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1第一节碳、硅及其化合物考纲定位要点网络1.掌握碳、硅单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解碳、硅单质及其重要化合物对环境的影响。3.了解常见的无机非金属材料。4.了解碳、硅单质及其重要化合物的制备方法。碳、硅及其氧化物1．碳、硅单质的存在形式、结构、物理性质和用途碳硅存在形式游离态和化合态化合态单质的结构金刚石：立体网状结构；石墨：层状结构；C60：足球形分子晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构物理性质金刚石：熔点很高、硬度很大；石墨：硬度较小、电的良导体晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、熔点高、硬度大、有脆性用途金刚石用于制造切割刀具，石墨用于制造电极、铅笔芯。C60可作催化剂或催化剂载体晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池注：硅为亲氧元素，在自然界中无游离态。2．碳、硅的化学性质(写出有关化学方程式)(1)碳的化学性质2(2)硅的化学性质①与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。②与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。③与O2反应：Si＋O2=====△SiO2。[补短板]硅的工业制备与提纯(1)流程：石英砂――→①焦炭高温Si(粗)――→②Cl2加热SiCl4――→③H2高温Si(纯)。(2)原理：①Si(粗)制备：SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑。②Si(粗)提纯：Si(粗)＋2Cl2=====△SiCl4；SiCl4＋2H2=====高温Si(纯)＋4HCl。3．碳、硅的氧化物(1)一氧化碳的性质及应用①物理性质：无色无味的气体，难溶于水，能使人中毒。中毒的原因是与人体内血红蛋白相结合，使人因缺氧而中毒。②化学性质及应用(写出有关化学方程式)a．可燃性：2CO＋O2=====点燃2CO2，可作燃料。b．还原性：CO还原Fe2O3的反应为3CO＋Fe2O3=====高温2Fe＋3CO2，可用于冶炼金属。(2)CO2与SiO2性质的比较①共性均属于酸性氧化物，均能与碱、金属氧化物反应，写出二者与NaOH溶液(足量)反应的离子方程式：CO2＋2OH－===CO2－3＋H2O、SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2O；二者与CaO反应的化学方程式：CO2＋CaO===CaCO3、SiO2＋CaO=====高温CaSiO3。3②差异性a．SiO2与氢氟酸反应的化学方程式：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。b．SiO2与Na2CO3、CaCO3的反应——工业制玻璃SiO2＋Na2CO3=====高温Na2SiO3＋CO2↑；SiO2＋CaCO3=====高温CaSiO3＋CO2↑。c．CO2与H2O反应的化学方程式：CO2＋H2OH2CO3。d．SiO2为高硬度、高熔沸点的固体，不溶于水，而CO2为低熔沸点的气体，可溶于水。(3)SiO2与CO2的用途(熟记)①CO2：制饮料、碳酸盐，作灭火剂，干冰用作制冷剂，也可用于人工降雨。②SiO2：光导纤维、制光学仪器、电子部件，水晶可制作饰品。(4)CO2的实验室制法用大理石与稀盐酸或稀硝酸发生反应的离子方程式：CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O。注意：①用大理石制CO2时，不能用稀硫酸，因为生成的CaSO4微溶，覆盖大理石表面阻止反应进行。②可以用启普发生器作发生装置制CO2。③除去CO2中的HCl可以用饱和NaHCO3溶液。[补短板](1)一般情况，碱性氧化物＋酸―→盐＋水，SiO2是酸性氧化物，却能与氢氟酸发生反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。但SiO2不是两性氧化物。(2)一般情况，较强酸＋较弱酸盐―→较弱酸＋较强酸盐。虽然酸性：H2CO3H2SiO3，却能发生反应：Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑。其原理为难挥发性物质制备易挥发性物质。(3)一般情况，非常活泼金属(Na、K等)才能够置换出水中的氢，但却能发生反应：C＋H2O(g)=====高温CO＋H2。(4)一般情况，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如CO2＋H2OH2CO3，但SiO2不溶于水，不与水反应。(5)Si的还原性强于C，但C能还原SiO2生成Si，且氧化产物为CO：2C＋SiO2=====高温Si＋2CO↑，其原因是产物CO为气体，它的放出降低了生成物浓度，促使反应向正反应方向进行。[知识应用]用化学方程式回答下列问题：(1)保存烧碱溶液不能用磨口玻璃塞的理由__________________________4______________________________________________________________。(2)氢氟酸可用于在玻璃器皿上雕刻花纹的理由____________________________________________________________________________________。(3)水煤气的制备反应方程式____________________________________________________________________________________________________。(4)SiO2制备H2SiO3的反应方程式_______________________________________________________________________________________________________。(5)将2molCO2通入含3molNaOH的溶液中，反应的化学方程式为____________________________________________________________________________________________________________________________________。