高考化學(xué)知識清單11 碳、硅及其重要的化合物- 高考化學(xué) 復(fù)習(xí)知識清單

知識清單11碳、硅及其重要的化合物

知識點01單質(zhì)碳的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

回回回回

一、單質(zhì)碳的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

1.碳元素的存在形態(tài)

(1)游離態(tài)：金剛石、石墨

(2)化合態(tài):二氧化碳、碳酸鈉、淀粉、纖維素

2.碳元素的作用

(1)形成化合物種類最多的元素

(2)構(gòu)成生物體的基本元素

(3)構(gòu)成地殼中巖石和化石燃料的主要元素

3.碳的三種同素異形體

晶體類型共位晶體混合型晶體分子晶體

雜化方式就業(yè)就

共價鍵數(shù)4L52Q.個c鍵3。個左鍵

最小碳環(huán)木元環(huán)六元處五元孫

4.幾種常見的碳單質(zhì)的用途

⑴木炭:制黑火藥

（2）活性炭：防毒面具

（3）石墨:制作電極

（4）焦…炭：冶煉金屬

（5）金剛石：切割玻璃

（6）炭.黑：制造油墨

5.化合價：最高正價為±4,最低負價為二4

6.碳的還原性

（1）可燃性：C&CQ.CQ2

（2）與氧化物的反應(yīng)

②C?等.ca或8（碳過量）

R^tnn

（3）與氧化性酸的反應(yīng)

①濃硝酸：C±4HNQ3X濃〉一+4NQ2.JL+2H2Q.

