2022年高三总复习必备专题碳硅及其化合物 2.pdf

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1、学习必备欢迎下载一、知识点一、碳、硅及其化合物1碳碳在常温下非常稳定，但在高温条件下活动性增强，主要表现为还原性(1) 与单质反应2C+O22CO C+O2CO2(2) 与某些氧化物反应C+CO22CO C+H2O(g)CO+H22C+SiO2Si+2COC+2CuO2Cu+CO2(3) 与氧化性酸反应C+2H2SO4( 浓)CO2+2SO2+2H2O C+4HNO3( 浓)CO2+4NO2+2H2O 2碳的氧化物(1)CO 物理性质：无色无味、难溶于水，有剧毒的气体。具有可燃性和还原性。化学性质：2CO+O22CO23CO+Fe2O32Fe+3CO2CO+H2OCO2+H2(2)CO2物理性

2、质：无色无味，能溶于水(1 1) 的气体。密度比空气大，易液化。化学性质：氧化性： CO2+C2CO 酸性氧化物的通性CO2+H2OH2CO3CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O CO2+H2O+CaCO3=Ca(HCO3)2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 10 页学习必备欢迎下载2CO2+Ca(OH)2=Ca(HCO3)2CO2+CaOCaCO33碳酸盐(1) 溶解性正盐中只有碱金属的碳酸盐和铵盐溶于水，所有酸式盐均溶于水。一般酸式盐比相应正盐易溶，但碱金属的碳酸氢盐比正盐溶解度小。(2) 热稳定性一般规律：可溶

3、性碳酸正盐不溶性碳酸正盐酸式碳酸盐。Na2CO3 CaCO3NaHCO3(3) 正盐与酸式盐的相互转化4硅(1) 与单质反应Si+2Cl2SiCl4( 无色液体 ) Si+O2SiO2(2) 硅的制取：SiO2+2CSi+2CO( 得到粗硅 ) 精制： Si+2Cl2SiCl4 SiCl4+2H2Si+4HCl 5二氧化硅(1) 酸性氧化物的通性SiO2+CaOCaSiO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O (2) 氧化性SiO2+2CSi+2CO(3) 和 HF反应： SiO2+4HF=SiF4+2H2O 6硅酸和硅酸盐精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结

4、 - - - - - - -第 2 页，共 10 页学习必备欢迎下载(1) 硅酸是不溶于水的白色固体，酸性比碳酸还弱。设计实验验证硅酸酸性比碳酸还弱：Na2SiO3+2 HCl= H2SiO3（胶体） +2 NaCl Na2SiO3+ CO2+H2O= H2SiO3（胶体） + Na2CO3(2) 硅酸盐硅酸盐种类繁多，结构复杂，是构成地壳岩石的主要成分。常用SiO2和金属氧化物表示它的组成。如黏土：Al2O32SiO2 2H2O 7硅酸盐工业水泥玻璃陶瓷原料黏土、 CaCO3、石膏纯碱、石灰石、石英黏土反应原理复杂反应原理Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2Ca

5、SiO3+CO2 水泥的主要成分：3CaO SiO2、2CaO SiO2、3CaO Al2O3普通玻璃的主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO28碳及其化合物转化关系9硅及其化合物转化关系精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 10 页学习必备欢迎下载二、典型例题例 1. 工业上制备纯硅反应的热化学方程式如下：SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g);mol(Q0) 某温度、压强下，将一定量反应物通入密闭容器进行以上反应( 此条件下为可逆反应) ，下列叙述正确的是（）。A.反应过程中，若增大压强能提高S

6、iCl4的转化率B.若反应开始时SiCl4为 1 mol, 则达平衡时，吸收热量为Q kJ C.反应至 4 min 时，若 HCl 浓度为 0.12 mol/L,则 H2的反应速率为0.03 mol/(L.min) D.当反应吸收热量为0.025Q kJ 时，生成的HCl 通入 100 mL 1 mol/L 的 NaOH溶液恰好反应【解析】本题以制取高纯硅工业生产原理为背景，主要知识内容有可逆反应的概念、反应热和热化学方程式、化学反应速率、化学平衡的移动和有关基本计算，知识覆盖面较大。本题侧重于考查考生能否敏捷、准确地汲取试题所给信息并进行思维转换，对化学平衡等原理和概念理解的整体性和严密性、

