高考化学第一轮主干知识复习学案13

第四章 非金属及其化合物

[循着图示·想一想]

[特色特性·记一记]

1．特殊的存在形式：C——金刚石、石墨、C60

2．特殊的用途：Si——半导体材料、太阳能电池板

SiO2——光导纤维

H2SiO3——硅胶可作干燥剂

Na2SiO3(水玻璃)——黏合剂、耐火阻燃材料

3．特殊的表示方法：硅酸盐可以用氧化物的形式表示

如Na2SiO3→Na2O·SiO2

4．特殊的性质：

(1)Si与NaOH溶液的反应：

Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑

(2)SiO2能溶于氢氟酸：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O

(3)H2CO3的酸性强于H2SiO3：

Na2SiO3＋H2O＋

CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓

(4)粗硅的制备：SiO2＋2C=====高温

Si＋2CO↑

考点一| 碳、硅单质及其氧化物的性质基础送分型——自主学习

[记牢主干知识]

1．碳、硅元素的原子结构与存在

碳 硅

原子结构示意图

在元素周期表中的位置 第二周期ⅣA族 第三周期ⅣA族

单质的结构 金刚石：空间网状结构

石墨：层状结构 晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构

元素在自然界中的存在形式 既有游离态又有化合态 只有化合态

2．碳、硅单质的性质

(1)碳、硅的物理性质和用途(用短线连接起来)：

提示：①—c，②—a，③—e，④—b，⑤—d

(2)碳、硅的化学性质：

①碳单质的化学性质

a．与O2的反应(用化学方程式表示)：

O2不足：2C＋O2=====点燃 2CO；O2充足：C＋O2=====点燃 CO2。

b．与其他物质的反应(用化学方程式表示)：

与CuO反应：2CuO＋C=====高温 2Cu＋CO2↑(可用于金属的冶炼)；

与CO2反应：CO2＋C=====高温 2CO；

与水蒸气反应：C＋H2O(g) =====高温 CO＋H2(制水煤气)；

与浓硫酸反应：C＋2H2SO4(浓) ====△ CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。

②硅的化学性质

a．与氢氟酸反应的化学方程式：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑；

b．与NaOH溶液反应的化学方程式：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑；

c．与O2反应：Si＋O2====△ SiO2。

3．二氧化硅与二氧化碳的比较

(1)物理性质：

①熔、沸点：SiO2的熔、沸点比CO2的熔、沸点高。

②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

与水

反应 不反应 CO2＋H2OH2CO3

与酸

反应 只与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 不反应

与碱(NaOH)

溶液反应 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) CO2少量：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O CO2足量：CO2＋NaOH===NaHCO3

与盐

反应 如与Na2CO3反应：

SiO2＋Na2CO3=====高温 Na2SiO3＋CO2↑ 如与Ca(ClO)2反应：

Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO

与碱

性氧化

物反应 如与CaO反应：

SiO2＋CaO=====高温

CaSiO3 如与Na2O反应：

□10CO2＋Na2O===

Na2CO3

(3)主要用途：

CO2：制饮料、碳酸盐，干冰用作制冷剂。

SiO2：作光导纤维，制光学仪器、电子部件，水晶可制作饰品。

[练通基础小题]

一、基础知识全面练

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)碳有多种同素异形体，而氧不存在同素异形体(×)

(2)单质硅常用作半导体材料和光导纤维(×)

(3)硅在自然界中只以化合态的形式存在(√)

(4)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应(×)

(5)SiO2不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器(×)

(6)Si→SiO2→H2SiO3均能一步转化(×)

(7)不能用SiO2与水反应的方法来制取硅酸，不能用瓷坩埚来加热烧碱或纯碱使其熔化(√)

2．SiO2与Na2CO3发生反应：SiO2＋Na2CO3=====高温 Na2SiO3＋CO2↑，能说明H2SiO3的酸性比碳酸强吗？

提示：不能；此反应中生成的CO2气体脱离反应体系有利于反应的向右进行，与其氧化物对应酸的强弱无关；而强酸制弱酸的规律一般适用于在溶液中发生的反应。

二、常考题点分组练

题点(一) 碳及其化合物的性质

1．用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是( )

