碳、硅及其重要化合物

碳、硅及其重要化合物一、碳、硅单质1．单质的结构、存在形态、物理性质和用途2．碳和硅的化学性质3．硅的工业制法及提纯石英砂――→①焦炭高温粗硅――→②氯气加热SiCl 4――→③氢气高温高纯硅反应①：□20SiO 2＋C=====高温Si ＋2CO ↑。

反应②：□21Si ＋Cl 2=====△SiCl 4。

反应③：□22SiCl 4＋2H 2=====高温Si ＋4HCl 。

二、碳、硅的氧化物 1．一氧化碳 (1)物理性质□01无色气体，□02有毒，□03难溶于水。

(2)化学性质 ①燃烧：2CO ＋O 2=====点燃2CO 2，□04淡蓝色火焰(空气中燃烧)。

②还原Fe 2O 3：□05Fe 2O 3＋3CO=====高温2Fe ＋3CO 2(冶炼金属)。

2．二氧化碳和二氧化硅的比较续表三、硅酸、硅酸盐、无机非金属材料1．硅酸(H2SiO3)2．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□06K2O·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□07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===□08Na2CO3＋H2SiO3↓。

(3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。

3．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.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，并指明错因。

(1)硅在自然界中以游离态和化合态的形式存在。

(×)错因：硅在自然界中只以化合态的形式存在。

(2)晶体硅熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料。

(×)错因：晶体硅不是因为其熔点高、硬度大而作半导体材料，是因为其能导电的特殊性。

(3)Si和SiO2都可用于制造光导纤维。

(×)错因：Si不能用于制造光导纤维。

(4)玻璃是一种晶体，有较高的熔点。

(×)错因：玻璃是混合物，无固定的熔点，不是晶体。

(5)硅胶多孔，吸水能力强，常用作袋装食品的干燥剂和抗氧化剂。

(×)错因：硅胶不能作抗氧化剂。

(6)SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸。

(×)错因：SiO2可溶于氢氟酸。

(7)向CaCl2溶液中通入CO2，溶液变浑浊。

(×)错因：CaCl2与CO2不反应，通入CO2无明显变化。

2．教材改编题(据人教必修一P81T10)下列关于碳、硅及其化合物的叙述正确的是() A．碳、硅都是ⅣA族元素，它们在自然界中都以化合态形式存在B．二氧化碳、二氧化硅的物理性质相似C．二氧化碳、二氧化硅都是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成相应的盐D．高纯度的二氧化硅用于制造半导体材料答案 C考点一碳、硅单质及其氧化物[典例1] 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 ．cdeD ．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 、c 判断错误；反应②是一个置换反应，其中二氧化硅被还原，表现出氧化性，b 判断正确；反应④是一个复分解反应，用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d 判断正确；反应⑤中碳的化合价由0变为－4和＋2，硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因此二氧化硅没有参加氧化还原反应，e 判断也正确。

答案 B 名师精讲熟记硅及其化合物的特殊性质1．(2018·广州模拟)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Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑中，Si 为氧化剂D ．硅能与氢氟酸反应，则硅可以与盐酸反应答案 A解析 由粗硅制备单晶硅的过程一般为Si ――→Cl 2SiCl 4――→H 2Si ＋HCl ，都是氧化还原反应，B 项错误；硅不能与盐酸反应，D 项错误。

2．(2018·汕头模拟)将足量CO 2通入KOH 和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量(n )和通入CO 2体积(V )的关系正确的是( )答案 D解析 CO 2与KOH 和Ca(OH)2都会反应，但存在着竞争，如果先与KOH 反应，则反应后生成的K 2CO 3立即会与Ca(OH)2反应生成CaCO 3，因此，可以看成CO 2先与Ca(OH)2反应，所以通CO 2后立即有CaCO 3生成。

第二步还要判断CO 2是先跟KOH 反应还是先与生成的CaCO 3反应，同样可以采用假设法判断，即如果先与CaCO 3反应，则生成的Ca(HCO 3)2又会与KOH 反应，因此是先与KOH 反应，此过程生成沉淀的物质的量不变，当KOH 反应完全，再与CaCO 3反应，直至沉淀完全溶解，故选D 。

考点二 硅酸盐 无机非金属材料[典例2] 下列有关硅及硅酸盐材料的说法正确的是( )A ．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中B ．反应①Na 2SiO 3＋H 2O ＋CO 2===Na 2CO 3＋H 2SiO 3↓，反应②Na 2CO 3＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑，两反应是相互矛盾的，不可能都能发生C ．普通玻璃、石英玻璃，水泥等均属于硅酸盐材料D ．祖母绿的主要成分为Be 3Al 2Si 6O 18，用氧化物形式表示为3BeO·Al 2O 3·6SiO 2解析 A 项，硅酸钠本身是一种黏合剂，易造成磨口玻璃塞与瓶口黏结；B 项，两反应条件不同，反应①是在溶液中进行，强酸可以制弱酸，而高温条件下，CO 2是气体，逸出反应体系，能促使反应发生；C 项，石英玻璃的成分为SiO 2，SiO 2是氧化物不是盐；D 项正确。

答案 D名师精讲1．硅及其化合物的特殊性(1)无机酸一般易溶于水，而H 2SiO 3却难溶于水。

(2)因H 2CO 3的酸性强于H 2SiO 3，所以在Na 2SiO 3溶液中通入CO 2能发生下列反应：Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2O===H 2SiO 3↓＋Na 2CO 3，但在高温下Na 2CO 3＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑也能发生。

(3)Na 2SiO 3的水溶液俗称水玻璃，是一种黏合剂，是制备硅胶和木材防火剂的原料，与玻璃的成分不相同；水玻璃又称为泡花碱，但它却是盐溶液(存放的试剂瓶不能用玻璃塞)，而不是碱溶液。

(4)不要混淆二氧化硅和硅的用途用于制作光导纤维的是SiO 2，用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅。

(5)熟悉几种常见饰品的主要成分水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO 2；珍珠的主要成分是CaCO 3；钻石是金刚石，主要成分是C ；红宝石的主要成分是Al 2O 3。

2．硅酸盐改写成氧化物形式的方法(1)氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，且不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。

(2)氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物间以“·”隔开。

(3)各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。

(4)当计量数配置出现分数时应化为整数。

如长石：KAlSi 3O 8不能写成12K 2O·12Al 2O 3·3SiO 2，应写成K 2O·Al 2O 3·6SiO 2。

3．如图所示是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是( )A．SiO2属于两性氧化物B．盛放Na2CO3溶液的试剂瓶用玻璃塞C．硅胶吸水后可重复再生D．图中所示的转化都是氧化还原反应答案 C解析SiO2是酸性氧化物，A错误；Na2CO3溶液呈碱性，能与玻璃的主要成分SiO2反应，生成具有粘性的硅酸钠，导致试剂瓶不易打开，故盛放Na2CO3溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，B错误；题图中有的转化不是氧化还原反应，如SiO2与NaOH溶液的反应，D错误。

4．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．①②B．②③C．①④D．③④答案 C解析水玻璃是Na2SiO3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SiO2，③不正确。