第13讲　碳、硅及其重要化合物 讲义 2021届高考化学创新复习

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第四章　非金属元素及其重要化合物
[考纲解读]　1.了解常见非金属元素 C、Si、Cl、S、N的单质及其重要化合
物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。2.了解常见非金属元素单质及其重要
化合物对环境的影响。
第13 讲　碳、硅及其重要化合物
一、碳、硅单质
1．单质的结构、存在形态、物理性质和用途
碳 硅
存在形态 游离态和化合态 化合态
结构 金刚石：空间网状结构；
石墨：层状结构
晶体硅：与金刚石类似的空间
结构
同素异形体 金刚石、石墨、C60 晶体硅、无定形硅
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
晶体硅为灰黑色固体，有金属
光泽、硬度大、熔点较高
用途 金刚石用作切割刀具，石墨用
作电极、铅笔芯、高温润滑剂
半导体材料、硅芯片和硅太阳
能电池
2．碳和硅的化学性质
碳 硅
与单质
反应 氧气不足生成 CO，氧气足量生成 CO2
与氧气、氟气、氯气反应生
成SiO2、SiF4、SiCl4
与氧化 与CuO 反应：2CuO ＋ C ===== 2Cu 与FeO 反应：Si＋
1
物反应
＋ CO 2；
与CO2反应：C ＋ CO 2===== 2CO ；
与水蒸气反应：C ＋
H2O(g) ===== CO ＋ H 2
2FeO=====SiO2＋2Fe
与酸
反应
与浓硫酸反应
C ＋ 2H 2SO4( 浓 ) ===== CO 2↑ ＋
2SO2↑ ＋ 2H 2O
与浓 HNO3反应
C ＋ 4HNO 3( 浓 ) ===== CO 2↑ ＋
4NO2↑ ＋ 2H 2O
不能被浓硫酸、浓硝酸氧
化，但可与氢氟酸反应：Si
＋ 4HF == =SiF 4↑ ＋ 2H 2↑
3．硅的工业制法及提纯
石英砂――→粗硅――→SiCl4――→高纯硅
反应①：SiO2＋ C ===== Si ＋ 2CO ↑ 。
反应②：Si ＋ 2Cl 2===== SiCl 4。
反应③：SiCl4＋ 2H 2===== Si ＋ 4HCl 。
二、碳、硅的氧化物
1．一氧化碳
(1)物理性质
无色气体，有毒，难溶于水。
(2)化学性质
① 燃烧：
2CO＋O2=====2CO2，淡蓝色火焰(空气中燃烧)。
②还原Fe2O3：
Fe2O3＋ 3CO ===== 2Fe ＋ 3CO 2(冶炼金属)。
2．二氧化碳和二氧化硅的比较
物质 二氧化硅 二氧化碳
结构 空间网状结构，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，可溶于水
化
学
性
① 与水
反应 不反应 CO2＋ H 2O H2CO3
② 与碱 如与 CaO 反应： 如与 Na2O反应：
2
质
性氧化
物反应
SiO2＋ CaO ===== CaSiO 3Na2O ＋ CO 2== =Na 2CO3
③ 与碱
(NaOH)
反应
SiO2＋ 2NaOH == =Na 2SiO3＋
H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)
CO2少量：CO2＋
2NaOH == =Na 2CO3＋ H 2O
CO2过量：CO2＋
NaOH == =NaHCO 3
④ 与酸
反应
只与氢氟酸反应：
SiO2＋ 4HF == =SiF 4↑ ＋ 2H 2O不反应
用途 光导纤维、光学仪器、电子部
件制饮料、制碳酸盐
三、硅酸、硅酸盐、无机非金属材料
1．硅酸(H2SiO3)
2．硅酸盐
(1)硅酸盐
是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要成分。
(2)硅酸盐组成的表示方法
通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成，如硅酸钠
(Na2SiO3)可表示为 Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为 K2O·Al2O3·6SiO2。
(3)硅酸钠
① 白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液
显碱性。
② 与酸性较硅酸强的酸反应
与CO2水溶液反应的化学方程式
Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋ H 2SiO3↓。
③ 用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
3．无机非金属材料
3
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