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- 1 -2010 届高三化学一轮考点精讲精析考点 33 碳、硅及其化合物考点聚焦考点聚焦1 掌握 C、CO、CO2的重要性质以及实验室制取、检验 CO2方法。2 知道 硅在自然界中的存在形态,主要用途。3 能利用晶体结构理论来解释硅和二氧化硅的物理性质,了解它们的化学性质。4 了解陶瓷、玻璃、水泥等硅酸盐产品的用途。知识梳理知识梳理一、硅一、硅(Si)1硅的存在:在自然界只有化合态,是一种亲氧元素(这与同主族的碳不同) ,一般以SiO2 或 的形式存在,在地壳中的含量仅次于氧。2结构:与金刚石的晶体结构类似,是正四面体型空间网状结构的原子晶体。3物理性质:灰黑色,硬度大,熔沸点高,具有金属光泽。4化学性质:常温下与 F2、HF、NaOH 反应: 加热时能与 H2化合生成不稳定的氢化物。5用途:(1)良好的半导体材料(为什么?)(2)太阳能电池(3)计算机芯片二、二氧化硅二氧化硅(SiO2)1存在:天然 SiO2也叫硅石,自然界中的石英玛瑙(含杂质的石英)的主要成分都是SiO2。2结构:一个硅原子与 4 个氧原子形成 4 个共价键,即每个硅原子周围有 4 个氧原子,每个氧原子周围有 2 个硅原子;晶体中硅原子和氧原子以 1:2 组成空间立体网状结构,是原子晶体。3化学性质:(1)酸性氧化物:与强碱反应: 离子方程式: (保存碱性溶液不能用橡胶塞) 。与碱性氧化物反应: 。(2)与 HF 反应: (唯一与其反应的酸) 。4,用途:(1)制造光导纤维(2)石英坩埚(3)光学仪器和工艺品三、硅胶硅胶- 2 -1 制法: 。2 性质: 。 试题枚举试题枚举【例例 1】右图为一定量饱和 Ca(OH)2溶液中通入 CO2气体后,产生 CaCO3白色沉淀的质量与 CO2体积的关系曲线,试回答:(1)OA 段曲线与 AB 段曲线所表示的反应方程式为OA:_,AB_。(2)A 点已参加反应的 CO2和 Ca(OH)2的物质的量之比为_。(3)B 处溶液中存在的浓度较大的两种离子是_和_(填离子符号) ,将 B处生成的溶液煮沸可见到的现象是_解析:CO2与 Ca(OH)2反应,CO2的量直接影响产物的生成,图形较清楚地反映了这一关系,依据有关反应原理:CO2(少)+Ca(OH)2= CaCO3+H2O ,AB 段:CO2+CaCO3+H2O= Ca(HCO3)2便可判断图形中各段所发生的反应,OA 段随着 CO2继续通入 CaCO3的量逐渐增大,A 点达到沉淀最大值,AB 段随 CO2的继续通入,生成的 CaCO3不断溶解转化为 Ca(HCO3)2,B 点 CaCO3全溶解,溶液又变得澄清。答案:(1)OA段:CO2+Ca(OH)2= CaCO3+HAB 段:CO2+CaCO3+H2O= Ca(HCO3)2(2)A 点:n(CO2)nCa(OH)2=11(3)Ca2+ HCO3 因 Ca(HCO3)2受热分解,溶液变浑浊,有气泡逸出。【例例 2】下列关于硅的说法不正确的是 ( )A.硅是非金属元素,但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体D.硅的导电性能介于金属和绝缘体之间,是良好的半导体材料C 硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质起反应 D.当加热到一定温度时,硅能与氧气、氢气等非金属反应解析: 常温下,硅可与氟气、氢氟酸、强碱溶液反应,加热和高温条件下,硅能与氧气、氢气起反应。选 C。答案: C【例例 3】石墨炸弹爆炸时能在方圆几百米范围内撒下大量石墨纤维,造成输电线、电厂设备破坏。这是由于石墨( )A . 有放射性 B. 易燃、易爆 C. 能导电 D. 有剧毒解析:利用了石墨的导电性能,石墨纤维落在输电线上,造成线路短路,发电机和其他设施损坏。石墨性质稳定,无毒也不易燃、易爆。- 3 -答案: C【例例 1】右图为一定量饱和 Ca(OH)2溶液中通入 CO2气体后,产生 CaCO3白色沉淀的质量与 CO2体积的关系曲线,试回答:(1)OA 段曲线与 AB 段曲线所表示的反应方程式为OA:_,AB_。(2)A 点已参加反应的 CO2和 Ca(OH)2的物质的量之比为_。(3)B 处溶液中存在的浓度较大的两种离子是_和_(填离子符号) ,将 B处生成的溶液煮沸可见到的现象是_解析:CO2与 Ca(OH)2反应,CO2的量直接影响产物的生成,图形较清楚地反映了这一关系,依据有关反应原理:CO2(少)+Ca(OH)2= CaCO3+H2O ,AB 段:CO2+CaCO3+H2O= Ca(HCO3)2便可判断图形中各段所发生的反应,OA 段随着 CO2继续通入 CaCO3的量逐渐增大,A 点达到沉淀最大值,AB 段随 CO2的继续通入,生成的 CaCO3不断溶解转化为 Ca(HCO3)2,B 点 CaCO3全溶解,溶液又变得澄清。答案:(1)OA段:CO2+Ca(OH)2= CaCO3+HAB 段:CO2+CaCO3+H2O= Ca(HCO3)2(2)A 点:n(CO2)nCa(OH)2=11(3)Ca2+ HCO3 因 Ca(HCO3)2受热分解,溶液变浑浊,有气泡逸出。【例例 2】下列关于硅的说法不正确的是 ( )A.硅是非金属元素,但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体D.