第14天 碳硅及其化合物全国重点中学高考化学考前赢分30天 Word版含答案.docx
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第14天碳硅及其化合物全国重点中学高考化学考前赢分30天Word版含答案
一、碳单质及其性质
1．碳的同素异形体
碳的同素异形体有金刚石（原子晶体）、石墨（过渡型晶体）、C60（分子晶体）、无定形炭（如
木炭、活性炭等）。
不同的同素异形体，具有不同的物理性质。
同素异形体的比较
同素异形体
金刚石
石墨
C60
晶体结构
正四面体，空间网状的原子晶体
平面层状正六边形结构，层间以范德华力相结合
笼状结构，型似足球，分子间以范德华力结合成分子晶体
主要性质
熔点和沸点较高，硬度大，难溶于溶剂，不能导电
熔点很高，质软有滑腻感，是电的良导体
易与金属掺杂形成超导体
主要用途
钻具、装饰品
润滑剂、电极、铅笔芯、耐火材料
高温润滑剂、耐热防火材料
2．碳的化学性质
碳在常温下性质比较稳定，很难被氧化，但在点燃或加热的条件下也能跟其它物质发生化学反应，在低于7100C下，碳一般生成CO2，高于10000C，一般生成CO。
①还原性C+2CuO
2Cu+CO2↑3C+2Fe2O3
4Fe+3CO2↑C+CO2
2CO
C+H2O（g）
CO+H2C+4HNO3（浓）
CO2↑+4NO2↑+2H2O
②可燃性C+O2
2CO22C+O2
2CO
二、一氧化碳和二氧化碳的比较
CO
CO2
氧化物类型
不成盐氧化物
酸性氧化物
物理性质
无色、无味、有毒气体，比空气轻、难溶于水
无色、无味气体，比空气重，常温下1体积H2O溶解1体积CO2
化学类型
酸碱性
不反应
与盐[Ca（ClO）2、Na2SiO3、NaAlO2、C6H5ONa]
可燃性
2CO+O2
22CO2
不能燃烧，一般情况下不助燃
氧化还原性
有还原性
3CO+Fe2O3
2Fe+3CO2
CO+H
2O（g）
CO2+H2
无还原性，有弱氧化性
CO2+C
2CO
CO2+2Mg
22MgO+C
④实验室制法
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
⑤工业制法
C+H2O（g）
CO+H2
CaCO
CaO+CO2↑
⑥检验方法
点燃后在火焰上方罩上干燥的烧杯，无水雾出现，罩沾有澄清的石灰水的烧杯，出现浑浊
使澄清的石灰水变浑浊
⑦主要用途
燃料、还原剂、化工原料
灭火剂、致冷剂、人工降雨、制纯碱、尿素等作用
三、二氧化碳实验室制法：
在实验室里，常用稀盐酸跟大理石（或石灰石）反应来制得二氧化碳，这个反应在常温时就能进行，因而不需要酒精灯等加热装置。
反应物大理石是固体，可装在锥形瓶或平底烧瓶里；盐酸是液体，可由长颈漏斗加入。
如下表所示：
药品
碳酸钙和稀盐酸
反应原理
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
实验装置
发生装置：
与制H2的发生装置相同
收集装置：
一般只能用向上排空气法收集
检验
用澄清石灰水
验满
用燃着的木条伸到瓶口，若木条熄灭，则收集已满
四、碳酸盐及碳酸氢盐的性质
1.碳酸盐及碳酸氢盐的性质
①溶解性：
碱金属及NH4+的碳酸盐易溶于水，其余的碳酸盐难溶于水；碳酸氢盐都易溶于水。
②与酸反应放出CO2。
③受热易分解：
难溶的碳酸盐受热易分解（如CaCO3），可溶的碳酸盐受热不易分解（如Na2CO3）。
碳酸氢盐受热都易分解为碳酸盐：
Ca（HCO3）2=CaCO3+CO2↑+H2O
⑤相互转化：
2.碳酸钠与.碳酸氢钠性质比较
比较项目
碳酸钠
碳酸氢钠
俗名
苏打
小苏打
物理性质
色态
白色固体
白色固体
溶解性（在水中）
易溶
较易溶
化学性质
与盐酸反应
Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+2H2O
NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O
与氢氧化钠反应
不反应
NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
与氯化钙反应
Na2CO3+CaCl2=CaCO3+2NaCl
不反应
稳定性
稳定
受热易分解
转化
Na2CO3
NaHCO3
用途
玻璃、造纸、发酵粉、治胃病
3..CO32-和HCO3-的检验方法
（1）CO32-的检验方法：
向待检溶液中滴加过量的氯化钙溶液。
若生成白色沉淀，再加入稀盐酸或稀硝酸。
若白色沉淀又溶解，且生成无色无味的气体，则所检溶液中有CO32-。
（2）HCO3-的检验方法：
向待检溶液中滴加足量的Ca2+、Ba2+的可溶性溶液。
若无明显现象，再向溶液中加入足量的酸（如盐酸、硝酸、醋酸等）溶液。
