第1讲碳硅及其化合物.docx
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第1讲碳硅及其化合物
第1讲 碳、硅及其化合物
最新考纲要求
核心素养脉络
1.了解碳、硅单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及应用。
2.了解碳、硅单质及其重要化合物对环境的影响
1.宏观辨识与微观探析:
能从不同层次认识碳、硅化合物的多样性,并对物质进行分类。
能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。
2.变化观念与平衡思想:
知道二氧化硅发生化学反应需要一定的条件,并遵循一定规律。
3.证据推理与模型认知:
知道可以通过分析、推理等方法认识研究碳、硅的本质特征、构成要素及其相互关系,建立模型。
能运用模型解释化学现象,揭示现象的本质和规律。
考点一 碳及其化合物
一、碳的单质
存在形态
游离态和化合态
结构
金刚石:
空间网状结构;
石墨:
层状结构
同素异形体
金刚石、石墨、C60
物理性质
金刚石:
熔点高、硬度大;
石墨:
硬度小、电的良导体、有滑腻感
化学性质
与O2
反应
氧气不足生成CO,氧气足量生成CO2
与氧化
物反应
与CuO反应:
2CuO+C2Cu+CO2↑(可用于金属的冶炼);
与CO2反应:
CO2+C2CO;
与H2O(g)反应:
C+H2O(g)CO+H2(制水煤气)
与强氧化
性酸反应
与浓硫酸反应:
C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
用途
金刚石:
用作切割刀具、装饰品等;
石墨:
用作电极、铅笔芯、高温润滑剂
二、碳的氧化物——CO和CO2
CO
CO2
物理
性质
无色、无味的有毒气体,难溶于水
无色、无味的气体,能溶于水,固态二氧化碳俗称干冰
化学
性质
①可燃性:
2CO+O22CO2
②还原性:
CO+CuOCu+CO2
①与水反应:
CO2+H2OH2CO3
②与CaO反应:
CO2+CaO===CaCO3
③与足量澄清石灰水反应:
CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓
+H2O
④与Mg反应:
2Mg+CO22MgO+C
实验
室制法
——
CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
注意
(1)CO2无毒,不是大气污染物,但二氧化碳是一种温室气体。
(2)CO与N2的相对分子质量相同,均为28,二者密度与空气密度相差不大,不能用排空气法收集。
(3)实验室制取CO2时不能用稀硫酸代替稀盐酸,因CaSO4为微溶性物质,CaSO4覆盖在石灰石或大理石的表面会阻止反应持续进行。
[思维诊断] 判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)12C、13C、14C是碳的三种同素异形体( )
(2)金刚石和石墨由相同的元素组成,因此它们具有相同的性质( )
(3)石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应( )
(4)向空气中排放二氧化碳会形成酸雨( )
(5)向Na2SiO3溶液中通入CO2,溶液变浑浊,继续通入CO2至过量,浑浊消失( )
(6)向Ca(ClO)2溶液中通入CO2气体,溶液变浑浊,继续通入CO2至过量,浑浊消失( )
(7)向CaCl2溶液中通入CO2,无明显现象,若先通入NH3再通CO2,溶液会变浑浊( )
(8)向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2气体,有晶体析出( )
(9)向NaAlO2溶液中通入CO2气体,一开始有白色沉淀生成,CO2过量,沉淀溶解( )
提示:
(1)×
(2)× (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)√ (8)√ (9)×
教材习题创编
确定混合气体(CO、CO2)中含有CO气体的实验设计方法
按要求回答下列问题:
(1)填写下列指定装置的作用
A:
_________________________________________________。
B:
_________________________________________________。
E:
________________________________________________。
F:
________________________________________________。
(2)写出C中的化学方程式:
________________________________________________。
(3)确定混合气体中含有CO气体的实验现象:
__________________________________________________
________________________________________________。
(4)写出除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法:
①CO(CO2):
________________________________________________。
②CO2(CO):
________________________________________________。
答案:
(1)吸收混合气体中的CO2 证明CO2已被除尽 吸收CO转化成的CO2 点燃CO,防止污染空气
(2)CuO+COCu+CO2
(3)B中澄清石灰水未变浑浊,而D中澄清石灰水变浑浊
(4)①通过NaOH溶液,洗气 ②通过灼热的CuO
1.CO2与碱反应产物的判断
(1)CO2与单一组分反应(如CO2通入NaOH溶液中)分析过程用数轴表示如下:
(2)CO2与多组分[如CO2通入NaOH、Ca(OH)2的混合溶液],反应的顺序是
①Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O
②2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O
③Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3
④CaCO3+CO2+H2O===Ca(HCO3)2
2.CO2与盐溶液反应产物或现象的判断
一般从强酸制弱酸的角度去分析。
由于碳酸比硅酸、次氯酸、苯酚、Al(OH)3(偏铝酸)的酸性强,能用CO2制取上述弱酸,常涉及的变化如下:
