng)無機非金屬材料和新型無機非金屬材料兩類。下列屬于傳統(tǒng)無機非金屬材料產(chǎn)品的是 。玻璃氮化硅陶瓷磚瓦硅芯片光導纖維水泥答案(1)A(

22、2)解析(1)二氧化硅與碳酸鈉反應放出二氧化碳,不能說明硅酸的酸性比碳酸強;SiO2不溶于水,H2SiO3不能由SiO2溶于水制得;鈉長石雖然可表示成氧化物的形式,但不是氧化物,是硅酸鹽。(2)光導纖維的主要成分是二氧化硅,硅芯片是高純度的硅。題組二無機非金屬材料4.硅及其化合物在材料領域中應用廣泛,下列敘述正確的是()A.硅單質(zhì)是制造玻璃的主要原料B.CaSiO3可用來制造太陽能電池C.水泥的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2D.二氧化硅是制造光導纖維的材料答案 D生產(chǎn)玻璃的主要原料是純堿、石英砂和石灰石,故A項錯誤;硅單質(zhì)可用來制造太陽能電池,故B項錯誤;水泥的主要成分是硅酸

23、三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣等,故C項錯誤;制造光導纖維的主要材料是SiO2,故D項正確。5.下列說法錯誤的是()A.古代的陶瓷、磚瓦,現(xiàn)代的玻璃、水泥等,都是硅酸鹽產(chǎn)品B.工業(yè)上制取水泥的主要原料為黏土、石灰石C.博物館窗戶上普通玻璃的主要成分是SiO2D.青花瓷胎體的原料為高嶺土Al2Si2O5(OH)4,若以氧化物形式可表示為Al2O32SiO22H2O答案 C普通玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2,故C錯誤。題組三硅及其化合物的轉(zhuǎn)化關系6.(2016江蘇鎮(zhèn)江模擬)下圖是利用二氧化硅制備硅及其化合物的流程,下列說法正確的是() A.SiO2屬于兩性氧化物B.非金屬性:Si

24、CC.硅膠吸水后可重復再生D.圖中所示轉(zhuǎn)化反應都是氧化還原反應答案 CSiO2是酸性氧化物,它能與氫氟酸反應是其特殊性質(zhì),A錯;C和Si位于同一主族,從上到下,非金屬性依次減弱,故非金屬性:CSi,B錯誤;硅膠吸水后加熱可使其失去水分,獲得再生,C正確;在圖示轉(zhuǎn)化關系中有的是氧化還原反應,有的是非氧化還原反應,D錯誤。7.(2016山西太原調(diào)研)SiO2是一種化工原料,可以制備一系列物質(zhì)。下列說法正確的是() A.圖中所有反應都不屬于氧化還原反應B.硅酸鹽的化學性質(zhì)穩(wěn)定,常用于制造光導纖維C.可用鹽酸除去石英砂(主要成分為SiO2)中少量的碳酸鈣D.普通玻璃是由純堿、石灰石和石英砂制成的,其熔點很高答案 C圖中SiO2與CaO、CaCO3、Na2CO3的反應不屬于氧化還原反應,SiO2與C、Si與Cl2、SiCl4與H2的反應屬于氧化還原反應,A錯誤;光導纖維的主要成分是SiO2,B錯誤;玻璃沒有固定的熔點,D錯誤。