若溶液中逸出无色无味气体，则待检溶液中有HCO3-。
五、硅及其化合物的性质、用途
1．单质硅的性质、用途
硅常温下性质稳定，高温时性质活泼，主要表现为还原性。
硅
物理性质
灰黑色固体，有金属光泽，硬而脆，熔沸点高，是良好的半导体材料
还原性
与单质反应
Si+O2
SiO2
Si+2F2
SiF4
与酸反应
Si+4HF
SiF4↑+2H2↑
与碱溶液反应
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
用途
制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可制成太阳能电池，制变压器铁芯，制耐酸设备。
2．二氧化硅的性质、用途
二氧化硅
存在
岩石、硅石、石英等
物理性质
纯净的二氧化硅是无色晶体，质硬而难溶于水。
化学性质
与水
不能与水反应
与酸
除HF外不反应
与NaOH溶液
SiO2+2NaOH
Na2SiO3+2H2O
与CaO
SiO2+CaO
CaSiO3
与Na2CO3固体
SiO2+Na2CO3
CO2↑+Na2SiO3
用途
用于光纤通信、光学仪器、钟表、电子部件
【特别提醒】1。
硅及二氧化硅的特性一定要记牢固（硅与强碱溶液、氢氟酸、氟气常温下反应；二氧化硅与氢氟酸反应而不与其它酸反应，也不与水反应）。
2．要特别注意硅和二氧化硅的用途。
例如:
硅是良好的半导体材料，用来制造计算机的芯片，二氧化硅是制取光导纤维的主要原料。
六、硅及二氧化硅的结构
1．硅与二氧化硅都是原子晶体，其结构模型可由金刚石的结构类推，如果将金刚石结构中的碳原子全部用硅原子替换，则为硅晶体。
在硅晶体中，每两个硅原子之间加一个氧原子，即为二氧化硅晶体（如图所示）。
2．它们的基本结构单元均为正四面体，向空间发展为立体网状结构。
3．在它们的结构中含有很强的作用共价键，因此它们均属于高熔沸点、高硬度的物质。
七、无机非金属材料
1．传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的比较
传统硅酸盐材料
新型无机非金属材料
重要材料
水泥、玻璃、陶瓷等
高温结构陶瓷、光导纤维等
优点
抗腐蚀、耐高温
抗腐蚀、耐高温
缺点
质脆经不起热冲击
特性
耐高温、强度高、具有电学特性、具有光学特性、具有生物功能。
2．玻璃小结：
普通玻璃熔化后急剧冷却得钢化玻璃；熔化后加入氧化铅得光学玻璃；熔化后加入氧化亚铜得红玻璃；熔化后加入氧化钴得蓝玻璃；有机玻璃属于塑料。
例1、下图所示为常见气体制备、分离、干爆和性质验证的部分仪器装置（加热设备及夹持固定装置均略去），请根据要求完成下列各题（仪器装置可任意选用，必要时可重复选择，a、b为活塞）。
（1）若气体入口通入CO和CO2的混合气体，E内放置CuO，选择装置获得纯净干燥的CO，并验证其还原性及氧化产物，所选装置的连接顺序为（填代号）。
能验证CO氧化产物的现象是。
（2）停止CO和CO2混合气体的通入，E内放置Na2O2，按A→E→D→B→H装置顺序制取纯净干燥的O2，并用O2氧化乙醇。
此时，活塞a应，活塞b应。
需要加热的仪器装置有（填代号），m中反应的化学方程式为。
（3）若气体入口改通空气，分液漏斗内改改加浓氨水，圆地烧瓶内改加NaOH固体，E内装有铂铹合金网，按A→G→E→D装置程序制取干燥氧气，并验证氨的某些性质。
①装置A中能产生氨气的原因有：
。
②实验中观察到E内有红棕色气体现出，证明氨气具有性。
例2、
（1）钟乳石和石笋的主要成分是碳酸钙，其形成过程如右图所示。
随着旅游人数的增加，潮湿溶洞中的钟乳石和石笋受到二氧化碳侵蚀，其化学方程式为：
__________________________________。
（2）某学生提出一个修复溶洞底部受损石笋的研究方案，由以下五步组成，正确的实验步骤依次是__________。
①将盛有碱溶液的容器置于石笋的上部②配制一定浓度的碱溶液③选择合适的碱④调节碱溶液下滴的速度⑤观察石笋表面复原情况
例3、能说明常温下二氧化硅是很坚硬的固体而二氧化碳是气体的原因是（）
A．硅的非金属性比碳的活泼
B．二氧化硅中硅氧键的类型和二氧化碳中碳氧键不同
C．硅氧键的键能比碳氧键的键能大得多
D．二氧化硅晶体类型和二氧化碳晶体不同
例4、汉代器物上的颜料“汉紫”至今尚没有发现其自然存在的记载。
20世纪80年代科学家进行超导材料研究时，偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡（化学式：
BaCuSi2Ox，Cu为＋2价），下列有关“汉紫”的说法中不正确是（）
A．用盐的形式表示：
BaSiO3·CuSiO3B．用氧化物形式表示：
BaO·CuO·2SiO2
C．易溶于强酸、强碱D．性质稳定，不易褪色
