2020年高考化学大一轮复习讲义：第4章 第1节 碳、硅及其化合物 Word版含解析

第四章非金属及其化合物

第一节碳、硅及其化合物

考纲定位考情播报

1.掌握碳、硅单质及其重要化合物的主要性质及应用。

2．了解碳、硅单质及其重要化合物对环境质量的影响。

3．了解常见的无机非金属材料。4．了解碳、硅及其重要化合物的制备方法。2016·全国甲卷T7/全国丙卷T7(D) 2015·全国卷ⅠT26/全国卷ⅡT7(A)、T13(D) 2014·全国卷Ⅰ T8(A、C)、T13(D)/全国卷Ⅱ T7(A

、D)

、T9(B)、T10(C)

2013·全国卷ⅠT7(D)/全国卷ⅡT9(B)、T10(C) 2012·全国卷T8(B、D)

考点1| 碳、硅的性质及其应用

[基础知识整合]

1．碳、硅单质的存在形式、物理性质和用途

碳硅存在形

式

游离态和化合态化合态

单质的结构金刚石：立体网状结构；

石墨：层状结构；

C60：足球形分子

晶体硅：与金刚石类似的空间网

状结构

物理性质金刚石：熔点很高、硬度很大；

石墨：硬度较小、电的良导体

晶体硅为灰黑色固体，有金属光

泽、熔点高、硬度大，有脆性

用途金刚石用于制造切割刀具，石墨

用于制造电极、铅笔芯

晶体硅用作半导体材料、硅芯片

和硅太阳能电池

2.化学性质

碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。

[应用体验]

1．从元素周期表的位置看，碳和硅均为ⅣA 族元素，自然界中有碳的多种单质存在，自然界中有硅的单质吗？为什么？

[提示] 没有。因为硅有很强的亲氧性，在地壳形成时硅与氧易结合，难分离，因而硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。

2．写出由SiO 2制备纯硅的化学方程式。

[提示] SiO 2＋2C=====高温

Si(粗)＋2CO ↑，

Si(粗)＋2Cl 2=====△

SiCl 4，

SiCl 4＋2H 2=====高温

Si ＋4HCl 。

[考点多维探究]

角度1 碳、硅的性质和应用

1．科学家在不断深入的研究中，发现了一系列新的碳单质，对碳单质的研究已发展成一门独立的科学——碳科学。下列关于碳单质的叙述正确的是( )

A ．碳的各种单质互称为碳的同素异形体

B ．碳元素的各种单质结构虽然不同，但性质差别不大

C ．碳元素的单质性质不同，其用途相同

D ．碳元素的单质只有金刚石与石墨

A [碳的各种单质由于组成结构的不同，性质、应用也不一定相同。]

2．(2017·济南模拟)有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列有关硅的说法中，不正确的是( )

A ．高纯度的硅广泛用于制作计算机芯片

B ．硅可由二氧化硅还原制得

C ．低温时，硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应

D ．自然界中硅的储量丰富，自然界中存在大量的单质硅

D [硅为亲氧元素，在自然界中不存在游离态的单质。]

3.下列说法正确的是( )

A ．单质――→＋O 2氧化物――→＋H 2O 酸或碱――→＋NaOH 或HCl

盐，碳或硅单质可以按上述关系进行转化

B ．若a 、b 、c 分别为Si 、SiO 2、H 2SiO 3，则可以通过一步反应实现转化：b c ―→a

C ．太阳能电池板中的硅在元素周期表中处于金属元素与非金属元素的交界位置

D ．单质硅常用于制造光导纤维

C [A 项，SiO 2与H 2O 不反应；B 项，SiO 2不能一步生成H 2SiO 3；

D 项，SiO 2制造光导纤维。]

角度2 硅的制备

4．(2014·天津高考改编)晶体硅(熔点1 410 ℃)是良好的半导体材料。由粗硅

制纯硅过程如下：

Si(粗)――→Cl 2460 ℃SiCl 4――→蒸馏 SiCl 4(纯)――→H 21 100 ℃Si(纯)

(1)工业上用焦炭与石英砂在高温下反应制取粗硅，其反应的化学方程式为 _____________________________________________________________， 上述反应中的氧化剂是________。

(2)粗硅与Cl 2加热到460 ℃时发生反应，写出该反应的化学方程式_______。

(3)在1 100 ℃时，SiCl 4被H 2还原的化学方程式为_______________。

[答案] (1)2C ＋SiO 2=====高温

Si(粗)＋2CO ↑ SiO 2

(2)Si ＋2Cl 2=====460 ℃

SiCl 4

(3)SiCl 4＋2H 2=====1 100 ℃

Si ＋4HCl

Si 单质特性理解误区

(1)Si 的还原性大于C ，但C 却能在高温下还原出Si ：SiO 2＋2C=====高温

Si ＋2CO ↑。

(2)非金属单质跟碱液作用一般无H 2放出，但Si 与碱液作用却放出H 2：Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑。

(3)非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si 能与HF 作用：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑。

(4)非金属单质大多为非导体，但Si 为半导体。

考点2| 碳、硅的氧化物的性质及应用

[基础知识整合]

1．一氧化碳的性质及应用

(1)物理性质：无色无味的气体，难溶于水，能使人中毒的原因是：与人体内血红蛋白相结合，因缺氧而中毒。

(2)化学性质及应用(写出有关化学方程式)

①可燃性：2CO ＋O 2=====点燃

2CO 2，可作燃料。