碳硅及其化合物

基础课时 1 碳、硅及其重要化合物

[ 最新考纲]

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。

考点一碳、硅及其氧化物的性质

[ 知识梳理·固考基]

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、C60 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

提醒：①碳单质的结构不同导致物理性质不同，但化学性质相似。

②12C、13C、14C是碳的三种同位素而非同素异形体。

③同素异形体之间的转化为化学变化，但不是氧化还原反应。3．碳、硅单质的化学性质

(1) 碳的化学性质

(2) 硅的化学性质及制取

①与氢氟酸反应： Si ＋4HF===SiF 4↑＋ 2H 2↑。 ②与 NaOH 溶液反应：

Si ＋2NaOH ＋H 2O===N 2aSiO 3＋2H 2↑； ③与 O 2反应： Si ＋O 2==△

===SiO 2。

④ 工业制法： 用焦炭和二氧化硅在电炉中反应得到粗硅， 反应的化学方程式为 ＋2CO ↑。 提醒：①自然界中没有游离态硅，工业上常用焦炭在电炉中还原 ②Si 的还原性强于 C ，但 C 能还原 SiO 2生成 Si ，且氧化产物为 CO ：

2C ＋SiO 2=高=温

==

Si ＋2CO ↑，其原因是产物 CO 为气体，它的放出降低了生成物浓

度， 促使反应向 正反应方向进行。且该反应必须在隔绝空气的条件下进行。

．二氧化碳和二氧化硅的比较

物质

二氧化硅

二氧化碳 结构

空间立体网状结构，不存在

存在单个分子

SiO 2＋2C 高==温

==S=i

SiO 2得到粗硅。

提醒：① SiO2和CO2都是酸性氧化物，与碱反应生成盐和水；CO2与水反应生成碳酸，但SiO2不溶于水，故不能用SiO2 与水反应制备硅酸。

②SiO2不能与盐酸、硝酸、硫酸等酸反应，但能与氢氟酸反应。

高温

③不能依据反应SiO2＋Na2CO3=高=温===Na2SiO3＋CO2↑来说明SiO2 对应的水化物( 即H2SiO3) 的酸性比H2CO3强。

1．(RJ 必修1·P8110 改编) 下列关于碳、硅的叙述正确的是( )

A．碳、硅都是Ⅳ A 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

2．(LK 必修1·P714 改编)用墨书写的字画可以久不变色，说明碳单质在常温下性质稳定，工业上利用高温下焦炭与水蒸气反应制取水煤气，化学方程式为C＋

高温

H2O(g)=高==温==CO＋H2，说明碳单质高温下具有较强的还原性。

3．( 溯源题) 判断下列说法是否正确

(1) 元素C的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体( ×)

(2015 ·江苏化学，4A)

(2) 粗硅―C―l→2 SiCl 4――H2→Si 物质间的转化可一步实现( √)

高温4高温

(2015 ·江苏化学，8A)

(3) 将气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊，证明原气体是CO2( ×)

(2015 ·天津理综，2D)

(4) SiO 2可与HF反应，因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中( √)

(2013 ·广东理综，10D)

(5) 单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料( √)

(2012 ·新课标全国卷，8B)

探源：本高考题组主要源于教材RJ必修1 P76“思考与交流”与LK必修1 P62“多种多样的碳单质”及其拓展，对碳、硅及其氧化物的常见性质进行了考查。

［题组精练·提考能］

题组一碳、硅单质的性质

1．下列说法正确的是( )

A．焦炭具有还原性，高温下能将二氧化硅还原为硅B．晶体硅用于制作半导体材料是因其熔点高、硬度大

C．硅主要以单质、氧化物、硅酸盐的形式存在于自然界中D．高纯硅可以制作太阳能电池，其工作原理与原电池相同

解析A项，发生反应：SiO2＋2C高==温==S=i ＋2CO↑，焦炭表现出还原性，正确；B

项，晶体硅用于制作半导体材料是因为具有特殊的导电性，与熔点、硬度无关，错误；在自然界中无单质Si ，C选项错误；D选项，一个是把光能转化为电能，一个是把化学能转化为电能，D错误。

答案A

2．下列关于碳和硅的叙述中，正确的是( )

A．其氧化物都能与NaOH溶液反应

B．其单质在加热时都能跟O2 反应

C．其氧化物都能溶于水生成相应的酸

D．碳和硅两种元素共有两种单质

解析CO不溶于水，不能生成相应的酸，也不能与NaOH溶液反应；SiO2 不溶于水，也不能生成相应的酸；碳有金刚石、石墨、C60 等同素异形体，硅有晶体硅和无定形硅等，所以两种元素共有多种单质。

答案B

【练后归纳】

非金属单质硅的特殊性

题组二性质迥异的氧化物(CO2、SiO2)

3．(2015·陕西质检)下列关于SiO2和CO2的叙述中不正确的是( ) A．都是共价化合物B．SiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨

C．都能溶于水且与水反应生成相应的酸

D．都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应

解析SiO2和CO2中都只含有共价键，均为共价化合物，A 项正确；干冰升华吸热，可用于人工降雨，B 项正确；SiO2不溶于水且与水不反应，C 项错误；SiO2 与强碱溶液反