化学步步高高考总复习专题5 第二单元知识点+经典例题+易混点纠正

[考试标准]1．C 、Si 单质的存在形态、物理性质及用途(1)自然界中的碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有化合态。

碳单质主要有金刚石、石墨、C 60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。

(2)单质的结构、物理性质与用途比较碳、硅的最外层都是4个电子，位于元素周期表的第ⅣA 族，不容易失电子也不容易得电子，通常化学性质稳定，但在一定条件下也能与许多物质发生化学反应，一般表现为还原性(如图)。

(1)碳的还原性碳有重要的用途，除了在氧气中燃烧利用其热能外，还能用于金属冶炼(如炼铜)、制取粗硅、生产水煤气等，完成上图转化关系中①～④的化学方程式。

①CO 2＋C=====△2CO ； ②SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO ↑； ③C ＋H 2O(g)=====高温CO ＋H 2； ④2CuO ＋C=====△2Cu ＋CO 2↑。

碳的还原性还表现为可将强氧化性浓硫酸、浓硝酸分别还原为SO 2和NO 2，本身被氧化为CO 2。

(2)硅的化学性质不活泼，在常温下只能与氟气(F 2)、氢氟酸(HF)、强碱反应，不能与氢气、氧气、氯气、硫酸、硝酸反应，加热或高温时能与氧气、氯气反应。

完成上图转化关系中⑥～⑧的化学方程式。

⑥Si ＋2Cl 2=====高温SiCl 4； ⑦Si ＋2F 2===SiF 4；⑧Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑。

(3)硅的工业制法3．二氧化硅和二氧化碳的比较题组一硅和碳的结构与性质1．下列说法错误的是()A．高纯度的单质硅被广泛用于制作计算机芯片B．铅笔芯的主要成分是石墨C．低温时硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应D．自然界硅元素的储量丰富，并存在大量的单质硅答案 D2．下列关于金刚石、足球烯(C60)、石墨的说法正确的是() A．碳元素的三种同素异形体都属于原子晶体B．金刚石、足球烯、石墨和足量的氧气反应，最终产物不同C．足球烯是分子晶体D．金刚石、石墨、足球烯都是碳的共价化合物答案 C3．下列关于硅的说法中不正确的是()A．硅是非金属元素，但它的单质是有金属光泽的灰黑色固体B ．硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料C ．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D ．硅与氟、氯、溴、碘在一定条件下能直接化合 答案 C解析 硅的化学性质不活泼，但在常温下能与F 2、氢氟酸、强碱溶液等反应，C 项错误。

题组二 硅、碳的氧化物对比4．下列对于碳和硅的叙述中，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 答案 B解析 CO 不溶于水不能生成相应的酸，也不能与NaOH 溶液反应；SiO 2不溶于水，也不能生成相应的酸；碳有金刚石、石墨、C 60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。

5．下列叙述正确的是( )A ．利用高纯硅可以制成光电池，将光能直接转化为电能B ．CO 、CO 2均易与血红蛋白结合而中毒C ．SiO 2可用于制造光导纤维和半导体D ．SiO 2和H 2O 反应可直接制备H 2SiO 3 答案 A6．下列反应不能一步得到的是( ) A ．SiO 2→Na 2SiO 3 B ．SiO 2→H 2SiO 3 C ．SiO 2→SiF 4 D ．H 2SiO 3→SiO 2答案 B解析 SiO 2是酸性氧化物，能与NaOH 溶液反应生成Na 2SiO 3：SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O ，A 项不符合题意；SiO 2不溶于水，也不能与水反应，故不能由SiO 2直接得到H 2SiO 3，B 项符合题意；SiO 2可以和氢氟酸反应生成SiF 4，C 项不符合题意；H 2SiO 3受热分解生成SiO 2和H 2O ：H 2SiO 3=====△SiO 2＋H 2O ，D 项不符合题意。

7．下列关于CO 2和SiO 2性质的说法中，不正确的是( ) A ．CO 2通入水玻璃中可以得到硅酸 B ．CO 2和SiO 2在物理性质上有很大的差别C ．SiO 2不与CaCl 2溶液反应，而CO 2通入CaCl 2溶液中可得到白色沉淀D ．CO 2和SiO 2都是酸性氧化物，都能与NaOH 溶液反应答案 C解析 水玻璃是Na 2SiO 3的水溶液，由于C 的非金属性比Si 强，则酸性：H 2CO 3>H 2SiO 3，故CO 2能与Na 2SiO 3溶液反应生成硅酸，A 项正确；CO 2是气体，熔、沸点很低，而SiO 2是坚硬的固体，熔、沸点很高，故B 项正确；SiO 2、CO 2均不与CaCl 2溶液反应，故C 项错误。

熟记硅及其化合物的特殊性质1．硅单质的特殊性(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反应，但Si 能与HF 反应：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑。

