高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 課時13 碳、硅單質(zhì)及其化合物考點過關(guān)-人教版高三化學(xué)試題

課時13碳、硅單質(zhì)及其化合物夯實基礎(chǔ)考點過關(guān)碳、硅單質(zhì)的存在及性質(zhì)【基礎(chǔ)梳理】1.單質(zhì)的存在形態(tài)、物理性質(zhì)及用途碳硅存在形態(tài)態(tài)、態(tài)態(tài)結(jié)構(gòu)金剛石石墨C60硅物理性質(zhì)金剛石:熔點、硬度;石墨:硬度，是電的良導(dǎo)體灰黑色固體，有金屬光澤，熔點、硬度，有脆性用途用作切割刀具，用作電極、鉛筆芯硅用于材料和合金材料?由石英砂制取并獲得高純硅的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式如下:①SiO2+2C?②Si(粗)+2Cl2SiCl4③SiCl4+2H2Si(純)+4HCl2.化學(xué)性質(zhì)碳、硅在參與化學(xué)反應(yīng)時，一般表現(xiàn)還原性。【典型例題】下列對物質(zhì)用途的描述錯誤的是()A.高溫下用焦炭還原SiO2得到粗硅和一氧化碳B.在高溫下，粗硅提純涉及的反應(yīng)是氧化反應(yīng)C.硅是一種良好的半導(dǎo)體材料D.制備光導(dǎo)纖維的原料是SiO2[答案]B[解析]粗硅提純涉及的反應(yīng)是先氧化后還原反應(yīng)，B項錯誤。二氧化硅(SiO2)又稱硅石，是制備硅及其化合物的重要原料(各種轉(zhuǎn)化見下圖)。下列說法正確的是()A.SiO2既能與HF反應(yīng)，又能與NaOH反應(yīng)，屬于兩性氧化物B.SiO2和Si都是光導(dǎo)纖維材料C.在硅膠中加入CoCl2可顯示硅膠吸水是否失效D.圖中所示轉(zhuǎn)化反應(yīng)都是非氧化還原反應(yīng)[答案]C[解析]兩性氧化物的定義為與酸和堿反應(yīng)均生成鹽和水的氧化物，SiO2與HF反應(yīng)得到的SiF4不屬于鹽類，A錯誤;SiO2是光導(dǎo)纖維材料，Si為半導(dǎo)體材料，B錯誤;CoCl2在吸水和失水狀態(tài)下顯示不同的顏色，C正確;制取Si的過程中涉及氧化還原反應(yīng)，D錯誤。從石英砂制取并獲得高純硅的主要化學(xué)反應(yīng)如下:①SiO2+2CSi(粗)+2CO↑;②Si(粗)+2Cl2SiCl4;③SiCl4+2H2Si(純)+4HCl。關(guān)于上述反應(yīng)的分析不正確的是()A.粗硅中可能含有SiO2、C等雜質(zhì)B.高溫下，焦炭與氫氣的還原性均強(qiáng)于硅C.任一反應(yīng)中，每消耗或生成28g硅，均轉(zhuǎn)移4mol電子D.高溫下將石英砂、焦炭、氯氣、氫氣按一定比例混合可得高純硅[答案]D[解析]三步反應(yīng)是按一定順序反應(yīng)，且反應(yīng)條件也不同。我國目前制備多晶硅主要采用三氯氫硅氫還原法、硅烷熱解法和四氯化硅氫還原法。由于三氯氫硅氫還原法具有一定優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用。其簡化的工藝流程如下圖所示:(1)制備三氯氫硅的反應(yīng)為Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)ΔH=-210kJ·mol-1。伴隨的副反應(yīng)有Si(s)+4HCl(g)SiCl4(g)+2H2(g)ΔH=-241kJ·mol-1。SiCl4在一定條件下與H2反應(yīng)可轉(zhuǎn)化為SiHCl3，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g)ΔH=。(2)由純SiHCl3制備高純硅的化學(xué)方程式為?。該生產(chǎn)工藝中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是?(至少寫出兩種)。(3)由于SiH4具有易提純的特點，因此硅烷熱分解法是制備高純硅很有發(fā)展?jié)摿Φ姆椒ā９I(yè)上廣泛采用的合成硅烷方法是讓硅化鎂和固體氯化銨在液氨介質(zhì)中反應(yīng)得到硅烷，化學(xué)方程式是;?整個制備過程必須嚴(yán)格控制無水，否則反應(yīng)將不能生成硅烷，而是生成硅酸和氫氣等，其化學(xué)方程式為?;?整個系統(tǒng)還必須與氧隔絕，其原因是?。[答案](1)+31kJ·mol-1(2)SiHCl3+H2Si+3HClHCl、H2、SiHCl3、SiCl4等(3)Mg2Si+4NH4ClSiH4↑+2MgCl2+4NH3↑Mg2Si+4NH4Cl+3H2O2MgCl2+H2SiO3+4NH3↑+4H2↑由于硅烷在空氣中易燃，濃度高時容易發(fā)生爆炸碳、硅的特殊性(1)一般情況下，非金屬元素單質(zhì)的熔、沸點低，硬度小，但硅、金剛石的晶體類型是原子晶體，所以它們的熔、沸點高，硬度大，其中金剛石為硬度最大的物質(zhì)。