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碳、硅及其化合物（碳族）高三总复习一、本讲教学主要内容1．总结碳、硅两种元素的知识网络2．比较碳、硅的两种单质和氧化物二、重点、难点剖析及典型例析(一)碳和硅及其重要化合物间的相互转化碳及其化合物石墨：C60：金刚石：碳及其化合物(续)H2CO3：O＝C＝OH－O－C－O－HOCO2：(直线型，属极性分子，电子式不要求)(直线型，属非极性分子，电子式要求)CH4：HHHH－C－(正四面体，属非极性分子，电子式要求)CO：硅及其化合物二氧化硅晶体：晶体硅：H2SiO3：H－O－Si－O－HOSiH4：HHHH－Si－(正四面体，属非极性分子，电子式要求)H4SiO4：H－O－Si－O－HHOOH硅及其化合物(续)碳与硅单质碳及其重要化合物之间的转化关系Ca(HCO3)2CCH4CaCO3CO2CaC2HCOOHCOCS2C2H4C2H2SiCH2C2O4H2CO3硅及其重要化合物之间的转化关系SiF4SiNa2SiO3SiO2CaSiO3SiCl4SiH4H2SiO3碳元素及其化合物的转化重点、难点剖析现象：①Mg条继续燃烧②放热③有黑色和白色固体物质生成SiO2+2CSi+2CO高温如：2Mg+CO22MgO+C点燃3.碳酸盐的性质规律CaCO3考虑：NaHCO3在溶于水或处于熔融状态（常压）时，都存在的离子是（）（已知碳酸氢钠的熔点高于其分解温度）A.①③B.②③C.①④D.①②④①Na+②H+③HCO3-④CO32-C（1）溶解性规律：如果碳酸正盐的溶解度较大，则酸式盐的溶解度小（如Na2CO3NaHCO3);如果碳酸正盐的溶解度小，则对应的酸式盐的溶解度较大（如CaCO3Ca(HCO3)2）（2）稳定性规律：难溶性的碳酸盐及碳酸的酸式盐（包括铵盐）受热易分解；可溶性的碳酸盐较稳定，受热难分解。4.碳酸正盐与酸式盐的相互转化例1在一定量饱和石灰水中通入CO2，产生的白色沉淀与通入的CO2的体积的关系如图。沉淀质量CO2体积OAB1）写出OA段曲线和AB段曲线所表示的反应方程式。2）A点参加反应的CO2和Ca(OH)2的物质的量之比为3）加热B处溶液，现象是CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2OCO2+CaCO3+H2O==Ca(HCO3)21:1产生白色浑浊例2:现有Na2CO3溶液2mol/L500mL、HCl溶液2mol/L750mL.若①向HCl溶液中逐滴加Na2CO3溶液，②向Na2CO3溶液中逐滴加HCl溶液，分别产生CO2多少？例3：某混合气体中可能含有HCl、H2、CO、CO2、NH3和水蒸气中的两种或多种。当混合气体依次通过①澄清石灰水(无混浊现象)；②氢氧化钡溶液(有浑浊现象)；③浓H2SO4(无现象)；④灼热的氧化铜(变红)；⑤无水CuSO4(变蓝)。对该混合气体成分判断正确的是（）A.一定没有CO2，肯定有H2B.一定有CO、CO2和H2OC.一定有HCl、H2和CO2D.可能有CO2、NH3和水蒸气C由此可见,先后滴入的次序不同,所得气体量不同.故可用相互滴入法来鉴别Na2CO3和HCl两种无色溶液.想一想:如维持两种溶液浓度不变,Na2CO3溶液和HCl溶液均为1L,结果又如何呢？硅元素及其化合物的转化1、SiO2是酸性氧化物；2、SiO2具有弱的氧化性；SiO2+2C==Si+2CO高温1.注意硅的化学性质和精硅的制取①常温下硅不活泼(但自然界无游离硅存在，常以硅酸盐形式存在),不与强酸、强氧化性酸反应.SiO2+H2O=H2SiO32.注重CO2和SiO2性质比较╳试分析下列说法是否正确，说明理由。1、SiO2高温时与Na2CO3反应产生CO2，将CO2通入Na2SiO3溶液中可产生H2SiO3，说明H2SiO3酸性有时比H2CO3强，有时比H2CO3弱？2、SiO2既能与NaOH反应又能与HF反应。3、NaOH溶液、Na2SiO3溶液和氢氟酸均不应装在玻璃瓶中。