(4)非金属单质大多为非导体，但Si 为半导体。

2．含硅化合物的特殊性(1)SiO 2是H 2SiO 3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H 2SiO 3。

(2)酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO 2能跟HF 反应：SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O 。

(3)无机酸一般易溶于水，但H 2SiO 3难溶于水。

(4)因H 2CO 3的酸性大于H 2SiO 3，所以在Na 2SiO 3溶液中通入少量CO 2能发生下列反应：Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2O===H 2SiO 3↓＋Na 2CO 3，但在高温下SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑也能发生。

题组三 工业制取高纯硅8．硅单质及其化合物应用范围很广。

请回答下列问题：(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。

三氯甲硅烷(SiHCl 3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：石英砂――→焦炭高温粗硅――→HCl573K 以上SiHCl 3(粗)――→精馏SiHCl 3(纯)――→H 21357K高纯硅 ①写出由纯SiHCl 3制备高纯硅反应的化学方程式：_________________________________。

②整个制备过程必须严格控制无水无氧。

SiHCl 3遇水剧烈反应生成H 2SiO 3、HCl 和另一种物质，写出配平的化学方程式：_____________________________________________； H 2还原SiHCl 3过程中若混入O 2，可能引起的后果是________________________________。

(2)下列有关硅材料的说法正确的是________(填字母)。

A ．碳化硅化学性质稳定，可用于生产砂纸、砂轮等 B ．含4%硅的硅钢具有很高的导磁性，主要用作变压器铁芯 C ．高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维 D ．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，有固定的熔点E ．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅 答案 (1)①SiHCl 3＋H 21357K,Si ＋3HCl ②SiHCl 3＋3H 2O===H 2SiO 3↓＋3HCl ＋H 2↑ 高温下H 2与O 2混合发生爆炸 (2)ABC解析 (1)①H 2还原SiHCl 3可制备Si ，化学方程式为SiHCl 3＋H 2=====1357KSi ＋3HCl 。

②SiHCl 3与H 2O 反应生成H 2SiO 3、HCl 和H 2；用H 2还原SiHCl 3过程中若混入O 2，则高温下H 2与O 2反应发生爆炸。

(2)A 项，碳化硅硬度很大，可用于生产砂纸、砂轮等；B 项，含4%硅的硅钢具有很高的导磁性，主要用作变压器铁芯；C 项，高纯度的SiO 2可以制造光导纤维；D 项，普通玻璃的主要成分是Na 2SiO 3、CaSiO 3和SiO 2，是由石英(SiO 2)、石灰石、纯碱高温下反应产生的，化学方程式为Na 2CO 3＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑，CaCO 3＋SiO 2=====高温CaSiO 3＋CO 2↑，为混合物，没有固定的熔点；E 项，Si 与盐酸不反应。

熟悉两种制取高纯硅的方法1．四氯化硅还原法 (1)工艺流程石英砂――→①焦炭高温粗硅――→②Cl 2加热SiCl 4――→③H 2高温高纯硅 (2)反应原理，Si(粗)＋2Cl 2=====△SiCl 4， SiCl 4＋2H 2=====高温Si(纯)＋4HCl 。

2．三氯甲硅烷还原法制备高纯度硅(常用方法) (1)工艺流程石英砂――→ⅰ.焦炭高温粗硅――→ⅱ.HCl300℃以上SiHCl 3(粗)――→精馏SiHCl 3(纯)――→ⅲ.H 21000～1100℃高纯硅 (2)反应原理ⅰ.SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO ↑， ⅱ.Si ＋3HCl =====300℃以上SiHCl 3＋H 2， ⅲ.SiHCl 3＋H 2=====1000～1100℃Si ＋3HCl 。

考点二 硅酸盐及无机非金属材料1．硅酸和硅酸钠 (1)硅酸硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊溶液变红色。

①硅酸不稳定，受热易分解：H 2SiO 3=====△SiO 2＋H 2O 。

②硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH 溶液反应的化学方程式为H 2SiO 3＋2NaOH===Na 2SiO 3＋2H 2O 。

③硅酸在水中易聚合形成胶体。

硅胶吸附水分能力强，常用作干燥剂。

(2)硅酸钠(Na 2SiO 3)①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。

②它能与酸性比硅酸强的酸反应，分别写出以下化学方程式： 与盐酸反应：Na 2SiO 3＋2HCl===2NaCl ＋H 2SiO 3↓。

与CO 2水溶液反应：Na 2SiO 3＋CO 2(少量)＋H 2O===H 2SiO 3↓＋Na 2CO 3。

③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。

2．无机非金属材料(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。

①常见硅酸盐材料比较②玻璃生产中的两个重要反应：Na 2CO 3＋SiO 2=====Na 2SiO 3＋CO 2↑；CaCO 3＋SiO 2=====高温CaSiO 3＋CO 2↑。