1、高考化学专题十六 碳、硅及其化合物 无机非金属材料考点二 二氧化硅和二氧化碳点击观看考点视频撬点基础点 重难点1 一氧化碳CO 是无色无味的有毒气体，_溶于水，可用作气体燃料和冶金工业的_。(1)燃烧的化学方程式为_。(2)还原 CuO 的化学方程式为_。不还原剂2COO2=高温2CO2COCuO=CuCO22 二氧化碳和二氧化硅的比较物质二氧化碳二氧化硅化学式CO2，表示一个分子的组成SiO2，没有分子，只表示组成及其原子比例晶体类型分子晶体原子晶体主要物理性质熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水物质二氧化碳二氧化硅与水反应CO2H2OH2CO3不反应
2、与酸反应不反应只与 HF 反应：SiO24HF=SiF42H2O与碳反应CO2C=高温2COSiO22C=高温电炉 Si2CO化学性质与碱反应CO2(少量)2NaOH=Na2CO3H2O，CO2(足量)NaOH=NaHCO3SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(盛碱液的试剂瓶不用玻璃塞而用橡皮塞的原因)化学性质与盐反应H2OCO2(不足)Na2SiO3=H2SiO3Na2CO3,2H2O2CO2(足量)Na2SiO3=H2SiO32NaHCO3SiO2Na2CO3=高温Na2SiO3CO2物质二氧化碳二氧化硅化学性质与碱性氧化物反应CO2Na2O=Na2CO3SiO2CaO=高温 CaSi
3、O3制备工业制法：CaCO3=高温CaOCO2；实验室制法：CaCO32HCl=CaCl2H2OCO23 主要用途CO2：制饮料、碳酸盐，干冰用作制冷剂。SiO2：作光导纤维，制光学仪器、电子部件，水晶可制作饰品。学霸巧学卡(1)不能依据反应 2CSiO2=高温Si2CO来说明 C 的还原性比 Si 强，也不能依据反应 SiO2Na2CO3=高温Na2SiO3CO2来说明 SiO2 水化物的酸性比 H2CO3 强。由于酸性：H2CO3H2SiO3，因而向Na2SiO3 水溶液中通入 CO2 生成 H2SiO3，而高温下：SiO2Na2CO3=高温Na2SiO3CO2，该反应熵值增加，驱动反应向
4、右进行。(2)氢氟酸能腐蚀玻璃并用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，因为 SiO2 与碱溶液反应生成具有黏性的 Na2SiO3。(3)水晶、石英、玛瑙的主要成分为 SiO2；固态 CO2 俗称干冰。SiO2 既能与酸反应又能与碱反应，但它不是两性氧化物，因为 SiO2 只与 HF 反应，而与其他酸不反应，且与 HF 反应时并没有同时生成盐和水。(4)CO2 与 NaOH 溶液反应产物的确定xnNaOHnCO2溶质成分x11NaHCO311x21NaOH、Na2CO31.思维辨析(1)CO2 溶于水生成碳酸，SiO2 也能溶于水并生成硅酸。()(2)S
5、iO2 是酸性氧化物，不与任何酸反应。()(3)SiO2 溶于水显酸性，所以 SiO2 属于酸性氧化物。()(4)CO 和 CO2 是碳的两种氧化物，二者均是温室气体。()(5)CO2 不支持燃烧是相对的。()(6)氢氟酸刻蚀玻璃的过程不涉及化学变化。()2.下列说法正确的是()A在粗硅的制取中发生 2CSiO2=高温2COSi，硅被还原，所以碳的还原性强于硅的还原性B盛放 NaOH 溶液时，使用带玻璃塞的磨口瓶C用 SiO2 制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后再通入 CO2D由 Na2CO3SiO2=高温Na2SiO3CO2可知，硅酸的酸性强于碳酸解析 选项 A、D 的反应在高
6、温下均生成了气体，使平衡正移，致使反应能顺利进行，但不能说明 C、Si 的还原性强弱，也不能说明 H2SiO3 与 H2CO3 酸性的强弱，故错误；NaOH 能与玻璃成分中的 SiO2 反应生成 Na2SiO3 而使瓶塞粘在一起。由 SiO2 制取 H2SiO3 的过程为：SiO2NaOH溶液Na2SiO3 通入CO2H2SiO3撬法命题法 解题法 考法综述 硅在地壳中含量仅次于氧，常常考查 SiO2 的用途以及 SiO2 的特性与 HF 的反应，而碳主要考查 CO 的还原性，CO2 与 SiO2 酸性氧化物的区别。命题法 1 二氧化硅的特性典例 1 下列叙述正确的是()A因为 Na2CO3S
