2019-2020年高考化學一輪復習 課時13 碳、硅單質(zhì)及其化合物考點過關.docx

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2019-2020年高考化學一輪復習 課時13 碳、硅單質(zhì)及其化合物考點過關碳、硅單質(zhì)的存在及性質(zhì)【基礎梳理】1. 單質(zhì)的存在形態(tài)、物理性質(zhì)及用途碳硅存在形態(tài)態(tài)、態(tài)態(tài)結(jié)構 金剛石 石墨C60硅物理性質(zhì)金剛石:熔點、硬度;石墨:硬度，是電的良導體灰黑色固體，有金屬光澤，熔點、硬度，有脆性用途用作切割刀具，用作電極、鉛筆芯硅用于材料和合金材料?由石英砂制取并獲得高純硅的主要反應的化學方程式如下:SiO2+2C?Si(粗)+2Cl2SiCl4SiCl4+2H2Si(純)+4HCl2. 化學性質(zhì)碳、硅在參與化學反應時，一般表現(xiàn)還原性。【典型例題】 下列對物質(zhì)用途的描述錯誤的是 ()A. 高溫下用焦炭還原SiO2得到粗硅和一氧化碳B. 在高溫下，粗硅提純涉及的反應是氧化反應 C. 硅是一種良好的半導體材料 D. 制備光導纖維的原料是SiO2答案B解析粗硅提純涉及的反應是先氧化后還原反應，B項錯誤。 二氧化硅(SiO2)又稱硅石，是制備硅及其化合物的重要原料(各種轉(zhuǎn)化見下圖)。下列說法正確的是 ()A. SiO2既能與HF反應，又能與NaOH反應，屬于兩性氧化物B. SiO2和Si都是光導纖維材料C. 在硅膠中加入CoCl2可顯示硅膠吸水是否失效D. 圖中所示轉(zhuǎn)化反應都是非氧化還原反應答案C解析兩性氧化物的定義為與酸和堿反應均生成鹽和水的氧化物，SiO2與HF反應得到的SiF4不屬于鹽類，A錯誤;SiO2是光導纖維材料，Si為半導體材料，B錯誤;CoCl2在吸水和失水狀態(tài)下顯示不同的顏色，C正確;制取Si的過程中涉及氧化還原反應，D錯誤。 從石英砂制取并獲得高純硅的主要化學反應如下:SiO2+2CSi(粗)+2CO;Si(粗)+2Cl2SiCl4;SiCl4+2H2Si(純)+4HCl。關于上述反應的分析不正確的是 ()A. 粗硅中可能含有SiO2、C等雜質(zhì)B. 高溫下，焦炭與氫氣的還原性均強于硅C. 任一反應中，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答案D解析三步反應是按一定順序反應，且反應條件也不同。 我國目前制備多晶硅主要采用三氯氫硅氫還原法、硅烷熱解法和四氯化硅氫還原法。由于三氯氫硅氫還原法具有一定優(yōu)點，被廣泛應用。其簡化的工藝流程如下圖所示:(1)制備三氯氫硅的反應為Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)H=-210 kJmol-1。伴隨的副反應有Si(s)+4HCl(g)SiCl4(g)+2H2(g)H=-241 kJmol-1。SiCl4在一定條件下與H2反應可轉(zhuǎn)化為SiHCl3，反應的熱化學方程式為SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g)H=。(2)由純SiHCl3制備高純硅的化學方程式為? 。該生產(chǎn)工藝中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是? (至少寫出兩種)。(3)由于SiH4具有易提純的特點，因此硅烷熱分解法是制備高純硅很有發(fā)展?jié)摿Φ姆椒?。工業(yè)上廣泛采用的合成硅烷方法是讓硅化鎂和固體氯化銨在液氨介質(zhì)中反應得到硅烷，化學方程式是 ;?整個制備過程必須嚴格控制無水，否則反應將不能生成硅烷，而是生成硅酸和氫氣等，其化學方程式為? ;?整個系統(tǒng)還必須與氧隔絕，其原因是? 。答案(1)+31 kJmol-1(2)SiHCl3+H2Si+3HClHCl、H2、SiHCl3、SiCl4等(3)Mg2Si+4NH4ClSiH4+2MgCl2+4NH3Mg2Si+4NH4Cl+3H2O2MgCl2+H2SiO3+4NH3+4H2由于硅烷在空氣中易燃，濃度高時容易發(fā)生爆炸 碳、硅的特殊性(1)一般情況下，非金屬元素單質(zhì)的熔、沸點低，硬度小，但硅、金剛石的晶體類型是原子晶體，所以它們的熔、沸點高，硬度大，其中金剛石為硬度最大的物質(zhì)。