第1講碳、硅及其重要化合物【2019·備考】最新考綱：1.掌握碳元素、硅元素的單質(zhì)的主要性質(zhì)及應(yīng)用。2.掌握碳元素、硅元素的重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。3.了解碳元素、硅元素的單質(zhì)及重要化合物的制備方法。4.了解碳元素、硅元素的單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境質(zhì)量的影響?？键c一碳、硅單質(zhì)及氧化物(頻數(shù)：★☆☆難度：★☆☆)1.碳、硅元素的原子結(jié)構(gòu)與存在

碳硅原子結(jié)構(gòu)示意圖___________2.碳、硅單質(zhì)的性質(zhì)(1)碳、硅的物理性質(zhì)和用途(用短線連接起來)：(2)碳的化學(xué)性質(zhì)(3)硅的化學(xué)性質(zhì)及制取

①與氫氟酸反應(yīng)：____________________________。②與NaOH溶液反應(yīng)：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑③與O2反應(yīng)：___________________。Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑④工業(yè)制法：3.二氧化碳和二氧化硅的比較SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2OSiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O橡膠CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2OCO2＋NaOH===NaHCO3Na2SiO3＋CO2↑Na2SiO3＋H2O＋CO2(不足)===H2SiO3↓＋Na2CO3SiO2＋Na2O＋CO2===Na2CO31.(RJ必修1·P8110改編)下列關(guān)于碳、硅及其化合物的敘述正確的是(

)A.碳、硅都是ⅣA族元素，它們在自然界中都以化合態(tài)形式存在B.二氧化碳、二氧化硅的物理性質(zhì)相似C.二氧化碳、二氧化硅都是酸性氧化物，能與NaOH溶液反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽D.高純度的二氧化硅用于制造半導(dǎo)體材料答案C2.根據(jù)教材SiO2性質(zhì)的一般性與特殊性完成下列表格?？晒┻x擇的試劑：A.鹽酸B.氫氧化鈉溶液C.氧氣D.水E.二氧化碳可選用的操作：①水洗②加熱③高溫灼燒④過濾⑤結(jié)晶

粉末狀混合物選擇的試劑選用的操作(1)CaCO3(SiO2)__________(2)NaCl(SiO2)__________(3)SiO2(Fe2O3)__________(4)SiO2(CaCO3)__________(5)SiO2(NH4Cl)

_____BDAA④④⑤④④②3.(溯源題)判斷下列說法是否正確(4)因為HF與SiO2反應(yīng)，故用氫氟酸在玻璃器皿上刻蝕標(biāo)記(

)(2016·全國Ⅲ卷)(5)石英砂可用于生產(chǎn)單晶硅(

)(2016·海南高考)答案(1)×

(2)√

(3)×

(4)√

(5)√探源：本題源于教材LK必修1P66圖3－1－11“碳及其化合物在自然界中的轉(zhuǎn)化示意圖”RJ必修1P76“思考與交流”，對碳、硅及其化合物的性質(zhì)進行了考查。題組一碳、硅單質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及用途1.近年來科學(xué)家制造出大量的新物質(zhì)，對下列三種物質(zhì)的相關(guān)說法錯誤的是(

)石墨烯：從石墨中分離出來，是最薄、最堅硬的納米材料石墨炔：平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的全碳分子，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性納米碳管：具有優(yōu)良的場發(fā)射性能，制作陰極顯像管、儲氫材料A.石墨烯具有良好的導(dǎo)電性B.上述三種物質(zhì)與金剛石互為同素異形體C.石墨炔孔徑略大于H2分子的直徑，可作H2的提純薄膜D.上述三種物質(zhì)與濃硫酸都能發(fā)生反應(yīng)，但反應(yīng)產(chǎn)物不同解析A項，石墨烯是一種新發(fā)現(xiàn)的材料，它的物理性質(zhì)是拉力好、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性好、硬度大、熔點高等；B項，同種元素的不同單質(zhì)互稱同素異形體；C項，碳原子半徑大于氫原子，則石墨炔孔徑大于H2分子的直徑，可以容納H2分子；D項，碳與濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)物均為二氧化碳和二氧化硫。答案D2.下列關(guān)于硅的說法不正確的是(