7、iO2=高温Na2SiO3CO2，所以硅酸的酸性比碳酸强B碳和硅都是A 族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似C因为高温时二氧化硅能与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强D二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反应生成硅酸解析 根据酸、盐之间复分解反应进行的方向判断酸性强弱一般是在常温湿态下适用，在高温干态下不适用，事实上碳酸酸性比硅酸强，A 错误；CO2 是分子晶体，而 SiO2 是原子晶体，在物理性质方面有很大差异，B 错误；高温下二氧化硅与碳酸钠的反应是在非溶液状态下进行的，属于用不挥发性酸酐来制取挥发性的酸酐，所以该反应不能做为判断硅酸与碳酸酸性强弱的依
8、据，C 错误；SiO2 虽属于酸性氧化物，但不能直接与 H2O 反应生成 H2SiO3，D 项正确。【解题法】二氧化硅的特殊性(1)非金属氧化物一般由分子构成，而 SiO2 是由 Si 和 O 按个数比 12 直接构成。Si、SiC、Si3N4、BN等也是直接由原子构成。(2)SiO2 是 H2SiO3 的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备 H2SiO3。(3)酸性氧化物一般不与酸作用，但 SiO2 能跟 HF 作用：SiO24HF=SiF42H2O。(4)不要混淆二氧化硅和硅的用途用于制作光导纤维的是 SiO2，用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅。(5)水晶、石英、玛瑙的主要成分
9、是 SiO2；珍珠的主要成分是 CaCO3；钻石是金刚石；红、蓝宝石的主要成分是 Al2O3。命题法 2 二氧化碳与碱溶液的反应典例 2 向含有 0.2 mol NaOH 和 0.1 mol Ba(OH)2 的溶液中持续稳定地通入 CO2，当通入气体 8.96 L(0，1.01105 Pa)时立即停止。则这一过程中，溶液中离子的物质的量与通入 CO2 的体积关系正确的是(气体的溶解和离子的水解忽略不计)()解析 本题涉及的化学反应：Ba(OH)2CO2=BaCO3H2O2NaOHCO2=Na2CO3H2OBaCO3CO2H2O=Ba(HCO3)2Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3当未通入
10、 CO2 时，溶液中：0.2 mol Na、0.1 mol Ba2、0.4 mol OH；当通入 2.24 L CO2 时，发生反应，此时溶液中：0.2 mol Na、0.2 mol OH；当通入 4.48 L CO2 时，发生反应，此时溶液中：0.2 mol Na、0.1 mol CO23；当通入 6.72 L CO2 时，发生反应，此时溶液中：0.2 mol Na、0.2 mol HCO3；当通入 8.96 L CO2 时，发生反应，此时溶液中：0.2 mol Na、0.1 mol Ba2、0.4 mol HCO3。对比图象可知 C 项正确。【解题法】CO2 与碱液反应常考情况及方法技巧(
11、1)如果是给出两种反应物的量，让求出反应后产物的组成及各组成成分的量的简单计算则可以利用加减消元法或者“碳”守恒、“碱”守恒法来求解。在列方程(组)求解时要注意 CO2 与 OH的计量数关系，以免出错。(2)如果是未给出各反应物的量，而要求利用反应方程式讨论不同的反应配比情况下的产物组成及产量的较难的计算题则要求：要合理分段，分步解决；注意每一段中各反应物(或中间产物)何者不足何者过量，应该用谁来算，不能用谁来算；理解 CO2 与 NaOH 反应的化学方程式以及各物质之间的量的关系。(3)当有多种组分与一种物质反应时，判断反应顺序的方法：先假设与其中的一种组分反应，若产物还能与另一种组分反应，
