高考化学一轮复习 第4章 非金属及其化合物 第1节 碳、硅及其化合物教案 新人教版
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学习资料
班 级： 科 目： 2022届高考化学一轮复习 第4章
非金属及其化合物 第1节 碳、硅及其化合物教案 新人教版 第一节 碳、硅及其化合物
考纲定位 要点网络
1.掌握碳、硅单质及其重要化合物的主要性质及应用.
2.了解碳、硅单质及其重要化合物对环境的影响.
3。了解常见的无机非金属材料。
4.了解碳、硅单质及其重要化合物的制备方法。
碳、硅及其氧化物
知识梳理
1．碳、硅单质的存在形式、结构、物理性质和用途
碳 硅
存在形式 游离态和化合态 化合态
单质的结构 金刚石:立体网状结构;
石墨：层状结构；
C60：足球形分子 晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构
物理性质 金刚石:熔点很高、硬度很大；
石墨:硬度较小、电的良导体 晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、熔点高、硬度大、有脆性
用途 金刚石用于制造切割刀具，石墨用于制造电极、铅笔芯。C60可作催化剂或催化剂载体 晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池
注意：硅为亲氧元素,在自然界中无游离态，地壳中含量仅次于氧.
2．碳、硅的化学性质（写出有关化学方程式)
（1)碳的化学性质
(2）硅的化学性质
①与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
②与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑.
③与O2反应：Si＋O2错误!SiO2.
④与Cl2反应生成SiCl4。
［辨易错］
(1)金刚石、石墨、C60为碳的同位素. ( )
(2)金刚石的熔点比C60的高,金刚石与石墨的沸点相同。 （ ）
(3）根据2C＋SiO2错误!Si＋2CO↑可知C的还原性强于Si。 （ ）
（4）碳、硅均可与浓硝酸反应。 （ ）
［答案］ (1)× （2)√ (3）× (4)×
3．碳、硅的氧化物
(1)一氧化碳的性质及应用
①物理性质：无色无味的气体,难溶于水，能使人中毒.中毒的原因是与人体内血红蛋白相结合，使人因缺氧而中毒. ②化学性质及应用（写出有关化学方程式）
a．可燃性：2CO＋O2=====点燃2CO2，可作燃料。
b．还原性:CO还原Fe2O3的反应为3CO＋Fe2O3错误!2Fe＋3CO2,可用于冶炼金属。
（2)CO2与SiO2性质的比较
①共性
均属于酸性氧化物，均能与碱、金属氧化物反应，写出二者与NaOH溶液（足量）反应的离子方程式:CO2＋2OH－===CO错误!＋H2O、SiO2＋2OH－===SiO错误!＋H2O；二者与CaO反应的化学方程式：CO2＋CaO===CaCO3、SiO2＋CaO错误!CaSiO3。
②SiO2的两个特性
a．SiO2与氢氟酸反应的化学方程式：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
b．SiO2与Na2CO3、CaCO3的反应——工业制玻璃
SiO2＋Na2CO3错误!Na2SiO3＋CO2↑;
SiO2＋CaCO3错误!CaSiO3＋CO2↑。
（3）SiO2与CO2的用途
①CO2：制饮料、碳酸盐，作灭火剂，干冰用作制冷剂，也可用于人工降雨.
②SiO2：光导纤维、制光学仪器、电子部件，水晶可制作饰品.
（4)CO2的实验室制法
用大理石与稀盐酸或稀硝酸发生反应的离子方程式：
CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O。
注意：①用大理石制CO2时，不能用稀硫酸，因为生成的CaSO4微溶，覆盖大理石表面阻止反应进行。
②可以用启普发生器作发生装置制CO2.
③除去CO2中的HCl可以用饱和NaHCO3溶液。
[辨易错］
（1)CO2、SiO2与NaOH溶液反应均只能生成正盐。 （ ）
（2)SiO2与NaOH、HF均反应，故SiO2为两性氧化物。 （ )
(3）CO2通入Na2SiO3溶液中生成H2SiO3沉淀，可说明非金属性C>Si. ( ）
（4）SiO2是酸性氧化物,与H2O反应生成H2SiO3。 ( )
[答案] (1)× (2）× （3）√ (4)×
知识应用
1．利用石英和碳为主要原料，设计制备纯硅的主要化学过程,并写出每步化学方程式。
［答案］ 石英（SiO2)错误!粗硅错误!SiCl4错误!Si（纯)
SiO2＋2C错误!Si＋2CO↑
Si＋Cl2错误!SiCl4 SiCl4＋2H2错误!Si＋4HCl
2．用化学方程式回答下列问题：
（1)保存烧碱溶液不能用磨口玻璃塞的理由
。
(2）氢氟酸可用于在玻璃器皿上雕刻花纹的理由
.
