高中化学-碳硅知识

碳、硅及其化合物

教学目标：

1．了解碳元素、硅元素的单质的主要性质及应用。2.了解碳元素、硅元素的重要化合物的主要性质及应用。3.了解碳元素、硅元素的单质及其重要化合物对环境质量的影响。

教学重难点：

了解碳元素、硅元素的重要化合物的主要性质及应用

教学过程：

考点一碳、硅及其重要化合物的性质

1．碳、硅元素的存在形态

(1)碳元素在自然界中既有游离态又有化合态。碳的同素异形体有金刚石、石墨、无定形碳、C

60

等。

(2)硅元素在地壳中的含量占第二位，仅次于氧元素，全部以化合态存在，是一种亲氧元素，单质硅有晶体和无定形两种。

2．碳、硅单质的结构、物理性质与用途的比较

碳硅

结构金刚石：空间网状结构

石墨：层状结构

晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构

物理性质金刚石熔点高、硬度大石墨熔点

高、质软，有滑腻感

晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔

点高

用途金刚石用于制造切割刀具，石墨用

作电极、铅笔芯

晶体硅用作半导体材料，制造硅芯片和硅太阳能

电池

(1)碳⎩

⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧

与O 2

反应⎩⎨

⎧

O 2

足量：C ＋O 2=====点燃

CO 2O

2

不足

：2C ＋O 2=====点燃

2CO

与氧化物反应

⎩⎪⎨⎪⎧

CuO ：2CuO ＋C=====△

2Cu ＋CO 2

↑冶炼金属SiO 2

：SiO 2

＋2C=====高温Si ＋2CO↑制取粗硅H 2

O ：C ＋H 2

O g =====高温CO ＋H 2

制取水煤气

与强氧化性酸反应⎩⎨

⎧

浓H 2

SO 4

：C ＋2H 2

SO 4

浓=====△

CO 2

↑＋2SO 2

↑＋2H 2

O 浓HNO 3

：C ＋4HNO 3

浓=====△

CO 2

↑＋4NO 2

↑＋2H 2

O

(2)硅

①与F 2反应：Si ＋2F 2===SiF 4。

②与氢氟酸反应：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑。 ③与NaOH 溶液反应：

Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑。 ④与O 2反应：Si ＋O 2=====△

SiO 2。

⑤与Cl

2反应：Si＋2Cl

2

=====

△

SiCl

4

。

硅的工业制法

碳、硅单质的特殊性

1．一般情况下，非金属元素的单质熔、沸点低，硬度小，但晶体硅、金刚石熔、沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质。

2．一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。

3．Si的还原性大于C，但C在高温下能还原出Si：SiO

2＋2C=====

高温

Si＋2CO↑。

4．非金属单质与碱反应一般既作氧化剂又作还原剂，且无氢气放出，但硅与强碱溶液反应只作还

原剂，且放出氢气：Si＋2NaOH＋H

2O===Na

2

SiO

3

＋2H

2

↑。

5．非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能与HF反应：Si＋4HF===SiF

4↑＋2H

2

↑。

6．一般情况下，金属(Na、K)能置换出水中的氢，但C在高温下也能置换出H

2O中的氢：C＋H

2

O(g)=====

高温

H 2＋CO。

CO

2＋H

2

O H

2

CO

3

碳、硅单质的特殊性

1．一般情况下，非金属元素的单质熔、沸点低，硬度小，但晶体硅、金刚石熔、沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质。

2．一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。

3．Si的还原性大于C，但C在高温下能还原出Si：SiO

2＋2C=====

高温

Si＋2CO↑。

4．非金属单质与碱反应一般既作氧化剂又作还原剂，且无氢气放出，但硅与强碱溶液反应只作还

原剂，且放出氢气：Si＋2NaOH＋H

2O===Na

2

SiO

3

＋2H

2

↑。

5．非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能与HF反应：Si＋4HF===SiF

4↑＋2H

2

↑。

6．一般情况下，金属(Na、K)能置换出水中的氢，但C在高温下也能置换出H

2O中的氢：C＋H

2

O(g)=====

高温

H

2

＋CO。

1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

(1)用活性炭去除冰箱中的异味，没有发生化学反应( )

(2)大量燃烧化石燃料是造成雾霾的一种重要原因( )