人教版高考化学总复习课件-碳、硅及其重要化合物

物反应
二氧化硅
二氧化碳
不反应
10 CO2＋H2O H2CO3
如与 CaO 反应：
11
SiO2＋CaO
如与 Na2O 反应： 12 Na2O＋CO2===
高温
Na2CO3
=====CaSiO3
续表
物质
二氧化硅
二氧化碳
化学 性质
③与碱 (NaOH)
反应
13 SiO2＋2NaOH _=_=_=__N_a_2_S_i_O__3＋___H_2_O_
_K__2O__·_A_l_2_O_3_·_6_S_i_O_2_。
(3)硅酸钠
①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称 02 水玻璃 ，有黏性，
水溶液显碱性。 ②与酸性较硅酸强的酸反应 与 CO2 水溶液反应的化学方程式
Na2SiO3＋H2O＋CO2=== 03 Na2CO3＋H2SiO3↓。
③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
3CaO·Al2O3 生产条件
高温
②主要用途：陶瓷、玻璃、水泥是重要建筑材料，也广泛应用于生活中。 (2)新型无机非金属材料 ①高温结构陶瓷：如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化 学侵蚀性和电绝缘性等。 ②生物陶瓷：对机体无排异反应，不会引起代谢作用异常。 ③压电陶瓷：具有压电效应。
基础自测
1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，并指明错因。
(1)硅在自然界中以游离态和化合态的形式存在。( × ) 错因：硅在自然界中只以化合态的形式存在。 (2)晶体硅熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料。( × ) 错因：晶体硅不是因为其熔点高、硬度大而作半导体材料，是因为
其导电性介于导体和绝缘体之间。
与浓硫酸反应 08 C＋2H2SO4(浓)==△===CO2↑
＋2SO2↑＋2H2O
不能被浓硫酸、浓硝酸氧 化，但可与氢氟酸反应：
反应
与浓 HNO3 反应
10 Si＋4HF===SiF4↑＋
09 C＋4HNO3(浓) ==△===CO2↑ 2H2↑
＋4NO2↑＋2H2O
3．硅的工业制法及提纯 石英砂―①高―焦―温炭→粗硅―②加―氯―热气→SiCl4―③高―氢―温气→高纯硅 反应①： 01 SiO2＋C=高==温==Si＋2CO↑。 反应②： 02 Si＋2Cl2==△===SiCl4 。 反应③： 03 SiCl4＋2H2=高==温==Si＋4HCl 。
溶液变浑浊，加入的品红被 HClO 氧化褪色；D 项，首先发生反应
CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，继续通 CO2 至过量，产生可溶于
水 的 Ca(HCO3)2 ， 再 加 入 足 量 的 NaOH ， 则 发 生 反 应 ： 2NaOH ＋
Ca(HCO3)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又变浑浊。
解 析
2．(2020·杭州质检)用 4 种溶液进行实验，下表中“操作及现象”
与“溶液”对应关系错误的是( )
选项
操作及现象
溶液
A
通入足量 CO2，溶液变浑浊
饱和 Na2CO3
B
通入 CO2，溶液变浑浊；继续通 CO2 至过量， 浑浊消失
Na2SiO3 溶液
C
通入 CO2，溶液变浑浊；再加入品红溶液，红 色褪去
①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ②SiO2＋2C=高==温==Si＋2CO↑ ③SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O ④Na2CO3＋SiO2=高==温==Na2SiO3＋CO2↑ ⑤SiO2＋3C=高==温==SiC＋2CO↑
a．反应①中 SiO2 作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃
解 析
熟记硅及其化合物的特殊性质
物质
一般规律
硅及其化合物的特性
硅还原性强于碳
2C＋SiO2=高==温==Si＋2CO↑
非金属单质与强碱溶液反应一般不产 硅可与强碱溶液反应产生
Si 生 H2
H2
非金属单质一般不与非氧化性酸反应 Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
非金属单质一般为绝缘体
硅为半导体
续表
SiCl4
续表
碳
硅