选项 操作及现象 溶液

A 通入CO2，溶液变浑浊 饱和Na2CO3溶液

B 通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失 Na2SiO3溶液

C 通入CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去 Ca(ClO)2溶液

D 通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊 澄清石灰水

解析：选B 由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，因而会析出NaHCO3晶体，A项正确；B项，CO2＋Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3，H2SiO3与CO2不反应，浑浊不会消失；C项，CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，溶液变浑

浊后加入品红溶液，被HClO氧化褪色；D项，首先CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，继续通CO2，生成可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH，则：2NaOH＋Ca(HCO3)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又变浑浊。

2．(2015·全国卷Ⅰ改编)草酸晶体受热分解产物中含有CO和CO2气体，为验证气体中含有CO气体，可用下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验：

(1)该实验方案设计的装置中，按气体流向依次连接的合理顺序为________________。

(2)能证明混合气体中有CO的实验现象是_____________________________________

________________________________________________________________________。

(3)若不用F装置，则多余的CO气体将如何处理？____________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)要验证草酸晶体分解产物中含有CO，只能通过检验

CO与CuO反应的产物CO2的存在来达到这一目的。因为草酸晶体的分解产物本身含有CO2，会对CO的检验造成干扰，所以在检验CO前应将分解产物中的CO2除尽，可选用C装置来除去CO2，A装置用来检验CO2是否除尽。将除去CO2的气体通过盛有无水氯化钙的装置D干燥，然后通过盛有CuO的装置E，CuO将CO氧化为CO2，再将气体通过盛有澄清石灰水的A装置，用来检验CO2的存在。因CO有毒，最后可将尾气通过排水法收集。

(2)若前一个装置A中澄清石灰水不变浑浊，说明草酸晶体分解的产物CO2已除尽；E中黑色CuO变红，同时其后的装置A中澄清石灰水变浑浊，说明草酸晶体分解产物中含有CO。

(3)F装置的作用是收集CO气体，以防污染环境，更换的方法是将气体先通入C装置除去CO2气体后，将CO点燃。

答案：(1)C→A→D→E→A→F

(2)E中黑色粉末变为红色；前一个A中澄清石灰水无明显现象，后一个A中澄清石灰水变浑浊

(3)先通入C装置除去CO2气体后，再将剩余的气体点燃

题点(二) 硅及其化合物的性质

3．下列说法错误的是( )

A．(2015·安徽高考)SiO2既能和NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物

B．(2015·江苏高考)下列转化能一步实现：粗硅――→Cl2高温SiCl4――→H2高温Si

C．(2013·广东高考)SiO2可与HF反应，因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中

D．(2013·广东高考)高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅

解析：选A 既能和酸反应生成盐和水又能和碱反应生成盐和水

的氧化物为两性氧化物，SiO2与氢氟酸反应不生成盐和水，故SiO2不是两性氧化物，A项错误。

4．下列说法正确的是( )

A．在粗硅的制取中发生2C＋SiO2=====高温 2CO↑＋Si，硅被还原，所以碳的还原性强于硅的还原性

B．盛放NaOH溶液时，使用带玻璃塞的磨口瓶

C．用SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后再通入CO2

D．由Na2CO3＋SiO2高温,Na2SiO3＋CO2↑可知，硅酸的酸性强于碳酸

解析：选C 选项A、D的反应在高温下均生成了气体，使平衡正移，致使反应能顺利进行，但不能说明C、Si的还原性强弱，也不能说明H2SiO3与H2CO3酸性的强弱，故错误；NaOH能与玻璃成分中的SiO2反应生成Na2SiO3而使瓶塞粘在一起。由SiO2制取H2SiO3的过程为：

SiO2――→NaOH溶液 Na2SiO3――→通入CO2 H2SiO3。

[知能存储]

硅及其化合物的特性

1．硅单质的特性

(1)Si的还原性强于C，但C却在高温下还原出Si：SiO2＋2C高温,Si＋2CO↑。

(2)非金属单质与碱液作用一般无H2放出，但Si与碱液作用却放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。

(3)非金属单质一般不能与非氧化性酸作用，但Si能与HF作用：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。