模块2　主题2　第4讲　碳、硅及其化合物 课件 2025高考化学一轮复习

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1. 了解C、CO、CO2、碳酸盐的性质，了解CO2的实验室制法。2.知道硅在自然界以二氧化硅及硅酸盐的形式存在，知道晶体硅是良好的半导体材料，能说出它的主要用途。3. 了解单质硅的化学性质。4. 了解二氧化硅分别与氢氟酸、碱性氧化物、强碱的反应。5. 了解硅酸及硅酸盐的主要性质，了解陶瓷、玻璃、水泥等硅酸盐产品的用途。
1. 将C、CO、CO2、Na2CO3、NaHCO3、CaCO3填在下面空白处构成一张价类二维图。
活动一 碳及其重要化合物的价类二维图
2. 写出并记住上述你所不熟悉的那些反应的化学方程式(是离子反应的写离子方程式)。　
自然界中碳元素既有游离态，又有化合态；碳原子最外层有4个电子，处于元素周期表中第二周期ⅣA族，不容易失电子也不容易得电子，通常化学性质稳定，但在一定条件下也能和许多物质发生化学反应。碳的化合物种类繁多。1. 碳的化学性质。碳有哪些常见的同素异形体？单质碳的化学性质主要体现为高温下还原性，说说碳能与哪些具体物质发生氧化还原反应？其中哪些反应的氧化产物是一氧化碳？
活动二 碳及其化合物
【答案】 碳的同素异形体主要有金刚石和石墨。高温下碳能与O2、CO2、SiO2、H2O、CuO、浓硫酸、浓硝酸等发生氧化还原反应；其中碳与CO2、H2O、SiO2反应的氧化产物一定是一氧化碳。
2. 一氧化碳的化学性质。一氧化碳的化学性质以还原性为主，说说一氧化碳能与哪些具体物质发生氧化还原反应？
【答案】 高温或加热条件下，CO能与O2、H2O、Fe2O3等发生氧化还原反应。
3. 二氧化碳的化学性质。(1) 二氧化碳属于酸性氧化物，举例说明。
【答案】 能与水反应，与碱(如氢氧化钠、氢氧化钙、氨水等)、碱性氧化物(如氧化钠、氧化钙等)反应，与盐(如碳酸钠、硅酸钠、偏铝酸钠、次氯酸钠、苯酚钠等)反应。
(2) 二氧化碳中碳为碳元素的最高价，高温下具有一定的氧化性。举两例说明。
【答案】 二氧化碳与碳反应、二氧化碳与镁反应。
(3) 二氧化碳与某黄色固体物质反应，被广泛应用于潜水艇、宇宙飞行器中供氧。这种黄色固体物质是什么？
【答案】 Na2O2。
4. 碳酸盐的性质及转化。(1) 设计实验方案利用CO2和NaOH溶液制备Na2CO3溶液。
【答案】 取NaOH溶液吸收过量的CO2气体，至CO2不再溶解，在得到的溶液中加入等浓度等体积的NaOH溶液，使其充分混合。
(2) 我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：①写出煅烧炉中发生反应的化学方程式。②如何检验碳酸钠产品中是否含有碳酸氢钠？
【答案】 加热，若产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，说明碳酸钠中含有碳酸氢钠，否则不含。
1. 将Si、SiO2、SiF4、H2SiO3、Na2SiO3填在下面空白处构成一张价类二维图。
活动三 硅及其重要化合物的价类二维图
活动四 硅及其化合物
硅元素在地壳中的含量仅次于氧元素，具有亲氧性。硅及其化合物在生产、生活中用途广泛。高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。在日常生活中随处可见的陶瓷、玻璃、水泥等传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料。1. 说出硅在元素周期表中位置，自然界中硅元素主要以什么形式存在？
【答案】 硅在元素周期表中位于第三周期ⅣA族，主要以二氧化硅及硅酸盐的形式存在。
2. 晶体硅的主要物理性质和用途分别有哪些？
【答案】 晶体硅熔点高、硬度大，有脆性，导电性介于导体和绝缘体之间。晶体硅主要用作半导体材料，常用于制造计算机芯片、太阳能电池板等。
3. 高纯硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发明和使用曾引起计算机的一场“革命”。它可以按如下方法制备：写出所涉及的主要化学反应的化学方程式。
4. 自然界中哪些物质的主要成分为二氧化硅？简述二氧化硅的主要物理性质和用途。
【答案】 二氧化硅在自然界中以石英、水晶、玛瑙等矿物形式存在。二氧化硅的熔点高、硬度大。二氧化硅主要用于生产晶体硅、光导纤维、玻璃等。
5. 说出日常生活中常见的硅酸盐产品有哪些？写出硅酸钠溶液(水玻璃)分别与盐酸、过量二氧化碳反应的离子方程式。
1 (全国Ⅰ卷)陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是(　　)A. “雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁B. 闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成C. 陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐D. 陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
2 (江苏高考题重组)下列说法正确的是(　　)A. SiO2熔点高、硬度大，故可用于制造光导纤维B. 向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸的离子方程式为Na2SiO3＋2H＋===H2SiO3↓＋2Na＋C. 碳元素只存在金刚石和石墨两种同素异形体D. SiO2既能与NaOH反应又能与HF反应
3 下列过程能一步实现的是(　　)
4 (浙江卷)白色固体混合物A，含有KCl、CaCO3、Na2CO3、Na2SiO3、CuSO4中的几种，常温常压下进行如下实验。
下列推断不正确的是(　　)A. 无色溶液B的pH≥7B. 白色固体F的主要成分是H2SiO3C. 混合物A中有Na2SiO3、CuSO4和CaCO3　D. 在无色溶液B中加HNO3酸化，无沉淀；再滴加AgNO3，若有白色沉淀生成，说明混合物A中有KCl
5 石墨在材料领域有重要应用，某初级石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等杂质，设计的提纯与综合利用工艺如下：(注：SiCl4的沸点为57.6 ℃，金属氯化物的沸点均高于150 ℃)
(1) 向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是__________________________________________。(2) 高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物，气体Ⅰ中的碳氧化物主要为__________，由气体Ⅱ中某物质得到水玻璃的化学方程式为_________________________________________。
器中的空气，防止高温时石墨氧化
SiCl4＋6NaOH===Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O
(3) 步骤①为搅拌、________。所得溶液Ⅳ中的阴离子有_______________________。(4) 由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ的总反应的离子方程式为______________________________________________________________________，100 kg初级石墨最多可获得Ⅴ的质量为________kg。
6 晶体硅是一种重要的非金属材料。制备纯硅的主要步骤如下：①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：③SiHCl3与过量H2在1 000～1 100 ℃反应制得纯硅。已知：SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。
请回答下列问题。(1) 第①步制备粗硅的化学方程式为_________________________。(2) 粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点为33.0 ℃)中含有少量SiCl4(沸点为57.6 ℃)和HCl(沸点为－84.7 ℃)，提纯SiHCl3采用的方法：_____________。
(3) 用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：①装置B中的试剂是________，装置C中的烧瓶需要加热，其目的是__________________________。
使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化
②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是_________________，装置D不能采用普通玻璃管的原因是________________________________________________，装置D中发生反应的化学方程式为_______________________________________。
在反应温度(1 000～1 100℃)下，
③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及_____________________。④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂是________(填字母)。a. 碘水b. 氯水c. NaOH溶液d. KSCN溶液e. Na2SO3溶液