与氧化 物反应
与 CuO 反应：05 2CuO＋C==△===2Cu＋CO2；与Si＋FeO 反应：
与 CO2 反应： 06 C＋CO2=高==温==2CO ；与水 蒸气反应： 07 C＋H2O(g)=高==温==CO＋H2
高温 2FeO===== SiO2＋2Fe
续表
碳
硅
与酸
物质
一般规律
硅及其化合物的特性
酸性氧化物一般与水反应生成相应 SiO2 不溶于水，也不与水
酸
反应
SiO2 酸性氧化物一般不与酸发生复分解 SiO2＋4HF===SiF4↑＋
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反应
2H2O
续表 物质
一般规律
硅及其化合物的特性
“较强酸制较弱酸”是复分 以下反应不能说明酸性的强弱：
SiO2
解反应的一般规律，H2CO3 Na2CO3＋SiO2=高==温==Na2SiO3＋ 酸性大于 H2SiO3，故可发生 CO2↑
二、碳、硅的氧化物 1．一氧化碳 (1)物理性质 01 无 色气体， 02 有 毒， 03 难 溶于水。 (2)化学性质 ①燃烧： 2CO＋O2=点==燃==2CO2， 04 淡蓝色火焰(空气中燃烧)。 ②还原 Fe2O3： 05 Fe2O3＋3CO=高==温==2Fe＋3CO2 (冶炼金属)。
2．二氧化碳和二氧化硅的比较
(3)Si 和 SiO2 都可用于制造光导纤维。( × ) 错因：Si 不能用于制造光导纤维。 (4)向 CaCl2 溶液中通入 CO2 气体，溶液变浑浊，继续通入 CO2 至过量， 浑浊消失。( × ) 错因：CaCl2 与 CO2 不反应，通入 CO2 无明显现象。 (5)SiO2 是酸性氧化物，可溶于强碱，不溶于任何酸。( × ) 错因：SiO2 可溶于氢氟酸。
解
析
考点二 硅酸盐 无机非金属材料
答 案
[解析] A 项，硅酸钠本身是一种黏合剂，易造成磨口玻璃塞与瓶口 黏结；B 项，两反应条件不同，反应①是在溶液中进行，强酸可以制弱 酸，而高温条件下，CO2 是气体，逸出反应体系，能促使反应发生；C 项，石英玻璃的主要成分为 SiO2，SiO2 是氧化物不是盐；D 正确。
(6)向空气中排放二氧化碳会形成酸雨。( × ) 错因：酸雨的 pH<5.6，而饱和 H2CO3 的 pH＝5.6。故 CO2 不会
形成酸雨。 (7)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱。(× ) 错因：水玻璃是 Na2SiO3 的水溶液，硅酸钠俗称泡花碱，属于盐。
2．教材改编题 (据人教必修一 P81T10)下列关于碳、硅及其化合物的叙述正确的是
b．反应②中 SiO2 表现出氧化性
c．反应③中 SiO2 表现了酸性氧化物的通性
d．反应④符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性酸酐的原理
e．反应⑤中 SiO2 未参加氧化还原反应
A．ace
B．bde
C．cde
D．ab
答 案
解析 通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是③，这属于 SiO2的特性，因此 a、c 判断错误；反应②是一个置换反应，其中二氧化 硅被还原，表现出氧化性，b 判断正确；反应④是一个复分解反应，用 难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d 判断正确；反应⑤中碳的 化合价由 0 变为－4 和＋2，硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因此 二氧化硅没有参加氧化还原反应，e 判断也正确。
反应 Na2SiO3＋CO2＋ H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓
CaCO3＋SiO2=高==温==CaSiO3＋ CO2↑
H2SiO3 无机酸一般易溶于水
硅酸难溶于水
1．二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新 型材料等方面有着重要的用途。a～e 是对①～⑤反应中 SiO2 所表现的 化学性质或作用进行判断，其中正确的是( )
解 析
1．硅及其化合物的用途 (1)Na2SiO3 的水溶液俗称水玻璃，是一种黏合剂，是制备硅胶和木 材防火剂的原料，与玻璃的成分不相同；Na2SiO3 又称为泡花碱，但它 却是盐。 (2)不要混淆二氧化硅和硅的用途 用于制作光导纤维的是 SiO2，用于制作半导体材料、计算机芯片的 是晶体硅。
碳
硅
存在形态
01 游离态 和化合态
化合态
结构
