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考点深度突破课时1碳、硅及其化合物考点深度突破最新考纲1．掌握碳元素、硅元素的单质及其重要化合物的主要性质，了解其应用。2．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。考点深度突破考点一碳、硅单质的性质1．碳、硅的存在形态(1)碳在自然界既有态又有态。碳的同素异形体有、、无定形碳、等。(2)硅在地壳中的含量占第二位，仅次于，全部以态存在，是一种亲元素，单质硅有和两种。游离化合金刚石石墨C60氧化合氧晶体无定形考点深度突破2．碳、硅单质的结构、物理性质与用途的比较碳硅结构金刚石：结构石墨：层状结构晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构物理性质金刚石熔点高、硬度大石墨熔点高、质，有滑腻感晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点用途金刚石用作切割刀具，用作电极、铅笔芯晶体硅用作材料、硅芯片和硅太阳能电池空间网状软石墨半导体高考点深度突破3.碳、硅单质的化学性质考点深度突破①与F2反应：Si＋2F2===SiF4。②与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。③与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。④与O2反应：Si＋O2=====△SiO2。⑤与Cl2反应：Si＋2Cl2=====△SiCl4。(2)考点深度突破4．硅的工业制法考点深度突破探究思考1．用短线把碳的同素异形体与其物理性质和用途连接起来考点深度突破2．判断正误(1)碳的几种单质性质不同的原因主要是由于其结构不同()(2)12C、13C、14C是碳的三种同素异形体()(3)硅是非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体()(4)硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料()(5)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应()(6)加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应()答案(1)√(2)×(3)√(4)√(5)×(6)√考点深度突破【示例1】下列说法不正确的是()。A．高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅(2013·广东理综，11C)B．单晶硅是将太阳能转变为电能的常用材料(2012·新课标，8B)C．单质硅常用作半导体材料和光导纤维(2011·山东理综，10B)D．硅是构成一些岩石和矿物的基本元素(2009·广东理基，22①)考点深度突破思维启迪硅是现在应用最为广泛的半导体材料，而光导纤维的主要成分为SiO2，光导纤维不导电(填“导电”或“不导电”)。解析光导纤维的主要成分为二氧化硅而不是硅单质。答案C考点深度突破【示例2】(2012·重庆理综，26节选)金刚石、SiC具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛。(1)碳与短周期元素Q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物，其中一种化合物R为非极性分子。碳元素在周期表中的位置是______________，Q是________。R的电子式为________。(2)一定条件下，Na还原CCl4可制备金刚石。反应结束冷却至室温后，回收其中的CCl4的实验操作名称为________，除去粗产品中少量钠的试剂为________。考点深度突破(3)碳还原SiO2制SiC，其粗产品中杂质为Si和SiO2。现将20.0gSiC粗产品加入到过量的NaOH溶液中充分反应，收集到0.1mol氢气，过滤得SiC固体11.4g，滤液稀释到1L。生成氢气的离子方程式为____________________________，硅酸盐的物质的量浓度为________。解析(1)C(碳)的两种常见气态化合物为CO、CO2，其中CO2为非极性分子，所以Q为O，R为CO2。考点深度突破(2)根据Na能与H2O(或CH3CH2OH)反应，而金刚石性质稳定的特点，可用H2O(或CH3CH2OH)除去金刚石中含有的Na。(3)Si与NaOH溶液反应的离子方程式为Si＋2OH－＋H2O===SiO2－3＋2H2↑。20.0g粗产品中，含有11.4gSiC，根据Si～2H2，可得m(Si)＝0.05mol×28g·mol－1＝1.4g，m(SiO2)＝20.0g－11.4g－1.4g＝7.2g，n(SiO2)＝0.12mol，根据Si原子守恒，可得n(Na2SiO3)＝0.17mol，故c(Na2SiO3)＝0.17mol1L＝0.17mol·L－1。考点深度突破答案(1)第二周期第ⅣA族O(氧)(2)过滤水(或乙醇)(3)Si＋2OH－＋H2O===SiO2－3＋2H2↑0.17mol·L－1考点深度突破1．(2013·佛山模拟)科学家在不断深入的研究中，发现了一系列新的碳单质，对碳单质的研究已发展成一门独立的科学——碳科学。下列关于碳单质的叙述正确的是()。A．碳的各种单质互称为碳的同素异形体B．碳元素的各种单质结构虽然不同，但性质差别不大C．碳元素的单质性质不同，其用途相同D．碳元素的单质只有金刚石、石墨和C60考点深度突破解析碳元素的单质结构不同，物理性质差别较大，B错误；碳元素单质性质不同，用途也不相同，C错误；常见的碳元素单质有金刚石、石墨和C60，但同时还存在其他单质，D错误。答案A考点深度突破2．(2014·韶关质检)硅作为一种新型能源被广泛开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不正确的是()。A．硅燃烧产物对环境产生的污染，容易得到有效控制B．从Si(s)＋O2(g)=====△SiO2(s)ΔH＝－858.6kJ·mol－1可知，硅燃烧放出的热量多C．自然界中硅的储量丰富，可以从自然界直接获得单质硅D．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料之一考点深度突破解析硅燃烧生成二氧化硅，二氧化硅是固体，其污染容易得到有效控制；硅为固体燃料，化学性质不活泼，运输、贮存比较容易且又安全；硅在自然界中无单质形式，只有化合物，所以C是错误的。答案C考点深度突破3．单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450～500℃)，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。考点深度突破相关信息如下：a．四氯化硅遇水极易水解；b．硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；c．