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2027届高考化学第一轮复习
第二章 非金属及其化合物
第5讲 碳硅及其化合物 无机非金属材料
第1课时 碳 硅及其化合物
整合必备知识
114Fl（ ）
1.碳单质【石墨、金刚石、C60(巴基球）的简单比较】
碳的单质还有其他无定型碳（活性炭、竹炭、炭黑等）、碳纳米管、石墨烯、石墨炔、碳纤维等非常多…
一、碳及其重要化合物
高
高
低
质软
大
小
能导电
不导电
不导电
自然界存在？同位素？同素异形体？
为什么物理性质差别大？
整合必备知识
混合型晶体
共价晶体（原子晶体）
分子晶体
整合必备知识
碳纳米管
石墨烯
石墨炔
【拓展补充】凸多面体的晶面数F、晶棱数E和顶点数V相互间符合欧拉(Euler)公式：
F＋V＝E＋2
碳的一些同素异形体
石墨一定条件下可转化为金刚石
还原
还原
(3)与浓硫酸、浓硝酸的反应
我国古代四大发明之一的黑火药爆炸方程式？
制水煤气
制粗硅,产物？
高温下则还可以生成CO
(2)与氧化物反应——碳表现 性
整合必备知识
2.碳单质的化学性质
(1)与O2反应——碳的 性
碳还能与哪些物质反应呢？
2s22p2
整合必备知识
3.　碳的常见氧化物的 （CO和CO2对比）
其他：如与水、Na2O2、Na2CO3溶液等反应
碳还有无其它的氧化物？？
实验室制法？？？
还有很多，思考例如C3O2，C12O9等是怎样结构能？
整合必备知识
（1）CO2的主要来源：大量含碳燃料的燃烧。
4.CO2在自然界中的循环
1.金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质(　　)
2.水墨画可长久保存不变色是因为在常温下碳的化学性质不活泼
(　　)
3.二氧化碳能使紫色石蕊溶液变红，说明二氧化碳具有酸性(　　)
4.低碳环保中的“碳”是指二氧化碳(　　)
5.石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应(　　)
6.向空气中排放二氧化碳会形成酸雨(　　)
×
√
×
√
√
×
整合必备知识
7.向CaCl2溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失(　　)
8.向氨化的饱和食盐水中通入足量的CO2气体，会析出晶体(　　)
×
√
提升关键能力
SO3\BF3\N\NO2F等
除锂以外的碱金属碳酸盐、碳酸铵易溶于水，其他金属的碳酸盐难溶于水。对于难溶的碳酸盐，其对应的碳酸氢盐的溶解度通常要高一些，如CaCO3难溶于水，而Ca(HCO3)2可溶于水。而对于易溶的碳酸盐如碳酸钠或碳酸铵，其对应的碳酸氢盐的溶解度反而较小(由于碳酸氢根之间的氢键原因）。
5.碳酸及碳酸盐
表观电离常数（真实并非如此，比这个要大）
两个羟基连在同一个碳上不稳定
饱和碳酸pH≈3.9
可溶性碳酸盐水解显碱性
Ca\Sr\Ba等二价的直接沉淀
三价Al\Cr\Fe彻底双水解（彻底互促水解）
二价的Mg\Cu\Ni\Co等生成碱式盐
这个常考的
盐混合究竟生成什么取决于各自的Ksp
1.碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构的一维量子材料，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入，其广阔的应用前景也不断地展现出来。下列关于纳米管说法不正确的是
A.纳米管孔径较大，可以掺杂各种金属原子，体现特殊的催化活性
B.碳纳米管拥有极高的熔点
C.纳米管是一种新型有机纳米材料
D.纳米管可以由石墨烯在特定条件下卷曲而成
√
提升关键能力
2.我国倡导低碳生活，减少二氧化碳的排放，“碳捕捉技术”可实现二氧化碳的分离、储存和利用。实际生产中，常利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，其工艺流程如图所示(部分条件及物质未标出)，下列说法正确的是
A.CO2是引起酸雨的主要
物质之一
B.整个过程中，只有CO2可循环利用
C.能源消耗低是该技术的一大优点
D.该生产过程中，没有涉及到氧化还原反应
√
3.(2024·广东模拟)如图是碳元素的“价—类”二维图，下列有关说法不正确的是
A.a是最简单的有机化合物
B.b在高温下被SiO2氧化成e
C.d与血红蛋白结合的能力比O2强
D.将氨气和e通入饱和食盐水中可得到NaHCO3
√
CH4是最简单的有机化合物，A正确；
b是单质C，e是CO2，C在高温下被SiO2氧化成CO，不是CO2，B错误；
d为CO，CO与血红蛋白结合的能力比O2强，C正确；
e是CO2，将氨气和CO2通入饱和食盐水反应生成NH4Cl和NaHCO3，D正确。
1.硅的存在及硅单质
整合必备知识
硅酸盐
氧化物
Si+4HF===SiF4↑+2H2↑
Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑
二、硅及二氧化硅
自然界无单质硅，硅单质主要有______和______两大类。
晶体
无定形
晶体硅(共价晶体)为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点_______
高
常温下与F2、HF、强碱反应，加热下与O2等反应
思考：硅既可以与HF反应，也可以与强碱反应，那么硅具有两性吗？
没有两性，是特性
反应实质是什么？氧化剂是谁？与哪个反应类似？
【误区警示】太阳能电池不是原电池,他是直接将光能转化为电能
整合必备知识
