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2019-2020年高考化学一轮复习 课时13 碳、硅单质及其化合物考点过关碳、硅单质的存在及性质【基础梳理】1. 单质的存在形态、物理性质及用途碳硅存在形态态、态态结构 金刚石 石墨C60硅物理性质金刚石:熔点、硬度;石墨:硬度，是电的良导体灰黑色固体，有金属光泽，熔点、硬度，有脆性用途用作切割刀具，用作电极、铅笔芯硅用于材料和合金材料?由石英砂制取并获得高纯硅的主要反应的化学方程式如下:SiO2+2C?Si(粗)+2Cl2SiCl4SiCl4+2H2Si(纯)+4HCl2. 化学性质碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。【典型例题】 下列对物质用途的描述错误的是 ()A. 高温下用焦炭还原SiO2得到粗硅和一氧化碳B. 在高温下，粗硅提纯涉及的反应是氧化反应 C. 硅是一种良好的半导体材料 D. 制备光导纤维的原料是SiO2答案B解析粗硅提纯涉及的反应是先氧化后还原反应，B项错误。 二氧化硅(SiO2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料(各种转化见下图)。下列说法正确的是 ()A. SiO2既能与HF反应，又能与NaOH反应，属于两性氧化物B. SiO2和Si都是光导纤维材料C. 在硅胶中加入CoCl2可显示硅胶吸水是否失效D. 图中所示转化反应都是非氧化还原反应答案C解析两性氧化物的定义为与酸和碱反应均生成盐和水的氧化物，SiO2与HF反应得到的SiF4不属于盐类，A错误;SiO2是光导纤维材料，Si为半导体材料，B错误;CoCl2在吸水和失水状态下显示不同的颜色，C正确;制取Si的过程中涉及氧化还原反应，D错误。 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;SiCl4+2H2Si(纯)+4HCl。关于上述反应的分析不正确的是 ()A. 粗硅中可能含有SiO2、C等杂质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答案D解析三步反应是按一定顺序反应，且反应条件也不同。 我国目前制备多晶硅主要采用三氯氢硅氢还原法、硅烷热解法和四氯化硅氢还原法。由于三氯氢硅氢还原法具有一定优点，被广泛应用。其简化的工艺流程如下图所示:(1)制备三氯氢硅的反应为Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)H=-210 kJmol-1。伴随的副反应有Si(s)+4HCl(g)SiCl4(g)+2H2(g)H=-241 kJmol-1。SiCl4在一定条件下与H2反应可转化为SiHCl3，反应的热化学方程式为SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g)H=。(2)由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式为? 。该生产工艺中可以循环使用的物质是? (至少写出两种)。(3)由于SiH4具有易提纯的特点，因此硅烷热分解法是制备高纯硅很有发展潜力的方法。工业上广泛采用的合成硅烷方法是让硅化镁和固体氯化铵在液氨介质中反应得到硅烷，化学方程式是 ;?整个制备过程必须严格控制无水，否则反应将不能生成硅烷，而是生成硅酸和氢气等，其化学方程式为? ;?整个系统还必须与氧隔绝，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由于硅烷在空气中易燃，浓度高时容易发生爆炸 碳、硅的特殊性(1)一般情况下，非金属元素单质的熔、沸点低，硬度小，但硅、金刚石的晶体类型是原子晶体，所以它们的熔、沸点高，硬度大，其中金刚石为硬度最大的物质。(2)一般情况下，非金属元素单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。(3)一般情况下，较强氧化剂+较强还原剂较弱氧化剂+较弱还原剂，而碳却还原出比它更强的还原剂:SiO2 +2CSi+2CO，2FeO+C2Fe+CO2。(4)硅为非金属单质，却可以和强碱反应，得到氢气:Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2。(5)非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，而Si却能与HF发生反应:Si+4HFSiF4+2H2。(6)一般情况下，只有非常活泼的金属(Na、K等)才能够置换出水中的氢，但碳单质却能与水蒸气反应:C+H2O(g)CO+H2。碳、硅的主要化合物【基础梳理】1. SiO2与CO2化学式SiO2CO2晶体类型晶体晶体用途SiO2是制造光导纤维的主要原料干冰可用于人工降雨化学性质与水反应不反应CO2+H2OH2CO3与C反应SiO2+2CSi+2COC+CO22CO与HF反应SiO2+4HF不反应与碱反应SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O盛碱液的试剂瓶要用，碱溶液只能装在滴定管中CO2(少量)+2NaOHCO2(过量)+NaOH与盐反应SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2(Na2SiO3的水溶液称为)Ca(ClO)2+CO2+H2OCaCO3+2HClOCO2+Na2CO3+H2O与碱性氧化物反应SiO2+CaOCaSiO3CO2+Na2ONa2CO32. 硅酸与碳酸化学式H2SiO3 H2CO3 颜色与状态白色、粉末状无色液态，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 挥发性不挥发挥发酸性硅酸碳酸稳定性硅酸碳酸相互转化Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2CO2+H2O+Na2SiO3Na2CO3+H2SiO3H2SiO3SiO2+H2O【典型例题】 下列说法正确的是 ()A. 高温下焦炭和石英砂(SiO2)制取硅的反应中，同时生成二氧化碳B. CO2通入到CaCl2溶液中，会出现沉淀C. 硅是构成矿物和岩石的主要元素，在地壳中的含量在所有元素中居第一位D. 盛放NaOH溶液的试剂瓶瓶塞要用橡皮塞或软木塞答案D解析A选项错误，因为反应生成一氧化碳;B选项错误，因为不反应，无沉淀生成;C选项，氧元素在地壳中的含量居第一位，错误;D选项正确，试剂瓶瓶塞要用橡皮塞或软木塞，可以防止NaOH与玻璃中的SiO2反应生成Na2SiO3。 下列说法不正确的是 ()A. SiO2是酸性氧化物，但是能和氢氟酸反应B. 在氢氧化钠溶液中通入过量CO2的离子方程式:2OH-+CO2C+H2OC. 水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂D. CO2通入硅酸钠溶液会生成白色沉淀，说明酸性:碳酸大于硅酸答案B解析在氢氧化钠溶液中通入过量CO2的离子方程式为OH-+CO2HC。 下列说法不正确的是 ()A. SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应B. 二氧化硅是生产光纤制品的基本原料C. 水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂D. 酸性氧化物可以和碱反应，但均不能与酸反应答案D解析SiO2是酸性氧化物，但能与氢氟酸反应。 水泥、玻璃和陶瓷等硅酸盐产品硅酸盐材料是传统的无机非金属材料，玻璃、水泥、各种陶瓷等都是以黏土、石英和石灰石等为原料生产的硅酸盐制品。可比较如下:硅酸盐产品水泥玻璃原料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英反应原理发生复杂的物理化学变化(不作要求)SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2主要设备水泥回转窑玻璃窑主要成分3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3Na2SiO3、CaSiO3、SiO2反应条件高温高温