高三總復(fù)習(xí)必備專題碳硅及其化合物

1、一、知識(shí)點(diǎn)一、碳、硅及其化合物1碳碳在常溫下非常穩(wěn)定，但在高溫條件下活動(dòng)性增強(qiáng)，主要表現(xiàn)為還原性(1)與單質(zhì)反應(yīng)2C+O22CO C+O2CO2(2)與某些氧化物反應(yīng)C+CO22CO C+H2O(g)CO+H22C+SiO2Si+2COC+2CuO2Cu+CO2(3)與氧化性酸反應(yīng)C+2H2SO4(濃)CO2+2SO2+2H2OC+4HNO3(濃)CO2+4NO2+2H2O2碳的氧化物(1)CO物理性質(zhì)：無(wú)色無(wú)味、難溶于水，有劇毒的氣體。具有可燃性和還原性?；瘜W(xué)性質(zhì)：2CO+O22CO23CO+Fe2O32Fe+3CO2CO+H2OCO2+H2(2)CO2物理性質(zhì)：無(wú)色無(wú)味，能溶于水(11)的

2、氣體。密度比空氣大，易液化。化學(xué)性質(zhì)：氧化性：CO2+C2CO酸性氧化物的通性CO2+H2OH2CO3CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2OCO2+H2O+CaCO3=Ca(HCO3)22CO2+Ca(OH)2=Ca(HCO3)2CO2+CaOCaCO33碳酸鹽(1)溶解性正鹽中只有堿金屬的碳酸鹽和銨鹽溶于水，所有酸式鹽均溶于水。一般酸式鹽比相應(yīng)正鹽易溶，但堿金屬的碳酸氫鹽比正鹽溶解度小。(2)熱穩(wěn)定性一般規(guī)律：可溶性碳酸正鹽不溶性碳酸正鹽酸式碳酸鹽。Na2CO3CaCO3NaHCO3(3)正鹽與酸式鹽的相互轉(zhuǎn)化4硅(1)與單質(zhì)反應(yīng)Si+2Cl2SiCl4(無(wú)色液體)Si+O2SiO2(2

3、)硅的制?。篠iO2+2CSi+2CO(得到粗硅)精制：Si+2Cl2SiCl4 SiCl4+2H2Si+4HCl5二氧化硅(1)酸性氧化物的通性SiO2+CaOCaSiO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O(2)氧化性SiO2+2CSi+2CO(3)和HF反應(yīng)：SiO2+4HF=SiF4+2H2O6硅酸和硅酸鹽(1)硅酸是不溶于水的白色固體，酸性比碳酸還弱。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證硅酸酸性比碳酸還弱：Na2SiO3+2 HCl= H2SiO3（膠體）+2 NaClNa2SiO3+ CO2+H2O= H2SiO3（膠體）+ Na2CO3(2)硅酸鹽硅酸鹽種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是構(gòu)成地殼巖石的主要成

4、分。常用SiO2和金屬氧化物表示它的組成。如黏土：Al2O3·2SiO2 ·2H2O7硅酸鹽工業(yè)水泥玻璃陶瓷原料黏土、CaCO3、石膏純堿、石灰石、石英黏土反應(yīng)原理復(fù)雜反應(yīng)原理Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2水泥的主要成分：3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3普通玻璃的主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO28碳及其化合物轉(zhuǎn)化關(guān)系9硅及其化合物轉(zhuǎn)化關(guān)系二、典型例題例1.工業(yè)上制備純硅反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g

5、);mol(Q0)某溫度、壓強(qiáng)下，將一定量反應(yīng)物通入密閉容器進(jìn)行以上反應(yīng)(此條件下為可逆反應(yīng))，下列敘述正確的是（ ）。A.反應(yīng)過(guò)程中，若增大壓強(qiáng)能提高SiCl4的轉(zhuǎn)化率B.若反應(yīng)開(kāi)始時(shí)SiCl4為1 mol,則達(dá)平衡時(shí)，吸收熱量為Q kJC.反應(yīng)至4 min時(shí)，若HCl濃度為0.12 mol/L,則H2的反應(yīng)速率為0.03 mol/(L.min)D.當(dāng)反應(yīng)吸收熱量為0.025Q kJ時(shí)，生成的HCl通入100 mL 1 mol/L的NaOH溶液恰好反應(yīng)【解析】本題以制取高純硅工業(yè)生產(chǎn)原理為背景，主要知識(shí)內(nèi)容有可逆反應(yīng)的概念、反應(yīng)熱和熱化學(xué)方程式、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的移動(dòng)和有關(guān)基本計(jì)算，知