12、则假设错误。如典例 2 中将 CO2 通入 NaOH、Ba(OH)2 混合溶液中，假设 CO2 先与NaOH 反应，则生成的 Na2CO3 会与 Ba(OH)2 反应生成 BaCO3 沉淀和 NaOH，故假设错误，应先与 Ba(OH)2反应。(4)给出各反应物的量判断反应图象的正误做这类题首先要正确写出反应的化学方程式，理清每一步反应的先后顺序，分析何种反应物不足，何种反应物过量。注意图象中的“拐点”“起点”“终点”等关键点的相关数据，将这些数据与所涉及的反应方程式中各物质的计量数进行比对，找出解题的突破口，然后进行解答。注意思维要全面，不能有遗漏的反应，还要注意反应的连续性和顺序性。命题法
13、3 CO2 与盐溶液的反应典例 3 用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是()选项操作及现象溶液A通入 CO2，溶液变浑浊。再升温至 65 以上，溶液变澄清C6H5ONa 溶液B通入 CO2，溶液变浑浊。继续通 CO2 至过量，浑浊消失Na2SiO3 溶液C通入 CO2，溶液变浑浊。再加入品红溶液，红色褪去Ca(ClO)2 溶液D通入 CO2，溶液变浑浊，继续通 CO2 至过量，浑浊消失，再加入足量 NaOH 溶液，又变浑浊Ca(OH)2 溶液解析 A 项，CO2H2ONaHCO3，升温至 65 以上，C6H5OH 完全溶解，溶液变澄清；B 项，CO2Na2SiO3
14、H2O=Na2CO3H2SiO3，H2SiO3 与 CO2 不反应，浑浊不会消失；C 项，CO2Ca(ClO)2H2O=CaCO32HClO，溶液变浑浊后加入品红溶液，被 HClO 氧化褪色；D 项，首先，CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O，继续通 CO2，生成可溶于水的 Ca(HCO3)2，再加入足量的 NaOH，则有 2NaOHCa(HCO3)2=CaCO3Na2CO32H2O，溶液又变浑浊。【解题法】CO2 与盐溶液的常见反应及注意事项(1)CO2 与盐溶液的常见反应碳酸是一种弱酸，其酸性比盐酸、醋酸要弱，因此，盐酸、醋酸能与碳酸盐反应；其酸性又比硅酸、次氯酸、苯酚、偏铝酸等强，因此
15、，将 CO2 气体通入 Na2SiO3、NaClO、NaAlO2 等盐溶液中，均能发生反应而生成相应的弱酸和碳酸(氢)盐，这就是“强酸制弱酸”原理的应用。如：CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3CO2Na2SiO32H2O=H4SiO4Na2CO3或 CO2Na2SiO3H2O=H2SiO3Na2CO3当 CO2 过量时，发生反应如下：2CO2Na2SiO32H2O=H2SiO32NaHCO3CO2Ca(ClO)2H2O=CaCO32HClO当 CO2 过量时，发生反应如下：2CO2Ca(ClO)22H2O=Ca(HCO3)22HClOCO2H2ONaHCO3CO2NaAlO22H2O=A
16、l(OH)3NaHCO3(CO2 过量时)CO22NaAlO23H2O=2Al(OH)3Na2CO3(CO2 少量时)(2)注意事项“强酸制弱酸”是一个重要的化学反应规律，但不可认为弱酸就不能“制取”强酸。在某些条件下，当弱酸的酸根阴离子被沉淀或被氧化后，H就被“释放”出来，从而生成了强酸。如将 H2S 通入 CuSO4溶液中或向氢硫酸中滴加氯水，均由氢硫酸这种弱酸生成了强酸：H2SCuSO4=CuSH2SO4(S2与Cu2结合成难溶的 CuS)，H2SCl2=S2HCl(S2被氧化)。CO2 与溶 液 反 应 的 产 物 与 CO2 的 用 量 无 关，都 生 成 NaHCO3，因 为 酸 性H2CO3HCO3。CO2 与 NaClO 溶液反应的产物与 CO2 的量无关，也只能生成 NaHCO3，不能生成 Na2CO3，因为酸性 H2CO3HClOHCO3。CO2、SO2 通入 CaCl2 或 BaCl2 溶液均不反应，无沉淀产生。撬题对点题 必刷题