)A.硅是非金屬元素，晶體硅是灰黑色有金屬光澤的固體B.硅的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料C.硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)起反應(yīng)D.加熱到一定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應(yīng)解析晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料。硅在常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑，但仍能與氟氣、氟化氫和NaOH溶液等發(fā)生反應(yīng)，加熱至一定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等發(fā)生反應(yīng)。答案C3.(2018·銀川模擬)科學(xué)家最新研制的利用氯化氫和氫氣生產(chǎn)高純硅的工藝流程如圖所示：容器①中進行的反應(yīng)①為Si(粗)＋3HCl(g)===SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中進行的反應(yīng)②為SiHCl3＋H2===Si(純)＋3HCl。下列說法正確的是(

)A.該工藝流程的優(yōu)點是部分反應(yīng)物可循環(huán)使用B.最好用分液的方法分離Si和SiHCl3C.反應(yīng)①和②中HCl均作氧化劑D.反應(yīng)①和②均屬于可逆反應(yīng)解析從反應(yīng)流程容易看出，HCl可循環(huán)使用，A項正確；Si為固體，SiHCl3為液體，用過濾法分離，B項錯誤；反應(yīng)①中HCl作氧化劑，反應(yīng)②中HCl為氧化產(chǎn)物，C項錯誤；反應(yīng)①和②都不是可逆反應(yīng)，D項錯誤。答案A【練后歸納】在設(shè)計制備純硅的實驗題中，常遇到的知識點題組二碳、硅氧化物的性質(zhì)用途4.(2018·杭州質(zhì)檢)用4種溶液進行實驗，下表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對應(yīng)關(guān)系錯誤的是(

)選項操作及現(xiàn)象溶液A通入足量CO2，溶液變渾濁飽和Na2CO3B通入CO2，溶液變渾濁；繼續(xù)通CO2至過量，渾濁消失Na2SiO3溶液C通入CO2，溶液變渾濁；再加入品紅溶液，紅色褪去Ca(ClO)2溶液D通入CO2，溶液變渾濁；繼續(xù)通CO2至過量，渾濁消失；再加入足量NaOH溶液，又變渾濁Ca(OH)2溶液解析A項，CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3↓，由于NaHCO3的溶解度小，生成的NaHCO3的質(zhì)量多而析出；B項，CO2＋Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，H2SiO3與CO2不反應(yīng)，渾濁不會消失；C項，CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，所以溶液變渾濁，加入的品紅被HClO氧化褪色；D項，首先，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，繼續(xù)通CO2至過量，產(chǎn)生可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH，則發(fā)生反應(yīng)：2NaOH＋Ca(HCO3)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又變渾濁。答案B5.二氧化硅廣泛存在于自然界中，在日常生活、生產(chǎn)、科研及新型材料等方面有著重要的用途。a～e是對①～⑤反應(yīng)中SiO2所表現(xiàn)的化學(xué)性質(zhì)或作用進行的判斷，其中正確的是(

