第13讲　碳、硅及其重要化合物 讲义 高考化学创新复习.docx

第四章非金属元素及其重要化合物

[考纲解读]1.了解常见非金属元素C、Si、Cl、S、N的单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。2.了解常见非金属元素单质及其重要化合物对环境的影响。

第13讲碳、硅及其重要化合物

一、碳、硅单质

1．单质的结构、存在形态、物理性质和用途

碳

硅

存在形态

eq\x(01)游离态和化合态

化合态

结构

金刚石：eq\x(02)空间网状结构；

石墨：层状结构

晶体硅：与eq\x(03)金刚石类似的空间结构

同素异形体

金刚石、石墨、C60

eq\x(04)晶体硅、无定形硅

物理性质

金刚石：熔点eq\x(05)高、硬度eq\x(06)大；

石墨：硬度eq\x(07)小、

电的良导体、有滑腻感

晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点eq\x(08)较高

用途

金刚石用作切割刀具，eq\x(09)石墨用作电极、铅笔芯、高温润滑剂

eq\x(10)半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池

2．碳和硅的化学性质

碳

硅

与单质

反应

氧气不足生成eq\x(01)CO，氧气足量生成eq\x(02)CO2

与氧气、氟气、氯气反应生成eq\x(03)SiO2、eq\x(04)SiF4、SiCl4

与氧化

物反应

与CuO反应：eq\x(05)2CuO＋Ceq\o(=====,\s\up7(△))2Cu＋CO2；

与CO2反应：eq\x(06)C＋CO2eq\o(=====,\s\up7(高温))2CO；与水蒸气反应：eq\x(07)C＋H2O(g)eq\o(=====,\s\up7(高温))CO＋H2

与FeO反应：Si＋2FeOeq\o(=====,\s\up7(高温))SiO2＋2Fe

与酸

反应

与浓硫酸反应

eq\x(08)C＋2H2SO4(浓)eq\o(=====,\s\up7(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O

与浓HNO3反应

eq\x(09)C＋4HNO3(浓)eq\o(=====,\s\up7(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O

不能被浓硫酸、浓硝酸氧化，但可与氢氟酸反应：eq\x(10)Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑

3．硅的工业制法及提纯

石英砂eq\o(――→,\s\up7(①焦炭),\s\do5(高温))粗硅eq\o(――→,\s\up7(②氯气),\s\do5(加热))SiCl4eq\o(――→,\s\up7(③氢气),\s\do5(高温))高纯硅

反应①：eq\x(01)SiO2＋Ceq\o(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑。

反应②：eq\x(02)Si＋2Cl2eq\o(=====,\s\up7(△))SiCl4。

反应③：eq\x(03)SiCl4＋2H2eq\o(=====,\s\up7(高温))Si＋4HCl。

二、碳、硅的氧化物

1．一氧化碳

(1)物理性质

eq\x(01)无色气体，eq\x(02)有毒，eq\x(03)难溶于水。

(2)化学性质

①燃烧：

2CO＋O2eq\o(=====,\s\up7(点燃))2CO2，eq\x(04)淡蓝色火焰(空气中燃烧)。

②还原Fe2O3：

eq\x(05)Fe2O3＋3COeq\o(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2(冶炼金属)。

2．二氧化碳和二氧化硅的比较

物质

二氧化硅

二氧化碳

结构

eq\x(01)空间网状结构，eq\x(02)不存在单个分子

eq\x(03)存在单个CO2分子

主要物

理性质

硬度eq\x(04)大，熔、沸点eq\x(05)高，常温下为eq\x(06)固体，eq\x(07)不溶于水

熔、沸点eq\x(08)低，常温下为气体，eq\x(09)可溶于水

化学性质

①与水

反应

不反应

eq\x(10)CO2＋H2OH2CO3

②与碱

性氧化

物反应

如与CaO反应：

eq\x(11)SiO2＋CaOeq\o(=====,\s\up7(高温))CaSiO3

如与Na2O反应：

eq\x(12)Na2O＋CO2===Na2CO3

③与碱

(NaOH)

反应

eq\x(13)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用eq\x(14)橡胶塞)

CO2少量：eq\x(15)CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O

CO2过量：eq\x(16)CO2＋NaOH===NaHCO3

④与酸

反应

只与氢氟酸反应：

eq\x(17)