2019届一轮复习人教版 碳、硅及其重要化合物 学案

第四章 非金属元素及其重要化合物

第13讲 碳、硅及其重要化合物

一、碳、硅单质的物理性质与用途

1．碳、硅单质的存在形式

2．碳、硅的物理性质和用途(用短线连接起来)：

①－c ②－a ③－e ④－b ⑤－d

①碳单质的结构不同导致物理性质不同，但化学性质相似。②同素异形体之间的转化是化学变化，但不是氧化还原反应。

二、碳、硅单质的化学性质——还原性

硅、碳的最外层都是4个电子，位于元素周期表的第ⅣA 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。

1．碳的性质

碳有重要的用途，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，完成下列化学方程式。

①CO 2＋C=====高温2CO ；

②C ＋H 2O(g)=====高温

CO ＋H 2。 2．硅的化学性质

硅的化学性质不活泼，在常温下只能与氟气、氢氟酸、NaOH 溶液反应，不能与H 2、O 2、Cl 2、浓硫酸、浓硝酸反应，但加热时能与O 2、Cl 2反应。

完成下列化学方程式：

①Si ＋2Cl 2=====△

SiCl 4；

②Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑；

③Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑。

3．硅的工业制法

用焦炭和二氧化硅在电炉中反应得到粗硅，反应的化学方程式为

SiO 2＋2C=====高温

Si ＋2CO 。

工业上常用焦炭在电炉中还原SiO 2得到粗硅，但反应需隔绝空气(或O 2)，生成的是CO 而不是CO 2。

三、二氧化硅

1．物理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水。

2．化学性质

(1)与酸反应

只与氢氟酸反应：SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O 。

(2)与碱(NaOH)反应SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)。

(3)与盐反应：如与Na 2CO 3反应：

Na 2CO 3＋SiO 2=====高温

Na 2SiO 3＋CO 2↑。

(4)与碱性氧化物反应：如与CaO 反应：

CaO ＋SiO 2=====高温

CaSiO 3。

3．用途

光导纤维、光学仪器、电子部件。

四、硅酸

五、硅酸盐

1．硅酸盐

是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要成分。

2．硅酸盐组成的表示方法

通过用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。

3．硅酸钠

(1)白色、可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。

(2)与酸性较硅酸强的酸反应

与CO2水溶液反应的化学方程式：

Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。

(3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。

六、无机非金属材料

1．传统无机非金属材料

(1)三种硅酸盐工业生产的比较

(2)主要用途：陶瓷、玻璃、水泥是重要建筑材料，也广泛应用于生活中。

2．新型无机非金属材料

(1)高温结构陶瓷：如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学侵蚀性和电绝缘性等。

(2)生物陶瓷：对机体无排异反应，不会引起代谢作用异常。

(3)压电陶瓷：具有压电效应。

1．正误判断，正确的画“√”，错误的画“×”。

(1)碳有多种同素异形体，而氧不存在同素异形体。()

(2)单质硅常用作半导体材料和光导纤维。()

(3)硅在自然界中只以化合态的形式存在。()

(4)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料。()

(5)pH＝2的溶液中可能大量存在Na＋、NH＋4、SiO2－3。()

(6)向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸的离子方程式：Na2SiO3＋2H＋===H2SiO3↓＋2Na＋。()

答案(1)×(2)×(3)√(4)√(5)×(6)×

2．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是()

①水玻璃既不易燃烧也不受腐蚀

②水泥、玻璃、沙子都是硅酸盐制品

③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维

④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料

A ．①②

B ．②③

C ．①④

D ．③④

答案 C

解析 水玻璃是Na 2SiO 3的水溶液，可用作防火剂和防腐剂，①正确；沙子不属于硅酸盐制品，②不正确；光导纤维的主要成分是SiO 2，③不正确。

考点1 碳、硅单质及其氧化物

典例1 (2017·青岛高三模拟)二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。a ～e 是对①～⑤反应中SiO 2所表现的化学性质或作用进行判断，其中正确的是( )

①SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O

②SiO 2＋2C=====高温

Si ＋2CO ↑

③SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O

④Na 2CO 3＋SiO 2=====高温

Na 2SiO 3＋CO 2↑

⑤SiO 2＋3C=====高温

SiC ＋2CO ↑

a ．反应①中SiO 2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃

b ．反应②中SiO 2表现出氧化性

c ．反应③中SiO 2表现了酸性氧化物的通性

d ．反应④符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性酸酐的原理

e ．反应⑤中SiO 2未参加氧化还原反应

A ．ace

B ．bde

C ．cde

D ．ab

解析 通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是③，因此a 、