②濃硫酸：C±2HzSQ4（濃）今CQzt+2SQdJ2tbQ

易錯點：碳的同素異形體的易錯點

（1）木炭、焦炭、活性炭、炭黑中含有少量的雜質(zhì)，不是碳單質(zhì)，不屬于碳的同素異形體。

（2）同素異形體之間的轉(zhuǎn)化為化學(xué)變化，但是元素的化合價沒有變化，不屬于氧化還原反應(yīng)。

（3）石墨中含有大乃鍵，碳碳鍵的鍵長比金剛石中的短，鍵能大，熔點比金剛石的高。

（4）雖然C60中的碳碳鍵的鍵長比金剛石中的短，但是金剛石的熔點比C60的高，因為C60屬于分子晶體，而

金剛石屬于共價晶體。

?@@@

【典例01】美國科學(xué)家制成了用C?）作車輪的“納米汽車”（如圖所示），每輛“納米汽車”是由一個有機分子和4

個C60分子構(gòu)成，直徑約6到9納米?！凹{米汽車”可以用來運輸單個的有機分子。下列說法不正確的是（）。

A.C6o屬于新型無機非金屬材料

B.CM）可以在一定條件下轉(zhuǎn)化為金剛石，且發(fā)生物理變化

C.C60與碳納米管互為同素異形體

D.用激光筆照射該“納米汽車”分散在蒸儲水中形成的分散系，光線通過時出現(xiàn)明亮的光路

【解析】選B。常見的無機非金屬材料如氮化硅、晶體硅、二氧化硅、C”）等，其中C60為新型無機非金屬材料，

故A正確；有新物質(zhì)生成是化學(xué)變化，C60和金剛石屬于不同物質(zhì)，所以C60在一定條件下轉(zhuǎn)化為金剛石是化學(xué)變

化，故B錯誤；C?）與碳納米管均是碳元素形成的不同種單質(zhì)，互為同素異形體，故C正確：膠體具有丁達爾效應(yīng),

該分散系為膠體，所以具有丁達爾效應(yīng)，故D正確。

【典例02】（2023?廣西防城港一模）中科大陳乾旺教授等人發(fā)明合成金剛石的新方法，其化學(xué)原理為：

一審條件

①8Na+6co2Lc（金剛石）+C（石墨）+4Na2CO3

該方法比1955年人工首次制得金剛石的舊方法容易得多，其化學(xué)原理是：

lo

②C（石墨）1800-C,1.2xl0Pa>c（金剛石）

以下表述中正確的是（）。

A.新法①利用的是化學(xué)變化，舊法②利用的是物理變化

B.在反應(yīng)①中，利用了金屬鈉的還原性

C.在反應(yīng)①中每生成12g金剛石需要消耗23g金屬鈉

D.在反應(yīng)①和②中，金剛石都是還原產(chǎn)物

【解析】選B?；瘜W(xué)變化中有新物質(zhì)生成，方法①和②都發(fā)生了化學(xué)變化，故A錯誤；反應(yīng)①中，Na元素的化合

價由0升高為+1價，則Na為該反應(yīng)中的還原劑，體現(xiàn)其還原性，故B正確；由反應(yīng)可知，12g金剛石為Imol,消耗

8moiNa,Na的質(zhì)量為8moix23g/mol=184g,故C錯誤；因反應(yīng)②中沒有元素的化合價變化，則不屬于氧化還原反

應(yīng)，故D錯誤。

知識點02一氧化碳的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和制備

二、一氧化碳的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

1.結(jié)構(gòu)

（1）結(jié)構(gòu)式：mo,電子式：：C：-Q：

（2）化學(xué)鍵

①按共用電子對來源：共價鍵和配位鍵

②按電子云重疊程度：2.個b鍵L個萬鍵

2.毒性：與血紅蛋白(Hb)通過配位鍵結(jié)合，使其失去攜氧功能，同NQ

(1)提供孤電子對的原子：C

(2)配合物穩(wěn)定性：Hb?CO>Hb-Ch，Hb?CO>Hb?NO

3.還原性(高溫還原劑)

(1)可燃性：CO/NCQ;

①藍色火焰：CQ燃燒

②淡藍色火焰：氫氣、甲烷、酒精燃燒、硫在空氣中燃燒

③藍紫色火焰：硫在純氧中燃燒

④紫色火焰：鯉元素的焰色試驗

⑤黃色火焰：鈉元素的焰色試驗

⑥蒼白色火焰：氫氣在氮氣中燃燒

(2)還原氧化物：COCM腎3、FW32

同加1

4.工業(yè)制法：C士HzQ—Sl理=CQtHz，吸熱反應(yīng)

二、實驗室制一氧化碳

1.反應(yīng)原理及裝置

(1)裝置類型：“固體+固體4氣體(產(chǎn)生大量液體)”型

①反應(yīng):H2c2。4?2H2。(s)A,C02t+C0t+3H2O

②信息：H2c2。4?2比0在101.5C熔化，150℃左右分解

(2)裝置類型：“固(液)體+液體▲氣體”型

①反應(yīng)：H2C2O4(s)濃CO,f+C0t+H2O

△

②反應(yīng)：HCOOH(1)濃喀5COt+H,O

△

③濃硫酸的作用：催化劑和脫水劑

2.氣體凈化裝置(假設(shè)含C02和H2O雜質(zhì))

(1)先用NaOH力容液除C02

(2)再用濃硫酸或P2O5或硅膠或無水CaCL或堿石灰除水蒸氣

（3）最好用堿石灰將二者全部除去

4.氣體收集裝置：只能用排水法

5.檢驗方法

（1）圖示

氧化銅

（2）方法：先將氣體通過灼熱的CuO,變紅，再將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水，變渾逸

6.尾氣處理

（1）點燃法

(2)袋裝法

9一產(chǎn)氣球

II

(3)強氧化劑法(信息型)

①銀氨溶液：CO+2Ag(NH.00H=(NH4)CO3+2AgI+2NHS

②PdCb溶液：PdCl2+CO+H2O=PdI+CO2+2HC1

③熱的高鋅酸鉀溶液：5CO+2KMnO4+3H2SO4=^=5CO2+K2SO4+2MnSO4+3H2O

7.確定CO、CO2混合氣體中含有CO的實驗

（1）各裝置的作用

①A裝置：除去混合氣體里的氣體。

②B裝置：檢驗混合氣體中的CO2是否除盡。

③C裝置：檢驗氣體有無還原性或初步檢驗是否有CO

④D裝置：檢驗有無C02生成，進一步確認是否有CO

⑤E裝置：除去尾氣中的CO2氣體。

@F裝置：除去尾氣中的CQ氣體",防止污染空氣。

（2）確定有CO的現(xiàn)象：B中無明顯現(xiàn)象，C中的物質(zhì)由黑色變成紅色，D中的澄清石灰水變沸濁

回回回叵

易錯點1：一氧化碳的易錯知識點

（1）CO和互為等電子體，二者結(jié)構(gòu)相似，

（2）CO不溶于水，與水、堿都不反應(yīng)，不屬于酸性氧化物。

（3）CO在高溫下具有強還原性，常溫下很不活潑。

易錯點2：CO還原CuO的實驗的操作順序

（1）開始時

①先點燃酒精燈B（尾氣處理）

②再通入CO排盡裝置內(nèi)的空氣，防止不純的CO在點燃時發(fā)生爆炸

③最后點燃酒精燈A，進行CO還原CuO的實驗

（2）結(jié)束時

①先熄滅酒精燈A，停止反應(yīng)