硅的导电性能介于金属和绝缘体之间,是良好的半导体材料C 硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质起反应 D.当加热到一定温度时,硅能与氧气、氢气等非金属反应解析: 常温下,硅可与氟气、氢氟酸、强碱溶液反应,加热和高温条件下,硅能与氧气、氢气起反应。选 C。答案: C【例例 3】石墨炸弹爆炸时能在方圆几百米范围内撒下大量石墨纤维,造成输电线、电厂设备破坏。这是由于石墨( )A . 有放射性 B. 易燃、易爆 C. 能导电 D. 有剧毒解析:利用了石墨的导电性能,石墨纤维落在输电线上,造成线路短路,发电机和其他设施损坏。石墨性质稳定,无毒也不易燃、易爆。答案: C- 4 -【例 1】 (2010 全国卷 1)下面关于 SiO2晶体网状结构的叙述正确的是A存在四面体结构单元,O 处于中心,Si 处于 4 个顶角B最小的环上,有 3 个 Si 原子和 3 个 O 原子C最小的环上,Si 和 O 原子数之比为 1:2D最小的环上,有 6 个 Si 原子和 6 个 O 原子【解析】二氧化硅是原子晶体,结构为空间网状,存在硅氧四面体结构,硅处于中心,氧处于 4 个顶角所以 A 项错误;在 SiO2晶体中,每 6 个 Si 和 6 个 O 形成一个 12 元环(最小环) ,所以 D 对,B、C 都错误!【答案】D【命题意图】考查学生的空间想象能力,和信息迁移能力,实际上第三册课本第一单元里面有结构图!【点评】怎样理解 SiO2的结构,可从晶体硅进行转化,晶体硅与金刚石结构相似,只需将 C 原子换成 Si 原子即可,课本上有我直接拿来用,再将 Si-Si 键断开,加入氧即可,见:但是若将题目中 B、B、D 三个选项前面分别加上“平均每个”,则本题的答案就又变了,这时就要应用均摊法了,由于每个 Si 原子被 12 个环所共用,每个 O 原子被 6 个环所共用,每个 Si-O 键被 6 个环所共用,则均摊之后在每个环上含有 0.5 个 Si,1 个 O,2 个 Si-O 键,此时则 B、D 错误,C 正确了,也即在 1molSiO2中含有 4 mol Si-O 键(这是我们经常考的) 。【例2】 (江苏省扬州市2010届高三四模)多晶硅(硅单质的一种)被 称为“微电子大厦的基石” ,制备中副产物以SiCl4为主,它对环境污染很大,能遇水强烈水解,放出大量的热。研究人员利用SiCl4水解生成的盐酸和钡矿粉(主要成份为BaCO3,且含有钙、铁、镁等离子)制备BaCl22H2O,工艺流程如下。已知常温下Fe3+、Mg2+完全沉淀的pH分别是:3.4、12.4。 40SiCl4H2O pH=7 A20%NaOH H4SiO4 pH=BaCl2 70H2O212.5(1)SiCl4水解控制在 40以下的原因是 。已知:SiCl4(s)+H2(g)=SiHCl3(s)+HCl(g) H1=47 kJ/molSiHCl3(s)+H2(g)=Si(s)+3HCl(g) H2=189 kJ/mol- 5 -则由 SiCl4制备硅的热化学方程式为 。(2)加钡矿粉时生成BaCl2的离子反应方程式是 。(3)加20% NaOH调节pH=12.5,得到滤渣A的主要成分是 ,控制温度70的目的是 。(4)BaCl2滤液经蒸发浓缩、降温结晶、过滤,再经真空干燥后得到2H2O。实验室中蒸发浓缩用到的含硅酸盐的仪器有 种。(5)为体现该工艺的绿色化学思想,该工艺中能循环利用的物质是 。【答案】 (1)防止 HCl 挥发污染环境或控制 SiCl4的水解速率,防止反应过于剧烈。SiCl4(s)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g) H=236kJ/mol(4 分)(2)BaCO3+2H+=Ba2+CO2+H2O(2 分)(3)Mg(OH)2、Ca(OH)2,确保钙离子完全除去(或温度越高,Ca(OH)2溶解度越小) 。 (2 分)(4)3(2 分)(5)BaCl2溶液(2 分)【一课一练】一、选择题一、选择题(本题包括本题包括 12 小题,每小题小题,每小题 4 分,共分,共 48 分分)1.(浙江省绍兴一中 2010 届高三上学期期末调研)2009 年 10 月 6 日,瑞典皇家科学院宣布,将 2009 年物理诺贝尔奖授予英籍华裔科学家高锟,表彰他在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”取得的突破性成就。光导纤维的主要成分是( )ASi BSiO2 CH2SiO3 DNa2SiO3【答案】B2.(山东省聊城一中 2010 届高三期末考试)氮化硅(SiN4)是一种新型陶瓷材料,它可由石英与焦炭在高温的氮气流中,通过以下反应制得:3SiO2+6C+2N2 Si3N4+6CO。下列叙述正确的是( )A在氮化硅的合成反应中,N2是还原剂,SiO2是氧化剂B上述反应中每生成 1molSi3N4,N2得到 12mol 是电子C若已知上述反应为放热反应,升高温度,其平衡常数增大D若使压强增大,上述平衡向正反应方向移动【答案】B3.(河南省内乡一高 2010 届高三第一次月考)制取下列物质时,不需用石灰石作原料的是( ) A硅酸 B水泥 C玻璃 D生
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