2020版高中一轮复习：第4章 第1讲 碳、硅及其化合物

考点二 硅及其化合物
一、硅、二氧化硅
1．硅单质
(1)晶体硅的结构、性质和用途
结构
晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构
同素异 形体
晶体硅、无定形硅
晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点 物理性质O2==△===SiO2； 与 HF 反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
反应 (盛碱液的试剂瓶用 CO2 过量：
_橡__胶___塞)
_C_O__2＋__N__a_O_H__=_=_=_N__a_H_C__O_3__
如与 Na2CO3 反应：
_S_i_O__2＋__N__a_2C__O_3_=_高=_=_温=_=____ 如与 Na2SiO3 反应：
化 学 性
④与盐 反应
2．向四只盛有一定量 NaOH 溶液的烧杯中通入不同量的 CO2 气体，再向所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量，并将溶液 加热，产生的 CO2 气体与 HCl 物质的量的关系如图(忽略 CO2 的溶解和 HCl 的挥发)：
则下列分析都正确的组合是( A )
①Ⅰ图对应溶液中的溶质为 NaHCO3
②Ⅱ图对应溶液中的溶质为 Na2CO3 和 NaHCO3，且二者
(9)向 NaAlO2 溶液中通入 CO2 气体，一开始有白色沉淀生 成，CO2 过量，沉淀溶解( × )
教材习题创编 确定混合气体(CO、CO2)中含有 CO 气体的实验设计方法
按要求回答下列问题： (1)填写下列指定装置的作用 A：_____________________________________________。 B：__________________________________________。
CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO
CO2(过量)＋NaAlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3 CO2(少量)＋2NaAlO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3
1．将足量的 CO2 不断通入 KOH、Ba(OH)2、KAlO2 的 混合溶液中，生成沉淀的物质的量与所通入 CO2 的体积关 系如图所示。下列关于整个反应过程中的叙述不正确的是 (B )
CO2
无色、无味的气体，能溶 无色、无味的有毒气体，
于水，固态二氧化碳俗称 难溶于水
干冰
化学 性质
实验 室制法
①可燃性：2CO ①与水反应：CO2＋H2O H2CO3
＋
O2
点燃 ②与 CaO 反应：CO2＋CaO===CaCO3 ===== ③与足量澄清石灰水反应：
2CO2
CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓
同素异形体
金刚石、石墨、C60 金刚石： 熔点高 、 硬度大 ；
物理性质
石墨： 硬度小 、 电的良导体
、有滑
腻感
与 O2 反应
氧气不足生成 CO ，氧气足量生成 CO2
化学性质
与氧化 物反应
与 CuO 反应：_2_C__u_O_＋ ___C_=_高=_=_温=_=_2_C__u_＋__C_O__2_↑ 与(可C用O2于反金应属：的C_O_冶_2_＋炼__C)；_=_高=_=_温=_=__2_C_O__；____ 与 H2O(g)反应： __C__＋__H_2_O_(_g_)_=高_=_=温_=_=_C__O_＋__H__2(_制__水__煤__气__)___
(3)实验室制取 CO2 时不能用稀硫酸代替稀盐酸，因 CaSO4 为微溶性物质，CaSO4 覆盖在石灰石或大理石的表面会阻止反 应持续进行。
[思维诊断] 判断下列说法是否正确，正确的打“√”， 错误的打“×”。
(1)12C、13C、14C 是碳的三种同素异形体( × ) (2)金刚石和石墨由相同的元素组成，因此它们具有相同的 性质( × ) (3)石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应( × ) (4)向空气中排放二氧化碳会形成酸雨( × ) (5)向 Na2SiO3 溶液中通入 CO2，溶液变浑浊，继续通入 CO2 至过量，浑浊消失( × )
E：_____________________________________________。 F：______________________________________________。 (2)写出 C 中的化学方程式： ________________________________________________。 (3)确定混合气体中含有 CO 气体的实验现象： __________________________________________________ ________________________________________________。
与强氧化 性酸反应