7、思维的灵活性和应变性有一定要求。本题题干情景新，虽然设问角度比较常规，仍能较好地考查考生对有关知识的掌握程度及观察能力和思维能力。本题为较容易题。审题时要仔细、全面，抓住要点，即该反应的可逆性、产物Si 为固态及正反应为气体体积增大的吸热反应等。增大体系压强会使化学平衡向缩小气体体积的方向移动，即该反应向逆向移动，必然会降低SiCl4的转化率。从反应的热化学方程式可以看出，1mol SiCl4完全参加反应吸收热量为Q kJ ，但反应是可逆的，1mol SiCl4没有全部转化，吸收的热量应小于 Q kJ。HCl 的反应速率为 0.03 mol/ (Lmin) ，化学方程式中H2与 HCl 的化学

8、计量数之比为 12，H2的反应速率为0.015 mol/ (Lmin) 。当反应有4 mol HCl生成时吸收热量为 Q kJ，现吸收0.025Q kJ热量，必然有0.1mol HCl生成， 100 mL 1mol/L NaOH溶液中NaOH 的物质的量为0.1mol ，可与生成的HCl 恰好反应。【答案】 D 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 10 页学习必备欢迎下载例 2将足量CO2通人 KOH和 Ca（ OH ）2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量（n）和通入 CO2体积（ y）的关系正确的是A B C D 【解析】

9、 解答此题的关键是掌握碳酸正盐和酸式盐的转化关系及条件。起始时反应的离子方程式为： CO22OHCa2CaCO3 H2O ，当 Ca2完全沉淀时，溶液中还剩余OH，再通CO2，反应的离子方程式为：CO22OHCO32H2O，继续通CO2，反应式为： CO32CO2H2O2HCO3，再通CO2，反应式为：CaCO3CO2H2OCa（HCO3）2。反映在图象上即为D。【答案】 D 【例 3】 向下列物质的浓溶液中缓慢地通入过量CO2气体，整个过程中无明显现象的是A水玻璃 B 苯酚钠 C 漂白粉 D 饱和碳酸钠 E 氯化钙答案 ：E。规律总结：此题易出错的地方有三个：CO2通入氯化钙溶液无明显现象；

10、题干中CO2是过量的；碳酸氢钠因溶解度小而结晶析出。例 4(09 年广东理基 22)下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是硅是构成一些岩石和矿物的基本元素水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料ABCD答案： C 三、课时作业1、从石英砂制取并获得高纯硅的主要化学反应如下： SiO2 2CSi （粗） 2CO Si （粗） 2Cl2SiCl4 SiCl42H2Si （纯） 4HCl 关于上述反应的分析不正确的是（）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 10 页学习必备欢

11、迎下载A、是置换反应，是化合反应B高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅C任一反应中，每消耗或生成28 g 硅，均转移4 mol 电子D高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合可得高纯硅2、现有下列五个转化，其中不可能通过一步反应实现的是SiO2Na2SiO3CuSO4CuCl2SiO2H2SiO3CuO Cu (OH)2 Ca3(PO4)2Ca(H2PO4)2 A B C D 3、下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是硅是构成一些岩石和矿物的基本元素水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料A B C D4、.能证明碳酸的酸性比硅酸强

12、的事实是（）。A. 二氧化碳溶于水生成碳酸，二氧化硅不溶于水也不跟水直接反应生成硅酸B.在高温条件下，二氧化硅跟碳酸钠反应，生成硅酸钠和二氧化碳C. 二氧化硅的熔点比二氧化碳高D. 二氧化碳通入Na2SiO3的稀溶液中，生成白色胶状沉淀5、将足量CO2气体通入下列溶液中，始终没有沉淀生成的是（）ACaCl2溶液 B石灰水C饱和 Na2CO3溶液 D硅酸钠溶液精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 10 页学习必备欢迎下载6、晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤为：高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；粗硅与干燥的HCl 气

13、体反应制得SiHCl3： Si+3HClSiHCl3+H2；SiHCl3与过量的氢气在1000 1100 时反应制得纯硅。已知SiHCl3能与水剧烈反应，且在空气中易自燃。请回答下列问题：（1）第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 ）中含有少量的SiCl4（沸点 57.6 ）和 HCl （沸点 -84.7 ） ，提纯 SiHCl3常用的方法为 _。（3）用 SiHCl3与过量的氢气反应制备纯硅的装置如下图所示（热源及夹持装置略去）。装置 B 中的试剂是 _，装置 C 中的烧瓶需要加热，其目的是_。反应一段时间后，装置D 中观

