2023年高考化學一輪復習知識清單-十一 碳、硅及其重要的化合物

11碳、硅及其重要的化合物知識清單

【知識網絡】

【知識歸納】

一、單質碳的結構和性質

1.碳元素的存在形態(tài)

（1）游離態(tài)：金剛石、石墨

（2）花合烹二氧化碳、碳酸鈉、淀粉、纖維素

2.碳元素而作用

（1）形成化合物種類最多的元素

（2）構成生物體的基示元素

（3）構成地殼中巖石和化石燃料的主要元素

3.碳的三種同素異形底

名稱金剛石石墨碳六十

結構圖示蠹

晶體類型共價晶體混合型晶體分子晶體

雜化方式sp2

共價鍵數49Q個。鍵3（1個乃鍵

最小碳環(huán)六元至六元環(huán)五元環(huán)

4.幾種常見的碳單質的用途

（1）木一炭：制黑火藥

（2）活性炭：防毒面具

（3）石墨:制作電極

（4）港一瓦冶煉金屬

（5）金剛石：切割玻璃

（6）炭黑:制造油墨

5.化合補：最高正價為±4,最低負價為二4

6.碳的還原性

（1）可燃性：CMCO-^CQ?

（2）與氧化物的反應

②CCuO工產3等56或CQ（碳過量）

iRjtrn

（3）與氧化性酸的反應

①濃硝酸：C±4HMh《濃.〉一，CQzt±4NQ2±±2出Q

②濃硫酸：CtZHjSaQ助

【易錯提醒】關于碳的同素異形體的易錯點

（1）木炭、焦炭、活性炭、炭黑中含有少量的雜質，不是碳單質，不屬于碳的同素異形體。

（2）同素異形體之間的轉化為化學變化，都是元素的化合價沒有變化，不屬于氧化還原反應。

（3）石墨中含有大萬鍵，碳碳鍵的鍵長比金剛石中的短，鍵能大，熔點比金剛石的高。

（4）雖然C60中的碳碳鍵的鍵長比金剛石中的短，但是金剛石的熔點比C60的高，因為C60屬于分子晶體，而金

剛石屬于共價晶體。

二、一氧化碳的結構和性質

1.結構

（1）結構式：C姿Q,電子式：

（2）化學鍵

①按共用電子對來源：共價鍵和配位鍵

②按電子云重疊程度："個b鍵L個不鍵

2.毒性：與血紅蛋白（Hb）通過配位鍵結合，使其失去攜氧功能，同NQ

（1）提供孤電子對的原子：C

（2）配合物穩(wěn)定性：Hb-CO>Hb-02,Hb?CO>Hb?NO

3.還原性（高溫還原劑）

（1）可燃性：CO4C02

①藍色火焰：CQ燃燒

②淡藍色火焰：氫氣、甲烷、酒精燃燒、硫在空氣中燃燒

③藍紫色火焰：溢茬純氧中燃燒

④紫色火焰：鉀元素的焰色試驗

⑤黃色火焰：鈉元素的焰色試驗

⑥蒼白色火焰：氫氣在氮氣中燃燒

（2）還原氧化物：CO------高福------

4.工業(yè)制法：C+H2o（g）=3^=co+H2,吸熱反應

三、實驗室制一氧化碳

1.反應原理及裝置

（1）裝置類型：“固體+固體4氣體（產生大量液體）”型

①反應：H2c2。4?2H2。（s）A.CO2t+C0t+3H2O

②信息：H2c2。4?2比0在101.5℃熔化，150℃左右分解

不能選用可以選用

草酸.晶體草酸晶體\

草酸S晶體2

（2）裝置類型：“固（液）體+液體w氣體”型

①反應：H2c2O4（S）幽嗎C02t+C0f+H，0

A

②反應：HCOOH（1）濃IQS%COt+H，O

A

③濃硫酸的作用：催化劑和脫水劑

2.氣體凈化裝置（假設含C02和HaO雜質）

（1）先用NaOH溶液除C02

（2）再用濃硫酸或P2O5或硅膠或無水CaCL或堿石灰除水蒸氣

（3）最好用堿石灰將二者全部除去

4.氣體收集裝置：只能用排水法

5.檢驗方法

(1)圖示

氧華銅

w石灰水

(2)方法：先將氣體通過灼熱的CuO,變紅，再將產生的氣體通入澄清石灰水，變渾濁

6.尾氣處理

(1)點燃法

(2)袋裝法uniAt

一0球

『

(3)強氧化劑法(信息型)r

①銀氨溶液：C0+2Ag(NH.O0H=(NH4)CO3+2AgI+2NH?