)a.反應(yīng)①中SiO2作為玻璃的成分被消耗，用于刻蝕玻璃b.反應(yīng)②中SiO2表現(xiàn)出氧化性c.反應(yīng)③中SiO2表現(xiàn)了酸性氧化物的通性d.反應(yīng)④符合用難揮發(fā)性酸酐制取易揮發(fā)性酸酐e.反應(yīng)⑤中SiO2未參加氧化還原反應(yīng)A.ace B.bde C.cde D.ab解析通常用氫氟酸來刻蝕玻璃，與之對應(yīng)的反應(yīng)是③，因此a判斷錯誤，c判斷也錯；反應(yīng)②是一個置換反應(yīng)，其中二氧化硅被還原，表現(xiàn)出氧化性，b判斷正確；反應(yīng)④是一個復(fù)分解反應(yīng)，用難揮發(fā)的二氧化硅制取易揮發(fā)的二氧化碳，d判斷正確；反應(yīng)⑤中硅的化合價和氧的化合價都沒有改變，因此二氧化硅沒有參加氧化還原反應(yīng)，e判斷正確，所以選項B正確。答案B考點二硅酸鹽無機非金屬材料(頻數(shù)：★☆☆難度：★☆☆)1.硅酸Na2CO3＋H2SiO3↓Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl2.硅酸鹽Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓①氧化物形式只表示硅酸鹽的組成而不表示其結(jié)構(gòu)，切不可認(rèn)為硅酸鹽是由氧化物混合而成的。②玻璃中含有二氧化硅，因此氫氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氫氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。③NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用帶磨口玻璃塞的玻璃瓶。④硅酸鹽大多難溶于水，常見可溶性硅酸鹽是硅酸鈉，其水溶液稱為水玻璃，但卻是鹽溶液。硅膠(mSiO2·nH2O)是一種很好的無毒干燥劑。3.常見無機非金屬材料(1)傳統(tǒng)無機非金屬材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料。①常見硅酸鹽材料比較純堿、石灰石和石英②玻璃生產(chǎn)中的兩個重要反應(yīng)：___________________________________；__________________________________。(2)新型無機非金屬材料①高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：如氮化硅陶瓷具有較高的硬度和耐磨性、較強的抗化學(xué)侵蝕性和電絕緣性等。②生物陶瓷：對機體無排異反應(yīng)，不會引起代謝作用異常。③壓電陶瓷：具有壓電效應(yīng)。1.教材基礎(chǔ)知識判斷(1)玻璃是一種晶體，有較高的熔點(

)(2)水玻璃是一種特殊的玻璃，泡花堿屬于堿(

)(3)傳統(tǒng)無機非金屬材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸鹽材料(

)(4)光導(dǎo)纖維、碳納米管、氮化硅結(jié)構(gòu)陶瓷等都是新型無機非金屬材料(

)(5)高溫結(jié)構(gòu)材料具有耐高溫、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等優(yōu)點(

)(6)普通玻璃、石英玻璃、水泥、瑪瑙都屬于硅酸鹽產(chǎn)品(

)答案(1)×

(2)×

(3)√

(4)√

(5)√

(6)×2.教材基礎(chǔ)知識探究實驗室中要熔化燒堿固體，現(xiàn)有三種坩堝：石英坩堝、陶瓷坩堝、鐵坩堝。你認(rèn)為選哪一種？簡述選擇的依據(jù)。答案選擇鐵坩堝。依據(jù)：鐵不與燒堿反應(yīng)，而石英坩堝、陶瓷坩堝中都含有SiO2，能與NaOH反應(yīng)使得坩堝受損。題組一硅酸、硅酸鹽的性質(zhì)、用途1.能證明硅酸的酸性弱于碳酸的實驗事實是(

)A.CO2溶于水形成碳酸，SiO2難溶于水B.CO2通入可溶性硅酸鹽溶液中析出硅酸沉淀C.高溫下SiO2與碳酸鹽反應(yīng)生成CO2D.氯化氫通入可溶性碳酸鹽溶液中放出氣體，通入可溶性硅酸鹽溶液中生成沉淀解析酸的酸性強弱與酸酐及酸本身的溶解性無關(guān)，A錯誤；CO2(少量)與硅酸鈉溶液的反應(yīng)為CO2＋H2O＋Na2SiO3===Na2CO3＋H2SiO3↓，符合強酸制弱酸的規(guī)律，B正確；高溫下SiO2與碳酸鹽反應(yīng)生成CO2，不能證明硅酸和碳酸酸性的強弱，C錯誤；選項D只能證明鹽酸的酸性比碳酸和硅酸強，不能證明碳酸與硅酸的強弱，D錯誤。答案B2.水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應(yīng)用于耐火材料、洗滌劑生產(chǎn)等領(lǐng)域，是一種重要的工業(yè)原料。如圖是用稻殼灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工藝流程：下列說法正確的是(

