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1、碳、硅及其化合物（碳族）高 三 总 复 习一、本讲教学主要内容1总结碳、硅两种元素的知识网络2比较碳、硅的两种单质和氧化物二、重点、难点剖析及典型例析(一)碳和硅及其重要化合物间的相互转化碳及其化合物碳及其化合物石墨：C60：金刚石：碳及其化合物碳及其化合物( (续续) )H2CO3：OCOHOCOHOCO2：(直线型，属极性分子，电子式不要求)(直线型，属非极性分子，电子式要求)CH4：HHHHC(正四面体，属非极性分子，电子式要求)CO：硅硅及其化合物及其化合物二氧化硅晶体：晶体硅：H2SiO3：HOSiOHOSiH4：HHHHSi(正四面体，属非极性分子，电子式要求)H4SiO4：HOS
2、iOHHOOH硅硅及其化合物及其化合物( (续续) )碳与硅单质 碳碳及其重要化合物之及其重要化合物之间的的转化关系化关系 Ca(HCO3)2CCH4CaCO3CO2CaC2HCOOHCOCS2C2H4C2H2SiCH2C2O4H2CO3硅硅及其重要化合物之及其重要化合物之间的的转化关系化关系 SiF4SiNa2SiO3SiO2CaSiO3SiCl4SiH4H2SiO3碳元素及其化合物的转化重点、难点剖析现象：Mg条继续燃烧放热有黑色和白色固体物质生成SiO2+2CSi+2CO高温如：2Mg+CO22MgO+C点燃 3.碳酸盐的性质规律 CaCO3考虑：NaHCO3在溶于水或处于熔融状态（常压
3、）时，都存在的离子是（）（已知碳酸氢钠的熔点高于其分解温度）A. B. C.D.Na+ H+ HCO3- CO32- C（1）溶解性规律：如果碳酸正盐的溶解度较大，则酸式盐的溶解度小（如Na2CO3NaHCO3);如果碳酸正盐的溶解度小，则对应的酸式盐的溶解度较大（如CaCO3Ca(HCO3)2）（2）稳定性规律：难溶性的碳酸盐及碳酸的酸式盐（包括铵盐）受热易分解；可溶性的碳酸盐较稳定，受热难分解。4.碳酸正盐与酸式盐的相互转化 例1 在一定量饱和石灰水中通入 CO2，产生的白色沉淀与通入的CO2的体积的关系如图。沉淀质量CO2体积OAB1）写出OA段曲线和AB段曲线所表示的反应方程式。2）A
4、点参加反应的CO2和Ca(OH)2的物质的量之比为3）加热B处溶液，现象是CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2OCO2 + CaCO3 + H2O = Ca(HCO3)21:1产生白色浑浊例2:现有Na2CO3溶液2mol/L500mL、HCl溶液2mol/L750mL.若向HCl溶液中逐滴加Na2CO3溶液，向Na2CO3溶液中逐滴加HCl溶液，分别产生CO2多少？例3：某混合气体中可能含有HCl、H2、CO、CO2、NH3和水蒸气中的两种或多种。当混合气体依次通过澄清石灰水(无混浊现象)；氢氧化钡溶液(有浑浊现象)；浓H2SO4(无现象)；灼热的氧化铜(变红)；无水CuSO
5、4(变蓝)。对该混合气体成分判断正确的是（ ） A.一定没有CO2，肯定有H2B.一定有CO、 CO2和H2OC.一定有HCl、H2和CO2D.可能有CO2、NH3和水蒸气C由此可见,先后滴入的次序不同,所得气体量不同.故可用相互滴入法来鉴别Na2CO3和HCl两种无色溶液.想一想:如维持两种溶液浓度不变,Na2CO3溶液和HCl溶液均为1L,结果又如何呢？硅元素及其化合物的转化1、SiO2是酸性氧化物；2、SiO2具有弱的氧化性；SiO2+2C = Si+2CO高温1.注意硅的化学性质和精硅的制取常温下硅不活泼(但自然界无游离硅存在，常以硅酸盐形式存在),不与强酸、强氧化性酸反应.SiO2+
6、H2O=H2SiO32.注重CO2和SiO2性质比较试分析下列说法是否正确，说明理由。1、SiO2高温时与Na2CO3反应产生CO2，将CO2通入Na2SiO3溶液中可产生H2SiO3，说明H2SiO3酸性有时比H2CO3强，有时比H2CO3弱？2、SiO2既能与NaOH反应又能与HF反应。3、NaOH溶液、Na2SiO3溶液和氢氟酸均不应装在玻璃瓶中。NaOH与SiO2常温下的反应十分缓慢，所以NaOH溶液、Na2SiO3溶液可以保存在玻璃瓶中，但不能用磨口的玻璃塞SiO2与HF的反应是SiO2的特殊性质，并非所有的酸都能反应。强酸制弱酸适用于常温下水溶液里的复分解反应，不适用于高温非水体系