②PdCb溶液：PdCl2+CO+H2O=PdI+CO2+2HC1

③熱的高鎰酸鉀溶液：5cO+2KMnO4+3H2so4A5cCh+K2so4+2MnSO4+3H2。

7.CO還原CuO的實驗

(1)開始時

①先點燃酒精燈B(尾氣處理)

②再通入CO排盡裝置內的空氣，防止不純的CO在點燃時發(fā)生爆炸

③最后點燃酒精行A，進行CO還原CuO的實驗

(2)結束時

①先熄滅酒精燈A，停止反應

②再停止通入CO,防止水倒吸入熱的硬質玻璃管中使其炸裂

③最后熄滅酒精燈B

8.確定CO、CO2混合氣體中含有CO的實驗

(1)各裝置的作用

①A裝置：除去混合氣便史的CQ2氣體。

②B裝置：檢驗混合氣體中的CO?是否除盡。

③c裝置：檢驗氣體有無還原性或初步檢驗是否有CO

④D裝置：檢驗有無CQ2生成，進一步確僅是否看CO

⑤E裝置：除去尾氣中的CO2氣體。

⑥F裝置：除去尾氣中的CO氣體、防止污染空氣。

(2)確定有CO而現豪：B中無明顯現象,C中的物質由黑色變成紅色，D中的澄清石灰水變建濁

四、二氧化碳的結構和性質

1.分子結構

(1)結構式：Q=C=Q,電子式;

(2)共價鍵：2.個。鍵2.個萬鍵，大乃鍵表示式口；

(3)分子類型：非極性分子

(4)晶胞結構

①晶胞名稱面心立方，配位數12

②中心原子曲雜化為式SP

2.物理性質

(1)溶解性：可溶于水(1：1),不溶于飽和.N破ICQ)溶液

(2)固體C02俗稱王述，可用于人工降雨

3.酸性氧化物

(1)與堿溶液反應

?NaOH溶液WNa2coaWNaHCQs

②C02NaOH,NaHCQ3NaOH.NaaCQa

@Ca(OH)?HCaCfhHCaXHmOjs

(2)與堿性氧化物反應

①CaOWCaCQj;@Na2O^Na2CO3

4.氧化性

(1)Mg：COi+ZMgUZMgO+C

(2)C：C±CCh里^CQ，吸熱反應

5.工業(yè)制法：CaC03=MCa。土CQJl，吸熱反應

五、CO2與常見鹽溶液的反應

1.CO2與弱酸鹽溶液的反應：同時滿足“強酸制弱酸，強堿制弱堿”原理

(1)NazSiCh溶液

①少量C02：。02州228KL±HJQ=H2sg.L±N取CCh

②過量C02：2C(htNazSiQa+2H2O.=H2SiQ/.±2NaHCQ3

(2)Ca(CIO)2溶液

①少量C02：出HjQNCaCCbJLiZHCI。

②過量C02：ZCOi+Ca(CIO)2+2HzO=rCa(HCQ3)1+2HCJ0

(3)NaAKh溶液

①少量C02：CO吐2NaAlQz±3Il&=2A1(QUljdLtWCCh

②過量CO2：CQaiNaAlQzt2HqmLMljLLtmHCQi

2.與CO2量無關的酸式鹽

(1)C02與<^>~ONa溶液反應只生成NaHCCh，因為酸性H2c。3><^~0H>HC03,

(2)CO2與NaClO溶液反應只能生成NaHCQa，因為酸性H2CO3>HC1O>HCO3?

3.CO2與飽和Na2cO3溶液反應

(1)現象：有白色晶體析出

(2)反應：?Q注明zEtHzQNNaHCQd.

(3)原因：NaHCCh的溶解度比Na2cCh的小，而且反應消耗水

4.C02通入CaCb或BaCL溶液不會產生白色沉淀，因為碳酸的酸性弱于鹽酸。

六、實驗室制二氧化碳

1.制備原理

(1)碳酸鈣和稀鹽酸：C.aCQa±2HCl.CaCh±CQd.+H2。

(2)不用大理石和稀硫酸的原因：在CaCCh表面生成微溶的CaSOa沉淀，阻止反應繼續(xù)進行

2.發(fā)生裝置：”塊狀固體+液體一氣體”型

多孔隔極

4.氣體凈化裝置

(1)試劑：先用飽和NaHCO用容液除去HC1,再用濃硫酸、P2O5、硅膠、無水CaCL除去水蒸氣

(2)裝置：洗氣瓶，導氣管口長進短出

5.氣體收集裝置

(1)排空氣法：向上排空氣法

①帶橡膠塞的集氣瓶正放：導氣管口長進版出

②帶橡膠塞的集氣瓶倒放：導氣管口短進長出

(2)排液體法：排飽和NaHCO法容液法,導氣管口短進性出

6.檢驗方法：先將氣體通入品紅溶液,不褪色;再通入澄清石灰水,變渾濁

七、單質硅的結構和性質

1.硅的存在

(1)形態(tài)：在自然界中只有化食態(tài)