C与 __＋_浓_2_硫H_2_酸S_O_反_4(_应浓__：)_=_=△_=_=_=_C_O__2_↑__＋__2_S_O_2_↑__＋__2_H_2_O_
用途
金刚石：用作切割刀具、装饰品等； 石墨：用作电极、铅笔芯、高温润滑剂
二、碳的氧化物——CO 和 CO2
物理 性质
CO
不反应
_C_O__2＋__H__2_O____H__2C__O_3__
②与酸 只与氢氟酸反应：
反应
_S_i_O_2_＋__4_H__F_=_=_=_____ _S_i_F_4_↑__＋__2_H_2_O______
不反应
如_S_i_O_2_＋__2_N_a_O__H_=__=_= CO2 少量： ③与碱 ___N__a_2S_i_O_3_＋__H__2O____ C_O__2＋__2_N_a_O__H_=_=_=_N_a_2_C_O__3＋__H__2O_
2．CO2 与盐溶液反应产物或现象的判断 一般从强酸制弱酸的角度去分析。由于碳酸比硅酸、次氯 酸、苯酚、Al(OH)3(偏铝酸)的酸性强，能用 CO2 制取上述弱酸， 常涉及的变化如下：
CO2＋Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓ 2CO2(过量)＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3 (或 CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H4SiO4↓＋Na2CO3)
—==—=H—2—SiO—3(—胶—体—)＋—2—N—aH—C—O—3
质
CO2↑
⑤与碱
性氧化 物反应
如与 CaO 反应：
如与 Na2O 反应：
S_i_O__2＋__C__a_O_=_高=__=温_=_=_C_a_S_i_O3 _N_a_2_O_＋__C__O_2_=_=_=_N__a_2C__O__3 _
用途 半导体 材料、制作硅芯片和硅太阳能电池
(2)硅的工业制法
2．二氧化硅和二氧化碳的比较
物质
二氧化硅
二氧化碳
空间立体网状
结构
结构，不存在单个 分子
存在单个 CO2 分子
主要物 理性质
硬度大 ，熔、沸 熔、沸点 低 ，常温下为气体，
点 高 ，常温下为 能溶于水
固 体，不溶于水
化学 性质
①与水 反应
(6)向 Ca(ClO)2 溶液中通入 CO2 气体，溶液变浑浊，继续 通入 CO2 至过量，浑浊消失( √ )
(7)向 CaCl2 溶液中通入 CO2，无明显现象，若先通入 NH3 再通 CO2，溶液会变浑浊( √ )
(8)向饱和 Na2CO3 溶液中通入过量的 CO2 气体，有晶体析 出( √ )
_N__a_2S__iO__3＋__C__O_2_↑________ —Na—2S—iO—3＋—H—2O—＋—C—O2—(不—足—)=—==—
与 CaCO3 反应：SiO2＋
CaCO3
高温 =====
CaSiO3
＋
—H—2Si—O3—(胶—体—)＋—N—a2—CO—3—或——— —Na—2S—iO—3＋—2—H2—O＋—2—C—O2—(足—量—) —
A．Oa 段反应的化学方程式是 Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓
＋H2O
B．ab 段与 cd 段所发生的反应相同
C．de 段沉淀减少是由于 BaCO3 固体的消失
D ． bc
段反应的离子方程式是
2AlO
－
2
＋
3H2O
＋
CO2===2Al(OH)3↓＋CO23－
解析：选 B。CO2 优先与 Ba(OH)2 反应(图像中 Oa 段)，然 后与 KOH 反应(图像中 ab)段，接着与 KAlO2 反应(图像中 bc 段)，再与 K2CO3 反应(图像中 cd 段)，最后与 BaCO3 反应(图像 中 de 段 ) 。 由 上 述 分 析 可 以 知 道 ， ab 段 发 生 2OH － ＋ CO2===CO23－＋H2O，cd 段发生 CO23－＋CO2＋H2O===2HCO－ 3 ， 两阶段反应不相同，故 B 错误。
3．证据推理与模型认知：知道可以通过分析、推 2．了解碳、硅单
理等方法认识研究碳、硅的本质特征、构成要素及 质及其重要化合
其相互关系，建立模型。能运用模型解释化学现象， 物对环境的影响
揭示现象的本质和规律。
考点一 碳及其化合物
一、碳的单质
存在形态
游离 态和化合态
结构
金刚石： 空间网状
结构；
石墨：层状结构
1．CO2 与碱反应产物的判断 (1)CO2 与单一组分反应(如 CO2 通入 NaOH 溶液中)分析过 程用数轴表示如下：
(2)CO2 与多组分[如 CO2 通入 NaOH、Ca(OH)2 的混合溶 液]，反应的顺序是
①Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O ②2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O ③Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3 ④CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2
的物质的量之比为 1∶1
③Ⅲ图对应溶液中的溶质为 NaOH 和 Na2CO3，且二者的