6、識(shí)覆蓋面較大。本題側(cè)重于考查考生能否敏捷、準(zhǔn)確地汲取試題所給信息并進(jìn)行思維轉(zhuǎn)換，對(duì)化學(xué)平衡等原理和概念理解的整體性和嚴(yán)密性、思維的靈活性和應(yīng)變性有一定要求。本題題干情景新，雖然設(shè)問(wèn)角度比較常規(guī)，仍能較好地考查考生對(duì)有關(guān)知識(shí)的掌握程度及觀察能力和思維能力。本題為較容易題。審題時(shí)要仔細(xì)、全面，抓住要點(diǎn)，即該反應(yīng)的可逆性、產(chǎn)物Si為固態(tài)及正反應(yīng)為氣體體積增大的吸熱反應(yīng)等。增大體系壓強(qiáng)會(huì)使化學(xué)平衡向縮小氣體體積的方向移動(dòng)，即該反應(yīng)向逆向移動(dòng)，必然會(huì)降低SiCl4的轉(zhuǎn)化率。從反應(yīng)的熱化學(xué)方程式可以看出，1mol SiCl4完全參加反應(yīng)吸收熱量為Q kJ，但反應(yīng)是可逆的，1mol SiCl4沒(méi)有全部轉(zhuǎn)化，

7、吸收的熱量應(yīng)小于Q kJ。HCl的反應(yīng)速率為 0.03 mol/ (L·min)，化學(xué)方程式中H2與HCl的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為12，H2的反應(yīng)速率為0.015 mol/ (L·min)。當(dāng)反應(yīng)有4 mol HCl生成時(shí)吸收熱量為Q kJ，現(xiàn)吸收0.025Q kJ熱量，必然有0.1mol HCl生成，100 mL 1mol/L NaOH溶液中NaOH的物質(zhì)的量為0.1mol，可與生成的HCl恰好反應(yīng)?！敬鸢浮緿例2將足量CO2通人KOH和Ca（OH）2的混合稀溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量（n）和通入CO2體積（y）的關(guān)系正確的是 A B C D【解析】解答此題的關(guān)鍵是掌握碳酸正鹽

8、和酸式鹽的轉(zhuǎn)化關(guān)系及條件。起始時(shí)反應(yīng)的離子方程式為：CO22OHCa2CaCO3H2O，當(dāng)Ca2完全沉淀時(shí)，溶液中還剩余OH，再通CO2，反應(yīng)的離子方程式為：CO22OHCO32H2O，繼續(xù)通CO2，反應(yīng)式為：CO32CO2H2O2HCO3，再通CO2，反應(yīng)式為：CaCO3CO2H2OCa（HCO3）2。反映在圖象上即為D。【答案】D【例3】向下列物質(zhì)的濃溶液中緩慢地通入過(guò)量CO2氣體，整個(gè)過(guò)程中無(wú)明顯現(xiàn)象的是 A水玻璃 B苯酚鈉 C漂白粉 D飽和碳酸鈉 E氯化鈣答案：E。規(guī)律總結(jié)： 此題易出錯(cuò)的地方有三個(gè)：CO2通入氯化鈣溶液無(wú)明顯現(xiàn)象；題干中CO2是過(guò)量的；碳酸氫鈉因溶解度小而結(jié)晶析出。例

9、4(09年廣東理基·22)下列關(guān)于硅單質(zhì)及其化合物的說(shuō)法正確的是 硅是構(gòu)成一些巖石和礦物的基本元素 水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品 高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導(dǎo)纖維 陶瓷是人類應(yīng)用很早的硅酸鹽材料A BCD答案：C三、課時(shí)作業(yè)1、從石英砂制取并獲得高純硅的主要化學(xué)反應(yīng)如下：                          

10、;                              SiO22CSi（粗）2CO       Si（粗）2Cl2SiCl4       SiCl42H2Si（純）4HCl關(guān)于上述反應(yīng)的分析不

11、正確的是（    ）A、是置換反應(yīng)，是化合反應(yīng)B高溫下，焦炭與氫氣的還原性均強(qiáng)于硅C任一反應(yīng)中，每消耗或生成28 g硅，均轉(zhuǎn)移4 mol電子D高溫下將石英砂、焦炭、氯氣、氫氣按一定比例混合可得高純硅2、現(xiàn)有下列五個(gè)轉(zhuǎn)化，其中不可能通過(guò)一步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的是   SiO2Na2SiO3     CuSO4CuCl2     SiO2H2SiO3     CuOCu (OH)2   Ca3(PO4)2Ca(H2PO4

12、)2       A        B      C        D 3、下列關(guān)于硅單質(zhì)及其化合物的說(shuō)法正確的是    硅是構(gòu)成一些巖石和礦物的基本元素    水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品    高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導(dǎo)纖維  

