高考化学一轮复习碳硅及其化合物辅导讲义.doc
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1、第 1 页授课主题授课主题碳、硅及其化合物碳、硅及其化合物教学目的教学目的1.了解了解 C、Si 元素单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及应用。元素单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及应用。2.了解了解C、Si 元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。重、难点重、难点二氧化硅性质二氧化硅性质教学内容1、课程导入课程导入2、本节知识点讲解本节知识点讲解考点一考点一 碳、硅单质及氧化物碳、硅单质及氧化物1.C、Si 单质的存在形态、物理性质及用途(1)自然界中的碳元素既有游离态,又有化合态,而硅元素因有亲氧性,所以仅有化合态。碳单质主要有
2、金刚石、石墨、C60等同素异形体,硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。(2)单质的结构、物理性质与用途比较碳硅结构金刚石:空间网状结构,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、质软,有滑腻感晶体硅为灰黑色固体,有金属光泽、硬度大、熔点高用途金刚石用作切割刀具,石墨用作电极、铅笔芯晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池2.碳、硅单质的化学性质还原性碳、硅的最外层都是 4 个电子,位于元素周期表的第A 族,不容易失也不容易得电子,通常化学性质稳定,但在一定条件下也能与许多物质发生化学反应,一般表现为还原性(如图)。第 2 页(1)碳的还原性碳有重
3、要的用途,除了在氧气中燃烧利用其热能外,还能用于金属冶炼(如铜)、制取粗硅、生产水煤气等,完成上图转化关系中的化学方程式。CO2C2CO;=SiO22CSi2CO;=高温CH2O(g)COH2;=高温2CuOC2CuCO2。=碳的还原性还表现为可将强氧化性的浓硫酸、浓硝酸分别还原为 SO2和 NO2,本身被氧化为 CO2。(2)硅的化学性质不活泼,在常温下只能与氟气(F2)、氢氟酸(HF)、强碱反应,不能与氢气、氧气、氯气、硫酸、硝酸反应,加热时能与氧气、氯气反应。完成上图转化关系中的化学方程式。Si2Cl2SiCl4;=Si2F2=SiF4;Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。3.二
4、氧化硅和二氧化碳的比较物质二氧化硅二氧化碳结构立体网状结构,不存在单个分子存在单个 CO2分子主要物理性质硬度大,熔、沸点高,常温下为固体,不溶于水熔、沸点低,常温下为气体,微溶于水与水反应不反应CO2H2OH2CO3与酸反应只与氢氟酸反应:SiO24HF=SiF42H2O不反应化 学 性 质与碱(NaOH)反应SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)CO2少量:CO22NaOH=Na2CO3H2O;CO2过量:CO2NaOH=NaHCO3第 3 页与盐反应如与 Na2CO3反应:SiO2Na2CO3=高温Na2SiO3CO2如与 Na2SiO3反应:Na2SiO3H
5、2OCO2(不足)=H2SiO3Na2CO3或Na2SiO32H2O2CO2(足量)=H2SiO32NaHCO3与碱性氧化物反应如与 CaO 反应:SiO2CaOCaSiO3=高温如与 Na2O 反应:Na2OCO2=Na2CO3用途光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐 例题解析例题解析1.正误判断,正确的打“”,错误的打“”(1)12C、13C、14C 是碳的三种同素异形体( )(2)硅在自然界中只以化合态的形式存在( )(3)晶体硅熔点高硬度大,故可用于制作半导体材料( )(4)Si 和 SiO2都可用于制造光导纤维( )(5)非金属性:CSi,则热稳定性:CH4SiH4( )(6
6、)SiO2是酸性氧化物,可溶于强碱(NaOH),不溶于任何酸( )2.写出除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法:(1)CO(CO2):_。(2)CO2(CO):_。(3)CO2(HCl):_。4.写出除去下列固体粉末中混有杂质(括号内为杂质)可采取的方法,写出有关反应的方程式。(1)CaCO3(SiO2)_。(2)SiO2(CaCO3)_。(3)SiO2(NH4Cl)_。 巩固练习巩固练习题组一 碳及氧化物的性质及应用1.近年来科学家制造出大量的新物质,对下列三种物质的相关说法错误的是( )第 4 页石墨烯:从石墨中分离出来,是最薄、最坚硬的纳米材料石墨炔:平面网状结构的全碳分
7、子,具有优良的化学稳定性纳米碳管:具有优良的场发射性能,制作阴极显像管、储氢材料A.石墨烯具有良好的导电性B.上述三种物质与金刚石互为同素异形体C.石墨炔孔径略大于 H2分子的直径,可作 H2的提纯薄膜D.上述三种物质与浓硫酸都能发生反应,但反应产物不同2.下列关于碳和碳的化合物的说法不正确的是( )A.过多 CO2排放会导致“温室效应”,应提倡“低碳生活”B.一氧化碳易与血液中的血红蛋白结合C.金刚石和石墨都是碳单质,但原子排列方式不同,物理性质差别很大D.石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应题组二 硅和二氧化硅的特性3.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