(3）水煤气的制备反应方程式
。
[答案］ (1）2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O
（2）4HF＋SiO2===SiF4↑＋2H2O
（3）C＋H2O（g)错误!CO＋H2
命题点1 碳、硅及其氧化物的主要性质及应用
1．下列说法中正确的是( )
A．单质错误!氧化物错误!酸或碱错误!盐,碳、硅单质均可以按上述关系进行转化
B．若a、b、c分别为Si、SiO2、H2SiO3，则可以通过一步反应实现如图所示的转化关系
C．在标准状况下,将3.36 L CO2气体通入200 mL 1。00 mol·L－1 NaOH溶液中，溶液中溶质有2种
D．用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被氧化
C ［A项，SiO2与H2O不反应；B项，SiO2不能直接转化为H2SiO3，H2SiO3也不能直接转化为Si；D项，SiO2与C反应制取Si,硅元素被还原.]
2．（2020·河南期末)下列关于二氧化硅的说法正确的是（ ）
A．二氧化硅是酸性氧化物，故不能与酸反应
B．二氧化硅制成的光导纤维,由于导电能力强而被用于制造光缆
C．二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发生反应
D．对于2C＋SiO2=====，高温Si＋2CO↑中，氧化剂与还原剂质量比为1∶2
C ［A项，SiO2与氢氟酸反应；B项，光导纤维传导光不导电；D项，反应中氧化剂(SiO2）与还原剂(C)的物质的量比为1∶2，质量比为60∶24。]
3．(2020·湖南六校联考）多晶硅是单质硅的一种形态,是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅芯片的主要原料.已知第三代工业制取多晶硅流程如图所示:
下列说法错误的是（ ）
A．Y、Z分别为H2、Cl2
B．制取粗硅的过程中焦炭与石英会发生副反应生成碳化硅，在该副反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1
C．SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为H2SiO3、H2、HCl,据此推测SiHCl3中硅元素的化合价为＋4
D．Y与SiHCl3制备多晶硅的反应属于置换反应
B [B项中的反应为3C＋SiO2错误!SiC＋2CO↑,氧化剂与还原剂均为C，二者之比为1∶2。］
(1)数轴法判断CO2与强碱（OH－)反应的产物
当n(OH－）∶n（CO2）的值不同时产物如下：
(2）硅及其氧化物的性质理解
①一般情况,碱性氧化物＋酸―→盐＋水，SiO2是酸性氧化物，却能与氢氟酸发生反应:SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O.但SiO2不是两性氧化物。
②一般情况，较强酸＋较弱酸盐―→较弱酸＋较强酸盐。虽然酸性:H2CO3>H2SiO3,却能发生反应：Na2CO3＋SiO2错误!Na2SiO3＋CO2↑。其原理为难挥发性物质制备易挥发性物质。
③一般情况，非常活泼金属（Na、K等)才能够置换出水中的氢，但却能发生反应:C＋H2O（g)错误!CO＋H2。
④一般情况，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如CO2＋H2OH2CO3,但SiO2不溶于水，不与水反应.
⑤Si的还原性强于C，但C能还原SiO2生成Si，且氧化产物为CO：2C＋SiO2错误!Si＋2CO↑，其原因是产物CO为气体，它的放出降低了生成物浓度,促使反应向正反应方向进行。
命题点2 CO、CO2的检验实验探究
4．确定混合气体（CO、CO2）中含有CO气体的实验设计方法如图所示。
请回答下列问题：
（1）填写下列指定装置的作用。
A： .
B：
。
E： 。
F： 。
（2）写出C中的化学方程式:
。
(3）确定混合气体中含有CO气体的实验现象：
.
（4)该装置存在一定的安全隐患，改进方法为
。
［解析］ 注意：CO的检验一般是用氧化剂氧化为CO2，检验CO2的生成进而说明含CO，但要注意原气体中CO2的干扰。
［答案] （1)A：除去混合气体中的CO2气体 B：检验混合气体中CO2是否除尽 E：除去尾气中的CO2气体 F：除去尾气中的CO气体,防止污染环境
(2)CO＋CuO错误!Cu＋CO2
(3）B中无明显现象，C中的物质由黑色变成红色，D中的澄清石灰水变浑浊
(4）在装置C、D之间加一防倒吸装置
检验CO2中CO是否存在的思维模板
各装置的作用是：
A—-除去混合气体中的CO2
B——检验混合气体中CO2是否除尽
C——除去气体中的水蒸气 D-—CO还原CuO：CO＋CuO错误!Cu＋CO2
E—-安全瓶，防倒吸
F——验证CO的氧化产物CO2
G——除去尾气中的CO，防止污染环境
确定混合气体中含有CO的实验现象是：
D中的物质由黑色变成光亮的红色,B中无明显现象，F中的澄清石灰水变浑浊。
硅酸、硅酸盐和无机非金属材料
知识梳理
1．硅酸与硅酸盐
(1）硅酸
注意：硅胶的形成过程及应用
①硅酸在水中易聚合形成硅酸凝胶，经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为硅胶;
②硅胶可用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂,也可用作催化剂的载体。
(2）硅酸盐
由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。
①硅酸盐的组成表示方法
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(K2Al2Si6O16)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。