1．（2014届安徽省安庆市高三第二次模拟理综化学试卷）
化学家Seidel指出Si与NaOH溶液的反应，首先是Si与OH-反应，生成SiO44-，然后SiO44-迅速水解生成H4SiO4，下列有关说法正确的是（）。
A、原硅酸钠（Na4SiO4）能迅速水解，且水解后呈碱性，故Na4SiO4为弱电解质
B、石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均属于硅酸盐产品
C、2HCl+Na2SiO3=H2SiO3↓+2NaCl说明Cl的非金属性大于Si
D、半导体工业所说的“从沙滩到家庭”是指：
将二氧化硅制成晶体硅
2．（2014届吉林省长春市高中毕业班第一次调研测试化学试卷）下列有关物质用途的说法中，正确的是
A．二氧化硅可用作半导体材料B．硝酸常用作金属铜加工前的酸洗
C．碳酸钠可用于治疗胃酸过多D．三氧化二铁常用于生产红色油漆和涂料
3．（2014届天津市七校高三12月联考化学试卷）
下列说法正确的是
A．自然界中含有大量的游离态的硅，纯净的硅晶体可用于制作计算机芯片
B．硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，可用作木材防腐剂
C．水泥、玻璃、水晶都是硅酸盐制品
D．二氧化硅不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器
4．（2014届福建省漳州市七校高三上学期第一次联考化学试卷）下列判断正确的是（ ）
A．等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出热量多
B．C、Si和Ge的最外层电子数都是4，次外层电子数都是8
C．若
，则氧化性：
A2>D2
D．CO2和SiO2都是酸性氧化物，都不能和氧化钙反应
5．（2014届上海市长宁区高三上学期期末（一模）考试化学试卷）把少量CO2分别通入到浓度均为0.1mol/L的①Ba（NO3）2溶液；②Ba（OH）2溶液；③溶有氨的BaCl2溶液中；④Na2CO3溶液，预计可能观察到白色沉淀的溶液是
A．①、②和④B．只有②C．②和③D．②和④
6．（2014届山东省济南一中高三12月月考化学试卷）下列说法正确的是
A．水泥、玻璃、陶瓷、水晶都属于硅酸盐产品
B．二氧化碳通入水玻璃可以得到硅酸
C．因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以酸性硅酸比碳酸强
D．可以用澄清石灰水鉴别SO2和CO2
7．（2014届福建省长乐二中等五校高三上学期期中联考化学试卷）
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
8．（2014届江西省师大附中高三上学期期中考试化学试卷）
有A、B、C、D四种含硅元素的物质，它们能发生如下反应：
①C与烧碱反应生成A和水；②A溶液与钙盐溶液反应生成白色沉淀D；
③B在空气中燃烧生成C；④C在高温下与碳反应生成单质B．
根据上述变化，完成下列问题：
（1）写出
B、D的化学式：
B 、D ．
（2）写出C与烧碱反应的化学方程式：
．写出A溶液与钙盐溶液反应的离子方程式：
．
9．（2014届江西省师大附中高三上学期期中考试化学试卷）
下列关于硅的叙述错误的是（ ）
A．硅广泛存在于自然界中，天然单质硅叫硅石
B．高纯硅及其氧化物在太阳能电池及信息高速传输中有重要应用
C．常温下硅很稳定，不能跟强酸反应
D．二氧化硅可制玻璃、单质硅、光导纤维
10．（2014届湖南省衡阳市八中高三上学期第三次月考化学试卷）
某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素
A．在自然界中只以化合态的形式存在B．单质常用作半导体材料和光导纤维
C．最高价氧化物不与任何酸反应D．气态氢化物比甲烷稳定
11．（2014届学年北京市朝阳区高三上学期期中考试化学试卷）
下列说法不正确
的是
A．水玻璃可用作木材防火剂B．硅是制造光导纤维的材料
C．硅是制造太阳能电池的常用材料D．硅是构成一些岩石和矿物的基本元素
12．（2014届湖南省长沙市雅礼中学高三第二次月考化学试卷）
在下列各溶液中通入足量CO2气体，最终有浑浊产生的（）
①饱和Na2CO3溶液；②澄清石灰水；③Ca（ClO）2溶液；④CaCl2溶液；⑤Na2SiO3溶液；⑥NaAlO2溶液
A．全部B．除①④外C．除①②③④外D．除②③④外
13．（2014届河南省郑州一中高三上学期期中考试化学试卷）
氯气用途广泛，可用于生产半导体硅，生产的流程如下，下列说法不正确的是
A．①③是置换反应，②是化合反应
B．高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅
