2014化学高考总复习 第二单元 第12讲 碳、硅及其化合物

3．了解环境保护，消除碳氧
化合物污染的综合应用。
确的是①硅是构成一些岩石和矿物
的基本元素，④陶瓷是人类应用很 早的硅酸盐材料。(2009年广东高考 T22－C)
一、碳及其重要化合物
1．碳族元素的主要特征
碳族元素包括碳、硅、锗、锡、铅五种元素。碳族元素原
子最外层均有____________，特殊的结构决定了该族元素易形 4 个电子 共价 成__________化合物，碳是构成有机物的主角，硅是构成矿物
(2)滤液中含有Na2SiO3和NaAlO2，向其中加入盐酸，二者 均可与盐酸反应，Na2SiO3与盐酸反应生成H2SiO3沉淀，而 NaAlO2与盐酸反应先生成Al(OH)3沉淀，后又溶解，所以最后 的沉淀是H2SiO3。 (3)由于高温下SiO2和Al2O3均可和Na2CO3反应，所以应
选择铁坩埚。
A．①④⑥⑦
C．②③④⑦
B．①③⑤⑧
D．①④⑥⑧
解析：氢氟酸及呈碱性的石灰水、Na2CO3溶液、NaOH溶 液都不能存放在带玻璃塞的试剂瓶中。
4．下列说法正确的是( C )。
①二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟碱反应，但不能与任
何酸反应；
②根据反应 SiO2＋CaCO3
的酸性比碳酸强；
CaSiO3＋CO2↑可推知硅酸
H ①硅酸不稳定，受热易分解： 2SiO3
SiO2＋H2O。
②硅酸能与碱溶液反应，如与 NaOH 溶液反应的化学方程 式为：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。
③硅 酸 在 水 中 易 聚 合 形 成 胶 体。浓度较小时—— 无色透明溶液 ________________；浓度较大时——凝胶。硅酸凝胶干燥
答案： (1)Al2O3· 2· 2O＋2Na2CO3 SiO 2H ＋2CO2↑＋2H2O， (2)H2SiO3 SiO2－＋2H＋===H2SiO3↓ 3 (3)铁坩埚 Na2SiO3＋2NaAlO2
考点 1 碳、硅单质的化学性质
由于硅元素原子的最外层电子数与碳元素原子的最外层电
子数都是 4，所以硅的许多化学性质与碳相似，但也有不同。 具体见下表：
物质
二氧化碳 CaO＋CO2===CaCO3
二氧化硅
化 学 性 质
与CaO 反应
与HF 反应 用途 存在
CaO＋SiO2
CaSiO3
4HF＋SiO2===SiF4↑＋2H2O 制饮料、碳酸盐等 空气 光导纤维、光学仪器、电 子部件 岩石、水晶、硅藻土
【例 2 】( 双选) 下列关于二氧化硅的叙述中，正确的是 ( )。 A．二氧化硅不溶于水，也不与水反应生成对应的酸 B．二氧化硅是一种酸性氧化物，它不与任何酸发生反应 C ．二氧化硅在高温下与碳酸钠发生反应生成硅酸钠和
(2)最后的沉淀物是________，生成该沉淀的离子方程式 是：________________________________。 (3)实验室中常用瓷坩埚、氧化铝坩埚和铁坩埚，本实验在 熔融高岭土时应选用的坩埚是________。 解析：(1)由题意可知Al2O3与纯碱反应和SiO2与纯碱反应 类似，均是生成盐和CO2，Al2O3与Na2CO3反应生成NaAlO2， SiO2与Na2CO3反应生成Na2SiO3。
脱水变成硅酸干胶(或硅胶)，硅酸干胶吸附水分能力强，常用
干燥剂 作__________，也用作催化剂的载体。
(2)制备。
硅酸可通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得，反应的化学
2NaCl＋H2SiO3↓ 方程式为：Na2SiO3＋2HCl===________________，Na2SiO3＋ Na2CO3＋H2SiO3 ↓ CO2＋H2O===________________ 。
如下：
将土样和纯碱混匀，加热熔融，冷却后用水浸取熔块，过
滤，弃去残渣，滤液用盐酸酸化，经过滤分别得到沉淀和溶液， 溶液即为净水剂。 (1)写出熔融时高岭土的主要成分与纯碱反应的化学方程 式 是 (Al2O3 与 纯 碱 的 反 应 和 SiO2 与 纯 碱 的 反 应 相 似 ) ： _____________________________________________________。
【例 1】下列关于硅的说法中，不正确的是(
)。
A．硅是非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体
B．硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导
体 C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应 D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应 解析：硅既有金属性，又有非金属性，其导电性也介于导 体和绝缘体之间，是良好的半导体材料；硅的化学性质不活泼， 但常温下仍能与氟气、氟化氢和 NaOH 溶液等发生反应；加热 至一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属发生反应。 答案：C