14、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_ _。为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检验实验装置的气密性，控制好反应温度以及_。为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需加入的试剂是_（填写字母代号） 。a. 碘水b. 氯水c.NaOH溶液d.KSCN溶液e.Na2SO3溶液四、课后作业1、下列物质的溶液中，通入过量的CO2溶液仍为浑浊的是（）Na2SiO3 Ca(OH)2CaCl2NaAlO2苯酚钠Ca(ClO)2A B C D2、在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是（）焦炭纯碱碳酸钙氢氟酸硝酸氢氧化钠碳酸钙

15、A B C D精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 10 页学习必备欢迎下载3、向下列溶液中滴加稀硫酸，生成白色沉淀，继续滴加稀硫酸，沉淀溶解的是 ANa2SiO3 BBaCl2 CFeCl3 DNaAlO24、下列反应中说明硅具有弱氧化性的是（）。A.2Mg+SiO22MgO+Si B.Si+2F2SiF4C.Si+4HF=SiF4+2H2D.3C+SiO22CO +SiC5、下列关于二氧化硅的叙述正确的是（）。A. 二氧化硅是由二氧化硅分子组成的，它的熔点高，硬度大B.二氧化硅用于制造晶体管、集成电路C. 二氧化硅用于制造

16、石英钟表的压电材料和光导纤维D. 二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸7、A、B、C、D是在中学化学中常见的四种化合物，它们各由两种元素组成，甲、乙是两种单质，这些化合物和单质之间存在下图关系：（ 1） 化合物 C中一定含 ( 填“甲元素”或“乙元素”) 。（ 2）单质甲的化学式是，化合物 A的化学式为。（ 3）写出化合物B和化合物D在高温下发生化学反应并有化合物A产生的化学方程式：。17、如下图所示的物质的转化关系中，A是一种固体单质，E是一种白色沉淀。据图填写：（1） B 的化学式是 _，目前 B已被用作 _的主要原料。（2） B 和 a溶液反应的离子方程式是_ 。（3） A 和 a溶液反

17、应的化学方程式是_ 。（4） C 和过量盐酸反应的离子方程式是_。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 10 页学习必备欢迎下载答案： 1、D 2、B 3、C 4、D 5、A 6、B 7、D 8、D 9、A 10、C 15、（1）SiO2+2CSi+2CO（2）蒸馏（分馏）（3）浓硫酸；使SiHCl3汽化有固体生成；在高温下普通玻璃会软化； SiHCl3+H2Si+3HCl 排尽装置内的空气bd【试题分析】（1 ）制备粗硅的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO。 （2）SiHCl3、 SiCl4和 HCl是沸点相差较大的三种

18、液体，其分离的方法为蒸馏（或分馏），在 33.0 接收到的馏分就是SiHCl3。 （3）用锌和稀硫酸反应制得的氢气，含杂质水蒸气，又因为SiHCl3能与水发生剧烈反应，所以水蒸气必须事先除去，装置B 中所盛的试剂应为浓硫酸，用于除去氢气中的水蒸气。装置 C 加热的目的是使SiHCl3变为蒸气，进入到装置D 中与氢气在高温下反应。在 D 中 SiHCl3蒸气与过量的氢气反应制得纯硅，生成 HCl 气体， 现象为有固体物质生成。因为装置 D 中的反应是在1000 1100 的高温下进行，而在高温下普通玻璃会软化，因此需用石英玻璃， 它耐高温。D 中发生的反应为SiHCl3+H2Si+3HCl。由于

19、 SiHCl3易在空气中发生自燃，因此还必须排尽装置内的空气。若硅中含有铁单质，加稀盐酸溶解之后，硅不溶解，铁单质与盐酸反应变成Fe2+，检验 Fe2+的存在，可先加入氯水，发生反应：Cl2+2Fe2+=2Fe3+2Cl-，氯水把Fe2+氧化成 Fe3+，再加入KSCN 后溶液显血红色，可以检验铁单质的存在16、 （1） 乙（2） O2；CO2（3）CO H2OCO2H2。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 10 页学习必备欢迎下载17、 （1）SiO2光导纤维（2）SiO2+ 2OH-= SiO32-+ H2O （3）Si + 2Na2SiO3 + H2O = Na2SiO3 + 2H2（4）SiO32- + 2H+ = H2SiO3精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 10 页