每1个Si原子周围结合4个O原子，Si在中心,O在四个顶角。同时每1个O原子周围结合2个Si原子相结合。二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2∶1，用SiO2来表示
二氧化硅的组成,表示O与Si的原子个数比,不是分子式是化学式。
[SiO4]四面体结构
立体网状结构决定了SiO2具有优良的物理和化学性质
2.二氧化硅(共价晶体)
常考：1molSiO2中含有4molSi-O键，1mol晶体硅或金刚石中含2molSi-Si键或C-C键
某种SiO2的晶胞
(1)存在：普通的沙(细小的石英晶体)，水晶(纯石英，无色透明晶体)，玛瑙等。
(2)物理性质：不溶于水、熔点 、硬度 。
高
大
有晶体硅到二氧化硅的结构演变的理解
②与碳酸钙在高温下的反应： 。
③与氧化钙的反应： 。
④溶于氢氟酸的反应： ，可用于刻蚀玻璃。
(4)用途： 、光学仪器、电子部件。
整合必备知识
(3)化学性质
SiO2为酸性氧化物，是硅酸的酸酐。
按要求完成下列反应的化学方程式。
①与氢氧化钠溶液的反应： 。
SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O
碱液胶塞，不用玻璃塞的原因？
二氧化硅能与水反应吗？
SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑
SiO2+CaO CaSiO3
SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O
光导纤维
制玻璃
考查重点
玻璃的主要成分是？
光导纤维的特点：传导光的能力非常强，抗干扰性能好，不发生电辐射等，但是不导电！
【易错提醒】：晶体硅的用途（太阳能电池、半导体材料、芯片）与二氧化硅用途（光导纤维、石英玻璃与普通玻璃不要混淆）不要弄混，高频考点
含硅物质在生活中对应的产品
与光有关
与电有关
与建筑有关
水晶
玛瑙
石英
石英
水晶、玛瑙、石英、石英玻璃、石英坩埚等都是SiO2
普通玻璃、钢化玻璃等是硅酸盐，不要混淆了，常考点和易错点
3.高纯硅的制备
石英砂 粗硅 SiHCl3 高纯硅
反应①：　　　　　　　　 　　　　　　　。
反应②：　　　　　　　　　　　　。
反应③：　　　　　　　　　　　　。
SiO2+2C Si+2CO↑
Si+3HCl SiHCl3+H2
SiHCl3+H2 Si+3HCl
易错点：产物是CO！
注意点：①焦炭足量，产物之一为CO，且C会和Si、SiO2继续反应生成SiC；②整个过程不能混入水蒸气和空气，否则SiHCl3等物质会水解成H2SiO3或自燃或爆炸；③需要用H2还原SiHCl3等物质才能得到高纯硅
高纯硅的制取方法2，反应式分别为：
制粗硅：
提纯(与Cl2反应)：
还原(用H2还原)：
整合必备知识
4.硅酸(H2SiO3)
不
弱
Na2CO3＋H2SiO3↓
Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓
白色胶状沉淀，脱水则形成硅胶
原硅酸
H4SiO4
干燥硅胶
湿硅胶
硅胶的主要成分是无定形SiO2,也可以表达成xSiO2·yH2O
硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作实验室和袋装食品，瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。
变色硅胶
浓度低则生成硅酸胶体，浓度大则直接生成沉淀
硅胶≠硅酸胶体
【误区警示】硅酸并无单个分子，是多聚的最简式而已，与碳酸不同！
1.晶体硅熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料(　　)
2.非金属性：C>Si，则热稳定性：CH4>SiH4(　　)
3.SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸(　　)
4.SiO2能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃(　　)
5.石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能(　　)
6.因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸酸性比碳酸强(　　)
×
√
×
×
×
√
1.纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是
A.X可用作木材防火剂
B.步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3+H2SO4===H2SiO3↓+Na2SO4
C.步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2来代替
D.SiO2既能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，所以SiO2是两性氧化物
√
提升关键能力
2.H2SO4 SiO2法生产多晶硅的流程如下。下列说法错误的是
A.合成1反应中H2作氧化剂
B.合成2的反应为SiF4+NaAlH4
===SiH4+NaAlF4
C.上述流程说明SiO2可溶于H2SO4
D.净化、热解中生成的多晶硅为还原产物
√

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