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、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 2SO 4：C ＋2H 2SO 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 2SiO 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 2O(g)=====高温

H 2＋CO 。

CO 2＋H 2O

H 2CO 3

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 2SiO 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 2O(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( ) (3)硅胶可作袋装食品的干燥剂( ) (4)金刚石、白磷都属于单质( )

(5)由于晶体硅熔点高硬度大，则可用于制作半导体材料( ) (6)甲――→丁乙

丁

甲

丙，若甲为焦炭，则丁可能是O 2( )

(7)SiO 2可与HF 反应，因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中( ) (8)高温下用焦炭还原SiO 2制取粗硅( ) (9)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料( ) (10)合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料( )

(11)SiO 2有导电性，所以SiO 2可用于制备光导纤维( ) (12)(12)硅酸钠溶液应保存在带玻璃塞的试剂瓶中( )

答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)× (6)√ (7)√ (8)√ (9)√ (10)× (11)× (12)× 题组1 碳、硅单质的性质

1．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O 2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