金刚石： 02 空间网状 结构； 晶体硅：与 03 金刚石
石墨：层状结构
类似的空间结构
同素异形体
金刚石、石墨、C60
04 晶体 硅、无定形硅
续表
碳
硅
金刚石：熔点 05 高 、硬度 06 大 ； 晶体硅为灰黑色固体，有
物理
石墨：硬度 07 小 、
金属光泽、硬度大、熔点
解 析
重难突破
考点一 碳、硅单质及其氧化物
答 案
[解析] Si 与 O2 反应生成 SiO2，SiO2 不与 H2O 反应，“氧化物 ―H―2O→酸或碱”不能实现，A 项错误；b→c，c→a 均不能通过一步 反应实现，B 项错误；二氧化碳和二氧化硅都属于酸性氧化物，都 能与 NaOH 溶液反应生成盐和水，C 项正确；硅酸盐可以用盐的形 式或二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成，Al2Si2O5(OH)4 可表示为 Al2O3·2SiO2·2H2O，D 项错误。
物质
二氧化硅
二氧化碳
结构
01 空间网状 结构， 02 _不__存__在__单个分子
03 存在单个 CO2 分子
主要物 理性质
硬度 04 大 ，熔、沸点 05 熔、沸点 08 低 ，常温 _高__，常温下为 06 固 体，
下为气体，09 可溶于水 07 不 溶于水
续表
物质
①与水
化学 性质
反应
②与碱 性氧化
Ca(ClO)2 溶液
D
通入 CO2，溶液变浑浊；继续通 CO2 至过量， 浑浊消失；再加入足量 NaOH 溶液，又变浑浊
Ca(OH)2 溶液
答 案
解析 A 项，CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3↓，由于 NaHCO3
的溶解度比 Na2CO3 小，且生成的 NaHCO3 的质量多而析出；B 项， CO2＋Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，H2SiO3 与 CO2 不反应，浑 浊不会消失；C 项，CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，所以
() A．碳、硅都是ⅣA 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
解析 自然界中有游离态的碳存在，如金刚石；通常状况 下，CO2 为气态，SiO2 为固态；用于制半导体材料的是高纯度 的晶体硅。
3．无机非金属材料
(1)传统无机非金属材料
①三种硅酸盐工业生产的比较
水泥
玻璃
陶瓷
生产原料 石灰石、黏土 01 纯___碱__、__石__灰__石__和__石___英__ 黏土
3CaO·SiO2，
主要成分 2CaO·SiO2， 02 _N_a_2_S_i_O_3_，_C__a_S_i_O_3_，_S_i_O__2 硅酸盐
三、硅酸、硅酸盐、无机非金属材料 1．硅酸(H2SiO3)
2．硅酸盐 (1)硅酸盐 是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要 成分。 (2)硅酸盐组成的表示方法 通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成，如硅酸 钠 (Na2SiO3) 可 表 示 为 Na2O·SiO2 ， 长 石 (KAlSi3O8) 可 表 示 为 01
性质
电的良导体、有滑腻感
08 较高
金刚石用作切割刀具， 09 石墨 用作 10 半导体 材料、硅芯
用途
电极、铅笔芯、高温润滑剂
片和硅太阳能电池
2．碳和硅的化学性质
碳
硅
与氧气、氟气、氯气反应 与单质 氧气不足生成 01 CO ，氧气足量
反应 生成 02 CO2
生成 03 SiO2 、04 SiF4 、
第13讲 碳、硅及其重要化合物
第四章 非金属元素及其重要化合物
考纲解读
KAOGANGJIEDU
1.了解常见非金属元素 C、Si、Cl、S、N 的单质及其重要化 合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。2.了解常见非金属元 素单质及其重要化合物对环境的影响。
故知重温
一、碳、硅单质
1．单质的结构、存在形态、物理性质和用途
CO2 少量： 15 CO2＋ 2NaOH===Na2CO3＋
(盛碱液的试剂瓶用 14 橡胶 塞)
H2O CO2 过量： 16
CO2＋
NaOH===NaHCO3
续表
物质
二氧化硅
二氧化碳
化学 ④与酸 只与氢氟酸反应：
性质 反应 17 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
不反应
用途
光导纤维、光学仪器、电子部件 制饮料、制碳酸盐