高三一轮复习-碳、硅及其化合物

二.碳
金刚石
1.碳的单质
同素异 形体
石墨
C60
金刚石与石墨晶体结构对比
金刚石
金刚石是一种具有空间网状结构的原子晶体，为正四面体 立体网状结构，金刚石的熔点（>3550℃）和沸点（4827℃） 都很高,硬度很大。
共价键
------------------------------------------------- - -------- - - ---------------------- - -------- - - ---------------------------------------------------------- ------- - ------- -
碳、硅复习课
一、碳族元素 1、名称；符号；位置
一、碳族元素 2.元素性质比较
C 相似性
1、最外层都有4 个电子，化合价 主要有+4和+2， 易形成共价化合 物。
递变性
Si Ge Sn Pb
原子结构单质物性单质化性 最 核 原 熔 单 非 高氢 电 子 沸 质 金 价化 荷 半 点 密 属 氧物 数 径 降 度 性 化的 增 增 低 增 减 物稳 2、气态氢化物 大 大 ’ 大 弱 对 定 应性 特 、 电 的通式：RH4, 殊 金 水减 子 属 化弱 熔 层 3、最高价氧化 性 物 点 增 物通式:RO2,对 多 增 的 强 酸 应的水化物通式 性 为H2RO3或 减 R(OH)4 弱 : .Pb>Sn
用H2CO3可制得H2SiO3 ，可证明H2SiO3 的酸性比H2CO3 弱 。
2.酸性太弱 只能与强碱发生中和反应 H2SiO3 + 2NaOH == Na2SiO3 + 2H2O
3.不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解
∆ H2SiO3 == H2O + SiO2
六、硅酸盐
1、由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。 2、结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定 3、硅酸钠（Na2SiO3），俗名叫泡花碱，白色固 体，易溶 于水，其水溶液俗名叫水玻璃。
石墨是层状结构，在每一层内，碳原子排成六边形，每个 碳原子与其它3个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构； 在层与层之间，是以分子间作用力结合的。由于同一层的碳原 子以较强共价键结合，使石墨的熔点很高 (比金刚石的还要 高） ,沸点与金刚石相同。但由于层与层之间的分子间作用力很 弱，容易滑动，使石墨的硬度很小。
一、碳族元素
3、特殊性 ＋4 ⑴、碳族元素在化合物中多以＿＿价稳定，而 ＿＿在化合物中则以＿＿价稳定。 铅 ＋2
还原性 ⑵、锡的＋2价化合物应具有较强的 ＿＿＿， 铅的＋4价化合物应具有较强的＿＿＿。 氧化性
碳族元素特点：
1、形成化合物最多的一族, 2、单质晶体类型最多的一族 分子晶体、原子晶体、金属晶体，过渡晶体 3、易形成共价化合物一族 4、半导体比较集中的一族 5、无机非金属材料比较集中的一族
4 （ B ） A．SiO2 B．CO2 C．由Na2CO3＋SiO2 === Na2SiO3＋CO2↑可知硅 酸的酸性比碳酸的酸性强 D．SiO2
5、下列物质中不能用化合的方法制得的是 （C ） ①SiO2 ②H2SiO3 ③Na2O2 ④FeCl2 ⑤FeCl3 ⑥CaSiO3 A．①③⑤ B．②④⑥ C．② D．②和④
△
点燃
3、
酸 性 氧 化 物 的 通 性
CO2+H2O=H2CO3
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
CO2+Na2O=Na2CO3
氧化性
｛
CO2+C=2CO △
CO2+2Mg=C+2MgO 点燃
∶ ∶ ∶O∶∶C∶∶O∶
CO2电子式
3)碳酸盐
① 分类 正盐如Na2CO3、MgCO3、CaCO3 酸式盐如NaHCO3、Ca(HCO3)2 碱式盐：铜绿Cu2(OH)2CO3 碱式碳酸镁Mg2(OH)2CO3 ②溶解性： （1）只有钾、钠、氨盐可溶. （2）NaHCO3的溶解度小于Na2CO3
Si
3.硅的化学性质
常温下，化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸 和强碱外，硅不跟其他物质（如氧气、氯气、 硫酸、硝酸等）起反应。在加热条件下，能跟 一些非金属反应。
（1）常温下能发生的反应
Si+2F2== SiF4 Si+4HF= SiF4 ↑ +2H2↑ Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑
（2）高温下能发生的反应
Si+2Cl2
SiCl4
Si+O2
SiO2
Si+C 高温 SiC
四.二氧化硅 Si O
1.晶体结构
在二氧化硅晶体中，一个硅原子跟4个氧原子结合，同时每个氧 原子跟两个硅原子结合。实际上，二氧化硅晶体是由硅原子和氧 原子按1 ：2的比例所组成的立体网状结构的晶体。它的熔点 （1723℃）沸点（2230℃）高，硬度大，不导电，难溶于一些常 见的溶剂。
(3)实验室用SiHCl3与过量的H2反应制取纯硅装置如图所示(加热 和夹持装置略去):
①装置B中的试剂是
,装置C中的烧杯需要加热,目的是 ,装置D
。
②反应一段时间后,装置D中观察到的现象是 不能采用普通玻璃管的原因是
,装置D中发生反
应的化学方程式是
。
③为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装置的
6、下列变化中，不可能通过一步反应实现的是（ B ） A．SiO2→Na2SiO3 B．SiO2→H2SiO3 C．CuSO4→CuCl2 D．Cu(OH)2→CuO
5.晶体硅是一种重要的非金属材料,制备纯硅的主要步骤如下:
①高温下用过量的碳还原二氧化硅制得粗硅,同时得到一种可燃性
气体; ②粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3(Si+3HCl SiHCl3+H2);
Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 △ 2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O
BaCO3+CO2+H2O=Ba(HCO3)2
Ba(HCO3)2+2NaOH=BaCO3↓+Na2CO3+2H2O
三、硅
1、晶体硅的结构、存在和物性
⑴只有化合态，无游离 态；在地壳中含量居第 二位。 ⑵两种同素异形体：晶 体硅和无定形硅。 ⑶主要物理性质 灰黑色 硬而脆 有金属光泽的固体
注意：盛碱溶液的试剂瓶一般用橡胶塞，不能用玻璃 塞。为什么？
四.二氧化硅 (2)与HF反应：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O （用于雕刻玻璃）
注意：一般用塑料试剂瓶盛氢氟酸，不能用玻璃 试剂瓶。为什么？
高温
(3)弱氧化性：SiO2 + 2C
Si + 2CO↑
*(4)与Na2CO3等反应： 高温 SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑ SiO2 + CaCO3 高温 CaSiO3 + CO2↑
120º
石墨
范德华力
相关反应
1、C＋O2＝CO2
△ 点燃
C＋CO2＝Baidu NhomakorabeaCO
△
△
C＋2CuO＝2Cu＋CO2↑ C＋H2O(g)=CO+H2 C+2H2SO4(浓)=CO2 ↑ +2SO2 ↑ +2H2O
△
C+4HNO3(浓)=CO2 ↑ +4NO2 ↑ +2H2O
C+SiO2=Si+CO↑
高温
△
2、2CO+O2=2CO2 3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2
H2SiO3是SiO2的对应水化物（ SiO2 是 H2SiO3的酸酐），是一种不溶性酸，是一种白 色固体，其酸性比H2CO3还弱。 1.制法——可溶性硅酸盐与酸反应：
现象 滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶 液红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生 a、Na2SiO3溶液呈碱性，b、可溶性硅酸 盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸。
2、关于硅的化学性质的叙述中，正确的是 （ C ） A．常温时不和任何酸反应 B．常温时硅与卤素单质均不反应 C．单质硅比金刚石熔点低 D．单质硅比碳的非金属性强
3、玻璃的主要成分之一是二氧化硅，能在玻璃上进 C ） 行蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是（
A．烧碱
B．纯碱
C．氢氟酸
D．盐酸
五.硅酸（H2SiO3）
③SiHCl3与过量的H2在1 100~1 200 ℃的温度下反应制得纯硅,已 知SiHCl3能与水剧烈反应,在空气中易自燃。请回答:
(1)第一步制取粗硅的化学方程式为
。
(2)粗硅与HCl气体反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0 ℃)
中含有少量SiCl4(沸点57.6 ℃)和HCl(沸点-84.7 ℃),提纯SiHCl3 采用的方法为 。
水玻璃是无色粘稠的液体，不能燃烧，不易被腐蚀， 热稳定性强。可用作肥皂填料，木材、织物的防腐剂和 防火剂，建筑、纸张的黏胶剂。
六、硅酸盐
4、硅酸盐组成的表示方法： （1）盐化学式法： 如：Na2SiO3、CaSiO3、K2SiO3 等 （2）氧化物化学式法： 金属氧化物•二氧化硅•水 如： 高岭石（黏土）：Al2O3•2SiO2•2H2O 石 棉：3MgO•CaO•4SiO2 沸 石：Na2O•Al2O3•3SiO2•2H2O 云 母：K2O•3Al2O3•6SiO2•2H2O 滑 石：3MgO•4SiO2•H2O
结论
化学 方程 式
Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl + H2SiO3↓
写出硅酸钠溶液与盐酸反应的离子方程式 SiO32- + 2H+ == H2SiO3↓
写出硅酸钠溶液通入二氧化碳的化学方程式和离子方程式
Na2SiO3 + H2O + CO2 == Na2CO3 + H2SiO3↓
SiO32- + H2O + CO2== CO32- + H2SiO3↓
③化学性质 （1）热稳定性—— 正盐 ＞ 酸式盐＞ 酸 （2）与酸反应——H++CO32－＝HCO3－ H++HCO3－＝CO2↑+H2O 思考：鉴定CO32-、HCO3-
（4）正盐与酸式盐的转化—— Na2CO3-----NaHCO3 BaCO3--------Ba(HCO3)2 写出相互转化的化学方程式：
四.二氧化硅 2. 物理性质
物理性质：硬度大、熔点高、难溶于水.
有晶体和无定形两大类。晶体二氧化硅叫石英(水晶 或玛瑙)，天然二氧化硅叫硅石。
3. 化学性质
⑴酸性氧化物：但是不溶于水，也不与水反应 高温 与碱性氧化物化合：SiO2+CaO
高温
CaSiO3
SiO2+Na2O Na2SiO3 与碱反应：SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2O
气密性,控制好反应温度以及
。
答案：(1)2C+SiO2=Si+2CO↑ (2)分馏(或蒸馏) (3)①浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化 ②有固体物质生成 在此反应温度下，普通 玻璃会软化 SiHCl3+H2Si+3HCl ③排尽装置中的空气
熔点、沸点高 硬度大
2、晶体结构
硅单质有晶体和无定形两种，晶体硅的结 构跟金刚石相似，都是具有正四面体结构的立 体网状结构的晶体。
晶体硅的晶体结构与金刚石相似，也是 由一个硅原子与4个硅原子结合形成 正四面体，许多这样的正四面体向 周围空间延伸形成空间网状 的结构。但由于硅原子半 径比碳原子半径大，所以， 其熔沸点要比金刚石低， 硬度要比金刚石小。