碳、硅及其化合物考向分析

本節(jié)高考重點考查：

(1)C、Si及其化合物主要性質(zhì)、應用；

(2)有關(guān)環(huán)境污染問題。題型以選擇題、推斷題為主，難度為低中檔題。預測2013年會以新材料、新科技為背景在C、Si及其主要化合物性質(zhì)應用方面進行命題。因此平時復習注意關(guān)注與C、Si有關(guān)的新材料、新科技。課堂練習：

(2009·廣東理基)下列關(guān)于硅單質(zhì)及其化合物的說法正確的是(

)①硅是構(gòu)成一些巖石和礦物的基本元素

②水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品

③高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導纖維

④陶瓷是人類應用很早的硅酸鹽材料

A．①②B．②③

C．①④D．③④1、物理性質(zhì)

Si是帶有金屬光澤的灰黑色固體，熔點高，硬度大，有脆性。硅的導電性介于導體和絕緣體之間，是良好的__________材料。2、組成與結(jié)構(gòu)硅在地殼中硅的含量僅次于_____，而居第____位．硅在元素周期表位于第_____周期第_____族，位于____的下方．硅單質(zhì)的結(jié)構(gòu)與金剛石類似，為原子晶體（每個Si原子分別與另外4個Si原子形成4個共價鍵，硅與硅之間結(jié)合形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，含正四面體結(jié)構(gòu)。）半導體氧二三ⅣA碳位于金屬與非金屬分界線原子晶體知識點一：碳和硅的單質(zhì)3、硅的化學性質(zhì)常溫下，硅的化學性質(zhì)不活潑，除氟氣、氫氟酸和強堿外，硅不跟其他物質(zhì)，如氧氣、氯氣、硫酸、硝酸等起反應。在加熱條件下，硅能跟一些非金屬反應。碳與硅的化學性質(zhì)比較化學性質(zhì)碳(主要有+2、+4價）硅（主要+4價）還原性與非金屬反應與氧化物反應與酸反應與Ｈ2O或堿反應C+O2(足量)===CO2點燃2C+O2(不足)===2CO點燃Si+O2===SiO2△Si+2Cl2===SiCl4△Si+C===SiC高溫Si+2F2===SiF4（常溫）C+CuO==Cu+CO2↑△2C+SiO2==Si+2CO↑高溫Si+2FeO==2Fe+SiO2

高溫C+4HNO3(濃)=CO2↑+4NO2↑+2H2O△C+2H2SO4(濃)=CO2↑+2SO2↑+2H2O△與HNO3、H2SO4等不反應Si+4HF==SiF4↑+2H2↑C+H2O===CO+H2高溫Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑化學性質(zhì)碳硅氧化性制取用途C+2H2==CH4高溫C+Si==SiC高溫3C+CaO==CaC2+CO↑高溫Si+2H2==SiH4高溫(SiH4不穩(wěn)定,在空氣中自燃)(1)粗硅制取

SiO2+2C==Si

(粗)+2CO↑高溫高溫(2)粗硅提純

Si

(粗)

+2Cl2==SiCl4SiCl4+2H2==Si(純)+4HCl△集成電路、半導體晶體管及芯片、光電池等等2.能置換水中的氫的非金屬單質(zhì)為C;4.能與堿反應生成氫氣的固體單質(zhì)有Al和Si推斷題的題眼5.非金屬單質(zhì)一般為絕緣體，但硅作為半導體材料，而石墨為電的良導體。非金屬單質(zhì)一般熔沸點，硬度小，但硅、金剛石熔沸高其中金剛石為硬度最大的物質(zhì)。非金屬單質(zhì)一般不能和非氧化性酸反應，而Si不但能和HF反應，且能放出氫氣。【答案】

(1)√

(2)×

(3)√

(4)×練習：下列關(guān)于硅的說法中不正確的是（）A、硅是非金屬元素，它的單質(zhì)是灰黑色有金屬光澤B、硅的導電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導體材料C、硅的化學性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應D、加熱到一定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等反應練習：若把4.2g的硅和9.2g的鈉同時投入適量的水中，充分反應，能收集到氫氣（標準狀況）的體積是（）A、22.4LB、11.2LC、5.6LD、2.8LCB1、物理性質(zhì)