(2)形式：二氧化硅和硅酸鹽

2.晶體硅的結構

(1)構成微粒硅原工，作用力：共價鍵

(2)立體構型

①基本構型：正四面體,雜化方式即3

②鍵角：1Q9.52

③最小的環(huán)：六元環(huán)

&Si-Si鍵數/mol：2

3.物理性質

(1)色、態(tài)：晶體硅是次H魚、有金屬光澤的固體

(2)導電性：良好的半導體材料

4.化合價：最高正價為最低負價為二4

＜菇士枇比、O2、Cb、硫酸、硝酸才匕七

5.穩(wěn)定性：S.--------翻---------＞不反應

6.還原性

(1)常溫下與F2、HF、NaOH溶液反應

①F2：SBNEasESiFa

②HF：Si±4mSiEdL±2HdL

③NaOH:Si±2NaQH土2sg*2H2」

(2)高溫下與。2、C12、C等化合

①SJ土Qzl鱉ifh

②Si±2牡重遍=SiCk

③Si±C里SiC

(3)Si與NaOH溶液反應的原理

①置換反應：Si+3H2O=H2SiO3+2H2t

②中和反應：H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O

③還原劑是Si，氧化劑是H?Q

失去ix4e一

Si+2NaOH+3H2O=Na2SiO3+2H2t+2H2O

I1

得到4xe-

7.工業(yè)制法

(1)流程一：SiJ口粗硅％嘉留,SiCk旦＞高純硅

①SiQ注擎趾2CQ上

②Si±2C12翼SiCL

(3)SiC14+2HzJBsi+4HCl

(2)流程二：Si0工粗硅RUSiHCb*-高純硅

①Si+3HC1通日SiHCb+H2

@SiHCl3+H2^=Si+3HCl

8.晶體硅的用途

(1)制造集成電路、晶體管、硅整流器等半導體器件

(2)制造太陽能電池等

【易錯提醒】硅單質的特殊性

(1)硅化學性質不活潑，但自然界中卻沒有游離態(tài)的硅。

(2)非金屬單質一般為非導體，但Si為半導體。

(3)Si的還原性大于C,但C卻能在高溫下還原出Si：SiCh+2C通造Si+2cot。

(4)非金屬單質跟強堿溶液作用一般無H2放出，但Si卻能反應放出H2：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2t?

(5)非金屬單質一般不與非氧化性酸反應，但硅卻能與氫氟酸反應：Si+4HF=SiF4t+2H2to

二、二氧化硅的結構和性質

1.物理性質：熔點高、硬度大，不溶于水

2.天然存在：水晶、瑪瑙、敬、沙子、硅石的主要成分

3.二氧化硅的反構

(1)晶體類型：共價晶體

(2)立體結構

①基本構型：正四面體，雜化方式Sp3

②鍵角：

③最小的環(huán)：12.元環(huán)，含￡個Si,￡個O

④Si-0鍵數/mol：4

4.酸性氧化物

(1)與水反應：SiCh」也不反應

(2)與堿發(fā)生復分解：Si02±2NaQH『物2SiQ3±IfaQ

(3)與堿性氧化物化合：SiO23幽NazSiQa，SiCh-^^CaSiCh

(4)工業(yè)上制玻璃(難揮發(fā)性酸性氧化物制揮發(fā)性酸性氧化物)

①SiChtNazCQa昇小版SKh士CQd

②CaCO/SKh期CaSiQxtC。zt

5.特殊反應

(1)反應：SiQ2±4HEsHSiELt±ZH2Q

(2)應用：雕刻玻璃

6.弱氧化性

(1)C：2C+SiO2=H=Si+2COt

(2)Mg：2Mg+SiO2=3^=Si+2Mg0

7.用途

(1)石英：石英玻璃用來制造耐高溫化學儀器

(2)水晶：電子工業(yè)的重要部件，制造光學儀器、高級工藝品、眼鏡片等

(3)瑪瑙：制精密儀器軸承、耐磨器皿和裝飾品等

(4)SiO2：制光導纖維

(5)沙子:建筑材料

三、硅酸和硅酸鹽的性質

1.各種硅酸的結構

(1)原硅酸(H4SiO4)和硅酸(H2SiO3)

OH

o

HO-Si-OH

?HO-Si-OH

CH

原硅酸硅酸

(2)多硅酸：原硅酸分子之間失去水生成一系列的酸

OH0HOHOH0H■0H-

HO-Si-O-Si-OHHO-Si-O-Si-O-Si-OHH0——Si-0—H

」〃

OROTTOTTOTTOTT-0H

二硅酸三硅酸〃硅酸

2.硅酸的性質

(1)物理性質：白魚難滔于水的固體

(2)弱酸性：酸性比碳酸H

@NaOH:HzSiQ/ZNaQHENazSiQKZHzQ

②Na2co3：不反應

(3)