)A.原材料稻殼灰價格低廉，且副產(chǎn)品活性炭有較高的經(jīng)濟價值B.操作A與操作B完全相同C.該流程中硅元素的化合價發(fā)生改變D.反應(yīng)器中發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)為SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O解析A項，稻殼灰來源廣泛價格低廉，活性炭具有吸附性，有較高的經(jīng)濟價值，正確；B項，操作A為過濾，操作B為蒸發(fā)濃縮，是兩種不同的操作，錯誤；C項，二氧化硅中，硅元素的化合價是＋4價，硅酸鈉中，硅元素的化合價是＋4價，所以該流程中硅元素的化合價沒有發(fā)生改變，錯誤；D項，由復(fù)分解反應(yīng)的概念可知，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，不屬于復(fù)分解反應(yīng)，錯誤。答案A題組二無機非金屬材料3.據(jù)報道我國科學(xué)家近年來研制出一種新型“連續(xù)纖維增韌”航空材料，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纖維復(fù)合而成的。下列相關(guān)敘述不正確的是(

)A.它耐高溫抗氧化

B.它比鋼鐵輕、硬，但質(zhì)地較脆C.它沒有固定的熔點

D.它是一種新型無機非金屬材料解析由航空材料的成分組成知其質(zhì)輕、具有耐高溫抗氧化等性質(zhì)，由于這種材料能增加韌性，故質(zhì)地不會較脆，B錯，A正確；復(fù)合材料屬于混合物，沒有固定的熔點，由碳化硅、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和碳纖維復(fù)合而成的材料均屬于新型無機非金屬材料，C、D正確。答案B4.下列關(guān)于硅材料的說法不正確的是(

)A.鋼化玻璃與普通玻璃的主要成分基本相同B.制普通玻璃的原料是石灰石、純堿和石英砂C.陶瓷是人類應(yīng)用很早的硅酸鹽材料D.水玻璃是純凈物，可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑解析鋼化玻璃是普通玻璃經(jīng)一定物理方法處理后得到的，A項正確；水玻璃是Na2SiO3水溶液，是混合物，D項不正確。答案D[試題分析](2016·課標(biāo)全國Ⅱ卷，7)下列關(guān)于燃料的說法錯誤的是(

)A.燃料燃燒產(chǎn)物CO2是溫室氣體之一B.化石燃料完全燃燒不會造成大氣污染C.以液化石油氣代替燃油可減少大氣污染D.燃料不完全燃燒排放的CO是大氣污染物之一考查意圖：本題密切聯(lián)系社會現(xiàn)實，既瞄準(zhǔn)社會發(fā)展對能源需求的日益增長，又恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)合了“化石”能源大量使用，對人類賴以生存的環(huán)境造成的危害。以“化石燃料完全燃燒不會造成大氣污染”的錯誤選項，加深考生對“化石燃料”的進一步認(rèn)識，使考生明白“化石燃料”即使完全燃燒，也會因排放氮、硫氧化物而造成大氣污染；同樣，由純碳氫化合物組成的燃料完全燃燒轉(zhuǎn)化為二氧化碳，其依然是大氣的溫室氣體之一，使考生從思想上認(rèn)清“化石燃料”在造福人類的同時，亦會產(chǎn)生危害，以便從思想上意識到減少“化石燃料”使用的重要性，學(xué)會用辯證的思維認(rèn)識社會。本題抽樣統(tǒng)計難度為0.50。解題思路：燃料燃燒產(chǎn)物是CO2，溫室氣體包括CO2、CH4等氣體；化石燃料包括石油、煤和天然氣等，其中主要含碳、氫外，還含氮、硫等，完全燃燒產(chǎn)生除大量CO2氣體外，還產(chǎn)生NxOy、SO2等，這些都是大氣污染物；液化石油氣是一種比較清潔的能源，以液化石油氣代替燃油可減少大氣污染；CO是有毒氣體，燃料不完全燃燒排放的CO是大氣污染物之一。教學(xué)中一定抓好基礎(chǔ)知識的落實，注重化學(xué)與生產(chǎn)生活、環(huán)境、社會、科技的密切關(guān)系。部分學(xué)生對“燃油”可能不清楚。正確答案：B[真題演練]1.(2016·江蘇化學(xué)，1)大氣中CO2含量的增加會加劇“溫室效應(yīng)”。下列活動會導(dǎo)致大氣中CO2含量增加的是(

)A.燃燒煤