NaOH与SiO2常温下的反应十分缓慢，所以NaOH溶液、Na2SiO3溶液可以保存在玻璃瓶中，但不能用磨口的玻璃塞SiO2与HF的反应是SiO2的特殊性质，并非所有的酸都能反应。强酸制弱酸适用于常温下水溶液里的复分解反应，不适用于高温非水体系的反应。3.碳族元素与人类健康SiO2-----在日常生活、生产和科研有着重要的用途，但有时也会对人体造成危害。如果长期吸入含有二氧化硅的粉尘，就会患硅肺病（或矽肺病）。长期在二氧化硅粉尘含量较高的地方，如采矿、翻砂、喷砂、制陶瓷等场所的工作人员易患此病。Pb-----铅为蓝色的软金属，铅是能作用于全身各系统和器官的毒物，尤其是神经系统、消化系统、造血和心血管系统等。污染和毒害最厉害的是四乙基铅，所以推广无铅汽油是防止铅污染最有效的方法。另据调查发现，小学生使用铅笔也有铅中毒的现象，因此要正确使用铅笔。铅在体内无任何生理功能，理想的血铅水平应为零。任何水平的铅负荷，都会对健康造成损害。4.了解硅酸盐的特点是构成地壳岩石和矿物的主要成分种类繁多，结构复杂，常用氧化物的形式表示组成绝大多数硅酸盐难溶于水1、硅酸钠：易溶于水，其水溶液俗名水玻璃，粘性很強，是一种重要的矿物胶。2、粘土的主要成分是硅酸盐（3）正长石KAlSi3O8（1）硅酸钠Na2SiO3:（2）高岭石Al2(Si2O5)(OH)4Al2O3·2SiO2·2H2OK2O·Al2O3·6SiO2Na2O·SiO2例：硅酸盐可以改写成氧化物的形式（注意金属氧化物在前，非金属氧化物在后，低价在前，高价在后，H2O一般写在最后）（1）许多含氧酸及其盐类类似地改写为氧化物形式，请改写下列物质：HNO3:;HCOOH:;KAl(SO4)2•12H2O;（2）已知在一定条件下，Fe在Cl2中燃烧可以生成Fe3Cl8,它可以改写成FeCl2•2FeCl3。类似地碘与Fe在一定条件下可得到Fe3I8，则它可以看作是。N2O5•H2OCO•H2OK2O•Al2O3•4SO3•24H2O3FeI2•I25.硅酸盐工业（以含硅物质为原料的材料制造）例某碳酸盐矿石，主要成分为BaCO3,另外有少量CaCO3，现需要获得BaCO3，并尽可能降低钙含量。为此，查得有关溶解度数据如下表：-------------0C50C80CCa（OH）20.173g0.130g0.094gBa（OH）21.64g13.1g101.5g000原料只有该矿石、焦炭和水，没有其它化工原料。请在方框中写出每步产物的化学式，并填上反应条件或所需物质或方法。矿石BaCO3煅烧BaOCaO加热H2OBa(OH)2Ca(OH)2过滤Ba(OH)2CO2过滤例2下列试剂的保存正确的是（）A例3已知，氮化硅是一种高温陶瓷，它硬度大，熔点高，性质稳定，工业上用高纯硅和氮气在高温下反应制得。1）氮气的电子式为。2）氮化硅属于（共价或离子）化合物，其化学式为。3）氮化硅抗腐蚀性强，除氢氟酸外，它不与其它无机酸反应。它与氢氟酸反应的产物为。4）四氯化硅和氮气在氢气氛保护下，加强热可得到高纯度氮化硅。该反应的化学方程式为。例4某碳酸盐矿石，主要成分为BaCO3,另外有少量CaCO3，现需要获得BaCO3，并尽可能降低钙含量。为此，查得有关溶解度数据如下表：-------------0C50C80CCa（OH）20.173g0.130g0.094gBa（OH）21.64g13.1g101.5g000原料只有该矿石、焦炭和水，没有其它化工原料。请在方框中写出每步产物的化学式，并填上反应条件或所需物质或方法。矿石BaCO3煅烧BaOCaO加热H2OBa(OH)2Ca(OH)2过滤Ba(OH)2CO2过滤例5化合物A、B、C、D、E、F是中学常见的物质，这些化合物之间存在如下关系，其中A和B的反应是一种重要化工生产中的主要反应。据此判断：(1)A、C、F中含有相同的元素是________(2)该工业称为.化合物C的化学式为,化合物A可溶于水,水溶液显____性.(3)C的水溶液和D能否反应?