13、;  陶瓷是人類應(yīng)用很早的硅酸鹽材料A        B       C          D4、.能證明碳酸的酸性比硅酸強(qiáng)的事實(shí)是（）。A.二氧化碳溶于水生成碳酸，二氧化硅不溶于水也不跟水直接反應(yīng)生成硅酸B.在高溫條件下，二氧化硅跟碳酸鈉反應(yīng)，生成硅酸鈉和二氧化碳C.二氧化硅的熔點(diǎn)比二氧化碳高D.二氧化碳通入Na2SiO3的稀溶液中，生成白色膠狀沉淀 5、將足量CO

14、2氣體通入下列溶液中，始終沒(méi)有沉淀生成的是（    ）ACaCl2溶液                                         

15、0;       B石灰水C飽和Na2CO3溶液                                        D硅酸鈉溶液6、晶體硅是一種重要

16、的非金屬材料，制備純硅的主要步驟為：高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅；粗硅與干燥的HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3：Si+3HClSiHCl3+H2；SiHCl3與過(guò)量的氫氣在10001100時(shí)反應(yīng)制得純硅。已知SiHCl3能與水劇烈反應(yīng)，且在空氣中易自燃。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）第步制備粗硅的化學(xué)方程式為_(kāi)。（2）粗硅與HCl反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到的SiHCl3（沸點(diǎn)為33.0）中含有少量的SiCl4（沸點(diǎn)57.6）和HCl（沸點(diǎn)-84.7），提純SiHCl3常用的方法為_(kāi)。（3）用SiHCl3與過(guò)量的氫氣反應(yīng)制備純硅的裝置如下圖所示（熱源及夾持裝置略去）。裝置B中的試劑是_，裝置C中的燒瓶需要加

17、熱，其目的是_。反應(yīng)一段時(shí)間后，裝置D中觀察到的現(xiàn)象是_，裝置D不能采用普通玻璃管的原因是_，裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)。為保證制備純硅實(shí)驗(yàn)的成功，操作的關(guān)鍵是檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性，控制好反應(yīng)溫度以及_。為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì)，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需加入的試劑是_（填寫字母代號(hào)）。a.碘水  b.氯水   c.NaOH溶液   d.KSCN溶液   e.Na2SO3溶液四、課后作業(yè)1、下列物質(zhì)的溶液中，通入過(guò)量的CO2溶液仍為渾濁的是     （ &

18、#160;  ）Na2SiO3 Ca(OH)2 CaCl2 NaAlO2 苯酚鈉   Ca(ClO)2 A                  B           C      D2、在一定條件下，下列物質(zhì)不能與二氧化硅反應(yīng)的是（    ）焦炭&#

19、160;  純堿   碳酸鈣   氫氟酸   硝酸   氫氧化鈉   碳酸鈣A                      B             

20、      C                   D3、向下列溶液中滴加稀硫酸，生成白色沉淀，繼續(xù)滴加稀硫酸，沉淀溶解的是   ANa2SiO3         BBaCl2        

21、;  CFeCl3           DNaAlO24、下列反應(yīng)中說(shuō)明硅具有弱氧化性的是（）。A.2Mg+SiO22MgO+SiB.Si+2F2SiF4C.Si+4HF=SiF4+2H2D.3C+SiO22CO+SiC 5、下列關(guān)于二氧化硅的敘述正確的是（）。A.二氧化硅是由二氧化硅分子組成的，它的熔點(diǎn)高，硬度大 B.二氧化硅用于制造晶體管、集成電路  C.二氧化硅用于制造石英鐘表的壓電材料和光導(dǎo)纖維   D.二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸 7、A

22、、B、C、D是在中學(xué)化學(xué)中常見(jiàn)的四種化合物，它們各由兩種元素組成，甲、乙是兩種單質(zhì)，這些化合物和單質(zhì)之間存在下圖關(guān)系：（1）化合物C中一定含           (填“甲元素”或“乙元素”)。（2）單質(zhì)甲的化學(xué)式是           ，化合物A的化學(xué)式為           。（3）寫出化合物B和

23、化合物D在高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并有化合物A產(chǎn)生的化學(xué)方程式：                                           。17、如下圖所示的物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系中

24、，A是一種固體單質(zhì)，E是一種白色沉淀。據(jù)圖填寫：（1）    B的化學(xué)式是_，目前B已被用作_的主要原料。（2）    B和a溶液反應(yīng)的離子方程式是_。（3）    A和a溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。（4）    C和過(guò)量鹽酸反應(yīng)的離子方程式是_。 答案：1、D 2、B 3、C 4、D 5、A 6、B 7、D 8、D 9、A 10、C15、（1）SiO2+2CSi+2CO        &

25、#160;                                                                                      （2）蒸餾（分餾）  （3）濃硫酸；使SiHCl3汽化   有固體生成；在高溫下普通玻璃