最新高三总复习必备专题碳硅及其化合物汇总

2014高三总复习必备专题碳硅及其化合物

一、知识点

一、碳、硅及其化合物

1．碳

碳在常温下非常稳定，但在高温条件下活动性增强，主要表现为还原性

(1)与单质反应

2C+O22CO C+O2CO2

(2)与某些氧化物反应

C+CO22CO C+H2O(g)CO+H2

2C+SiO2Si+2CO↑

C+2CuO2Cu+CO2↑

(3)与氧化性酸反应

C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O

C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O

2．碳的氧化物

(1)CO

物理性质：无色无味、难溶于水，有剧毒的气体。具有可燃性和还原性。

化学性质：

2CO+O22CO2

3CO+Fe2O32Fe+3CO2

CO+H2O CO2+H2

(2)CO2

物理性质：无色无味，能溶于水(1∶1)的气体。密度比空气大，易液化。

化学性质：

①氧化性：CO2+C2CO

②酸性氧化物的通性

CO 2+H2O H2CO3

CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O

CO2+H2O+CaCO3=Ca(HCO3)2

2CO2+Ca(OH)2=Ca(HCO3)2

CO2+CaO CaCO3

3．碳酸盐

(1)溶解性

正盐中只有碱金属的碳酸盐和铵盐溶于水，所有酸式盐均溶于水。一般酸式盐比相应正盐易溶，但碱金属的碳酸氢盐比正盐溶解度小。

(2)热稳定性

一般规律：可溶性碳酸正盐＞不溶性碳酸正盐＞酸式碳酸盐。

Na2CO3＞CaCO3＞NaHCO3

(3)正盐与酸式盐的相互转化

4．硅

(1)与单质反应

Si+2Cl2SiCl4(无色液体)

Si+O2SiO2

(2)硅的制取：

SiO2+2C Si+2CO↑(得到粗硅)

精制：Si+2Cl2SiCl4 SiCl4+2H2Si+4HCl

5．二氧化硅

(1)酸性氧化物的通性

SiO2+CaO CaSiO3

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

(2)氧化性

SiO2+2C Si+2CO↑

(3)和HF反应：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O

6．硅酸和硅酸盐

(1)硅酸是不溶于水的白色固体，酸性比碳酸还弱。

设计实验验证硅酸酸性比碳酸还弱：

Na2SiO3+2 HCl= H2SiO3（胶体）+2 NaCl

Na2SiO3+ CO2+H2O= H2SiO3（胶体）+ Na2CO3

(2)硅酸盐

硅酸盐种类繁多，结构复杂，是构成地壳岩石的主要成分。常用SiO2和金属氧化物表示它的组成。如黏土：Al2O3·2SiO2·2H2O

7．硅酸盐工业

水泥玻璃陶瓷原料黏土、CaCO3、石膏纯碱、石灰石、石英黏土

反应原理复杂反应原理Na

2CO

3

+SiO

2Na2SiO3+CO2↑

CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑

水泥的主要成分：3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3

普通玻璃的主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2

8．碳及其化合物转化关系

9．硅及其化合物转化关系

二、典型例题

例1.工业上制备纯硅反应的热化学方程式如下：

SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g);mol(Q＞0)

某温度、压强下，将一定量反应物通入密闭容器进行以上反应(此条件下为可逆反应)，下列叙述正确的是（）。

A.反应过程中，若增大压强能提高SiCl4的转化率

B.若反应开始时SiCl4为1 mol,则达平衡时，吸收热量为Q kJ

C.反应至4 min时，若HCl浓度为0.12 mol/L,则H2的反应速率为0.03 mol/(L.min)

D.当反应吸收热量为0.025Q kJ时，生成的HCl通入100 mL 1 mol/L的NaOH溶液恰好反应

【解析】本题以制取高纯硅工业生产原理为背景，主要知识内容有可逆反应的概念、反应热和热化学方程式、化学反应速率、化学平衡的移动和有关基本计算，知识覆盖面较大。本题侧重于考查考生能否敏捷、准确地汲取试题所给信息并进行思维转换，对化学平衡等原理和概念理解的整体性和严密性、思维的灵活性和应变性有一定要求。本题题干情景新，虽然设问角度比较常规，仍能较好地考查考生对有关知识的掌握程度及观察能力和思维能力。本题为较容易题。

审题时要仔细、全面，抓住要点，即该反应的可逆性、产物Si为固态及正反应为气体体积增大的吸热反应等。增大体系压强会使化学平衡向缩小气体体积的方向移动，即该反应向逆向移动，必然会降低SiCl4的转化率。从反应的热化学方程式可以看出，1mol SiCl4完全参加反应吸收热量为Q kJ，但反应是可逆的，1mol SiCl4没有全部转化，吸收的热量应小于Q kJ。HCl的反应速率为 0.03 mol/ (L·min)，化学方程式中H2与HCl的化学计量数之比为1∶2，H2的反应速率为0.015 mol/ (L·min)。当反应有4 mol HCl生成时吸收热量为Q kJ，现吸收0.025Q kJ热量，必然有0.1mol HCl生成，100 mL 1mol/L NaOH 溶液中NaOH

的物质的量为0.1mol，可与生成的HCl恰好反应。

【答案】D

例2．将足量CO2通人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CO2体积（y）的关系正确的是

A B C D