碳硅及其化合物

《碳硅及其化合物》1課前體驗(yàn)1.回答下列問(wèn)題(1)寫(xiě)出碳族元素的所有元素名稱、元素符號(hào)。

C(碳)Si(硅)Ge(鍺)Sn(錫)Pb(鉛)①二氧化碳與某種金屬反應(yīng)②實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳③工業(yè)上制取粗硅氫氟酸腐蝕玻璃④石英與苛性鈉溶液反應(yīng)⑤制取普通玻璃的兩個(gè)主要反應(yīng)(2)寫(xiě)出下列反應(yīng)方程式2Mg+CO22MgO+CCaCO3+2HCl2CaCl2+H2O+CO2↑2C+SiO22CO↑+SiSiO2+4HFSiF4+2H2OSiO2+2NaOHNa2SiO3+H2OSiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑2課前體驗(yàn)⑥硅單質(zhì)與氫氧化鉀溶液反應(yīng)⑦水玻璃長(zhǎng)期放置于空氣中變質(zhì)：⑧工業(yè)上制取水煤氣Si+2KOH+H2OK2SiO3+2H2↑Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3↓C+H2OCO+H23課前體驗(yàn)1.回答下列問(wèn)題(3)把下列式子改寫(xiě)成氧化物的形式，請(qǐng)?zhí)钊霗M線上：①硅酸鈣：CaSiO3②高嶺石：Al2(Si2O5)(OH)4③滑石：Mg3(Si4O10)(OH)2④鈣沸石：Ca(Al2Si3O7)(OH)6CaO·SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O3MgO·4SiO2·H2OCaO·Al2O3·3SiO2·3H2O

【解析】分別將各種元素寫(xiě)成氧化物形式，然后根據(jù)原子數(shù)配出氧化物的比例。4課前體驗(yàn)2.下列說(shuō)法均摘自某些科普雜志，你認(rèn)為無(wú)科學(xué)性錯(cuò)誤的事A.鉛筆芯的原料是重金屬鉛，兒童在使用時(shí)不可以用嘴吮吸鉛筆，以免引起鉛中毒B.CO有毒，生有煤爐的居室，可放置數(shù)盆清水，這樣可有效的吸收CO，防止煤氣中毒C.汽水澆灌農(nóng)田有一定的道理，其中二氧化碳的緩釋，有利于作物的光合作用D.用加酶洗衣粉洗滌衣服時(shí)，熱水比溫水好【解析】鉛筆芯原料是石墨不是鉛，A錯(cuò)；CO不能被水吸收，B錯(cuò)；酶作為催化劑，溫度如果太高會(huì)失去活性，D錯(cuò)。5課前體驗(yàn)3.有關(guān)材料分類正確的是A.硅酸鹽材料屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料B.高溫結(jié)構(gòu)陶瓷屬于新型無(wú)機(jī)金屬材料，屬于結(jié)構(gòu)材料C.新型無(wú)機(jī)非金屬材料包括半導(dǎo)體材料，光導(dǎo)纖維，氧化鋁陶瓷等D.氮化硅陶瓷屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料，但不是高溫結(jié)構(gòu)材料【解析】硅酸鹽材料屬于傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料，A錯(cuò)；高溫結(jié)構(gòu)陶瓷不是金屬材料，B錯(cuò)；氮化硅陶瓷屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料，是高溫結(jié)構(gòu)材料，D錯(cuò)。6

4.晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備純硅的主要步驟如下：①高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅；②粗硅與干燥HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3：Si+3HClSiHCl3+H2；③SiHCl3與過(guò)量H2在1000～1100℃反應(yīng)制得純硅。已知SiHCl3，能與H2O強(qiáng)烈反應(yīng)，在空氣中易自燃。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：課前體驗(yàn)300℃(1)第①步制備粗硅的化學(xué)反應(yīng)方程式為(2)粗硅與HCl反映完全后，經(jīng)冷凝得到的SiHCl3(沸點(diǎn)33.0℃)中含有少量SiCl4(沸點(diǎn)57.6℃)和HCl(沸點(diǎn)?84.7℃)，提純SiHCl3采用的方法為

