1、- 1 -课时 1 碳、硅及其重要化合物2018 备考最新考纲1掌握碳元素、硅元素的单质的主要性质及应用。2.掌握碳元素、硅元素的重要化合物的主要性质及应用。3.了解碳元素、硅元素的单质及重要化合物的制备方法。4.了解碳元素、硅元素的单质及其重要化合物对环境质量的影响。考点一 碳、硅及其氧化物的性质(考点层次 A自学、识记、辨析)1碳、硅元素的原子结构与存在碳 硅原子结构示意图在元素周期表中的位置 第二周期A 族 第三周期A 族单质的结构金刚石：空间网状结构石墨：层状结构晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构元素在自然界中的存在形式 既有游离态又有化合态 只有化合态2.碳、硅单质的性质(1)碳、硅
2、的物理性质和用途(用短线连接起来)：(2)碳的化学性质- 2 -(3)硅的化学性质及制取与氢氟酸反应：Si4HF= =SiF42H 2。与 NaOH 溶液反应：Si2NaOHH 2O=Na2SiO32H 2；与 O2反应：SiO 2 SiO2。= = = = = 工业制法：提醒：自然界中没有游离态硅，工业上常用焦炭在电炉中还原 SiO2得到粗硅。Si 的还原性强于 C，但 C 能还原 SiO2生成 Si，且氧化产物为 CO：2CSiO 2Si2CO，其原因是产物 CO 为气体，它的放出降低了生成物浓度，促使= = = = =高 温 反应向正反应方向进行。且该反应必须在隔绝空气的条件下进行。3.
3、二氧化碳和二氧化硅的比较物质 二氧化硅 二氧化碳结构空间立体网状结构，不存在单个分子存在单个分子主要物理性质硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水- 3 -与水反应不反应 CO2H 2O H2CO3与酸反应只与氢氟酸反应：SiO24HF= =SiF42H 2O不反应与碱反应SiO22NaOH= =Na2SiO3H 2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)CO2少量：CO22NaOH= =Na2CO3H 2O、CO2过量：CO 2NaOH= =NaHCO3与盐反应如与 Na2CO3反应：SiO 2Na 2CO3Na2SiO3CO 2= = = = =高 温 如与 Na
4、2SiO3反应：Na2SiO3H 2OCO 2(不足)=H2SiO3Na 2CO3或Na2SiO32H 2O2CO 2(足量)=H2SiO32NaHCO 3化学性质 与碱性氧化物反应如与 CaO 反应：SiO 2CaOCaSiO3= = = = =高 温 如与 Na2O 反应：Na2OCO 2=Na2CO3用途光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐提醒：SiO 2和 CO2都是酸性氧化物，与碱反应生成盐和水；CO 2与水反应生成碳酸，但SiO2不溶于水，故不能用 SiO2与水反应制备硅酸。SiO 2不能与盐酸、硝酸、硫酸等酸反应，但能与氢氟酸反应。不能依据反应 SiO2Na 2CO3 N
5、a2SiO3CO 2来说明 SiO2对应的水化物= = = = =高 温 (即 H2SiO3)的酸性比 H2CO3强。教材 高考 VS 1(RJ 必修 1P8110 改编)下列关于碳、硅的叙述正确的是( )A碳、硅都是A 族元素，它们在自然界中都以化合态形式存在B二氧化碳、二氧化硅的物理性质相似C二氧化碳、二氧化硅都是酸性氧化物，能与 NaOH 溶液反应生成相应的盐D高纯度的二氧化硅用于制造半导体材料答案 C2(溯源题)(2016课标全国，7)判断下列关于燃料的说法是否正确(1)燃料燃烧产物 CO2是温室气体之一()(2)化石燃料完全燃烧不会造成大气污染()(3)以液化石油气代替燃油可减少大气
6、污染()- 4 -(4)燃料不完全燃烧排放的 CO 是大气污染物之一()探源：本题源于教材 LK 必修 1 P66图 3111“碳及其化合物在自然界中的转化示意图”，对碳及其化合物的循环，特别是化石燃料的燃烧对环境的影响进行了考查。诊断性题组1基础知识判断，正确的打“” ，错误的打“” 。(1)碳有多种同素异形体，而氧不存在同素异形体()(2)单质硅常用作半导体材料和光导纤维()(3)硅在自然界中只以化合态的形式存在()(4)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应()(5)SiO2不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器()(6)SiSiO 2H 2SiO3均能一步转化()(7)不能用 SiO
7、2与水反应的方法来制取硅酸，不能用瓷坩埚来加热烧碱或纯碱使其熔化()(8)将气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊，证明原气体是 CO2()(9)SiO2可与 HF 反应，因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中()(10)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料()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 不溶于水，不能生成相应的酸，也不能与 NaOH 溶液反应；SiO 2不溶于水，也不能生成相应的酸；碳有金刚石、石墨等同素异形体，硅有晶体硅和无定形硅等，所以两种元素有多种单质。
