高考化学大一轮复习讲义：第4章 第1节 碳、硅及其化合物 含解析

第四章非金属及其化合物第一节碳、硅及其化合物[基础知识整合]1．碳、硅单质的存在形式、物理性质和用途碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。

[应用体验]1．从元素周期表的位置看，碳和硅均为ⅣA 族元素，自然界中有碳的多种单质存在，自然界中有硅的单质吗？为什么？[提示] 没有。

因为硅有很强的亲氧性，在地壳形成时硅与氧易结合，难分离，因而硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。

2．写出由SiO 2制备纯硅的化学方程式。

[提示] SiO 2＋2C=====高温Si(粗)＋2CO ↑， Si(粗)＋2Cl 2=====△SiCl 4，SiCl 4＋2H 2=====高温Si ＋4HCl 。

[考点多维探究]角度1 碳、硅的性质和应用1．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与石墨A [碳的各种单质由于组成结构的不同，性质、应用也不一定相同。

]2．(2017·济南模拟)有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。

下列有关硅的说法中，不正确的是( )【导学号：95812062】A ．高纯度的硅广泛用于制作计算机芯片B ．硅可由二氧化硅还原制得C ．低温时，硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应D ．自然界中硅的储量丰富，自然界中存在大量的单质硅D [硅为亲氧元素，在自然界中不存在游离态的单质。

]3.下列说法正确的是( )A ．单质――→＋O 2氧化物――→＋H 2O 酸或碱――→＋NaOH 或HCl盐，碳或硅单质可以按上述关系进行转化B ．若a 、b 、c 分别为Si 、SiO 2、H 2SiO 3，则可以通过一步反应实现转化：b c ―→aC ．太阳能电池板中的硅在元素周期表中处于金属元素与非金属元素的交界位置D ．单质硅常用于制造光导纤维C [A 项，SiO 2与H 2O 不反应；B 项，SiO 2不能一步生成H 2SiO 3；D 项，SiO 2制造光导纤维。

]角度2 硅的制备4．(2014·天津高考改编)晶体硅(熔点1 410 ℃)是良好的半导体材料。

由粗硅制纯硅过程如下：Si(粗)――→Cl 2460 ℃SiCl 4――→蒸馏 SiCl 4(纯)――→H 21 100 ℃Si(纯)(1)工业上用焦炭与石英砂在高温下反应制取粗硅，其反应的化学方程式为 _____________________________________________________________， 上述反应中的氧化剂是________。

(2)粗硅与Cl 2加热到460 ℃时发生反应，写出该反应的化学方程式_______。

(3)在1 100 ℃时，SiCl 4被H 2还原的化学方程式为_______________。

[答案] (1)2C ＋SiO 2=====高温Si(粗)＋2CO ↑ SiO 2(2)Si ＋2Cl 2=====460 ℃SiCl 4(3)SiCl 4＋2H 2=====1 100 ℃Si ＋4HClSi 单质特性理解误区(1)Si 的还原性大于C ，但C 却能在高温下还原出Si ：SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO ↑。

(2)非金属单质跟碱液作用一般无H 2放出，但Si 与碱液作用却放出H 2：Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑。

(3)非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si 能与HF 作用：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑。

(4)非金属单质大多为非导体，但Si 为半导体。

考点2| 碳、硅的氧化物的性质及应用[基础知识整合]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，能使人中毒的原因是：与人体内血红蛋白相结合，因缺氧而中毒。

(2)化学性质及应用(写出有关化学方程式)①可燃性：2CO ＋O 2=====点燃2CO 2，可作燃料。

②还原性：CO 还原Fe 2O 3的反应为3CO ＋Fe 2O 3=====高温2Fe ＋3CO 2，可用于冶炼金属。

2．CO 2与SiO 2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：CO 2＋2OH －===CO 2－3＋H 2O 、SiO 2＋2OH －===SiO 2－3＋H 2O ；二者与CaO 反应的化学方程式：CO 2＋CaO===CaCO 3、SiO 2＋CaO=====高温CaSiO 3。

(2)差异性①SiO 2与氢氟酸反应的方程式：SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O 。

②SiO 2与Na 2CO 3、CaCO 3的反应——工业制玻璃SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑；SiO 2＋CaCO 3=====高温CaSiO 3＋CO 2↑。

③CO 2与H 2O 反应的方程式：CO 2＋H 2O H 2CO 3。

④SiO 2为高硬度、高熔沸点的固体，不溶于水，而CO 2为低熔沸点的气体，可溶于水。

3．SiO 2与CO 2的用途CO 2：制饮料、碳酸盐，干冰用作制冷剂，作灭火剂，干冰用作人工降雨。

SiO 2：光导纤维、制光学仪器、电子部件，水晶可制作饰品。

[应用体验]1．(1)氢氟酸如何保存？能否用玻璃试剂瓶存放？为什么？(2)碱性溶液(如NaOH)如何保存？能否用带玻璃塞的试剂瓶保存？为什么？[提示](1)氢氟酸应保存在塑料瓶或铅皿中。