其理由是___Na制玻璃(硅酸盐工业)Na2CO3碱能,酸性H2CO3＞H2SiO3解析由题意可推得A、C与盐酸作用,生成物中有共同产物F,但前者有三种产物,预测A应为一种不稳定的弱酸盐;后者有二种产物,估计C应为一种较稳定的弱酸盐,且A与B在高温下的反应为重要化工生产的重要反应.联想硅酸盐工业.可得(1)Na(2)制玻璃(硅酸盐工业),C为Na2SiO3∵A可溶于水，∴A为Na2CO3,溶液显碱性.(3)能,酸性H2CO3＞H2SiO3例6工业上用生石灰与碳在2700oC高温作用下制电石和CO，现从理论上分析以Mg和石灰石为原料，按下图制取乙炔试填写:(1)C的分子式是;(2)G与E反应的化学方程式;(3)B与D反应的化学方程式;该反应中氧化剂与还原剂的质量比是_____________MgOCaC2+2H2OCa(OH)2+C2H2CaO+3CCaC2+CO高温2:1例7.某溶液A可能含有等物质的量浓度的SiO32－、CO32－、SO32－、S2－、AlO2－、Cl－、PO43－中的几种，现进行以下实验：①取10mLA溶液，往其中通入足量CO2，得到白色沉淀B，B可完全溶于稀HCl溶液，②另取10mLA溶液，往其中加入稀盐酸，生成气体C．将C通入Pb(NO3)2溶液中，有黑色沉淀D生成．(1)溶液中肯定存在的上述中离子是，(2)溶液中肯定不存在上述中离子是，其理由是．例8我国古代炼丹中经常使用红丹，俗称铅丹在一定条件下铅丹（用X表示）与硝酸发生如下反应：X+4HNO3===PbO2+2Pb(NO3)2+2H2O(1)铅丹的化学式是_________________，此铅丹中铅的化合价是_______________。（2）由此反应可推测PbO是___________氧化物,PbO2是____________氧化物.+2和+4价Pb3O4碱性酸性例9海战中为了进行掩蔽，常喷放SiCl4和液氨，形成很浓的烟幕。写出有关的化学方程式：___________________________________________.________________________________________.SiCl4+4H2O==H4SiO4↓+4HCl↑HCl+NH3==NH4Cl例10三硅酸镁被用来治疗胃酸过多的胃溃疡，因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。把三硅酸镁Mg2Si3O8●nH2O改写成氧化物的形式为_____________________,它中和胃酸的化学方程式是______________________________________2MgO●3SiO2●nH2OMg2Si3O8●nH2O+4H+===2Mg2++3SiO2+(n+2)H2O例11(1)化学行业合成了一种晶体——氮化碳。试推断它的化学式______.(2)写出CaSiO3和氢氟酸反应的化学方程式_______________________________________C3N4CaSiO3+6HF===CaF2+SiF4↑+3H2O例12在没有现成CO2气体发生器的情况下，请你选用如图中部分仪器装配成一个简易的、能随开随用的、随关随停的CO2气体发生装置.(1)应选用的仪器是(填入编号).(2)若用上面已装配好的实验装置制取CO2气体，而实验室只有稀H2SO4、浓HNO3、水、块状纯碱、块状大理石.比较合理的方案，你认为应选的药品是.习题一往下列溶液中通入CO2，直至过量，整个过程中始终没有沉淀出现的是（）A、FeCl2B、Ca(NO3)2C、饱和Na2CO3D、Na2SiO3习题二将1体积选项中的一种气体与10体积氧气混和后,依次通过盛有足量浓NaOH液的洗气瓶和盛有足量灼热铜屑的管子，若反应都充分，最后得到的尾气可以是（）A．Cl2B．COC．CO2D．N2ABCD练习课堂巩固练习习题三将镁粉与石英砂混合強热，将反应后的固体加入到足量的稀盐酸中，产生一种在空气中能自燃的无色气体。试写出有关反应的化