(2)一般情況下，非金屬元素單質(zhì)為絕緣體，但硅為半導體，石墨為電的良導體。(3)一般情況下，較強氧化劑+較強還原劑較弱氧化劑+較弱還原劑，而碳卻還原出比它更強的還原劑:SiO2 +2CSi+2CO，2FeO+C2Fe+CO2。(4)硅為非金屬單質(zhì)，卻可以和強堿反應，得到氫氣:Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2。(5)非金屬單質(zhì)一般不跟非氧化性酸作用，而Si卻能與HF發(fā)生反應:Si+4HFSiF4+2H2。(6)一般情況下，只有非?；顫姷慕饘?Na、K等)才能夠置換出水中的氫，但碳單質(zhì)卻能與水蒸氣反應:C+H2O(g)CO+H2。碳、硅的主要化合物【基礎梳理】1. SiO2與CO2化學式SiO2CO2晶體類型晶體晶體用途SiO2是制造光導纖維的主要原料干冰可用于人工降雨化學性質(zhì)與水反應不反應CO2+H2OH2CO3與C反應SiO2+2CSi+2COC+CO22CO與HF反應SiO2+4HF不反應與堿反應SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O盛堿液的試劑瓶要用，堿溶液只能裝在滴定管中CO2(少量)+2NaOHCO2(過量)+NaOH與鹽反應SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2(Na2SiO3的水溶液稱為)Ca(ClO)2+CO2+H2OCaCO3+2HClOCO2+Na2CO3+H2O與堿性氧化物反應SiO2+CaOCaSiO3CO2+Na2ONa2CO32. 硅酸與碳酸化學式H2SiO3 H2CO3 顏色與狀態(tài)白色、粉末狀無色液態(tài)，只存在于水溶液中水溶性不溶于水只存在于水溶液中酸酐SiO2 CO2 制法Na2SiO3+2HClH2SiO3+2NaClCO2+H2OH2CO3 揮發(fā)性不揮發(fā)揮發(fā)酸性硅酸碳酸穩(wěn)定性硅酸碳酸相互轉(zhuǎn)化Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2CO2+H2O+Na2SiO3Na2CO3+H2SiO3H2SiO3SiO2+H2O【典型例題】 下列說法正確的是 ()A. 高溫下焦炭和石英砂(SiO2)制取硅的反應中，同時生成二氧化碳B. CO2通入到CaCl2溶液中，會出現(xiàn)沉淀C. 硅是構成礦物和巖石的主要元素，在地殼中的含量在所有元素中居第一位D. 盛放NaOH溶液的試劑瓶瓶塞要用橡皮塞或軟木塞答案D解析A選項錯誤，因為反應生成一氧化碳;B選項錯誤，因為不反應，無沉淀生成;C選項，氧元素在地殼中的含量居第一位，錯誤;D選項正確，試劑瓶瓶塞要用橡皮塞或軟木塞，可以防止NaOH與玻璃中的SiO2反應生成Na2SiO3。 下列說法不正確的是 ()A. SiO2是酸性氧化物，但是能和氫氟酸反應B. 在氫氧化鈉溶液中通入過量CO2的離子方程式:2OH-+CO2C+H2OC. 水玻璃可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑D. CO2通入硅酸鈉溶液會生成白色沉淀，說明酸性:碳酸大于硅酸答案B解析在氫氧化鈉溶液中通入過量CO2的離子方程式為OH-+CO2HC。 下列說法不正確的是 ()A. SiO2是酸性氧化物，能與NaOH溶液反應B. 二氧化硅是生產(chǎn)光纖制品的基本原料C. 水玻璃可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑D. 酸性氧化物可以和堿反應，但均不能與酸反應答案D解析SiO2是酸性氧化物，但能與氫氟酸反應。 水泥、玻璃和陶瓷等硅酸鹽產(chǎn)品硅酸鹽材料是傳統(tǒng)的無機非金屬材料，玻璃、水泥、各種陶瓷等都是以黏土、石英和石灰石等為原料生產(chǎn)的硅酸鹽制品?？杀容^如下:硅酸鹽產(chǎn)品水泥玻璃原料石灰石、黏土純堿、石灰石、石英反應原理發(fā)生復雜的物理化學變化(不作要求)SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2主要設備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯主要成分3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3Na2SiO3、CaSiO3、SiO2反應條件高溫高溫