(人教通用版)2015届高考化学一轮总复习讲义 第一节 碳、硅及其化合物.doc
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1、第一节碳、硅及其化合物明考纲要求理主干脉络1.了解碳、硅单质及其化合物的主要性质及应用。2.了解碳、硅及其化合物对环境质量的影响。3.了解常见无机非金属材料的性质和用途。碳、硅单质的性质及应用1单质的存在形态、物理性质和用途碳硅存在形态游离态和化合态化合态物理性质金刚石:熔点高、硬度大石墨:硬度小、电的良导体灰黑色固体,有金属光泽、熔点高、硬度大,有脆性用途金刚石用作切割刀具,石墨用作电极、铅笔芯半导体材料、太阳能电池和合金材料2碳和硅的化学性质(1)碳单质的化学性质还原性。OO2与O2的反应:O2不足:2CO22CO;O2充足:CO2CO2。与其他物质的反应:a与CuO反应:2CuOC2Cu
2、CO2(可用于金属的冶炼);b与CO2反应:CO2C2CO;2 / 17c与水蒸气反应:CH2O(g)COH2(制水煤气);d与浓硫酸反应:C2H2SO4(浓)CO22SO22H2O。(2)硅的化学性质还原性。与F2、氢氟酸、NaOH与O2、Cl2等反应 与氢氟酸反应:Si4HF=SiF42H2;与NaOH溶液反应:Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2;与O2反应:SiO2SiO2。1.判断下列描述的正误(正确的打“”,错误的打“×”)。(1)(2013·广东高考)高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅。()(2)(2013·浙江高考)碳有多种同素异形体,而氧不存
3、在同素异形体。()(3)(2012·新课标全国卷)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料。()(4)(2011·山东高考)单质硅常用作半导体材料和光导纤维。()(5)(2011·山东高考)硅在自然界中只以化合态的形式存在。()(6)硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质反应。()答案:(1)(2)×(3)(4)×(5)(6)×2将碳、硅的单质和其物理性质或用途用短线连接起来。答案:c,a,e,b,d3根据元素周期律,硅的还原性比碳强,但工业上为什么能用焦炭与SiO2反应制取粗硅?提示:工业上制取粗硅的反应为SiO22CSi2CO,可以从
4、平衡的角度理解,该反应的产物CO是气体,CO不断从反应体系中脱离,从而使反应向正反应方向进行。4(2013·安徽高考改编)W的一种核素的质量数为28,中子数为14,则W元素是哪种元素?W的单质与氢氟酸反应生成两种无色气体,试写出该反应的化学方程式。提示:Si元素,Si4HF=SiF42H25中学化学中,能和NaOH溶液反应产生H2的非金属单质是什么?提示:Si硅的工业制法1制取粗硅工业上,用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。SiO22CSi2CO2粗硅提纯(1)Si2Cl2SiCl4SiCl42H2Si4HCl(2)Si3HClSiHCl3H2SiHCl3H2Si3HC
5、l3注意问题(1)用焦炭还原SiO2,产物是CO而不是CO2。(2)粗硅中含碳等杂质,与Cl2反应生成的SiCl4中也含CCl4等杂质,经过分馏提纯SiCl4后,再用H2还原,得到高纯度硅。1.半导体工业中,有一句行话:“从沙滩到用户”,即由SiO2制取Si。制取过程中不涉及的化学反应是()A2CSiO2Si2COBSiO22NaOH=Na2SiO3H2OCSi2Cl2SiCl4DSiCl42H2Si4HCl2制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)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:(1)写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式_。(2)整个制备过程必