CO2+Na2SiO3+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓
2CO2(过量)+Na2SiO3+2H2O===H2SiO3↓+2NaHCO3
(或CO2+Na2SiO3+2H2O===H4SiO4↓+Na2CO3)
CO2+Ca(ClO)2+H2O===CaCO3↓+2HClO
CO2(过量)+NaAlO2+2H2O===Al(OH)3↓+NaHCO3
CO2(少量)+2NaAlO2+3H2O===2Al(OH)3↓+Na2CO3
1.将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的
混合溶液中,生成沉淀的物质的量与所通入CO2的体积关系如图所示。
下列关于整个反应过程中的叙述不正确的是( )
A.Oa段反应的化学方程式是Ba(OH)2+CO2===BaCO3↓+H2O
B.ab段与cd段所发生的反应相同
C.de段沉淀减少是由于BaCO3固体的消失
D.bc段反应的离子方程式是2AlO+3H2O+CO2===2Al(OH)3↓+CO
解析:
选B。
CO2优先与Ba(OH)2反应(图像中Oa段),然后与KOH反应(图像中ab)段,接着与KAlO2反应(图像中bc段),再与K2CO3反应(图像中cd段),最后与BaCO3反应(图像中de段)。
由上述分析可以知道,ab段发生2OH-+CO2===CO+H2O,cd段发生CO+CO2+H2O===2HCO,两阶段反应不相同,故B错误。
2.向四只盛有一定量NaOH溶液的烧杯中通入不同量的CO2气体,再向所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量,并将溶液加热,产生的CO2气体与HCl物质的量的关系如图(忽略CO2的溶解和HCl的挥发):
则下列分析都正确的组合是( )
①Ⅰ图对应溶液中的溶质为NaHCO3
②Ⅱ图对应溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3,且二者的物质的量之比为1∶1
③Ⅲ图对应溶液中的溶质为NaOH和Na2CO3,且二者的物质的量之比为1∶1
④Ⅳ图对应溶液中的溶质为Na2CO3
A.①② B.①③
C.②④D.②③
解析:
选A。
图像Ⅰ刚开始加入盐酸即产生CO2气体,对应溶液中的溶质为NaHCO3,①正确;图像Ⅱ中0~1段消耗HCl的物质的量小于1~3段消耗HCl的物质的量,对应的溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3,且二者的物质的量之比==,②正确;图像Ⅲ中,0~2段消耗HCl的物质的量等于2~4段消耗HCl的物质的量,对应溶液中的溶质为Na2CO3,③错误;图像Ⅳ中,0~2段消耗HCl的物质的量大于2~3段消耗HCl的物质的量,对应溶液中的溶质为Na2CO3、NaOH,④错误。
考点二 硅及其化合物
一、硅、二氧化硅
1.硅单质
(1)晶体硅的结构、性质和用途
结构
晶体硅:
与金刚石类似的空间网状结构
同素异形体
晶体硅、无定形硅
物理性质
晶体硅为灰黑色固体,有金属光泽、硬度大、熔点高
化学性质
与O2反应:
Si+O2SiO2;
与HF反应:
Si+4HF===SiF4↑+2H2↑
用途
半导体材料、制作硅芯片和硅太阳能电池
(2)硅的工业制法
2.二氧化硅和二氧化碳的比较
物质
二氧化硅
二氧化碳
结构
空间立体网状结构,不存在单个分子
存在单个CO2分子
主要物
理性质
硬度大,熔、沸点高,常温下为固体,不溶于水
熔、沸点低,常温下为气体,能溶于水
化学性质
①与水反应
不反应
CO2+H2OH2CO3
②与酸反应
只与氢氟酸反应:
SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O
不反应
③与碱
反应
如SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)
CO2少量:
CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O
CO2过量:
CO2+NaOH===NaHCO3
④与盐反应
如与Na2CO3反应:
SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑
与CaCO3反应:
SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑
如与Na2SiO3反应:
Na2SiO3+H2O+CO2(不足)===H2SiO3(胶体)+Na2CO3或Na2SiO3+2H2O+2CO2(足量)===H2SiO3(胶体)+
2NaHCO3
⑤与碱
性氧化
物反应
如与CaO反应:
SiO2+CaOCaSiO3
如与Na2O反应:
Na2O+CO2===Na2CO3
用途
制作光导纤维、光学仪器、电子部件
制饮料、制碳酸盐
[思维诊断1] 判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)硅在自然界中只以化合态的形式存在( )
(2)Si→SiO2→H2SiO3均能一步转化( )
(3)加热到一定温度,硅能与氧气、氯气等非金属反应( )
(4)常温下硅既不能与强酸反应也不能与强碱反应( )
(5)SiO2不与任何酸反应,可用石英制造耐酸容器( )
(6)不能用SiO2与水反应的方法来制取硅酸,不能用瓷坩埚来加热烧碱或纯碱使其熔化( )
(7)SiO2可与HF反应,因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中( )
提示:
(1)√
(2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)√
二、硅酸、硅酸盐
1.硅酸的性质、制备与应用
2.硅酸盐
(1)概念:
由硅、氧和金属组成的化合物的总称,是构成地壳岩石的主要成分。
(2)表示方法:
硅酸盐矿物的成分复杂,常用氧化物的形式表示它们的组成,如硅酸钠(Na2SiO3)写成Na2O·SiO2,钾云母(KH2Al3Si3O12)写成K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O。
(3)硅酸钠(Na2SiO3)——又称泡花碱。
①白色、可溶于水的粉末状固体,
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- 讲碳硅 及其 化合物
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