SiO2也叫硅石，石英砂、玻璃、沙子的主要成分也為SiO2，SiO2為堅硬的固體，純SiO2是無色透明晶體，稱之為水晶,熔點高，硬度大，不溶于水（為原子晶體）。知識點二：碳和硅的氧化物2、組成與結(jié)構(gòu)在SiO2的晶體中，每個硅原子與___個氧原子結(jié)合，每個氧原子與_____個硅原子結(jié)合，即SiO2晶體是由Si和O按_______的比例所組成的_________________結(jié)構(gòu)的晶體。1molSiO2晶體中含有____molSi—O鍵。421：2立體空間網(wǎng)狀4Sio3、二氧化硅的化學性質(zhì)（與CO2比較）物質(zhì)CO2(酸性氧化物)SiO2(酸性氧化物)與水反應與酸反應不反應與堿反應與酸性氧化物反應與鹽反應CO2+H2OH2CO3CO2+2OH-=CO32-+2H2OCO2+OH-=HCO3-CO2+CaO

=CaCO3

CO2+H2O+Na2SiO3==Na2CO3

+H2SiO3↓SiO2+4HF==SiF4↑+2H2OSiO2+2OH-==SiO32-+H2OSiO2+CaO

==CaSiO3

高溫SiO2+Na2CO3

===Na2SiO3

+CO2↑高溫不反應(故不能直接與水反應制硅酸)3、二氧化硅的化學性質(zhì)（與CO2比較）物質(zhì)CO2(酸性氧化物)SiO2(酸性氧化物)制法CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑用途滅火劑、致冷劑、人工降雨、制純堿、尿素等H2SiO3===SiO2+H2O△光導纖維、化學儀器、光學儀器、鐘表、電子部件1.CO為不成鹽氧化物，2.酸性氧化物一般不和非氧化性酸反應，而CO2和SiO2為酸性氧化物SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O

3.一般酸性氧化物可以和水反應生成對應的酸，而SiO2和H2O不反應可用于刻蝕玻璃練習：下列對有關(guān)化學反應過程或?qū)嶒灛F(xiàn)象的解釋中,正確的是()A.在高溫條件下,C能置換出SiO2中的Si,說明C的氧化性強于SiB.酸雨的形成是由于雨水中溶有CO2C.長期盛放NaOH溶液的滴瓶不易打開,主要是因為

NaOH吸收了CO2所致D.”水滴石穿”是溶解了CO2的雨水長期與CaCO3作用生成了Ca(HCO3)2之故D思考1.氫氟酸如何保存？2.為什么實驗室中盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？氫氟酸不能盛放在玻璃器皿中，而應保存在塑料瓶中。

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,生成的具有粘性，久置使瓶塞打不開知識點三：碳酸和硅酸1.H2CO3弱酸性，不穩(wěn)定，一般寫作CO2+H2O2.H2SiO3物理性質(zhì)：化學性質(zhì)

a.弱酸性：

b.不穩(wěn)定性：

c.制備：2HCl+Na2SiO3=H2SiO3

↓

+2NaCl

2CO2+Na2SiO3+2H2O=H2SiO3↓+2NaHCO3H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+H2OH2SiO3SiO2+H2O難溶于水的透明的膠狀固體酸性比碳酸更弱(3)用途硅膠可作干燥劑、催化劑的載體1.無機酸一般易溶于水，而硅酸卻難溶于水。2.碳酸酸性大于硅酸CO2+Na2SiO3+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3水溶液中SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑

高溫條件下分析：在水溶液中，碳酸的酸性比硅酸強，因此發(fā)生了反應生成了硅酸沉液，在高溫重要條件下，生成的二氧化碳離開了反應體系而使反應進行到底（化學平衡）。知識點四：硅酸鹽（1）硅酸鹽：硅酸鹽是由