有关物质的物理常数见下表：物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸点/℃57.712.8－315－熔点/℃－70.0－107.2－－－升华温度/℃－－180300162考点深度突破请回答下列问题：(1)写出装置A中发生反应的离子方程式：_______________________________________________________________。(2)装置A中g管的作用是______________；装置C中的试剂是____________；装置E中的h瓶需要冷却的理由是__________________________________________________________。(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是________(填写元素符号)。考点深度突破解析依据题中信息可知A为Cl2的发生装置，B、C为Cl2净化装置，D中发生反应2Cl2＋Si=====△SiCl4，生成SiCl4用E收集，B中为饱和食盐水将氯化氢气体除去，C中应为浓H2SO4除水，由表中数据可知SiCl4沸点较低，用冷却液冷却可得到液态SiCl4。答案(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－=====△Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(2)平衡气压浓H2SO4SiCl4沸点较低，用冷却液冷却可得到液态SiCl4(3)Al、B、P考点深度突破1．一般情况下，非金属元素单质熔、沸点低，硬度小，但晶体硅、金刚石熔、沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质。2．一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。3．Si的还原性大于C，但C在高温下能还原出Si：SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑。碳、硅单质的特殊性考点深度突破4．非金属单质与碱反应一般既作氧化剂又作还原剂，且无氢气放出，但硅与强碱溶液反应只作还原剂，且放出氢气：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。5．非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能跟HF作用：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。6．一般情况下，金属(Na、K)能置换出水中的氢，但C在高温下也能置换出H2O中的氢：C＋H2O(g)=====高温H2＋CO。考点深度突破1．一氧化碳(1)物理性质：无色气体，有毒，难溶于水。(2)化学性质①燃烧：2CO＋O2=====点燃2CO2，淡蓝色火焰；②还原CuO：CuO＋CO=====△Cu＋CO2(冶炼金属)。考点二碳、硅的氧化物考点深度突破2．二氧化碳和二氧化硅的比较物质二氧化硅二氧化碳结构结构，不存在单个分子存在单个CO2分子主要物理性质硬度，熔、沸点，常温下为体，不溶于水熔、沸点，常温下为气体，微溶于水空间立体网状大高固低考点深度突破①与水反应不反应CO2＋H2OH2CO3②与酸反应只与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O不反应化学性质③与碱反应SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)CO2少量：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O、CO2过量：CO2＋NaOH===NaHCO3考点深度突破④与盐反应如与Na2CO3反应：SiO2＋Na2CO3=====高温Na2SiO3＋CO2↑如与Na2SiO3反应：Na2SiO3＋H2O＋CO2(不足)===H2SiO3↓＋Na2CO3或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3化学性质⑤与碱性氧化物反应如与CaO反应：SiO2＋CaO=====高温CaSiO3如与Na2O反应：Na2O＋CO2===Na2CO3用途光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐考点深度突破探究思考1．判断正误(1)CO2不支持燃烧是相对的。()(2)CO和CO2是碳的两种氧化物，二者均是温室气体。()(3)酸性氧化物都只能与碱反应不能与酸发生反应。()(4)工业上用焦炭和石英制取粗硅的反应方程式为SiO2＋C=====高温Si＋CO2↑。()(5)不能用SiO2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。()答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√考点深度突破2．指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用，在A～E选项中选择正确答案填入括号内。(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O()(2)SiO2＋Na2CO3=====高温Na2SiO3＋CO2↑()(3)SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑()(4)SiO2＋3C=====高温SiC＋2CO↑()(5)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O()考点深度突破A．作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀B．氧化性C．酸性氧化物的通性D．将挥发性的酸酐从其盐中置换出来E．未参加氧化还原反应答案(1)C(2)D(3)B(4)E(5)A考点深度突破【示例3】(广东高考题选编)下列说法正确的是()。A．因SiO2可与HF反应，因此氢氟酸不能保存在玻璃瓶中(2013·广东，10D)B．CO2与SiO2化学式相似，则CO2与SiO2的物理性质也相似(2008·广东理基，34C)C．SiO2有导电性，所以SiO2可用于制备光导纤维(2012·广东理综，12B)D．SiO2与酸、碱均不反应(2012·天津理综，2B)考点深度突破解析由于SiO2能与氢氟酸反应，所以不能用玻璃瓶盛放氢氟酸，A正确；CO2为分子晶体，SiO2为原子晶体，因此二者物理性质不同，B错；SiO2不导电，C错误；SiO2是酸性氧化物能与碱反应，也能与氢氟酸反应，D错误。答案A考点深度突破【示例4】(2013·重庆理综，9节选)某研究小组利用如图装置探究温度对CO还原Fe2O3的影响(固定装置