②再停止通入CO,防止水倒吸入熱的硬質(zhì)玻璃管中使其炸裂

③最后熄滅酒精燈B

回回叵匣

C?X

?X3

【典例03］（2023?蕪湖高三上學(xué)期期末）已知一氧化碳分子的電子式為:XX下列敘述正確的是（）?

A.CO分子內(nèi)含有一個共價叁鍵

B.分子內(nèi)的化學(xué)鍵是非極性共價鍵

C.C、O原子間有3對電子，所以碳為+3價

D.其結(jié)構(gòu)式為C=。（一表示電子提供方向）

C?X

?X3

知

【解析】選A。由于一氧化碳分子的電子式.XX可CO中共用了3對電子，即含有叁鍵，A選項正確；碳

氧叁鍵是由不同種元素形成的共價鍵，屬于極性共價鍵，B選項錯誤：雖然C、O原子間有3對電子，由于碳只提

供了2個電子共用，故碳顯+2價（或在CO中氧顯一2價，則碳顯+2價）。一氧化碳分子中的碳氧三鍵，由1對共用

電子對是由氧原子單獨提供的，為配位鍵，“一”有關(guān)由O原子指向C原子，D選項錯誤。

【典例（）4】已知：酸式乙二酸鈉與濃硫酸共熱時反應(yīng)為：HOOC-COONa+H2SO4（濃）

=^NaHSO4+CO2t+COt+H2Oo利用該反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體（X）用下列有關(guān)儀器裝置進行以下實驗。據(jù)此，下

列說法不正確的是（）。

A.對I裝置，活塞K2關(guān)閉，打開活塞Ki，在導(dǎo)管D處能得到純凈而干燥的CO氣體

B.當(dāng)A選項反應(yīng)完成后，再關(guān)閉活塞Ki打開活塞K2,在導(dǎo)管D處得到純凈而干燥的CO?氣體

C.利用裝置I中D處所得的純凈CO氣體，通過實驗裝置II能夠說明CO具有還原性

D.實驗裝置m與實驗裝置n相比較，能減少co的污染，能順利完成氧化鐵還原實驗

【解析】選Do對裝置I,關(guān)閉活塞K2,打開活塞K”氣體經(jīng)過氫氧化鈉溶液除去CO2,再經(jīng)濃硫酸干燥，即能

得到純凈而干燥的CO,故A正確；CO?與氫氧化鈉溶液生成的碳酸鈉溶液中加入稀硫酸生成CO2,故B正確；純

凈的CO通過實驗裝置II,若紅色粉末變?yōu)楹谏虺吻迨宜儨啙?，都能夠說明CO具有還原性，故C正確；實

驗裝置HI是一個閉合循環(huán)系統(tǒng)，在循環(huán)系統(tǒng)中，氣體的壓強處處相等，氣體不能順利進入硬質(zhì)玻璃管，而造成實

驗無法進行，故D錯誤。

知識點03二氧化碳的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和制備

回回回回

一、二氧化碳的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

1.分子結(jié)構(gòu)

（1）結(jié)構(gòu)式：Q^C^O,電子式；

（2）共價鍵：2..個b鍵尉個乃鍵，大乃鍵表示式n；

（3）分子類型：非極佳分子

（4）晶胞結(jié)構(gòu)

①晶胞名稱面心立方，配位數(shù)12

②中心原子的雜化方式即

2.物理性質(zhì)

（1）溶解性：可溶于水（1：1）,不溶于飽和NaHC（h溶液

（2）固體CO2俗稱王述，可用于人工降雨

3.酸性氧化物

(1)與堿溶液反應(yīng)

?NaOH溶液WNazCOaaNaHCCh

②82NaOH,NaHC()3NaOH,Na2cg

@Ca(OH)2WCaC(h4QL<HCQ?2

(2)與堿性氧化物反應(yīng)

①CaO-￡^CaC5；②NazO-^Na2cO3

4.氧化性

(1)Mg：CO^Mg^BzMgO+C

(2)C：C±CQ2望2CQ，吸熱反應(yīng)