不能用玻璃瓶存放，因为氢氟酸与玻璃中的SiO2反应生成气体SiF4，强烈腐蚀玻璃。

(2)碱性溶液应保存在带有橡皮(胶)塞的玻璃试剂瓶中。

不能用玻璃塞试剂瓶保存，因为玻璃塞为磨口，易与碱性物质反应生成黏性物质，使玻璃塞与瓶口黏结。

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(O2)：____________________________________________________。

(4)CO2(SO2)：___________________________________________________。

(5)CO2(HCl)：___________________________________________________。

[提示](1)通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶(2)通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管(3)通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管(4)通过盛有饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液的洗气瓶(5)通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶[考点多维探究]角度1CO2、CO的主要性质及应用1．下列关于CO2的说法，正确的是()A．CO2是一种温室气体，但它是植物光合作用的必要反应物B．将过量CO2分别通入CaCl2溶液、Na2SiO3溶液、NaHCO3溶液、Ca(OH)2溶液均有白色沉淀生成C．Na、Mg的失火均可用CO2灭火D．CO2、CO、SiO2均为酸性氧化物A[B项，过量CO2通入CaCl2溶液、Ca(OH)2溶液不能得到沉淀；C项，Na 着火生成的Na 2O 2与CO 2反应生成O 2，同时Mg 与CO 2反应生成C ，不能用CO 2灭火；D 项，CO 不是酸性氧化物。

]2．甲气体可发生如下变化：甲气体――→通过灼热的炭层乙气体――→通过灼热的炭层丙气体――→通过灼热的CuO乙气体――→通过澄清石灰水丁固体。

则甲、乙、丙、丁分别为( )A ．CO 2、CO 、O 2、CaOB ．O 2、CO 、CO 2、CaCO 3C ．O 2、CO 2、CO 、CaCO 3D ．CO 、CO 2、O 2、Ca(OH)2C [根据实验过程中的现象可依次确定丁为CaCO 3，乙为CO 2，丙为CO ，甲为O 2。

]3．往100 mL NaOH 溶液中通入CO 2，充分反应后，在减压和较低温度下，小心将溶液蒸干，得白色固体M 。

通入CO 2的体积V (CO 2)/mL(标准状况下，下同)与M 的质量W /g 的关系如图。

(1)A 点时，白色固体M 的化学式为________，通入CO 2的体积为_____mL 。

(2)C 点时，白色固体M 的化学式为________，通入CO 2的体积为______mL 。

(3)推算B 点时M 的组成____(用化学式表示)及通入CO 2气体的体积为___mL 。

[解析] 首先NaOH 转化为Na 2CO 3，继续通CO 2又转化为NaHCO 3，结合图形得出：A 点M 为Na 2CO 3，V (CO 2)＝1 120 mL ；C 点M 为NaHCO 3，V (CO 2)＝2 240 mL ；B 点为Na 2CO 3和NaHCO 3的混合物，由守恒法求出V (CO 2)＝1 792 mL 。

[答案] (1)Na 2CO 3 1 120 (2)NaHCO 3 2 240(3)Na 2CO 3和NaHCO 3 1 792CO 2与强碱(OH －)反应的产物判断技巧当n (OH －)∶n (CO 2)的值不同时产物如下：角度2 SiO 2的主要性质和SiO 2与CO 2的比较4．(2017·临沂模拟)据报道，科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解，从中提取一种叫做生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料，将少量这种材料掺入混凝土中，即可制备出超高强度的高性能混凝土。

下列关于二氧化硅的说法正确的是( )【导学号：95812063】A ．二氧化硅溶于水生成硅酸，所以二氧化硅属于酸性氧化物B ．将二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以得到硅酸C ．因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强D ．水晶是比较纯净的二氧化硅，沙子的主要成分是硅酸盐B [A 项，SiO 2与H 2O 不反应；C 项，H 2SiO 3酸性比H 2CO 3弱；D 项，沙子的主要成分为SiO 2。

]5．(2016·菏泽质检)下列关于SiO 2和CO 2的说法中正确的是________(填序号)。

①CO 2、SiO 2分别是碳酸和硅酸的酸酐(酸性氧化物)均能与NaOH 反应②SiO 2为酸性氧化物，不与任何酸反应③光导纤维的主要成分是SiO 2，能导电④SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O 体现了SiO 2为酸性氧化物的性质⑤Si →SiO 2→H 2SiO 3→SiO 2→SiO 2－3均能一步转化⑥SiO 2＋3C=====高温SiC ＋2CO ↑中SiO 2作氧化剂⑦CO 2和SiO 2常温下都是由相应的分子构成⑧存放NaOH 溶液的试剂瓶应用橡皮塞，不用玻璃塞的理由是玻璃中含有的SiO 2与NaOH 反应[解析] ②SiO 2与氢氟酸反应；③光导纤维能传输光，不导电；⑤SiO 2→H 2SiO 3不能一步转化；⑥SiO 2既不作氧化剂也不作还原剂；⑦SiO 2是由原子构成的晶体，不是由分子构成。