C．任一反应中，每消耗或生成28g硅，均转移4mol电子
D．高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合可得高纯硅
14．（2014届上海市松江区高三上学期期末考试化学试卷）
下表实验中“操作及现象”与“给定溶液”的性质不对应的是
选项
溶液
操作及现象
A
Ca（OH）2溶液
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。
B
溶液
通入CO2，溶液变浑浊。
继续通CO2至过量，浑浊消失。
C
Ca（ClO）2溶液
通入CO2，溶液没有明显变化。
再滴入品红溶液，红色褪去。
D
CaCl2溶液
通入CO2，溶液没有明显变化。
若同时通入CO2和NH3，则溶液变浑浊。
15．（2014届安徽省示范高中高三上学期第一次联考化学试卷）
2013年2月，俄罗斯境内有大量陨石坠落，经过化学分析，陨石的游离态的铁含量约为10%左右，此外还有橄榄石（Fe2SiO4）、亚硫酸盐等化学成分，下列有关说法正确的是
A．此陨石是一种纯度较高的硅酸盐矿石
B．此陨石具有耐酸碱的特性
C．陨石中含有游离态的铁是因为在外太空中铁的活性比地球上铁的活性低
D．橄榄石中Fe为+2价
16．（2014届河北省邯郸市高三第一次模拟考试理综化学试卷）
硅在地壳中的含量较高，硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。
回答下列问题：
（1）陶瓷、水泥和玻璃是常用的传统的无机非金属材料，其中生产普通玻璃的主要原料有。
（2）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。
工业上提纯硅有多
种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：
①工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热到1600℃-1800℃除生成粗硅外，也可以生产碳化硅，则在电弧炉内可能发生的反应的化学方程式为。
②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，粗硅生成SiHCl3的化学反应方程式。
（3）有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和；SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为。
物质
Si
SiCl4
SiHCl3
SiH2Cl2
SiH3Cl
HCl
SiH4
沸点/℃
2355
57.6
31.8
8.2
-30.4
-84.9
-111.9
（4）还原炉中发生的化学反应为：
。
（5）氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是。
17．（2014届浙江省杭州市高三第一次高考科目教学质量检测化学试卷）
白玉的化学式可用CaxMgySipO22（OH）2表示（也可用Ca、Mg、Si、H的氧化物表示）。
（1）取8.l0g白玉粉末灼烧至恒重，固体减少了0.18g，则白玉的摩尔质量为______。
（2）另取4.05g白玉粉末加入lmol/L的盐酸l00mL中充分溶解，最终得不溶氧化物2.40g.过滤，将滤液和洗涤液合并后往其中加入足量的铁屑，得到气体336mL（标准状况下）.则
①p=_________；
②白玉的化学式（用氧化物的形式）表示为________。
18．（2014届天津市五区县高三上学期期末考试化学试卷）
铝灰的回收利用方法很多，现用含有Al2O3，SiO2和少量FeO
xFe2O3的铝灰制备Al2（S04）3
18H2O，工艺流程如下：
请回答下列问题：
（1）加入过量稀H2SO4溶解Al2O3的离子方程式是______________。
（2）流程中加人的KMnO4也可用H2O2代替，若用H2O2发生反应的化学方程式为_______________。
（3）已知：
浓度均为O.1mol/L的金属阳离子，生成氢氧化物沉淀的pH如下表：
步骤③的目的是__________________________________________________________；若在该浓度下除去铁的化合物，调节pH的最大范围是___________。
（4）已知
当pH=2时，Fe3＋开始沉淀的浓度为_______________。
（5）操作④发生反应的离子方程式为__________________________________________；为了验证该操作所得固体中确实含有MnO2，可选用的试剂是_________或_________。