5.工業(yè)制法：CaCQs期CaQ士CQzL吸熱反應(yīng)

二、實驗室制二氧化碳

1.制備原理

(1)碳酸鈣和稀鹽酸：CaCQy^HCI—CaChiCJh±±HaQ

(2)不用大理石和稀硫酸的原因：.在CaCOa表面生成微溶的CaSO4沉淀，阻止反應(yīng)繼續(xù)進行

2.發(fā)生裝置：”塊狀固體+液體一氣體”型

多孔隔極

4.氣體凈化裝置

(1)試劑：先用飽和NaHCO用容液除去HC1,再用濃硫酸、1>2。八硅膠、無水CaCk除去水蒸氣

(2)裝置：洗氣瓶，導(dǎo)氣管口區(qū)進短出

5.氣體收集裝置

(1)排空氣法：向上排空氣法

①帶橡膠塞的集氣瓶正放：導(dǎo)氣管口武進短出

②帶橡膠塞的集氣瓶倒放：導(dǎo)氣管口短進長出

(2)排液體法：排飽和NaHC(h溶液法,導(dǎo)氣管口短進近出

6.檢驗方法：先將氣體通入晶組溶液，不褪色;再通入澄清石灰水,變渾濁

易錯點：CO2與常見鹽溶液的反應(yīng)

(1)CO2與弱酸鹽溶液(如NazSiCh、Ca(CIO)2、NaA102)的反應(yīng)：同時滿足“強酸制弱酸,強堿制弱堿”

原理，少量C02生成碳酸鹽，過量C02生成碳酸氫鹽。

(2)C02通入CaCL或BaCL溶液不會產(chǎn)生白色沉淀，因為碳酸的酸性弱于鹽酸。

(3)C02與飽和Na2cCh溶液反應(yīng)的現(xiàn)象是有白色晶體析出，生成的NaHCCh不能拆成離子形式。

(4)與C02量無關(guān)的弱酸鹽

①CO2與<(^^-0Na溶液反應(yīng)只生成NaHCOj,因為酸性H2CO3>^^^-OH>HCO3?

②CO2與NaClO溶液反應(yīng)只能生成NaHCQs，因為酸性H2CO3>HC1O>HCO3\

【典例05】(河南省新未來2023屆高三上學(xué)期9月聯(lián)考)向下列物質(zhì)的飽和溶液中持續(xù)通入CO2氣體，最終不會得

到沉淀或析出晶體的是()。

A.Ca(OH)2B.NH3和NaClC.Na2SiO3D.NaA102

【解析】選A。過量的CO2與Ca(OH)2反應(yīng)：2CO2+Ca(OH)2=Ca(HCO3)2，最終不會得到沉淀，A符合題

意；通入CO2與N%和NaCl反應(yīng)生成氯化鉉和碳酸氫鈉，碳酸氫鈉的溶解度較小，則最終析出碳酸氫鈉晶體，B

不符合題意；碳酸的酸性比硅酸的強，過量的CO?與NazSQ溶液反應(yīng)：Na2SiO3+2CO2+2H2O=H2SiO3I

+2NaHCO3,產(chǎn)生硅酸沉淀，C不符合題意；碳酸的酸性比氫氧化鋁的強，過量的CO?與NaAlCh溶液反應(yīng)：

NaAlO2+2H2O+CO2=Al(OH)3I+NaHCO3,產(chǎn)生氫氧化鋁沉淀，D不符合題意。

【典例06】】向含2moiNaOH、ImolBa(OH)2、2moiNaAlCh的混合液中慢慢通入CO2至過量，下列有關(guān)說法正

確的是()。

A.整個過程中共發(fā)生四個離子反應(yīng)

B.根據(jù)現(xiàn)象可判斷酸性強弱為：H2CO3>HA1O2>HCO.,

C.通入3moicO2和通入5moicO2都只產(chǎn)生3moi沉淀

D.整個過程中生成沉淀的物質(zhì)的量與通入CO2的體積的圖像如圖所示

BC

0ADV

【解析】選c。CO2通入到NaOH、Ba(OH)2、NaAlO2的混合溶液，反應(yīng)的先后順序為：Ba(OH)2、NaOH、

NaAICh，則混合溶液中慢慢通入CO2，發(fā)生的反應(yīng)有：CCh+Ba(OH)2=BaCChI+H2O、2NaOH+CO2=

Na2co3+H3O、2NaAlO2+3H2O+CO2=2Al(OH):U+Na2cO3；CO?過量，還發(fā)生Na2co3+CO2+H2O=2NaHCC)3、