8、答案 B3(2017陕西质检)下列关于 SiO2和 CO2的叙述中不正确的是( )A都是共价化合物BSiO 2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨C都能溶于水且与水反应生成相应的酸D都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应解析 SiO 2和 CO2中都只含有共价键，均为共价化合物，A 项正确；干冰升华吸热，可用于人工降雨，B 项正确；SiO 2不溶于水且与水不反应，C 项错误；SiO 2与强碱溶液反应生- 5 -成硅酸盐，CO 2与强碱溶液反应生成碳酸盐或碳酸氢盐，D 项正确。答案 C4下列有关说法中错误的是( )A氢氟酸不能盛放在玻璃试剂瓶中B单晶硅可将太阳能转化为电能但不能将太阳能转化为热能C灼
9、烧 NaOH 固体时不能使用瓷坩埚，因坩埚中的 SiO2能与 NaOH 反应D由沙子制备光伏材料的反应之一为 SiO22C 高温,Si2CO解析 氢氟酸能与玻璃中的 SiO2反应，A 正确；单晶硅也可将太阳能转化为热能，B 错误；高温下 NaOH 能与瓷坩埚中的 SiO2反应，C 正确；沙子的主要成分是 SiO2，与碳反应时得到的是 CO，D 正确。答案 B【练后归纳】硅、二氧化硅的特殊性1硅的特性非金属的一般规律 硅的特性硅还原性强于碳 2CSiO2 Si2CO= = = = =高 温 非金属与强碱溶液反应一般不产生 H2硅可与强碱溶液反应产生 H2：Si2NaOHH 2O=Na2SiO32
10、H 2非金属一般不与非氧化性酸反应 Si4HF= =SiF42H 2一般非金属单质为绝缘体 硅为半导体，常用于电子部件2SiO 2特性一般规律 SiO2的特殊性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复分解反应 SiO24HF= =SiF42H 2O“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律，H 2CO3酸性强于H2SiO3，Na 2SiO3CO 2H 2O=Na2CO3H 2SiO3以下反应不能说明酸性的强弱Na2CO3SiO 2 Na2SiO3CO 2= = = = =高 温 CaCO3SiO 2 CaSiO3CO 2= = = = =高 温 拓
11、展根据 SiO2性质的一般性与特殊性完成下列表格(其中括号内为要除去的杂质)。可供选择的试剂：A.盐酸 B氢氧化钠溶液 C氧气 D水 E二氧化碳- 6 -可选用的操作：水洗 加热 高温灼烧 过滤 结晶粉末状混合物 选择的试剂 选用的操作(1) CaCO3(SiO2) B (2) NaCl(SiO2) D (3) SiO2(Fe2O3) A (4) SiO2(CaCO3) A (5) SiO2(NH4Cl) 考点二 硅酸、硅酸盐、无机非金属材料(考点层次 A自学、识记、辨析)1硅酸2硅酸盐(1)硅酸盐：是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要成分。(2)硅酸盐组成的表示方法：
12、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(Na 2SiO3)可表示为 Na2OSiO2，长石(KAlSi 3O8)可表示为 K2OAl2O36SiO2。(3)硅酸钠：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。与酸性较硅酸强的酸反应：a与盐酸反应的化学方程式：Na 2SiO32HCl= =2NaClH 2SiO3。b与 CO2水溶液反应的化学方程式：Na 2SiO3H 2OCO 2=Na2CO3H 2SiO3。用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。3常见无机非金属材料(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。- 7 -常见硅酸盐材
13、料比较水泥 玻璃 陶瓷生产原料 石灰石、黏土 纯碱、石灰石和石英 黏土主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑生产条件 高温玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3SiO 2 Na2SiO3CO 2；= = = = =高 温 CaCO3SiO 2 CaSiO3CO 2。= = = = =高 温 (2)新型无机非金属材料高温结构陶瓷：如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学侵蚀性和电绝缘性等。生物陶瓷：对机体无排异反应，不会引起代谢作用异常。压电陶瓷：具有压电效应。教材 高考 VS 1(RJ 必修 1P8111 改编)世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“至少在距今 3 00
14、0 年以前，中国就已经使用玻璃了。 ”下列关于普通玻璃的叙述中，正确的是( )A玻璃是人类最早使用的硅酸盐材料B玻璃在加热熔化时有固定的熔点C制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英D普通玻璃的成分主要是 Na2O、CaO 和 SiO2答案 C2(溯源题)判断正误(20142016 高考题精选)(1)玻璃仪器可盛放各种酸()(2)氢氟酸刻蚀玻璃不涉及化学变化()(3)烧结黏土制陶瓷不涉及到化学变化()(4)硅胶可用作食品干燥剂()(5)可用磨口玻璃瓶保存 NaOH 溶液()探源：本题组源于教材 RJ 必修 1 P78“应用广泛的硅酸盐产品”及其拓展，对硅酸及硅酸盐的性质进行了考查。- 8 -诊
15、断性题组1据报道我国科学家近年来研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅陶瓷和碳纤维复合而成的。下列相关叙述不正确的是( )A它耐高温抗氧化B它比钢铁轻、硬，但质地较脆C它没有固定的熔点D它是一种新型无机非金属材料解析 由航空材料的成分组成知其质轻、具有耐高温抗氧化等性质，由于这种材料能增加韧性，故质地不会较脆，故 B 错，A 正确；复合材料属于混合物，没有固定的熔点，由碳化硅高温结构陶瓷和碳纤维复合而成的材料均属于新型无机非金属材料，C、D 正确。答案 B2水玻璃(Na 2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO 2