8、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 Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2中,Si 为还原剂,NaOH 和 H2O 为氧化剂D.硅能与氢氟酸反应,则硅可以与盐酸反应4.由下列实验事实得出的结论正确的是( )A.由 SiO2不能与水反应生成 H2SiO3,可知 SiO2不是 H2SiO3的酸酐B.由 SiO22CSi2CO,可知碳的非金属性大于硅=高温C.CO2通入 Na2SiO3溶液产生白色沉淀,可知酸性 H2CO3H2SiO3D.SiO2可与 NaOH 溶液反应,也可与氢氟酸反应,可知 SiO2为两性氧化物5.二氧化硅广泛存在于自然界中,在日常生活、生产、
9、科研及新型材料等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的判断,其中正确的是( )SiO22NaOH=Na2SiO3H2O第 5 页SiO22CSi2CO=高温SiO24HF=SiF42H2ONa2CO3SiO2Na2SiO3CO2=高温SiO23CSiC2CO=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的酸酐的道理e.反应中 SiO2未参加氧化还原反应A.ace B.bde C.cde D.ab熟记硅及其化合物的特殊性质(1)硅单质
10、的特殊性Si 的还原性大于 C,但 C 却能在高温下还原出 Si:SiO22CSi2CO;= = = = =高温非金属单质一般不跟非氧化性酸反应,但 Si 能与 HF 反应:Si4HF=SiF42H2;非金属单质大多为非导体,但 Si 为半导体。(2)含硅化合物的特殊性SiO2是 H2SiO3的酸酐,但它不溶于水,不能直接与水作用制备 H2SiO3;酸性氧化物一般不与酸反应,但 SiO2能跟 HF 反应:SiO24HF=SiF42H2O;无机酸一般易溶于水,但 H2SiO3难溶于水;因 H2CO3的酸性大于 H2SiO3,所以在 Na2SiO3溶液中通入少量 CO2能发生下列反应:Na2SiO
11、3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3,但在高温下 SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2也能发生。= = = = =高温题组三 硅的制取方法6.从石英砂制取高纯硅的主要化学反应如下:SiO22CSi(粗)2CO=高温Si(粗)2Cl2SiCl4=第 6 页SiCl42H2Si(纯)4HCl=高温关于上述反应的叙述不正确的是( )A.是置换反应,是化合反应B.高温下,焦炭与氢气的还原性均强于硅C.任一反应中,每消耗或生成 28 g 硅,均转移 4 mol 电子D.高温下在炉子里将石英砂、焦炭、氯气、氢气按比例混合就能得到高纯硅在设计制备纯硅的实验题中,常遇到的知识点有:(1)高温下用碳还原
12、二氧化硅制得粗硅:SiO22CSi(粗)2CO= = = = =高温(2)粗硅与干燥 HCl 气体反应制得 SiHCl3:Si3HClSiHCl3H2= = = = =300 (3)粗硅与干燥 Cl2反应制得 SiCl4:Si(粗)2Cl2SiCl4= = = = =高温(4)SiHCl3与过量 H2在高温下反应制得纯硅:SiHCl3H2Si(纯)3HCl= = = = =高温(5)SiCl4与过量 H2在高温下反应制得纯硅:SiCl42H2Si(纯)4HCl= = = = =高温(6)SiO22Mg2MgOSi= = = = =高温(7)SiHCl3、SiCl4能与水发生反应:SiHCl33
13、H2O=H2SiO33HClH2 SiCl43H2O=H2SiO34HCl(8)SiH4在空气中易自燃:SiH42O2=SiO22H2O本节知识点讲解本节知识点讲解考点二考点二 硅酸盐及无机非金属材料硅酸盐及无机非金属材料第 7 页1.硅酸和硅酸钠(1)硅酸硅酸不溶于水,其酸性比碳酸弱,硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊溶液变红色。硅酸不稳定,受热易分解:H2SiO3SiO2H2O。=硅酸能与碱溶液反应,如与 NaOH 溶液反应的化学方程式为 H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O。硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强,常用作干燥剂。(2)硅酸钠(Na2SiO3)白色、可
14、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。它能与酸性比硅酸强的酸反应,分别写出以下化学方程式:与盐酸反应:Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3。与 CO2水溶液反应:Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3。用途:黏合剂(矿物胶),耐火阻燃材料。2.无机非金属材料(1)传统无机非金属材料,如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。常见硅酸盐材料比较水泥玻璃陶瓷生产原料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑玻璃生产中的两个重要反应:Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2;CaCO3SiO2=高温CaSiO3CO2。=高温(2)新型无机非
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