BaCO3+CO2+H2O=Ba(HCO3)2，由以上分析可知，整個過程中共發(fā)生五個離子反應(yīng)，故A錯誤；由

2NaAKh+3H2O+CO2=2Al(0H)3I+Na2c可知，酸性：H2CO3>HA1O2.反應(yīng)沒有生成NaHCCh，說明酸性

HA1O2VHech，故B錯誤；由方程式可知，2moiNaOH、ImolBa(OH)2、2moiNaAIO2與3moice)2恰好反應(yīng)產(chǎn)

生3moi沉淀，再通2moicCh，只發(fā)生Na2CC)3+CO2+H2O=2NaHCO3所以沉淀的質(zhì)量不變，故C正確；己知發(fā)生的

反應(yīng)有：CCh+Ba(OH)2=BaCChI+H9、2NaOH+CO2=Na2CO3+H3O2NaAlO2+3H2O+CO2=2Al(OH)

3I+Na2CO3；CO2過量，還發(fā)生Na2cCh+CO2+H2O=2NaHCO3、BaCO3+CO2+H2O=Ba(HCO3)通過量的CO2

不能氫氧化鋁溶解，所以最后沉淀不為零，故D錯誤。

知識點04單質(zhì)硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

回回回回

1.硅的存在

(1)形態(tài)：在自然界中只有化合態(tài)

(2)形式：二氧化硅和硅酸鹽

2.晶體硅的結(jié)構(gòu)

(1)構(gòu)成微粒硅原壬，作用力：基價鍵

(2)立體構(gòu)型

①基本構(gòu)型：正四面體,雜化方式期3

②鍵角：1Q95?

③最小的環(huán)：六元環(huán)

④Si-Si鍵數(shù)/mol：2

3.物理性質(zhì)

(1)色、態(tài)：晶體硅是灰黑色、有金屬光澤的固體

(2)導(dǎo)電性：良好的生導(dǎo)體材料

4.化合價：最高正價為±4，最低負價為二4

U玲士.H2、02、Ch,硫酸、硝酸丁

5.穩(wěn)定性：Si........常溫，---~一不反應(yīng)

6.還原性

(1)常溫下與F2、HF、NaOH溶液反應(yīng)

①F2：ShBX-SiEj

②HF：Si±4HE^SiEdL±2HdL

@NaOH：Si±2WaH±H2Q.#a2SiQ3以Hdl

(2)高溫下與。2、02、C等化合

①Si±02電燃SiQ2

②&±2。2尊=$914

③Si士C型&C

(3)Si與NaOH溶液反應(yīng)的原理

①置換反應(yīng)：Si+3H2O=H2SiO3+2H2t

②中和反應(yīng)：H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O

③還原劑是Si，氧化劑是HzQ

失去ix4e-

Si+2NaOH+3H2O=^=Na2SiO3+2H2t+2HQ

I__f

得到4xe-

7.工業(yè)制法

（1）流程一：SiCh口粗硅％蒸像,SiC14*_＞高純硅

①SiQ2±2C里楨±2CQt

②Si±2Ch型⑸CL

@SiC.14+2H2.=fiisi+4HCl

（2）流程二：SiChP粗硅RLSiHCb」^高純硅

①Si+3HCl^=SiHCb+H2

@SiHCl3+H2^^Si+3HCl

8.晶體硅的用途

（1）制造集成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)體器件

（2）制造太陽能電池等

回回回叵

易錯點：硅單質(zhì)的特殊性

（1）硅化學(xué)性質(zhì)不活潑，但自然界中卻沒有游離態(tài)的硅。

（2）非金屬單質(zhì)一般為非導(dǎo)體，但Si為半導(dǎo)體。

（3）Si的還原性大于C,但C卻能在高溫下還原出Si：SiCh+2C邈Si+2cOt。

（4）非金屬單質(zhì)跟強堿溶液作用一般無H?放出，但Si卻能反應(yīng)放出H2：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2t?