SiO2+2CSi+2CO↑分餾(或蒸餾)因HCl易溶于水，而SiHCl3遇H2O強(qiáng)烈水解，故提純SiHCl3的方法只能在無(wú)水的條件下采用蒸餾的方法進(jìn)行分離7課前體驗(yàn)(3)用SiHCl3與過(guò)量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如下(熱源及夾持裝置略去)：①裝置B中的試劑是。裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是②反應(yīng)一段時(shí)間后，裝置D中觀察到的現(xiàn)象是，裝置D不能采用普通玻璃管的原因是，裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為濃硫酸有固體物質(zhì)生成使滴入燒瓶中的SiHCl3氣化。在反應(yīng)溫度下，普通玻璃會(huì)軟化SiHCl3+H2Si+3HCl因SiHCl3強(qiáng)烈水解，故A產(chǎn)生的H2必須干燥，B中盛裝的液體為濃硫酸，燒瓶需加熱是為了使SiHCl3氣化，加快與氫氣的反應(yīng)8課前體驗(yàn)(3)用SiHCl3與過(guò)量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如下(熱源及夾持裝置略去)：③為保證制備純硅實(shí)驗(yàn)的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性，控制好反應(yīng)溫度以及④為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì)，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需再加入的試劑(填寫(xiě)字母代號(hào))是a.碘水b.氯水c.NaOH溶液d.KSCN溶液e.Na2SO3溶液排盡裝置中的空氣bd因高溫下氫氣和氧氣混合容易爆炸，故應(yīng)先排凈裝置中的空氣鐵與鹽酸反應(yīng)生成二價(jià)鐵，常用氯氣先將二價(jià)鐵氧化然后再加入硫氰化鉀進(jìn)行檢驗(yàn)9課前體驗(yàn)5.硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)還原法是當(dāng)前制備高純硅的主要方法，生產(chǎn)過(guò)程示意圖如下：石英砂焦炭高溫粗硅HCl573K以上SiHCl3(粗)精餾SiHCl3(純)H21357K高純硅①寫(xiě)出由純SiHCl3制備高純硅的化學(xué)反應(yīng)方程式②整個(gè)制備過(guò)程必須嚴(yán)格控制無(wú)水無(wú)氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì)，寫(xiě)出配平的化學(xué)反應(yīng)方程式H2還原SiHCl3過(guò)程中若混O2，可能引起的后果是SiHCl3+H2Si+3HCl1357℃3SiHCl3+3H2OH2SiO3↓+H2↑+3HCl高溫下，H2遇O2發(fā)生爆炸。10課前體驗(yàn)(2)下列有關(guān)硅材料的說(shuō)法正確的是(填字母)()A.碳化硅化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可用于生產(chǎn)耐高溫水泥B.氮化硅硬度大、熔點(diǎn)高，可用于制作高溫陶瓷和軸承C.高純度的二氧化硅可用于制造高性能通訊材料——光導(dǎo)纖維D.普通玻璃是由純堿、石灰石和石英砂制成的，其熔點(diǎn)很高E.鹽酸可以與硅反應(yīng)，故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅BC【解析】

SiC和Si3N4均為原子晶體，熔點(diǎn)高，但是碳化硅容易和氧氣反應(yīng)，不適于做耐高溫材料；A錯(cuò)B正確。光導(dǎo)纖維的材料為SiO2，C正確。普通玻璃的主要成分為Na2SiO3和CaSiO3，它是以石英砂(SiO2)、石灰石(CaCO3)和純堿(Na2CO3)為主要原料反應(yīng)制成的。Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2；CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2，但是玻璃沒(méi)有固定熔點(diǎn)，D錯(cuò)正確。常溫下，Si只能與HF反應(yīng)不與HCl反應(yīng)，E錯(cuò)。11課前體驗(yàn)(3)硅酸鈉水溶液俗稱水玻璃。取少量硅酸鈉溶液于試管中，逐滴加入飽和氯化銨溶液，振蕩。寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并給予解釋生成白色絮狀沉淀，又刺激性氣味的氣體生成；解釋：SiO32?與NH4+發(fā)生雙水解反應(yīng)，SiO32?+2NH4++2H2O2NH3·H2O+H2SiO3↓。12典例精析【例1】

