2020年高考化学一轮总复习第四章第13讲碳、硅及其重要化合物学案（含解析）.doc

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1、1第四章 非金属元素及其重要化合物考纲解读 1.了解常见非金属元素 C、Si、Cl、S、N 的单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。2.了解常见非金属元素单质及其重要化合物对环境的影响。第 13讲 碳、硅及其重要化合物一、碳、硅单质1单质的结构、存在形态、物理性质和用途2碳和硅的化学性质23硅的工业制法及提纯石 英 砂 焦 炭 高 温 粗 硅 氯 气 加 热 SiCl4 氢 气 高 温 高 纯 硅反应： SiO2C Si2CO。20 = = = = =高 温 反应： SiCl 2 SiCl4。21 = = = = = 3反应： SiCl42H 2 Si4HCl。22 = = =

2、 = =高 温 二、碳、硅的氧化物1一氧化碳(1)物理性质无色气体， 有毒， 难溶于水。01 02 03 (2)化学性质燃烧：2COO 2 2CO2， 淡蓝色火焰(空气中燃烧)。= = = = =点 燃 04 还原 Fe2O3：Fe2O33CO 2Fe3CO 2(冶炼金属)。05 = = = = =高 温 2二氧化碳和二氧化硅的比较续表4三、硅酸、硅酸盐、无机非金属材料51硅酸(H 2SiO3)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通过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

3、 Na2OSiO2，长石(KAlSi 3O8)可表示为 K2OAl2O36SiO2。06 (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。07 与酸性较硅酸强的酸反应与 CO2水溶液反应的化学方程式Na2SiO3H 2OCO 2= Na2CO3H 2SiO3。08 (3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。3无机非金属材料(1)传统无机非金属材料三种硅酸盐工业生产的比较6主要用途：陶瓷、玻璃、水泥是重要建筑材料，也广泛应用于生活中。(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

4、异反应，不会引起代谢作用异常。压电陶瓷：具有压电效应。1.判断正误，正确的画“” ，错误的画“” ，并指明错因。(1)硅在自然界中以游离态和化合态的形式存在。()错因：硅在自然界中只以化合态的形式存在。(2)晶体硅熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料。()错因：晶体硅不是因为其熔点高、硬度大而作半导体材料，是因为其能导电的特殊性。(3)Si和 SiO2都可用于制造光导纤维。()错因：Si 不能用于制造光导纤维。(4)玻璃是一种晶体，有较高的熔点。()错因：玻璃是混合物，无固定的熔点，不是晶体。(5)硅胶多孔，吸水能力强，常用作袋装食品的干燥剂和抗氧化剂。()错因：硅胶不能作抗氧化剂。(6)S

5、iO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸。()错因：SiO 2可溶于氢氟酸。(7)向 CaCl2溶液中通入 CO2，溶液变浑浊。()错因：CaCl 2与 CO2不反应，通入 CO2无明显变化。2教材改编题7(据人教必修一 P81T10)下列关于碳、硅及其化合物的叙述正确的是( )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 C考点 碳、硅单质及其氧化物一典例 1 二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等

6、方面有着重要的用途。ae 是对反应中 SiO2所表现的化学性质或作用进行判断，其中正确的是( )SiO 22NaOH= =Na2SiO3H 2OSiO 22C Si2CO= = = = =高 温 SiO 24HF= =SiF42H 2ONa 2CO3SiO 2 Na2SiO3CO 2= = = = =高 温 SiO 23C SiC2CO= = = = =高 温 a反应中 SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃b反应中 SiO2表现出氧化性c反应中 SiO2表现了酸性氧化物的通性d反应符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性酸酐的原理e反应中 SiO2未参加氧化还原反应Aace Bbde Ccde

7、Dab解析 通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是，因此 a、c 判断错误；反应是一个置换反应，其中二氧化硅被还原，表现出氧化性，b 判断正确；反应是一个复分解反应，用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d 判断正确；反应中碳的化合价由 0变为4 和2，硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因此二氧化硅没有参加氧化还原反应，e 判断也正确。答案 B名师精讲熟记硅及其化合物的特殊性质891(2018广州模拟)硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是( )A硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应C反应 Si2NaOHH 2O=Na2SiO32H 2中，Si 为氧