（5）非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應(yīng)，但硅卻能與氫氟酸反應(yīng)：Si+4HF=SiF4t+2H2t。

HQ0五

【典例07】化學(xué)家Seidel指出Si與NaOH溶液的反應(yīng)，首先是Si與0丁反應(yīng)，生成SiCV,然后Si（V-迅速水解生

成H?SiO4,下列有關(guān)說法正確的是（）。

A.原硅酸鈉（NasSiCU）能迅速水解，且水解后呈堿性，故NgSiCU為弱電解質(zhì)

B.石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均屬于硅酸鹽產(chǎn)品

C.2HCl+Na2SiO3=H2SiO3I+2NaCl說明Cl的非金屬性大于Si

D.半導(dǎo)體工業(yè)所說的“從沙灘到家庭”是指：將二氧化硅制成晶體硅

【解析】選D.原硅酸鈉（Na4SiO4）是強堿弱酸鹽，屬于強電解質(zhì)，A錯誤；石英的主要成分是Si。?，不是硅酸

鹽，所以石英玻璃不屬于硅酸鹽產(chǎn)品，B錯誤；2HCl+Na2SiO3=H2SiO3I+2NaCI說明酸性HC1大于HzSQ,由于

鹽酸為無氧酸，不能證明氯的非金屬性大于硅，C錯誤；沙子的主要成分SiCh，以沙子為原料經(jīng)過還原得到晶體

Si,制成各種半導(dǎo)體電器，被人們使用，所以半導(dǎo)體工業(yè)所說的“從沙灘到家庭”是指：將二氧化硅制成晶體硅，

D正確。

【典例08】（2023?江西九江一模）實驗室用H2還原SiHCb（沸點：31.85℃）制備純硅的裝置如圖所示（夾持

裝置和尾氣處理裝置略去），下列說法正確的是（）。

A.裝置n、III中依次盛裝的是濃H2so4、冰水

B.實驗時，應(yīng)先加熱管式爐，再打開盛裝稀硫酸的分液漏斗

C.為鑒定制得的硅中是否含微量鐵單質(zhì)，用到的試劑可以為：鹽酸、雙氧水、硫狙化鉀溶液

D.該實驗中制備氫氣的裝置也可用于氫氧化鈉稀溶液與氯化鐵固體反應(yīng)制備氨氣

【解析】選C。本題制備晶體硅，H2+SiHCl3Si+3HCI,此反應(yīng)應(yīng)在IV裝置中進行，A、裝置I的目的是制備氫氣，

氫氣中含有水蒸氣，對后續(xù)實驗產(chǎn)生干擾，必須除去，因此裝置n的目的是除去氫氣中的水蒸氣，即n中盛放濃

硫酸，1H的提供SiHCb氣體，因此在水浴中加熱，故A錯誤；應(yīng)先通入氫氣，目的是排除裝置中的空氣，防止發(fā)

生危險，故B錯誤：硅不與鹽酸反應(yīng)，鐵與鹽酸反應(yīng)生成Fe2+,Fe2+被H2O2氧化成Fe3+,與KSCN溶液變紅，可以

鑒定是否含有鐵單質(zhì)，故C正確；用NaOH溶液制備氨氣，需要加熱或NaOH溶液為濃溶液，I裝置中沒有加熱裝

置，且NaOH溶液為稀溶液，因此此裝置不能制備氨氣，故D錯誤。

知識點05二氧化硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

1.物理性質(zhì)：熔點高、硬度大，不溶于水

2.天然存在：水晶、瑪瑙、石英、沙子、硅石的主要成分

3.二氧化硅的結(jié)構(gòu)

（1）晶體類型：共價晶體

（2）立體結(jié)構(gòu)

瑰公般

①基本構(gòu)型：正.四面體，雜化方式SP3

②鍵角：1。9,5°

③最小的環(huán)：1Z元環(huán)，含6個Si,6.個O

④Si-0鍵數(shù)/mol：4

4.酸性氧化物

（1）與水反應(yīng)：SiCh-SiX不反應(yīng)

（2）與堿發(fā)生復(fù)分解：SiQ2±2NaQH*MQ3±H2Q

（3）與堿性氧化物化合：SiCh-皿NaaSiQ*

（4）工業(yè)上制玻璃（難揮發(fā)性酸性氧化物制揮發(fā)性酸性氧化物）

①SiQz±NaKQaKNazSKh土CQzt

②CaCfb士SiQj^CaSiQjtCChf

5.特殊反應(yīng)

(1)反應(yīng)：SiO4+AHtaSiE^t+lHiQ

(2)應(yīng)用：雕刻玻璃

6.弱氧化性

(DC：2C+SiCh里§+2cot

(2)Mg：2Mg+SiO2=Sl=Si+2MgO

7.用途

(I)石英：石英玻璃用來制造耐高溫化學(xué)儀器

(2)水晶：電子工業(yè)的重要部件，制造光學(xué)儀器、高級工藝品、眼鏡片等

(3)瑪瑙：制精密儀器軸承、耐磨器皿和裝飾品等

(4)SiO2：制光導(dǎo)纖維

(5)沙子：建筑材料

s?@?