將足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量(n)和通入CO2體積(V)的關(guān)系正確的是（）D【解析】混合溶液中有KOH和Ca(OH)2，反應(yīng)過(guò)程按順序如下：①Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O②2KOH+CO2K2CO3+H2O③K2CO3+H2O+CO22KHCO3④CaCO3+H2O+CO2Ca(HCO3)213典例精析D【例1】

將足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量(n)和通入CO2體積(V)的關(guān)系正確的是（）14典例精析變式1向MgSO4和Al2(SO4)3的混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液。下列圖象中，能正確表示上述反應(yīng)的是(橫坐標(biāo)表示加入NaOH溶液的體積，縱坐標(biāo)表示反應(yīng)生成沉淀的質(zhì)量)()A15典例精析【解析】向混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，NaOH溶液先后與Al2(SO4)3溶液、MgSO4溶液反應(yīng)生成氫氧化鋁、氫氧化鎂沉淀，當(dāng)沉淀達(dá)到最多時(shí)，繼續(xù)加入的NaOH溶液將氫氧化鋁沉淀溶解，但氫氧化鎂不能與過(guò)量的NaOH溶液反應(yīng)，所以應(yīng)該沉淀的量先增加后減少，最后不變，故只有A符合題意。16典例精析【例2】“溫室效應(yīng)”是全球關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題之一。CO2是目前大氣中含量最高的一種溫室氣體。因此，控制和治理CO2是解決溫室效應(yīng)的有效途徑。(1)下列措施中，有利于降低大氣中CO2濃度的有：。(填字母)a.減少化石燃料的使用b.植樹(shù)造林，增大植被面積c.采用節(jié)能技術(shù)d.利用太陽(yáng)能、風(fēng)能abcd植物能吸收二氧化碳，減少化石燃料的使用、采用節(jié)能技術(shù)、利用太陽(yáng)能、風(fēng)能都能減少化石燃料使用，減少二氧化碳的產(chǎn)生。17典例精析(2)將CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物可有效實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)。CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物的例子很多，如：a.6CO2+6H2OC6H12O6+6O2b.CO2+3H2CH3OH+H2Oc.CO2+CH4CH3COOHd.2CO2+6H2+4H2O以上反應(yīng)中，最節(jié)能的是，原子利用率最高的是。光合作用催化劑△催化劑△催化劑△ac不需要加熱的反應(yīng)即最節(jié)能；反應(yīng)物所有原子全部進(jìn)入目標(biāo)產(chǎn)物時(shí)，原子利用率最高【例2】“溫室效應(yīng)”是全球關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題之一。CO2是目前大氣中含量最高的一種溫室氣體。因此，控制和治理CO2是解決溫室效應(yīng)的有效途徑。18典例精析變式2二氧化碳的過(guò)量排放，嚴(yán)重影響人類的自下而上環(huán)境，處理和利用二氧化碳是全球關(guān)注的重大問(wèn)題。(1)大氣中二氧化碳增加的原因有(2)大氣中二氧化碳增加，影響植物的生長(zhǎng)，例如水果越來(lái)越大。這提示我們：隨著大氣中二氧化碳含量升高,()A.植物中的有機(jī)物含量降低B.植物的生長(zhǎng)速率降低C.植物光合作用減弱D.植物光合作用增強(qiáng)綠色植物減少、汽車(chē)排放尾氣、森林大火、工廠排放大量二氧化碳等。D19典例精析變式2二氧化碳的過(guò)量排放，嚴(yán)重影響人類的自下而上環(huán)境，處理和利用二氧化碳是全球關(guān)注的重大問(wèn)題。(3)鐘乳石和石筍的主要成分是碳酸鈣。隨著旅游人數(shù)的增加，潮濕溶洞中的鐘乳石和石筍受到二氧化碳侵蝕，其化學(xué)方程式為：(4)某學(xué)生提出一個(gè)修復(fù)溶洞底部受損石筍的研究方案，由以下五步組成，正確的實(shí)驗(yàn)步驟依次是①將盛有堿溶液的容器置于石筍的上部；②配制一定濃度的堿溶液；③選擇合適的堿；④調(diào)節(jié)堿溶液下滴的速度；⑤觀察石筍表面復(fù)原情況CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2③②①⑤④鐘乳石和石筍主要成分是碳酸鈣，受到二氧化碳侵蝕是因?yàn)榕c二氧化碳、水反應(yīng)生成碳酸氫鈣修復(fù)溶洞底部受損石筍，可以將適量的堿溶液滴到石筍上，是碳酸氫鈣與堿溶液反應(yīng)重新生成碳酸鈣20典例精析【備選題】純凈的Ca(HCO3)2試樣在高溫下分解，當(dāng)剩余固體是原試樣質(zhì)量的一半時(shí)，它的分解率為（）

