第二章 常见无机物及其应用碳硅及其化合物

第二章 常见无机物及其应用

第四节 碳、硅及其化合物

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了解碳、硅及其化合物的主要性质及应用

【考纲解读】

以新材料、新技术为背景考查碳，硅及其重要化合物的性质及应用是高考考查本部分知识的一个重要内容。

【知识梳理】

一、知识网络

二、碳及其化合物

1．碳在自然界中的存在

（1

（2）具体形式：以存在于大气中。

2．碳的单质

主要有

4．碳酸盐

（1）水溶性

①含碱金属阳离子（Li +除外）、NH 4+的碳酸正盐

水；酸式盐均

溶于水。

②一般地，在相同温度下，难溶性正盐的溶解度

CaCO

Ca(HCO 3)2；可溶性正盐的溶解度

Na 2CO 3。

（2）热稳定性

①一般地，热稳定性顺序为：

如Na 2CO

H 2CO 3。

②可溶性正盐K 2CO

CaCO

（3）与强酸反应

碳酸的正盐、酸式盐、碱式盐均能与强酸反应产生如

：

（4）与强碱反应

①酸式盐均能与强碱反应，如：NaHCO 3与NaOH

②可溶性正盐均能与含Ba 2+、Ca 2+的碱反应，如：Na 2CO 3与Ca(OH)2反应的化学方程式：

（5）与盐反应

三、硅及其化合物

1．硅在自然界中的存在

（1

（2）具体形式：以其在地壳中的含量仅次于

居第二位。

2．硅的单质

（1）结构及物理性质

单质硅有晶体硅和无定形硅两种，晶体硅与金刚石结构相似，熔点硬度

（2）主要用途：可作

（3）化学性质

Si 与其它元素主要形成

化学性质不活泼，加热条件下与O

反应，方程

F 2、HF 、NaOH

（43．二氧化硅

（1）存在形态有结晶形和无定形两大类，统称包括水晶和玛瑙等。

（2）二氧化碳和二氧化硅的性质比较

特别关注

二氧化硅是酸性氧化物，但不溶于水，也不能与水反应。它对应的水化物是硅酸，硅酸不能由二氧化硅直接制得，只能通过可溶性硅酸盐与酸反应来制取。

（3）应用：纯净的SiO2是制作

4．硅酸和硅酸盐的性质

（1

①

②硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH

③

水分的能力强，常用做

（2）硅酸盐

硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，大多数不溶于水。

H2CO

3＞H2SiO3）

5．无机非金属材料

（1）三大硅酸盐材料——使用量最大的无机非金属材料

（2）特殊功能的含硅物质

①碳化硅：化学式为

②硅钢：具有很高的导磁性，用做变压器的铁芯。

③硅橡胶：既耐高温又耐低温的橡胶。

④分子筛：具有均匀微孔结构的铝硅酸盐，主要用做

（3）新型陶瓷

、压电陶瓷、透明陶瓷和超导陶瓷。

【知识梳理自我校对】

二、碳及其化合物

2

2

CO

3CO+Fe2O32Fe+3CO料属的冶炼车尾气碳化合物CO2+2NaAlO2+3H2O=2Al(OH)3↓+Na2CO CO2+2Mg

2CO+2Na O=2Na CO+O

易3+2H+═Ca+CO2↑+H2－+OH－=CO3－Na2CO3+Ca(OH)2═CaCO3↓3

+BaCl2 ═ BaCO3↓+2NaCl

三、硅及其化合物

点燃

△

点燃

2SiO 2═ SiF 4，Si+4HF═ SiF 4↑+2H 2↑，Si+2NaOH+H 2O═ Na 2SiO 3+2H 2↑2+2C 2+2Mg

SiO 2+2C Si+2CO 2+H 2O

H 2CO CO 2+CaO CaCO SiO 2+CaO CaSiO SiO 2+4HF=SiF 4+2H 2CO 2+2NaOH=Na 2CO 3+H 2SiO 2+2NaOH=Na 2SiO 3+H 22+2NaClO=Na 2CO 3SiO 2+ Na 2CO 3Na SiO 3+CO

SiO =SiO 2+H 23+2NaOH═Na SiO +2H 2干燥剂化剂玻璃材防火剂2SiO +2HCl═2NaCl+H 22SiO 3+CO 2+H 2O ═ Na 2CO 3+H 2SiO 3

【要点精解】

一、碳的化合物的重要特性

1．CO 2通入BaCl 2、CaCl 2溶液中，不能生成BaCO 3、CaCO 3沉淀，原因是碳酸的酸性比盐酸弱；CO 2通入澄清石灰水中，澄清石灰水先变浑浊后又澄清。但有此现象的还有SO 2，其区别既可以通过气味判断，又可以通过通入品红溶液判断。

2．碳酸盐的水溶性和热稳定性在物质的分离或提纯中有重要应用。如用过滤法可将CaCO 3从水溶液中分离出来，用加热法可除去CaCO 3固体中混有的Ca(HCO 3)2固体杂质。

3．由于Na 2CO 3的溶解度大于NaHCO 3，故将CO 2通入Na 2CO 3饱和溶液中，有NaHCO 3晶体析出。

4．CO 2能引起温室效应，但引起温室效应的不仅有CO 2，还有CH 4等气体；CO 能与血红蛋白结合使人中毒，但与血红蛋白结合使人中毒的还有NO 气体。

典例精析

将过量的CO 2分别通入下列溶液中，最终溶液中有白色沉淀析出的是

①CaCl 2溶液 ②Na 2SiO 3溶液 ③NaAlO 2溶液 ④饱和Na 2CO 3溶液 ⑤Ca(OH)2

A ．①②③④⑤

B ．②③④

C ．②④⑤

D ．①②④

答案：B

解析：CO 2溶于水：CO 2+H 2O═H 2CO 3，H 2CO 3的酸性比盐酸弱，而比硅酸、铝酸（即氢氧化铝）强。根据溶液中酸与盐反应的规律，CO 2通入CaCl 2溶液无明显现象（弱酸不能制强酸）；过量CO 2通入Na 2SiO 3、NaAlO 2溶液有白色沉淀H 2SiO 3、Al(OH)3产生；过量CO 2通入饱和Na 2CO 3溶液中：Na 2CO 3+CO 2+H 2O═2NaHCO 3，生成的NaHCO 3的溶解度比Na 2CO 3溶解度小而结晶析出；过量的CO 2通入Ca(OH)2溶液中最终生成Ca(HCO 3)2而无沉淀析出。

二、硅的化合物的重要特性

1．因硅酸的酸性比碳酸还弱，所以空气中的CO 2可以跟Na 2SiO 3水溶液发生反应，从而使Na 2SiO 3变质，故Na 2SiO 3要密封保存，且其溶液因具有黏性而不能用带玻璃塞的试剂瓶盛装。

2．因玻璃中含有SiO 2，SiO 2能与碱性溶液中的OH －发生反应生成硅酸盐，故盛放碱性

溶液的玻璃试剂瓶不能用玻璃塞，而应用橡皮塞或软木塞。

3．常见的坩埚有瓷坩埚、铁坩埚等。一般来说，瓷坩埚不能用于盛放碱性物质（如固体NaOH 、固体Na 2CO 3）进行加热；而铁坩埚不能用于盛放酸性或氧化性物质（如胆矾）高温 高温 高温 高温 点燃 △ 高温