組成的化合物的總稱，是構(gòu)成地殼巖的主要成分。（2）硅酸鈉的水溶液俗稱

，是無色黏稠液體，常用于制備黏合劑、防腐劑和耐火材料。（3）硅酸鹽組成的表示通常用二氧化硅和金屬氧化物的組成形式表示硅酸鹽的組成。

例：Na2SiO3

可表示為Na2O·SiO2長石KAlSi3O8

可表示為

。K2O·Al2O3·6SiO2硅、氧和金屬水玻璃1.硅酸鹽寫法與氧化物寫法中的各元素化合價保持一致，原子個數(shù)比相等氧化物的順序為：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水3.氧化物之間以·隔開，系數(shù)配置出現(xiàn)分數(shù)時化為整數(shù)。4.硅酸鹽組成的表示方法采用的是氧化物法。實際上硅酸鹽不是以簡單氧化物形式出現(xiàn)的，而是以種種結(jié)構(gòu)復雜的鹽存在著的。練習：把下列式子改寫成氧化物的形式，請?zhí)钊霗M線上：①硅酸鈣：CaSiO3②高嶺石：Al2(Si2O5)(OH)4③滑石：Mg3(Si4O10)(OH)2④鈣沸石：Ca(Al2Si3O7)(OH)6CaO·SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O3MgO·4SiO2·H2OCaO·Al2O3·3SiO2·3H2O

(判一判)下列說法是否正確(填“√”或“×”) (1)SiO2是沙子、石英、瑪瑙的主要成分(

) (2)玻璃、石英玻璃、水泥均是硅酸鹽材料(

) (3)SiO2是酸性氧化物，不能與任何酸反應(

) (4)SiO2與CO2是同族元素的氧化物，化學性質(zhì)相同(

) (5)CO2通入硅酸鈉溶液中，有白色沉淀生成，說明酸性H2CO3>H2SiO3(

) 【答案】

(1)√

(2)×

(3)×

(4)×

(5)√知識點五：新型無機非金屬材料1.硅酸鹽工業(yè)玻璃主要原料主要反應產(chǎn)品成分主要原料產(chǎn)品成分水泥陶瓷原料：黏土

純堿、石灰石、石英SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑

SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑

SiO2Na2SiO3Ca

CO3

黏土、石灰石硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣2.新型無機非金屬材料的各類和用途材料類別主要特性示例用途高溫結(jié)構(gòu)陶瓷能承受主高溫，強度大氮化硅陶瓷汽輪機葉片，軸承，永久性模具半導體材料具有光學特性氧化錫陶瓷集成電路的半導體材料光學材料具有光學特性光導纖維光纜通信，醫(yī)療，照明等生物陶瓷具有生物功能氧化鋁陶瓷人造骨，人造關(guān)節(jié)，接骨螺釘有關(guān)材料分類正確的是A.硅酸鹽材料屬于新型無機非金屬材料B.高溫結(jié)構(gòu)陶瓷屬于新型無機金屬材料，屬于結(jié)構(gòu)材料C.新型無機非金屬材料包括半導體材料，光導纖維，氧化鋁陶瓷等D.氮化硅陶瓷屬于新型無機非金屬材料，但不是高溫結(jié)構(gòu)材料練習：練習：下列說法正確的是（）A．SiO2溶于水顯酸性B．CO2通入水玻璃可以得到原硅酸C．由Na2CO3＋SiO2===

Na2SiO3＋CO2↑可知硅酸的酸性比碳酸的酸性強D．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸B練習：下列物質(zhì)中不能用化合的方法制得的是（）①SiO2②H2SiO3③Na2O2④FeCl2⑤FeCl3⑥CaSiO3A．①③⑤B．②④⑥C．②D．②和④C練習：磷酸鈣是陶瓷也是一種新型無機非金屬材料，它可用于制造人造骨骼，這是利用這類材料的（）

A．耐高溫的特性 B．電學特性

C．光學特性 D．生物功能D1.熔沸點 一般情況下，非金屬單質(zhì)熔沸點低，硬度小，但硅、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)，所以可用金剛石制作鉆頭和切割工具。2．導電性 一般情況下，非金屬單質(zhì)為絕緣體，但硅為半導體，石墨是電的良導體，所以晶體硅可作半導體材料，石墨可作電極。碳、硅及其化合物的特性與應用

3．SiO2作為酸性氧化物的特性

(1)一般情況下，只有堿性氧化物與酸反應，酸性氧化物只與堿反應，不與酸反應，但SiO2是酸性氧化物，卻能與氫氟酸反應：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，所以不能用玻璃容器盛放氫氟酸，而用氫氟酸刻蝕玻璃。

(2)一般情況下，酸性氧化物與水反應生成相應的酸，如CO2＋H2OH2CO3，但SiO2不溶于水，不與水反應。5．硅酸和硅酸鹽的溶解性 一般情況下，大多數(shù)酸溶于水，如鹽酸、醋酸、碳酸，但硅酸卻不