易錯點：二氧化硅的易錯知識點

(1)SiO2和C02不是等電子體，因為二者的空間構(gòu)型不同.

(2)酸性氧化物一般都溶于水生成相應(yīng)的含氧酸，但Si02不溶于水，不能直接與水作用制備H2SQ3。

(3)酸性氧化物一般不與非氧化性酸作用，但SiCh能跟HF作用：SiO2+4HF=SiF4t+2H20。

(4)氫氟酸不能用玻璃容器盛放；NaOH溶液能用玻璃試劑瓶盛放，但不能用玻璃塞。

(5)SiC>2不導(dǎo)電，是制作光導(dǎo)纖維的材料：Si是半導(dǎo)體，是制作芯片及光電池的材料。

(6)非金屬氧化物的熔沸點一般比較低，但SiCh的卻很高。

(7)Si02既能和酸反應(yīng)，又能和堿反應(yīng)，但它不是兩性氧化物。

【典例09】下列說法正確的是()。

A.由SiCh不能與水反應(yīng)生成硅酸可知，SiCh不是酸性氧化物

B.CO?通入NazSiCh溶液產(chǎn)生白色沉淀，可知酸性H2co3>H2siCh

C.由SiCh可制作光導(dǎo)纖維可知，SiCh可導(dǎo)電

D.由SiCh可與NaOH溶液反應(yīng)，也可與氫氟酸反應(yīng)，可知SiCh為兩性氧化物

【解析】選B。酸性氧化物是能跟堿生成鹽和水的氧化物，SiCh能與堿反應(yīng)生成硅酸鹽和水，所以SiCh是酸性氧

化物，酸性氧化物不是根據(jù)能否跟水反應(yīng)確定的，故A錯誤；CO2通入NazSiCh溶液產(chǎn)生白色沉淀硅酸，根據(jù)強酸

可以制弱酸，可知酸性H2c03>H2siCh，故B正確；SiO2可制作光導(dǎo)纖維，是因為SiCh的導(dǎo)光性，SiCh不導(dǎo)電，故

C錯誤：SiCh可與NaOH等堿溶液反應(yīng)生成鹽和水，SiCh雖然可與氫氟酸反應(yīng)，但不生成鹽和水且不能和其他酸反

應(yīng)，SiCh和酸的反應(yīng)不具有普遍性，所以SiCh不是兩性氧化物，SiO2是酸性氧化物，故D錯誤。

【典例10】Si02是一種化工原料，可以制備一系列物質(zhì)(如圖所示)，下列說法錯誤的是()。

A.高爐煉鐵時，加入石灰石將鐵礦石中的脈石（主要成分為SiO?）轉(zhuǎn)化為易熔的爐渣

B.純凈的二氧化硅和單晶硅都是信息產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)材料

C.用鹽酸可除去石英砂（主要成分為SiCh）中少量的碳酸鈣

D.圖中所含反應(yīng)都不屬于氧化還原反應(yīng)

【解析】選D。高爐煉鐵時用石灰石將鐵礦石中的脈石轉(zhuǎn)化為易熔的爐渣，故A正確：光導(dǎo)纖維的成分是二氧化

硅，做半導(dǎo)體、芯片的是單質(zhì)硅，純凈的二氧化硅和單晶硅都是信息產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)材料，故B正確；碳酸鈣溶

于鹽酸生成氯化鈣和水以及二氧化碳，二氧化硅和鹽酸不反應(yīng)，可以用鹽酸除去石英（主要成分為SiCh）中混有

的少量碳酸鈣，故C正確；化學(xué)反應(yīng)前后有元素化合價變化的一定是氧化還原反應(yīng)，二氧化硅與碳反應(yīng)生成硅單

質(zhì)的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，故D錯誤。

知識點06硅酸、硅酸鹽的性質(zhì)和應(yīng)用

1.各種硅酸的結(jié)構(gòu)

