新高考化学一轮复习考点知识清单巩固练第13讲　碳、硅及其化合物（2份，原卷版+解析版）

这是一份新高考化学一轮复习考点知识清单巩固练第13讲　碳、硅及其化合物（2份，原卷版+解析版），共27页。试卷主要包含了C、Si单质的物理性质与用途，C60结构分析，与氢氟酸反应，与NaOH溶液反应等内容，欢迎下载使用。

考点1 碳、硅单质
知识点一C、Si单质的结构、物理性质及用途
1.自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素仅有化合态。碳单质主要有金刚石、石墨、C60、石墨烯等，它们之间的关系是互为同素异形体；硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。
2.C、Si单质的物理性质与用途
(1)金刚石：熔点高、硬度大，可作切割刀具。
(2)晶体硅：灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高，可用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池板。
(3)石墨：熔点高、质软、有滑腻感、能导电，可用作铅笔芯、电极。
(4)石墨烯：石墨烯就是单层石墨，有优良的导电性能。
3.C60结构分析
C60(如图所示)是由60个C原子形成的封闭笼状分子，形似足球的32面体，有20个六边形和12个五边形。
知识点二碳的化学性质
1.与氧气反应
C＋O2eq \(=====,\s\up7(点燃))CO2(O2足量)；
2C＋O2eq \(=====,\s\up7(点燃))2CO(O2少量)。
2.与氧化物反应
(1)C＋CO2eq \(=====,\s\up7(高温))2CO；
(2)3C＋2Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))4Fe＋3CO2↑。
(3)C＋H2Oeq \(=====,\s\up7(高温))CO＋H2(工业制水煤气)
3.与强氧化性酸反应
C＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up7(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O；
C＋4HNO3(浓)eq \(=====,\s\up7(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。
知识点三硅的化学性质
1.与O2反应：Si＋O2eq \(=====,\s\up7(△))SiO2
2.与F2、Cl2反应
Si＋2F2===SiF4、Si＋2Cl2eq \(=====,\s\up7(△))SiCl4
3.与氯化氢反应
Si＋3HCleq \(=====,\s\up7(300 ℃))H2＋SiHCl3
4.与氢氟酸反应(写化学方程式，下同)：
Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
5.与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
知识点四高纯硅的制备
1.原料：焦炭和石英。
2.粗硅的制备：SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑。
3.粗硅的提纯：Si＋3HCleq \(=====,\s\up7(300 ℃))H2＋SiHCl3、H2＋SiHCl3eq \(=====,\s\up7(1 100 ℃))Si＋3HCl
考点2 碳、硅的氧化物
知识点一一氧化碳
1.物理性质
通常状况下为无色、无味的气体，难溶于水。
2.化学性质
(1)可燃性：2CO＋O2eq \(=====,\s\up7(点燃))2CO2
(2)还原性：CO＋CuOeq \(=====,\s\up7(△))Cu＋CO2、
3CO＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2(高炉炼铁)。
知识点二SiO2与CO2的性质及用途
【考法归纳】
①CO2中混有的CO用灼热的CuO除去。
②石英、水晶、沙子的主要成分是SiO2。珍珠的主要成分是CaCO3；钻石是金刚石；宝石的主要成分是Al2O3。
③SiO2难溶于水，不能与水反应生成H2SiO3。
④SiO2是酸性氧化物，不与强酸(如盐酸、硫酸、硝酸)反应，但能与弱酸——氢氟酸反应生成SiF4气体，故可用氢氟酸在玻璃上刻字绘画。
⑤SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成硅酸钠和水。硅酸钠是一种黏合剂，故在保存氢氧化钠、氢氧化钾、Na2CO3等碱性溶液时，不能将其装在带磨口玻璃塞的玻璃试剂瓶内，要用橡胶塞。
⑥石英坩埚不能用来熔融NaOH等碱性固体。
【知识拓展】
有关酸式碳酸盐的反应
类型1：金属离子M2＋与HCOeq \\al(－,3)反应生成碳酸盐MCO3沉淀、CO2气体和水；M2＋主要有：Ca2＋、
Fe2＋、Mn2＋、Ni2＋、C2＋等。
Fe2＋＋2HCOeq \\al(－,3)===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O
Ca2＋＋2HCOeq \\al(－,3)===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O
类型2：金属离子M3＋与HCOeq \\al(－,3)反应生成M(OH)3沉淀和CO2气体；M3＋主要有：Al3＋、Fe3＋等。
Al3＋＋3HCOeq \\al(－,3)===Al(OH)3↓＋3CO2↑
Fe3＋＋3HCOeq \\al(－,3)===Fe(OH)3↓＋3CO2↑
类型3：金属离子M2＋与HCOeq \\al(－,3)反应生成碱式碳酸盐M2(OH)2CO3沉淀或带结晶水的碱式碳酸盐沉淀[如ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O]和CO2气体；M2＋主要有：Cu2＋、Zn2＋等。
考点3 碳酸、硅酸、硅酸盐
知识点一碳酸与碳酸根离子
H2CO3中，碳原子的杂化方式为sp2。H2CO3属于分子晶体。COeq \\al(2－,3)中，碳原子的杂化方式为sp2，COeq \\al(2－,3)的空间结构为平面三角形。
知识点二硅酸
1.分子结构：H2SiO3分子中，Si原子的杂化方式为sp2。但在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体()，Si在四面体的中心，Si原子的杂化方式为sp3。
2.物理性质：难溶于水。
3.化学性质
(1)弱酸性
①H2SiO3酸性比H2CO3弱，不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红。
②H2SiO3能与NaOH溶液反应(写化学方程式)：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。
(2)不稳定性：H2SiO3eq \(=====,\s\up7(△))SiO2＋H2O。
4.用途
硅酸在水中易缩合形成胶体，将硅酸凝胶烘干脱水得到硅胶(SiO2)，硅胶常用作干燥剂。