[答案](1)2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O(2)4HF＋SiO2===SiF4↑＋2H2O(3)C＋H2O(g)=====高温CO＋H2(4)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O、Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl(5)2CO2＋3NaOH===Na2CO3＋NaHCO3＋H2O命题点1碳、硅及其氧化物的性质及应用1．(2019·南昌月考)下列关于硅元素及其化合物的有关说法正确的是()A．由沙子制备光伏材料的反应之一为SiO2＋C=====高温Si＋CO2↑B．高温下SiO2能与Na2CO3固体反应生成Na2SiO3和CO2，说明硅酸酸性强于碳酸C．因为玻璃中含有SiO2，所以不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛装碱性溶液D．Si→SiO2→H2SiO3→SiO2→SiO2－3均能一步转化C[A项，反应产物不是CO2而是CO；B项，碳酸比硅酸酸性强；D项，SiO2不能一步转化为H2SiO3。]2．下列说法中正确的是()A．单质――→O2氧化物――→H2O酸或碱―――――→NaOH或HCl盐，碳、硅单质均可以按上述关系进行转化B．若a、b、c分别为Si、SiO2、H2SiO3，则可以通过一步反应实现如图所示的转化关系C．二氧化碳和二氧化硅都可溶解在NaOH溶液中D．向Na2SiO3溶液、NaAlO2溶液、Ca(OH)2溶液中分别通入过量CO2，溶液均有白色沉淀5C[A项，SiO2与H2O不反应；B项，SiO2不能直接转化为H2SiO3，H2SiO3也不能转化为Si；D项，Ca(OH)2溶液中通入过量CO2，无沉淀生成。]3．(2019·湖南六校联考)多晶硅是单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅芯片的主要原料。已知第三代工业制取多晶硅流程如图所示：下列说法错误的是()A．Y、Z分别为H2、Cl2B．制取粗硅的过程中焦炭与石英会发生副反应生成碳化硅，在该副反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1C．SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为H2SiO3、H2、HCl，据此推测SiHCl3中硅元素的化合价为＋4D．Y与SiHCl3制备多晶硅的反应属于置换反应B[B项中的反应为3C＋SiO2=====△SiC＋2CO↑，氧化剂与还原剂均为C，二者之比为1∶2。]命题点2CO2与NaOH溶液反应产物的判断4．在标准状况下，将3.36LCO2气体通入200mL1.00mol·L－1NaOH溶液中，充分反应后溶液中c(CO2－3)与c(HCO－3)的比值为(不考虑CO2－3、HCO－3的水解)()A．1∶1B．1∶2C．2∶1D．1∶3B[n(CO2)＝0.15mol，n(NaOH)＝0.2mol，n(CO2)∶n(NaOH)＝3∶4，其反应方程式：3CO2＋4OH－===CO2－3＋2HCO－3＋H2O，故c(CO2－3)∶c(HCO－3)＝1∶2。]5．在标准状况下，将4.48LCO2通入100mL3mol·L－1的NaOH溶液中，溶液中的溶质为________，其物质的量之比为________。[解析]n(CO2)＝0.2mol，n(NaOH)＝0.3mol，n(CO2)∶n(NaOH)＝2∶3，可发生反应2CO2＋3NaOH===Na2CO3＋NaHCO3＋H2O。[答案]Na2CO3、NaHCO31∶1数轴法判断CO2与强碱(OH－)反应的产物6当n(OH－)∶n(CO2)的值不同时产物如下：命题点3CO、CO2的有关性质探究6．(2019·信阳模拟)为检验二氧化碳气体中是否混有一氧化碳，某课外兴趣小组的同学设计了如图所示的实验装置：根据装置回答问题：(1)A装置的作用是_____________________________________________。(2)C中发生反应的方程式为______________________________________________________________________________________________________。(3)B装置的作用是______________________________________________________________________________________________________________。(4)若实验时观察到______________________________________________________________________________________________________________，则证明原气体中一定含有一氧化碳。(5)该装置从安全角度考虑应如何改进？______________________________________________________________。[答案](1)吸收CO2，防止干扰CO检验(2)CO＋CuO=====△Cu＋CO2(3)检验CO2是否除尽(4)B中无明显现象，装置C中黑色粉末变成光亮的红色，D中澄清石灰水变浑浊(5)在装置C、D之间加一防倒吸装置，装置D加CO处理装置检验CO2中CO是否存在的思维模板各装置的作用是：7A——除去混合气体中的CO2B——检验混合气体中CO2是否除尽C——CO还原CuO：CO＋CuO=====△Cu＋CO2D——安全瓶，防倒吸E——验证CO的氧化产物CO2F——除去尾气中的CO，防止污染环境确定混合气体中含有CO的实验现象是：C中的物质由黑色变成光亮的红色，B中无明显现象，E中的澄清石灰水变浑浊。硅酸、硅酸盐和无机非金属材料1．硅酸的性质、制备与应用(写出有关的化学方程式)注意：硅胶的形成过程及应用①硅酸在水中易聚合形成硅酸凝胶，经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为硅胶；②硅胶可用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可用作催化剂的载体。2．硅酸盐由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。(1)硅酸盐的组成表示方法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