7、的反应。3.碳族元素与人类健康SiO2-在日常生活、生产和科研有着重要的用途，但有时也会对人体造成危害。如果长期吸入含有二氧化硅的粉尘，就会患硅肺病（或矽肺病）。长期在二氧化硅粉尘含量较高的地方，如采矿、翻砂、喷砂、制陶瓷等场所的工作人员易患此病。Pb-铅为蓝色的软金属，铅是能作用于全身各系统和器官的毒物，尤其是神经系统、消化系统、造血和心血管系统等。污染和毒害最厉害的是四乙基铅，所以推广无铅汽油是防止铅污染最有效的方法。另据调查发现，小学生使用铅笔也有铅中毒的现象，因此要正确使用铅笔。铅在体内无任何生理功能，理想的血铅水平应为零。任何水平的铅负荷，都会对健康造成损害。4.了解硅酸盐的特点是构
8、成地壳岩石和矿物的主要成分种类繁多，结构复杂，常用氧化物的形式表示组成绝大多数硅酸盐难溶于水1、硅酸钠：易溶于水，其水溶液俗名水玻璃，粘性很強，是一种重要的矿物胶。2、粘土的主要成分是硅酸盐（3）正长石KAlSi3O8（1）硅酸钠Na2SiO3:（2）高岭石Al2(Si2O5)(OH)4Al2O32SiO22H2OK2OAl2O36SiO2Na2OSiO2例：硅酸盐可以改写成氧化物的形式（注意金属氧化物在前，非金属氧化物在后，低价在前，高价在后，H2O一般写在最后）（1）许多含氧酸及其盐类类似地改写为氧化物形式，请改写下列物质：HNO3: ; HCOOH: ;KAl(SO4)212H2O ;（
9、2）已知在一定条件下，Fe在Cl2中燃烧可以生成Fe3Cl8,它可以改写成FeCl2 2FeCl3。类似地碘与Fe在一定条件下可得到Fe3I8，则它可以看作是 。N2O5 H2OCO H2OK2OAl2O34SO324H2O3FeI2 I25.硅酸盐工业 （以含硅物质为原料的材料制造）例 某碳酸盐矿石，主要成分为BaCO3 ,另外有少量CaCO3 ，现需要获得BaCO3，并尽可能降低钙含量。为此，查得有关溶解度数据如下表：-0 C50 C80 CCa（OH）20.173g0.130g0.094gBa（OH）21.64g13.1g101.5g000原料只有该矿石、焦炭和水，没有其它化工原料。请在
10、方框中写出每步产物的化学式，并填上反应条件或所需物质或方法。矿石BaCO3煅烧BaOCaO加热H2OBa(OH)2Ca(OH)2过滤Ba(OH)2CO2过滤例2下列试剂的保存正确的是（）A例3已知，氮化硅是一种高温陶瓷，它硬度大，熔点高，性质稳定，工业上用高纯硅和氮气在高温下反应制得。1）氮气的电子式为。2）氮化硅属于（共价或离子）化合物，其化学式为。3）氮化硅抗腐蚀性强，除氢氟酸外，它不与其它无机酸反应。它与氢氟酸反应的产物为。4）四氯化硅和氮气在氢气氛保护下，加强热可得到高纯度氮化硅。该反应的化学方程式为。例4某碳酸盐矿石，主要成分为BaCO3,另外有少量CaCO3，现需要获得BaCO3，
11、并尽可能降低钙含量。为此，查得有关溶解度数据如下表：-0 C50 C80 CCa（OH）20.173g0.130g0.094gBa（OH）21.64g13.1g101.5g000原料只有该矿石、焦炭和水，没有其它化工原料。请在方框中写出每步产物的化学式，并填上反应条件或所需物质或方法。矿石BaCO3煅烧BaOCaO加热H2OBa(OH)2Ca(OH)2过滤Ba(OH)2CO2过滤例5化合物A、B、C、D、E、F是中学常见的物质，这些化合物之间存在如下关系，其中A和B的反应是一种重要化工生产中的主要反应。据此判断：(1)A、C、F中含有相同的元素是_(2)该工业称为.化合物C的化学式为,化合物A
12、可溶于水,水溶液显_性.(3)C的水溶液和D能否反应?其理由是_Na制玻璃(硅酸盐工业)Na2CO3碱能,酸性H2CO3H2SiO3解析由题意可推得A、C与盐酸作用,生成物中有共同产物F,但前者有三种产物,预测A应为一种不稳定的弱酸盐;后者有二种产物,估计C应为一种较稳定的弱酸盐,且A与B在高温下的反应为重要化工生产的重要反应.联想硅酸盐工业.可得(1)Na(2)制玻璃(硅酸盐工业),C为Na2SiO3A可溶于水，A为Na2CO3,溶液显碱性.(3)能,酸性H2CO3H2SiO3例6工业上用生石灰与碳在2700oC高温作用下制电石和CO，现从理论上分析以Mg和石灰石为原料，按下图制取乙炔试填写