知识点三硅酸钠(Na2SiO3)
1.物理性质：易溶于水的白色粉状固体。
2.化学性质(写化学方程式)
(1)与盐酸反应：Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl；
(2)硅酸钠溶液中通入过量CO2：Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3。
(说明酸性：H2CO3>H2SiO3；非金属性：C>Si)
3.用途：Na2SiO3溶液(水玻璃)可用作黏合剂、木林防火剂。
知识点四无机非金属材料
1.传统硅酸盐材料
2.新型无机非金属材料
(1)Si：Si晶体是半导体材料，可用于制造硅芯片和硅太阳能电池板。
(2)SiO2：SiO2具有良好的导光性，可用于制造光导纤维和光学仪器。
(3)新型陶瓷
①耐高温结构陶瓷(如：SiC、Si3N4)；
②压电陶瓷(如：钛酸盐、锆酸盐)；
③透明陶瓷(Al2O3、AlN)；
④超导陶瓷。
(4)碳纳米材料
碳纳米材料包括富勒烯、碳纳米管(生产电池和传感器等)、石墨烯(用于超级电容器、电池)等。
【考法归纳】
硅酸盐的氧化物书写
1.氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物间以“·”隔开。
2.各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。
3.当计量数配置出现分数时应化为整数。如正长石：KAlSi3O8不能写成eq \f(1,2)K2O·eq \f(1,2)Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。
【真题挑战】
一、单选题
1．（2025·河北·高考真题）河北省古建筑数量大，历史跨度长，种类齐全，在我国建筑史上占有非常重要的地位。下列古建筑组件主要成分属于有机物的是
A．AB．BC．CD．D
2．（2025·云南·高考真题）稻壳制备纳米Si的流程图如下。下列说法错误的是
A．可与NaOH溶液反应
B．盐酸在该工艺中体现了还原性
C．高纯Si可用于制造硅太阳能电池
D．制备纳米Si：
3．（2024·吉林·高考真题）文物见证历史，化学创造文明。东北三省出土的下列文物据其主要成分不能与其他三项归为一类的是
A．金代六曲葵花鎏金银盏B．北燕鸭形玻璃注
C．汉代白玉耳杯D．新石器时代彩绘几何纹双腹陶罐
4．（2024·河北·高考真题）燕赵大地历史悠久，文化灿烂。对下列河北博物院馆藏文物的说法错误的是
A．青铜铺首主要成分是铜锡合金B．透雕白玉璧主要成分是硅酸盐
C．石质浮雕主要成分是碳酸钙D．青花釉里红瓷盖罐主要成分是硫酸钙
5．（2023·广东·高考真题）“高山流水觅知音”。下列中国古乐器中，主要由硅酸盐材料制成的是
A．AB．BC．CD．D
6．（2023·湖北·高考真题）工业制备高纯硅的主要过程如下：
石英砂粗硅高纯硅
下列说法错误的是
A．制备粗硅的反应方程式为
B．1mlSi含Si-Si键的数目约为
C．原料气HCl和应充分去除水和氧气
D．生成的反应为熵减过程
二、解答题
7．（2023·山东·高考真题）三氯甲硅烷是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为，熔点为，易水解。实验室根据反应，利用如下装置制备粗品(加热及夹持装置略)。回答下列问题：
(1)制备时进行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)通入，一段时间后接通冷凝装置，加热开始反应。操作(ⅰ)为 ；判断制备反应结束的实验现象是 。图示装置存在的两处缺陷是 。
(2)已知电负性在浓溶液中发生反应的化学方程式为 。
(3)采用如下方法测定溶有少量的纯度。
样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，进行如下实验操作：① ，② (填操作名称)，③称量等操作，测得所得固体氧化物质量为，从下列仪器中选出①、②中需使用的仪器，依次为 (填标号)。测得样品纯度为 (用含、的代数式表示)。
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核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、归纳重点
考点1碳、硅单质★★☆☆☆
考点2碳、硅的氧化物★★★☆☆
考点3碳酸、硅酸、硅酸盐★★★☆☆
（星级越高，重要程度越高）
真题挑战场：感知真题，检验成果，考点追溯
物质
SiO2(酸性氧化物)
CO2(酸性氧化物)
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，微溶于水
化学性质
与水反应
不反应
CO2＋H2OH2CO3
与C反应
SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑
C＋CO2eq \(=====,\s\up7(高温))2CO
与HF反应
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
不反应
与碱反应
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
盛碱液的试剂瓶不能用玻璃塞
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O(少量CO2)
CO2＋NaOH===NaHCO3(过量CO2)
与盐反应
SiO2＋Na2CO3eq \(=====,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑
Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO
与碱性氧化
物反应
SiO2＋CaOeq \(=====,\s\up7(高温))CaSiO3
CO2＋Na2O===Na2CO3
用途
SiO2是制造光导纤维的主要原料
干冰(固态CO2)用于人工降雨
水泥
玻璃
陶瓷
主要原料
石灰石、黏土、石膏
石英(SiO2)、纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)
黏土
主要成分
硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)
硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2)
硅酸盐
制备过程中的主要反应
复杂的物理及化学变化
Na2CO3＋SiO2eq \(=====,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2eq \(=====,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑
复杂的物理及化学变化
特性
水硬性
无固定熔点
抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘
A．基石
B．斗拱
C．青瓦
D．琉璃




A．九霄环佩木古琴
B．裴李岗文化骨笛
C．商朝后期陶埙
D．曾侯乙青铜编钟