16、：65%70%、C：30%35%)制取水玻璃的工艺流程：下列说法正确的是( )A原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值B操作 A 与操作 B 完全相同C该流程中硅元素的化合价发生改变D反应器中发生的复分解反应为 SiO22NaOH= =Na2SiO3H 2O解析 A 项，稻壳灰来源广泛价格低廉，活性碳具有吸附性，有较高的经济价值，正确；B 项，操作 A 为过滤，操作 B 为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误；C 项，二氧化硅中，硅元素的化合价是4 价，硅酸钠中，硅元素的化合价是4 价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，错误；D 项，由复分解反应的概念可知，SiO 22NaOH
17、= =Na2SiO3H 2O，不属于复分解反应，错误。答案 A3胃舒平的主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁(Mg 2Si3O8nH2O)等化合物。(1)三硅酸镁的氧化物形式为_。(2)Al2O3、MgO 和 SiO2都可以制耐火材料，其原因是_。aAl 2O3、MgO 和 SiO2都是白色固体bAl 2O3、MgO 和 SiO2都是金属氧化物cAl 2O3、MgO 和 SiO2都有很高的熔点- 9 -解析 (1)Mg 2Si3O8nH2O 改写成氧化物的形式为 2MgO3SiO2nH2O。(2)Al2O3、MgO 和 SiO2均具有很高的熔点，故可作为耐火材料。答案 (1)2MgO3SiO
18、2nH2O (2)c【易错警示】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。玻璃中含有二氧化硅，因此氢氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。NaOH 溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶。硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐是硅酸钠，其水溶液称为水玻璃，但却是盐溶液。硅胶( mSiO2nH2O)是一种很好的无毒干燥剂。碳及化合物的性质及对环境的影响1(2016江苏化学，1)大气中 CO2含量的增加会加剧“温室效应” 。下列活动会导致大气中 CO2含量增加的是( )A燃烧煤炭供热 B利用风力发电C增加植被面积 D节约用水用电解析
19、煤炭燃烧会生成大量 CO2，加剧“温室效应” ，A 正确；风力发电，不产生 CO2，B错误；增加植被面积，植物会将 CO2转化为 O2，C 错误；节约用电用水，不产生 CO2，D 错误。答案 A2(2015安徽理综，9)下列有关说法正确的是( )A在酒精灯加热条件下，Na 2CO3、NaHCO 3固体都能发生分解BFe(OH) 3胶体无色、透明，能产生丁达尔现象CH 2、SO 2、CO 2三种气体都可用浓 H2SO4干燥DSiO 2既能和氢氧化钠溶液反应又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物解析 A 项，Na 2CO3固体在酒精灯加热条件下，不分解，错误；B 项，Fe(OH) 3胶体呈红褐色，错误
20、；C 项，H 2、SO 2、CO 2三种气体都可用浓硫酸干燥，正确；D 项，由于 SiO2与氢氟酸反应不能生成盐，所以 SiO2是酸性氧化物而不是碱性氧化物，错误。答案 C硅及其化合物的性质3下列说法正确的是( )A氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记，利用了 HF 与 SiO2反应(2016课标全国，7D)- 10 -B向 Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸：Na 2SiO32H =H2SiO32Na (2016江苏化学，5D)CSiO 2HCl(aq),SiCl4 Si，在给定条件下能实现上述转化 H2 高 温(2016江苏化学，9A)DSiO 2既能和 NaOH 溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性
21、氧化物(2015安徽理综，9D)答案 A4(2015海南化学，14)单质 Z 是一种常见的半导体材料，可由 X 通过如下图所示的路线制备。其中 X 为 Z 的氧化物；Y 为氢化物，分子结构与甲烷相似。回答下列问题：X Mg 加 热 Mg2Z 盐 酸 Y 加 热 Z(1)能与 X 发生化学反应的酸是_；由 X 制备 Mg2Z 的化学方程式为_。(2)由 Mg2Z 生成 Y 的化学方程式为_，Y 分子的电子式为_。答案 (1)氢氟酸(HF) SiO 24Mg Mg2Si2MgO= = = = = (2)Mg2Si4HCl= =2MgCl2SiH 4 揭秘：随着新能源，新材料，新工艺的发展应用，碳、硅及其化合物的性质和应用有逐渐增多的趋势。高考将对碳、硅及其化合物的性质和有关实验进行重点考查，以选择题为基础题型，以化工综合应用题为提高题型，预计 2018 年将有多种考查方式出现。课时跟踪训练一、选择题1下列关于 C、Si 两种非金属元素的说法中，正确的是( )A两者结合形成的化合物是共价化合物B在自然界中都能以游离态存在C氢化物的热稳定性比较：CH 4SiH 4D最高价氧化物都能与水反应生成相应的酸解析 C、Si 都是非金属元素，结合形成的化合物是共价化合物，A 正确；Si 元素为亲