13、:(1)C的分子式是;(2)G与E反应的化学方程式;(3)B与D反应的化学方程式;该反应中氧化剂与还原剂的质量比是_MgOCaC2+2H2OCa(OH)2+C2H2CaO+3CCaC2+CO高温2:1例7.某溶液A可能含有等物质的量浓度的SiO32、CO32、SO32、S2、AlO2、Cl、PO43中的几种，现进行以下实验：取10mLA溶液，往其中通入足量CO2，得到白色沉淀B，B可完全溶于稀HCl溶液，另取10mLA溶液，往其中加入稀盐酸，生成气体C将C通入Pb(NO3)2溶液中，有黑色沉淀D生成(1)溶液中肯定存在的上述中离子是，(2)溶液中肯定不存在上述中离子是，其理由是例8我国古代炼丹
14、中经常使用红丹，俗称铅丹在一定条件下铅丹（用X表示）与硝酸发生如下反应：X+4HNO3=PbO2+2Pb(NO3)2+2H2O(1)铅丹的化学式是_，此铅丹中铅的化合价是_。（2）由此反应可推测PbO是_氧化物,PbO2是_氧化物.+2和+4价Pb3O4碱性酸性例9海战中为了进行掩蔽，常喷放SiCl4和液氨，形成很浓的烟幕。写出有关的化学方程式：_._.SiCl4+4H2O=H4SiO4+4HClHCl+NH3=NH4Cl例10三硅酸镁被用来治疗胃酸过多的胃溃疡，因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。把三硅酸镁Mg2Si3O8nH2O改写成氧化物的形式为_,它中和胃酸的化学方程式是_
15、2MgO3SiO2nH2OMg2Si3O8nH2O+4H+=2Mg2+3SiO2+(n+2)H2O例11(1)化学行业合成了一种晶体氮化碳。试推断它的化学式_. (2)写出CaSiO3和氢氟酸反应的化学方程式_C3N4CaSiO3+ 6HF = CaF2 + SiF4+ 3H2O例12在没有现成CO2气体发生器的情况下，请你选用如图中部分仪器装配成一个简易的、能随开随用的、随关随停的CO2气体发生装置.(1)应选用的仪器是(填入编号).(2)若用上面已装配好的实验装置制取CO2气体，而实验室只有稀H2SO4、浓HNO3、水、块状纯碱、块状大理石.比较合理的方案，你认为应选的药品是.习题一往下列
16、溶液中通入CO2，直至过量，整个过程中始终没有沉淀出现的是（ ） A、FeCl2 B、Ca(NO3)2 C、饱和Na2CO3 D、Na2SiO3习题二将 1 体积选项中的一种气体与 10 体积氧气混和后,依次通过盛有足量浓NaOH液的洗气瓶和盛有足量灼热铜屑的管子，若反应都充分，最后得到的尾气可以是（ ） ACl2 BCO CCO2DN2ABCD练练习习课堂巩固练习习题三将镁粉与石英砂混合強热，将反应后的固体加入到足量的稀盐酸中，产生一种在空气中能自燃的无色气体。试写出有关反应的化学方程式。Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4SiH4+2O2=2H2O+SiO2习题四怎样去掉氯化钾溶液
17、中含有的少量溴化钾、碳酸氢钙，最后得到纯净的氯化钾溶液？写出实验步骤。4、将滤液蒸干。1、加热煮沸2、过滤3、再往滤液中加入过量的氯水5、将固体配成溶液。SiO2+2Mg=Si+2MgO2Mg+Si=Mg2Si练练习习习题五铁氧体磁性材料在微波领域应用广泛。有一种铁、氧、钇三种元素组成的磁性材料，其中铁、钇的原子个数比为5/3。氧的质量分数为26。则该磁性材料的化学式为，其中铁和钇的化合价分别为。练练习习习题六实验室用右图的装置将CO2和CO进行分离和干燥.已知a、b均为活塞，试回答(1)甲瓶中装的是溶液，乙瓶中装的是溶液，分液漏斗中装的是.(2)当CO2与CO的混和气体通过该装置时，先分离得到的是 ，活塞操作是；然后得到，活塞操作是.习题七已知高温下能发生Si+C=SiC,现有石英砂和碳粉的混和物amol,在高温电炉中隔绝空气充分反应后，冷却得到残留固体。1）写出可能发生的反应的化学方程式2）若石英与混和物的物质的量之比为x(0x1),试讨论X的取值范围、残留固体成分和物质的量。编号12345X值残留固体成分 mol高温高温SiO2+2C=Si+COSi+C=SiC1/3Sia/31/4SiCa/41/31SiSiO2a(1-x)/2 a(3x-1)/21/41/3SiSiC SiCC01/4