A.50%B.75%

C.92.5%D.100%【解析】若Ca(HCO3)2按下式完全分解：Ca(HCO3)2CaCO3+CO2↑+H2O162100剩余固體質(zhì)量為原試樣的100/162，大于1/2，故伴隨著發(fā)生進(jìn)一步分解：CaCO3CaO+CO2↑21方法指導(dǎo)1.二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)產(chǎn)物的確定二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)可能產(chǎn)生碳酸鈉，也可能生成碳酸氫鈉；可以通過(guò)如下方法進(jìn)行確定(1)依據(jù)兩者比例確定設(shè)n(OH?)∶n(CO2)=x若x≥2，則生成碳酸鹽；若x≤1,則生成碳酸氫鹽；若1<x<2，則同時(shí)產(chǎn)生兩種鹽，而且碳酸鹽的物質(zhì)的量就等于[n(OH?)?n(CO2)]。22方法指導(dǎo)1.二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)產(chǎn)物的確定二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)可能產(chǎn)生碳酸鈉，也可能生成碳酸氫鈉；可以通過(guò)如下方法進(jìn)行確定(2)依據(jù)產(chǎn)物質(zhì)量確定設(shè)一定量二氧化碳與1mol氫氧化鈉溶液反應(yīng)，將水分低溫蒸干，最后獲得無(wú)水固體bg。此固體組成可能有四種情況：①Na2CO3②NaHCO3③Na2CO3和NaHCO3④NaOH和Na2CO3因?yàn)椤?molNaOH質(zhì)量是40g，如果NaOH全部轉(zhuǎn)化為碳酸鈉，其質(zhì)量應(yīng)該是53g；如果NaOH全部轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉，其質(zhì)量應(yīng)該是84g”；所以：如果b=53，產(chǎn)物是Na2CO3；如果b=84，產(chǎn)物就是NaHCO3；如果53<b<84,產(chǎn)物就是NaHCO3和Na2CO3；如果40<b<53,產(chǎn)物就是NaHCO3和NaOH；23方法指導(dǎo)2.證明幾種酸性強(qiáng)弱的方法HCl>CH3COOH>H2CO3>HClO,H2SiO3證明酸性相對(duì)強(qiáng)弱常用的原理就是：較強(qiáng)的酸+鹽=較弱的酸+新鹽例如要證明酸性CH3COOH>H2CO3>H2SiO3(或HClO)，可以采用如下裝置：24方法指導(dǎo)2.證明幾種酸性強(qiáng)弱的方法設(shè)計(jì)反應(yīng)：2CH3COOH+Na2CO32CH3COONa+CO2↑+H2O和Na2SiO3+CO2+H2ONa2CO3+H2SiO3↓[或Ca(ClO)2+CO2+H2O2HClO+CaCO3↓]，來(lái)比較三者的酸性。A、B、C中分別裝有CH3COOH溶液、Na2C