（6）操作⑤“一系列操作"，下列仪器中不需用的是___________（填序号）。
A．蒸发皿B．坩埚C．玻璃棒D．酒精灯E．漏斗
19．（2014届上海市静安区高三上学期期末考试化学试卷）
碳族元素是形成化合物种类最多的元素。
（1）碳原子2个2p电子的运动状态不相同的方面是_______；C5HxN分子中C、N原于最外层都达到8电子稳定结构，则x的值可能为_______（选填序号）。
a．10b．11c．13d．15
（2）如图是金刚石晶体的结构示意图。
则关于金刚石的描述正确的是（选填序号）。
a．C-C键键角都为109°28’b．最小的环由6个C原子构成
c．可溶于非极性溶剂d．lmol金刚石含有4molC-C键
（3）以下比较错误的是________（选填序号）。
a．稳定性SiH4>CH4b．沸点SiH4>CH4
c．熔点SiC>Sid．键能C=C>C-C
（4）NaBH4是广泛使用的有机反应还原剂，其中H为-1价，SiO2为其制备原料之一。
①配平以下制备NaBH4的化学方程式：
□Na2B4O7+□Na+□SiO2+□H2→□NaBH4+□Na2SiO3
②反应中被还原的元素为________。
（5）碳酸钙是石灰石、方解石等的主要成分，可以形成“喀斯特”地貌、钟乳和石笋，有关反应的化学方程式为_________________________________________。
（6）若物质组成相似，可相互推算组成元素的相对原子质量。
某学习小组模拟求算锗的相对原子质量，测得了锗酸钠中Na和Ge的质量分数、硅酸钠中Na和Si的质量分数，他们还需查阅的数据是______（选填序号）。
a．氧元素的相对原子质量
b．硅元素的相对原子质量
c．钠元素的相对原子质量
20．（2014届上海市上海理工大学附属中学高三上学期第三次月考化学试卷）
“蛇纹石石棉”主要成分有二氧化硅、氧化镁和结晶水，它的化学式是Mg6[（OH）4Si2O5]2。
（1）“蛇纹石石棉”的氧化物形式为______________________，其中原子半径最大的元素
在周期表中的位置是______________________。
（2）Si原子的最外层的电子排布式为_
____________，SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式
为________________________________________________。
（3）SiCl4比SiO2的熔点_____（填“低”、“高”），原因是__________________________。
（4）从哪些方面不能判断Si和O的非金属性强弱。
A．利用Si和O在周期表中的位置
B．SiO2与水不发生反应
C．Si在一定条件下与氧气反应，生成SiO2
D．H2SiO3的酸性比H2O的酸性强
21．（2014届学年北京市朝阳区高三上学期期中考试化学试卷）
高纯硅生产流程如下：
（1）由SiO2制粗硅的化学方程式是，该反应不能说明碳的非金属性强于硅，原因是，请写出一个能说明碳的非金属性强于硅的化学方程式。
（2）900℃以上，H2与SiHCl3发生反应：
SiHCl3（g）+H2（g）
Si（s）+3HCl（g）ΔH＞0。
将一定量的反应物通入固定容积的密闭容器中进行反应。
下列说法正确的是（填字母）。
a．在恒温条件下，若容器内压强不变，则该反应一定达到化学平衡状态
b．增大SiHCl3的用量，可提高SiHCl3的平衡转化率
c．升高温度可加快反应速率，且提高硅的产率
（3）该流程中可以循环使用的物质是。
22．（2014届浙江省杭州高级中学高三上学期第一次月考化学试卷）
金刚石SiC具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛.
（1）碳与同周期元素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H为非极性分子，碳元素在周期表中的位置是，Q是，R的电子式为.
（2）一定条件下，Na还原CCl4可制备金刚石，反应结束冷却至室温后，回收CCl4的实验操作名称为，除去粗产品中少量钠
的试剂为.
（3）碳还原制SiC,其粗产品中杂质为Si和SiO2.先将20.0g
粗产品加入到过量的NaOH溶液中充分反应，收集到0.1mol氢气，过滤得SiC固体11.4g，滤液稀释到1L，生成氢气的离子方程式为，硅酸钠的物质的量浓度为
（4）下列叙述正确的有（填序号），
①Na还原CCl4的反应、Cl2与H2O的反应均是置换反应②水晶、干冰熔化时克服粒子间作用力的类型相同③Na2SiO3溶液与SO3
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