6、须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质,写出该反应的化学方程式_;H2还原SiHCl3过程中若混入O2,可能引起的后果是_。 答案专区1.解析:工业制取纯硅的工艺流程为:SiO2粗硅SiCl4纯硅,该工艺流程中不涉及SiO2与NaOH溶液的反应。答案:B2.解析:(1)H2还原SiHCl3得到Si和HCl。(2)SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质,依据原子守恒,判断另一物质是H2。因H2还原SiHCl3的反应条件是高温(1 357 K),若混入O2,则H2、O2混合加热可能发生爆炸,同时,O2也可能氧化SiHCl3。答案:(1
7、)SiHCl3H2Si3HCl(2)SiHCl33H2O=H2SiO33HClH2氧气与氢气混合,可能引起爆炸;氧气可能会氧化SiHCl3碳、硅的氧化物1一氧化碳(1)物理性质:无色无味的气体,难溶于水,能使人中毒的原因是:与人体内血红蛋白相结合,因缺氧而中毒。(2)化学性质:可燃性:2COO22CO2;还原性:CO还原Fe2O3的反应为3COFe2O32Fe3CO2。2二氧化碳与二氧化硅的比较(1)物理性质:熔、沸点:SiO2的熔、沸点比CO2的熔、沸点高。溶解性:CO2可溶于水,SiO2不溶于水。(2)化学性质:物质二氧化硅二氧化碳化学性质与水反应不反应CO2H2OH2CO3与酸反应只与氢
8、氟酸反应:SiO24HF=SiF42H2O不反应与碱(NaOH) 溶液反应SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(盛碱液的试剂瓶用橡皮塞)CO2少量:CO22NaOH=Na2CO3H2O CO2足量:CO2NaOH=NaHCO3与盐反应如与Na2CO3反应:SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2如与Ca(ClO)2反应:Ca(ClO2)CO2H2O=CaCO32HClO与碱性氧化物反应如与CaO反应:SiO2CaOCaSiO3如与Na2O反应:CO2Na2O=Na2CO3(3)主要用途:CO2:制饮料、碳酸盐、干冰用作致冷剂。SiO2:光导纤维、制光学仪器、电子部件、水晶可制作饰品。1.判
9、断下列描述的正误(正确的打“”,错误的打“×”)。(1)(2013·广东高考)氢氟酸不能保存在玻璃瓶中的原因是SiO2能与HF反应。()(2)(2013·福建高考)石英只能用于生产光导纤维。()(3)(2012·天津高考)二氧化硅与酸、碱均不反应。()(4)(2012·广东高考)SiO2有导电性,所以SiO2可用于制备光导纤维。()(5)(2011·江苏高考)SiO2不与任何酸反应,可用石英制造耐酸容器。()(6)(2011·大纲全国卷)将足量CO2通入含K、SiO、Cl、NO溶液中,离子将不能大量共存。()答案:(1)(2
10、)×(3)×(4)×(5)×(6)2指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用,在AE选项中选择正确答案填入括号内。SiO22NaOH=Na2SiO3H2O()SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2()SiO22CSi2CO()SiO23CSiC2CO()SiO24HF=SiF42H2O()A作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀B氧化性C酸性氧化物的通性D将挥发性的酸酐从其盐中置换出来E未参加氧化还原反应答案:CDBEA3长距离联网所使用的传输速度快、信息量大的线路,其材料的主要化学成分为_,该材料的名称是_。这种材料被埋在地下时,如果裸露在碱性土壤中
11、,会导致断路,用离子方程式说明原因:_。答案:SiO2光导纤维SiO22OH=SiOH2O4玻璃的主要成分之一是SiO2,以下物质必须贮存在带有橡胶塞的玻璃试剂瓶中的是_。NaOH溶液饱和Na2CO3溶液盐酸水玻璃(Na2SiO3的水溶液)氢氟酸澄清石灰水答案:、5如何除去二氧化硅中混有的少量碳酸钙杂质?提示:先用足量盐酸溶解后过滤、水洗可得SiO2。二氧化硅性质的特殊性一般规律二氧化硅的特性酸性氧化物一般与水反应生成相应酸SiO2不溶于水,不与水反应酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应SiO24HF=SiF42H2O“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律,H2CO3酸性强于H2SiO3Na2
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