(2)一般情況下，非金屬元素單質(zhì)為絕緣體，但硅為半導(dǎo)體，石墨為電的良導(dǎo)體。(3)一般情況下，較強(qiáng)氧化劑+較強(qiáng)還原劑較弱氧化劑+較弱還原劑，而碳卻還原出比它更強(qiáng)的還原劑:SiO2+2CSi+2CO↑，2FeO+C2Fe+CO2↑。(4)硅為非金屬單質(zhì)，卻可以和強(qiáng)堿反應(yīng)，得到氫氣:Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑。(5)非金屬單質(zhì)一般不跟非氧化性酸作用，而Si卻能與HF發(fā)生反應(yīng):Si+4HFSiF4↑+2H2↑。(6)一般情況下，只有非?；顫姷慕饘?Na、K等)才能夠置換出水中的氫，但碳單質(zhì)卻能與水蒸氣反應(yīng):C+H2O(g)CO+H2。碳、硅的主要化合物【基礎(chǔ)梳理】1.SiO2與CO2化學(xué)式SiO2CO2晶體類型晶體晶體用途SiO2是制造光導(dǎo)纖維的主要原料干冰可用于人工降雨化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)不反應(yīng)CO2+H2OH2CO3與C反應(yīng)SiO2+2CSi+2CO↑C+CO22CO與HF反應(yīng)SiO2+4HF不反應(yīng)與堿反應(yīng)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O盛堿液的試劑瓶要用，堿溶液只能裝在滴定管中CO2(少量)+2NaOHCO2(過量)+NaOH與鹽反應(yīng)SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑(Na2SiO3的水溶液稱為)Ca(ClO)2+CO2+H2OCaCO3↓+2HClOCO2+Na2CO3+H2O與堿性氧化物反應(yīng)SiO2+CaOCaSiOCO2+Na2ONa2CO32.硅酸與碳酸化學(xué)式H2SiO3H2CO3顏色與狀態(tài)白色、粉末狀無色液態(tài)，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SiO2CO2制法Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaClCO2+H2OH2CO3揮發(fā)性不揮發(fā)揮發(fā)酸性硅酸碳酸穩(wěn)定性硅酸碳酸相互轉(zhuǎn)化Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑CO2+H2O+Na2SiO3Na2CO3+H2SiO3↓H2SiO3SiO2+H2O【典型例題】下列說法正確的是()A.高溫下焦炭和石英砂(SiO2)制取硅的反應(yīng)中，同時生成二氧化碳B.CO2通入到CaCl2溶液中，會出現(xiàn)沉淀C.硅是構(gòu)成礦物和巖石的主要元素，在地殼中的含量在所有元素中居第一位D.盛放NaOH溶液的試劑瓶瓶塞要用橡皮塞或軟木塞[答案]D[解析]A選項錯誤，因為反應(yīng)生成一氧化碳;B選項錯誤，因為不反應(yīng)，無沉淀生成;C選項，氧元素在地殼中的含量居第一位，錯誤;D選項正確，試劑瓶瓶塞要用橡皮塞或軟木塞，可以防止NaOH與玻璃中的SiO2反應(yīng)生成Na2SiO3。下列說法不正確的是()A.SiO2是酸性氧化物，但是能和氫氟酸反應(yīng)B.在氫氧化鈉溶液中通入過量CO2的離子方程式:2OH-+CO2C+H2OC.水玻璃可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑D.CO2通入硅酸鈉溶液會生成白色沉淀，說明酸性:碳酸大于硅酸[答案]B[解析]在氫氧化鈉溶液中通入過量CO2的離子方程式為OH-+CO2HC。下列說法不正確的是()A.SiO2是酸性氧化物，能與NaOH溶液反應(yīng)B.二氧化硅是生產(chǎn)光纖制品的基本原料C.水玻璃可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑D.酸性氧化物可以和堿反應(yīng)，但均不能與酸反應(yīng)[答案]D[解析]SiO2是酸性氧化物，但能與氫氟酸反應(yīng)。水泥、玻璃和陶瓷等硅酸鹽產(chǎn)品硅酸鹽材料是傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料，玻璃、水泥、各種陶瓷等都是以黏土、石英和石灰石等為原料生產(chǎn)的硅酸鹽制品?？杀容^如下