第 12 讲 碳、硅及其化合物
考纲定位
选项示例
1.将CO2通入次氯酸钙溶液可生成次 氯酸。(2010年全国高考T7－B)
1.掌握硅、二氧化硅、硅酸和 硅酸盐的性质和用途。 2．了解硅、二氧化硅在高科 技领域的用途。
2．SiO2是酸性氧化物，能与NaOH
溶液反应。(2010年山东高考T13－A) 3．关于硅单质及其化合物的说法正
③二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸； ④二氧化硅常被用来制造光导纤维。 A．①② B．②③ C．③④ D．①④
解析：SiO2可与HF反应；反应②是由于CO2在高温下逸
出反应体系，并不能说明硅酸的酸性比碳酸强。
5．某科研小组用高岭土(主要成分是 Al2O3· 2SiO2· 2O，并 2H
含少量 CaO、Fe2O3)研制新型净水剂(铝的化合物)，其实验步骤
4.碳酸和碳酸盐 CO2 H2O (1)碳酸(H2CO3)不稳定，容易分解成________和_______。 (2)热稳定性：正盐>酸式盐>酸。例如：
Ca(HCO3)2 2NaHCO3
Ca(HCO3)2在溶液中加热可以分解，NaHCO3在溶液中稳
二、硅和二氧化硅 1．硅 正四面体 (1)硅具有____________结构，为带有金属光泽的灰黑色固 体，熔点高、硬度大，有脆性。 (2)硅在常温下化学性质稳定，只能与 F2、HF、NaOH溶液 等反应。
①Si＋O2
SiO2 ________(可在空气中燃烧)。
Na2SiO3＋2H2↑ ②Si＋2NaOH＋H2O===____________________。
CO2，说明硅酸的酸性强于碳酸，这就是用较强的酸
制较弱的酸 D．二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差异
【变式训练】 1．下列说法正确的是( A )。
A．硅材料广泛应用于光纤通讯
B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品 C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品 D．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应
解析：盐酸和石英不反应，B 错；水晶项链的主要成分是 SiO2 而不是硅酸盐制品，C 错；由粗硅制备单晶硅涉及氧化还 原反应，如 SiCl4＋2H2 Si(纯)＋4HCl，D 错。
2．在室温下，下列物质不与晶体硅反应的是( D )。 A．F2 C．KOH 溶液 B．HF D．Cl2
解析：在室温下，Cl2不能与Si发生反应，而F2、HF、KOH
溶液能与 Si 发生反应。
3．下列溶液中不能保存在带玻璃塞的试剂瓶中的是 ( A )。 ①氢氟酸；②NaCl；③KNO3；④石灰水；⑤CuSO4； ⑥NaOH；⑦Na2CO3；⑧NaHSO4。
2．硅酸盐 硅 氧 金属 (1)硅酸盐是由____、____和______组成的化合物的总称。 不溶于水 硅酸盐是一类结构复杂的物质，一般都__________。化学性质 稳定 二氧化硅 金属氧化物 很______，通常用________和__________的形式表示其组成。
(2)三种常见的硅酸盐产品。
2．二氧化硅 正四面体 不 (1)二氧化硅具有____________结构，______溶于水。 (2)二氧化硅具有弱氧化性和酸性氧化物的通性。
例：①SiO2＋2C
Si＋2CO↑ ________________。
Na2SiO3＋H2O ②SiO2＋2NaOH===________________。
③SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 ④SiO2＋CaCO3 ⑤SiO2＋Na2CO3
CaSiO3＋CO2↑ ________________。 Na2SiO3＋CO2↑ ________________。
三、硅酸、硅酸盐
1．硅酸
(1)性质。 弱 还弱 硅酸是难溶于水的______酸，其酸性比碳酸________，硅 酸不能使紫色石蕊试液变红色。
硅酸盐 产品 原料 石灰石、 黏土 主要设备 水泥回 转窑 主要成分 2CaO·SiO2， 3CaO·SiO2， 3CaO·Al2O3
水泥 玻璃
陶瓷
纯碱、石灰石、石英
黏土
玻璃熔炉
Na2O·CaO·6SiO2
3.新型陶瓷
(1)碳化硅：SiO2＋3C (2)氮化硅：3Si＋2N2
>1900℃ 1300℃
①酸性氧化物的通性： CO2＋Ca(OH)2=== CaCO3↓ 2O ＋H _____________________， H2CO3 CO2＋H2O===________； ②氧化性： CO2＋C CO2＋2Mg
Cu＋CO2 _____________， 2Fe＋3CO2 ___________； 2CO2 ________
的主角，因而碳族元素形成物质的种类繁多。
2．碳元素的单质
金刚石 石墨 常见的碳单质有________、________、C60 等，它们之间互 同素异形体 为__________________。
3．碳的氧化物
化学式 碳的化合价 类别 CO ＋2 不成盐氧化物
①还原性： CuO＋CO