8、化剂D硅能与氢氟酸反应，则硅可以与盐酸反应答案 A解析 由粗硅制备单晶硅的过程一般为 Si SiCl4 SiHCl，都是氧化还原 Cl2 H2 反应，B 项错误；硅不能与盐酸反应，D 项错误。2(2018汕头模拟)将足量 CO2通入 KOH和 Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量( n)和通入 CO2体积( V)的关系正确的是( )10答案 D解析 CO 2与 KOH和 Ca(OH)2都会反应，但存在着竞争，如果先与 KOH反应，则反应后生成的 K2CO3立即会与 Ca(OH)2反应生成 CaCO3，因此，可以看成 CO2先与 Ca(OH)2反应，所以通 CO2后立即有 CaCO3

9、生成。第二步还要判断 CO2是先跟 KOH反应还是先与生成的 CaCO3反应，同样可以采用假设法判断，即如果先与 CaCO3反应，则生成的 Ca(HCO3)2又会与 KOH反应，因此是先与 KOH反应，此过程生成沉淀的物质的量不变，当 KOH反应完全，再与CaCO3反应，直至沉淀完全溶解，故选 D。考点 硅酸盐 无机非金属材料二典例 2 下列有关硅及硅酸盐材料的说法正确的是( )A硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中B反应Na 2SiO3H 2OCO 2=Na2CO3H 2SiO3，反应Na 2CO3SiO 2Na2SiO3CO 2，两反应是相互矛盾的，不可能都能发生

10、= = = = =高 温 C普通玻璃、石英玻璃，水泥等均属于硅酸盐材料D祖母绿的主要成分为 Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示为 3BeOAl2O36SiO2解析 A 项，硅酸钠本身是一种黏合剂，易造成磨口玻璃塞与瓶口黏结；B 项，两反应条件不同，反应是在溶液中进行，强酸可以制弱酸，而高温条件下，CO 2是气体，逸出反应体系，能促使反应发生；C 项，石英玻璃的成分为 SiO2，SiO 2是氧化物不是盐；D 项正确。答案 D名师精讲1硅及其化合物的特殊性11(1)无机酸一般易溶于水，而 H2SiO3却难溶于水。(2)因 H2CO3的酸性强于 H2SiO3，所以在 Na2SiO3溶液中通入

11、 CO2能发生下列反应：Na2SiO3CO 2H 2O=H2SiO3 Na 2CO3，但在高温下Na2CO3SiO 2 Na2SiO3CO 2也能发生。= = = = =高 温 (3)Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，是一种黏合剂，是制备硅胶和木材防火剂的原料，与玻璃的成分不相同；水玻璃又称为泡花碱，但它却是盐溶液(存放的试剂瓶不能用玻璃塞)，而不是碱溶液。(4)不要混淆二氧化硅和硅的用途用于制作光导纤维的是 SiO2，用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅。(5)熟悉几种常见饰品的主要成分水晶、石英、玛瑙的主要成分是 SiO2；珍珠的主要成分是 CaCO3；钻石是金刚石，主要成分是 C；红

12、宝石的主要成分是 Al2O3。2硅酸盐改写成氧化物形式的方法(1)氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，且不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。(2)氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水，不同氧化物间以“”隔开。(3)各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。(4)当计量数配置出现分数时应化为整数。如长石：KAlSi 3O8不能写成K2O Al2O33SiO2，应写成 K2OAl2O36SiO2。12 123如图所示是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是( )ASiO 2属于两性氧化物12B盛放 Na2CO3溶液的

13、试剂瓶用玻璃塞C硅胶吸水后可重复再生D图中所示的转化都是氧化还原反应答案 C解析 SiO 2是酸性氧化物，A 错误；Na 2CO3溶液呈碱性，能与玻璃的主要成分 SiO2反应，生成具有粘性的硅酸钠，导致试剂瓶不易打开，故盛放 Na2CO3溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，B 错误；题图中有的转化不是氧化还原反应，如 SiO2与 NaOH溶液的反应，D 错误。4下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是( )水玻璃既不易燃烧也不受腐蚀水泥、玻璃、沙子都是硅酸盐制品高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料A B C D答案 C解析 水玻璃是 Na2SiO3的水溶液，可用作防火剂和防腐剂，正确；沙子不属于硅酸盐制品，不正确；光导纤维的主要成分是 SiO2，不正确。13