（1）原硅酸（H4SiO4）和硅酸（HzSiCh）

OH

o

HO-Si-OH

HO-Si-OH

OTT

原硅酸硅酸

（2）多硅酸：原硅酸分子之間失去水生成一系列的酸

O1H01HO1HO1H01Hr?H[

HO-S1i-O-S1i-OHHO-S1i-O-S1i-O-S1i-OHH0-卜步葉口

CHOTTOTTOTTOTTLOH」〃

二硅酸三硅酸〃硅酸

2.硅酸的性質(zhì)

（1）物理性質(zhì)：白色難溶于水的固體

（2）弱酸性：酸性比碳酸弱

①NaOH：JhSiChtJNaQH—NazSiOgHzQ

②Na2co3：不反應(yīng)

（3）熱不穩(wěn)定性：HzSiO3AsiCh士HzO

（4）硅酸酸性的實驗證明

①向NaOH溶液中加入幾滴酚獻試液，溶液呈缸色，加入適量硅酸，充分振蕩，溶液紅色消失，說明硅

酸顯酸性。

②向硅酸鈉溶液中加入幾滴酚配試液，溶液呈紅色，說明硅酸顯酸性。

③測定硅酸鈉溶液的pH,若pH>7,說明硅酸顯酸性。

3.硅酸的制備：可溶性硅酸鹽（NazSiCh）和酸反應(yīng)

（1）HC1：NazSiOj+ZHCl—2NaCI+HaSiQd_

（2）少量CO2：Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3I+Na2CO3

（3）過量CO2：NazSiQatZCOrhZHzQ—H2sgJiJNaHCCh

4.硅酸鈉

（1）俗名：硅酸鈉水溶液俗稱水玻璃，硅酸鈉固體俗稱泡花堿

（2）弱酸鹽：水溶液呈強堿性

（3）水玻璃的用途

①肥皂填料

②木材、織物的防腐劑和防火劑

③建筑工業(yè)上的精合劑

④耐火材料

5.硅膠

（1）結(jié)構(gòu)：網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)的無定形二氧化硅

（2）性質(zhì)：具有強烈地吸水性

（3）用途：用做毛燥劑、吸附劑和催化劑的載體

（4）制備：Na2SiO3-^^UH2SiO3-i^L>SiO2.nH2O（硅膠）

6.用氧化物形式表示硅酸鹽的化學(xué)式

（1）原則

①化學(xué)式中各元素的化合價不變

②化學(xué)式中各元素的原子企數(shù)比不變

（2）書寫順序；活潑金屬氧化物?不活潑金屬氧化物?SiCh?H2O

（3）實例

①AbSi2O5（0H）4：AkQHNSiOe2H2Q

②KA1SLO8：K2Q?AhQ3?6SiQ2

③BaCuSi2O6：BaO?CuO?2SiQ2

④NazFesSi8H2O24：Na2O?3AQ?Ec2Q3?8SiQ2?H2。

易錯點1：硅酸、硅酸鹽的易錯知識點

（1）硅酸鹽大多難溶于水，常見可溶性硅酸鹽有硅酸鈉。

（2）H2cCh的酸性強于H2SQ3，所以有NazSiCh+CCh+HzO—Na2cCh+HzSiChI,但是在高溫條件下反應(yīng)

Na2cCh+SiO?遵Na2SiO3+CO2t也能發(fā)生。其原因是：硅酸鹽比碳酸鹽穩(wěn)定；由高沸點難揮發(fā)性固體SiC）2制低

沸點易揮發(fā)的C02。

（3）水泥、玻璃與陶瓷是三大傳統(tǒng)無機非金屬材料；碳化硅、氮化硅等是新型無機非金屬材料。

（4）硅酸及其縮水結(jié)合而成的各種酸所對應(yīng)的鹽統(tǒng)稱硅酸鹽。由于硅酸鹽的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，為了簡化硅酸鹽

組成，采用氧化物的形式。實際上，硅酸鹽不是以簡單的氧化物的形式存在，而是以各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鹽的形式存

在。

（5）NazSiCh的水溶液稱水玻璃，但它與玻璃的成分大不相同，硅酸鈉固體又稱泡花堿，但它卻是鹽，并不是

堿。

易錯點2：常見均竭的使用

性質(zhì)成分適用范圍

堿性氧化鎂用崩不能熔融KHSO4或NaHSCU等酸性固體