版课堂新坐标高三一轮复习课件学案第4章第1节碳硅及其化合物Word文件下载.docx

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足球形分子

晶体硅:

与金刚石类似的空间网状结构

物理性质

熔点很高、硬度很大;

硬度较小、电的良导体

晶体硅为灰黑色固体,有金属光泽、熔点高、硬度大、有脆性

用途

金刚石用于制造切割刀具,石墨用于制造电极、铅笔芯。

C60可作催化剂或催化剂载体

晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池

注:

硅为亲氧元素,在自然界中无游离态。

2.碳、硅的化学性质（写出有关化学方程式）

（1）碳的化学性质

（2）硅的化学性质

①与氢氟酸反应:

Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。

②与NaOH溶液反应:

Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。

③与O2反应:

Si＋O2SiO2。

3.硅的制备

（1）流程:

石英砂Si（粗）SiCl4Si（纯）。

（2）原理:

①Si（粗）制备:

SiO2＋2CSi＋2CO↑。

②Si（纯）提纯:

Si＋2Cl2SiCl4;

SiCl4＋2H2Si（纯）＋4HCl。

提醒:

Si的还原性强于C,但C能还原SiO2生成Si,且氧化产物为CO:

2C＋SiO2Si＋2CO↑,其原因是产物CO为气体,它的放出降低了生成物浓度,促使反应向正反应方向进行。

该反应必须在隔绝空气的条件下进行。

4.碳、硅的氧化物

（1）一氧化碳的性质及应用

①物理性质:

无色无味的气体,难溶于水,能使人中毒。

中毒的原因是与人体内血红蛋白相结合,因缺氧而中毒。

②化学性质及应用（写出有关化学方程式）

a.可燃性:

2CO＋O22CO2,可作燃料。

b.还原性:

CO还原Fe2O3的反应为3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2,可用于冶炼金属。

（2）CO2与SiO2性质的比较

①共性

均属于酸性氧化物,均能与碱、金属氧化物反应,写出二者与NaOH溶液（足量）反应的离子方程式:

CO2＋2OH－===CO＋H2O、SiO2＋2OH－===SiO＋H2O;

二者与CaO反应的化学方程式:

CO2＋CaO===CaCO3、SiO2＋CaOCaSiO3。

②差异性

a.SiO2与氢氟酸反应的化学方程式:

SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。

b.SiO2与Na2CO3、CaCO3的反应——工业制玻璃

SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑;

SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑。

c.CO2与H2O反应的化学方程式:

CO2＋H2OH2CO3。

d.SiO2为高硬度、高熔沸点的固体,不溶于水,而CO2为低熔沸点的气体,可溶于水。

（3）SiO2与CO2的用途

①CO2:

制饮料、碳酸盐,作灭火剂,干冰用作制冷剂,也可用于人工降雨。

②SiO2:

光导纤维、制光学仪器、电子部件,水晶可制作饰品。

（4）CO2的制法

用大理石与稀盐酸或稀硝酸发生反应的离子方程式:

CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O。

（1）SiO2既能与氢氟酸反应,又能与NaOH溶液反应,但SiO2不是两性氧化物;

（2）不能利用大理石与稀硫酸反应制CO2,因为CaCO3与H2SO4反应生成的CaSO4微溶,覆盖在CaCO3的表面,阻止反应的继续进行。

[深度归纳]　硅及其氧化物的特性

（1）Si与强碱溶液反应可生成H2,Si与氢氟酸反应生成H2。

（2）一般情况下,酸性氧化物与碱反应,不与酸反应,但SiO2是酸性氧化物,却能与氢氟酸反应,所以不能用玻璃容器盛放氢氟酸,可以用氢氟酸刻蚀玻璃。

（3）SiO2高温条件下与Na2CO3、CaCO3反应生成CO2,其原理为难挥发性物质制备易挥发性物质。

[应用体验]

正误判断（正确的打“√”,错误的打“×

”）

（1）碳、硅为不活泼非金属,一般易形成共价键。

（　　）

（2）使澄清石灰水变浑浊的氧化物一定为CO2。

（3）SiO2与NaOH、氢氟酸均反应,可说明SiO2为两性氧化物。

（4）与NaOH溶液反应生成盐和H2的单质一定是硅单质。

（5）CO2通入NaOH溶液中,一定生成Na2CO3。

（6）CH4的稳定性比SiH4的稳定性强。

【试题答案】：

（1）√　

（2）×

　（3）×

　（4）×

　（5）×

　（6）√

考法1　碳、硅及其化合物的性质、制备及应用

1.（2019·

南昌月考）下列关于硅元素及其化合物的有关说法正确的是（　　）

A.由沙子制备光伏材料的反应之一为SiO2＋CSi＋CO2↑

B.高温下SiO2能与Na2CO3固体反应生成Na2SiO3和CO2,说明硅酸酸性强于碳酸

C.因为玻璃中含有SiO2,所以不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛装碱性溶液

D.Si→SiO2→H2SiO3→SiO2→SiO均能一步转化

C　[A项,反应产物不是CO2而是CO;

B项,碳酸比硅酸酸性强;

D项,SiO2不能一步转化为H2SiO3。

]

2.（2019·

湖南六校联考）多晶硅是单质硅的一种形态,是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅芯片的主要原料。

已知第三代工业制取多晶硅流程如图所示:

下列说法错误的是（　　）

A.Y、Z分别为H2、Cl2

B.制取粗硅的过程中焦炭与石英会发生副反应生成碳化硅,在该副反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1

C.SiHCl3极易水解,其完全水解的产物为H2SiO3、H2、HCl,据此推测SiHCl3中硅元素的化合价为＋4

D.Y与SiHCl3制备多晶硅的反应属于置换反应

B　[B项中的反应为3C＋SiO2SiC＋2CO↑,氧化剂与还原剂均为C,二者之比为1∶2。

3.在标准状况下,将4.48LCO2通入100mL3mol·

L－1的NaOH溶液中,溶液中的溶质为,其物质的量之比为。

【试题解析】：

n（CO2）＝0.2mol,n（NaOH）＝0.3mol,n（CO2）∶n（NaOH）＝2∶3,可发生反应

2CO2＋3NaOH===Na2CO3＋NaHCO3＋H2O

Na2CO3、NaHCO3　1∶1

[思维建模]　数轴法判断CO2与强碱（OH－）反应的产物

当n（OH－）∶n（CO2）的值不同时产物如下:

考法2　CO2、CO的性质及其检验探究

4.用四种溶液分别进行实验,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,溶液不变浑浊

BaCl2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,红色褪去

Ca（ClO）2

D

通入CO2,溶液变浑浊,继续通CO2至过量,浑浊消失,再加入足量的NaOH溶液,又变浑浊

Ca（OH）2

B　[CO2通入Na2SiO3溶液中,先生成沉淀H2SiO3,继续通CO2,H2SiO3不反应,不溶解。

5.（2019·

信阳模拟）为检验二氧化碳气体中是否混有一氧化碳,某课外兴趣小组的同学设计了如图所示的实验装置:

根据装置回答问题:

（1）A装置的作用是。

（2）实验后通过处理尾气,发生反应的化学方程式为。

（3）若实验时观察到,

则证明原气体中一定含有一氧化碳。

（1）除去混合气体中的CO2时,可先将混合气体通入盛有浓NaOH溶液的洗气瓶中,故A装置的作用是吸收CO2,以排除对后续实验的干扰。

（2）CO有毒,故将CO点燃生成CO2才能排放到空气中。

（3）CO还原CuO使黑色粉末变成红色,反应生成的CO2使澄清石灰水变浑浊,故可利用这些现象来证明原气体中一定含有CO。

（1）吸收CO2

（2）点燃　2CO＋O22CO2

（3）B中无明显现象,装置C中黑色粉末变成光亮的红色,D中澄清石灰水变浑浊

各装置的作用是:

A——除去混合气体中的CO2气体

B——检验混合气体中CO2是否除尽

C——CO还原CuO:

CO＋CuOCu＋CO2

D——验证CO的氧化产物CO2

E——除去尾气中的CO2气体

F——除去尾气中的CO气体,防止污染环境

确定混合气体中含有CO气体的实验现象是:

C中的物质由黑色变成光亮的红色,B中无明显现象,D中的澄清石灰水变浑浊。

考点二|硅酸、硅酸盐和无机非金属材料

1.硅酸的性质、制备与应用（写出有关的化学方程式）

硅胶的形成过程

硅酸在水中易聚合形成硅酸凝胶,经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶,称为硅胶。

2.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。

（1）硅酸盐的组成表示方法

通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成,如硅酸钠（Na2SiO3）可表示为Na2O·

SiO2,长石（K2Al2Si6O16）可表示为K2O·

Al2O3·

6SiO2。

（1）氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构,切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的;

（2）硅酸盐大多难溶于水,常见可溶性硅酸盐是硅酸钠。

硅胶（mSiO2·

nH2O）是一种很好的无毒干燥剂。

（2）硅酸钠（Na2SiO3）——俗称泡花碱

①白色、可溶于水的粉末状固体,其水溶液俗称水玻璃,有黏性,水溶液显碱性。

②与较强的酸反应生成硅酸:

如Na2SiO3溶液与稀硫酸反应:

Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋Na2SO4;

与SO2水溶液反应:

Na2SiO3＋SO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2SO3。

③用途:

黏合剂、耐火阻燃材料。

[深度归纳]　硅酸盐氧化物形式的表示方法

（1）氧化物的一般书写顺序:

活泼金属氧化物―→较活泼金属氧化物―→二氧化硅―→水。

（2）氧化物前计量数的配置原则:

除氧元素外,其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置计量数,且不同氧化物间以“·

”隔开。

（3）当计量数配置出现分数时一般应化为整数。

如正长石:

KAlSi3O8,将K2O·

3SiO2,写成K2O·

6SiO2,但原子个数比不变。

3.无机非金属材料

（1）传统无机非金属材料

水泥

玻璃

陶瓷

生产原料

黏土、石灰石

纯碱、石灰石、石英

黏土

主要设备

水泥回转窑

玻璃窑

陶瓷窑

生产条件

高温

（2）新型无机非金属材料,如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。

（3）特殊功能的含硅物质

①碳化硅具有金刚石结构,可用作磨料。

②含硅元素4%的硅钢具有导磁性。

③硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。

（1）硅酸是一种难溶于水酸性比H2CO3强的弱酸。

（2）水玻璃是Na2SiO3的俗名,为纯净物。

（3）Na2SiO3溶液中通入过量CO2,离子方程式为SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO。

（4）水泥、玻璃为硅酸盐产品,均为混合物。

（