2015届高考化学总复习 第三章 第四节《碳、硅及其化合物精讲》课件.ppt

1、第四节 碳、硅及其化合物第三章非金属及其化合物硅及其化合物的特殊性质巧记1Si的还原性大于C的，但C却能在高温下还原出Si：SiO22CSi2CO。2非金属单质跟碱作用一般无H2放出，但Si能跟强碱溶液作用放出H2：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。3非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能跟HF作用：Si4HF=SiF42H2。4酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能与HF作用。5无机酸一般易溶于水，但H2SiO3与H4SiO4均难溶于水。6硅酸钠的水溶液称为泡花碱或水玻璃，有强碱性，但却是盐溶液。7H2CO3的酸性大于H2SiO3的，所以有：Na2SiO3CO2H2O=H2Si

2、O3Na2CO3，但高温下：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2也能发生。特别提醒(1)工业上用焦炭和石英制取粗硅生成的是CO而不是CO2。(2)中学化学中能与碱反应生成H2的单质是Al和Si。【例1】硅在材料王国中具有举足轻重的作用。请解答下列试题：(1)硅的制备方法是制约太阳能发展的瓶颈，硅的制备原料是石英砂，石英与焦炭在高温电炉中反应可以制得硅。该反应的化学方程式是_，该反应的气 体 产 物 是 一 氧 化 碳，而 不 是 二 氧 化 碳，其 原 因 是_。(2)上述方法只能得到不纯的粗硅，而太阳能等半导体行业利用的是纯硅，所以粗硅需进行精制，精制方法之一就是在加热的条件下使粗硅跟C

3、l2起反应：Si2Cl2SiCl4。该反应生成的SiCl4在常温下是液体，而且沸点是57.6，其中还含有硼、砷等杂质。要除去这些杂质可以采用的方法是_。A蒸馏B干馏C分液D精馏(3)用还原剂在高温条件下可以使SiCl4中的硅被还原出来，即可制得高纯度的硅。写出用锌还原SiCl4的化学方程式：_。解析：(1)高温条件下，焦炭与二氧化硅发生氧化还原反应，因为碳的氧化产物为气体，从反应体系中随时脱离，从而保证该反应能够顺利进行。由于二氧化碳有氧化性，所以在电炉那种高温还原性氛围中，二氧化碳根本不存在；(2)SiCl4沸点为57.6，所以容易挥发，通过加热蒸馏(或精馏)即可使之纯化；(3)锌还原SiC

4、l4的反应属于置换反应，所以氧化产物是ZnCl2。答案：(1)SiO22CSi2CO高温条件下焦炭和二氧化碳不共存，即焦炭与二氧化碳反应生成一氧化碳(2)AD(3)SiCl42ZnSi2ZnCl2针对训练1晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si3HClSiHCl3H2；SiHCl3与过量H2在1 0001 100 反应制得纯硅，已知SiHCl3能与H2O剧烈反应，在空气中易自燃。请回答下列问题：(1)第步制备粗硅的化学反应方程式为_。(2)粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0

5、)中含有少量SiCl4(沸点57.6)和HCl(沸点84.7)，提纯SiHCl3采用的方法为_。(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下图所示(热源及夹持装置略去)：装置B中的试剂是_。装置C中的烧瓶需要加热，其目的是_。反 应 一 段 时 间 后，装 置 D中 观 察 到 的 现 象 是_；装置D不能采用普通玻璃管的原因是_，装 置 D中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 为_。为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及_。为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂是_(填写字母代号)。a碘水b氯水cN

6、aOH溶液dKSCN溶液eNa2SO3溶液解析：高纯硅的制取是以初步冶炼得到的粗硅为原料，在加热条件下与氯化氢气体反应，制成气态化合物SiHCl3，与杂质分离后在高温条件下用氢气还原，重新得到硅和氯化氢气体，这样就去掉杂质，得到高纯硅。(1)工业上制粗硅时，是用SiO2为原料，在高温下用C还原得到粗硅：SiO22CSi2CO，这样得到的硅含有杂质，可以作为冶炼制取高纯硅的原料。(2)中由题给物质沸点的不同，可以考虑用分馏的方法来进行分离。(3)由于SiHCl3与水强烈反应，所以反应环境必须无水，制得氢气必须干燥，B中放的是干燥剂(浓硫酸)，常温下，SiHCl3是液态，为了增大两者接触面积，可以

7、通过加热的方法使SiHCl3汽化。D装置采用石英管不采用普通玻璃管的目的是两者反应需要高温，温度高了，普通玻璃管会软化。SiHCl3在空气中会自燃，必须排除空气。铁元素的检验是采用Fe3遇KSCN变红色。所以鉴定产品硅中是否含微量铁单质，试样用稀盐酸溶解后，还需要氯水和KSCN。答案：(1)SiO22CSi2CO(2)分馏(或蒸馏)(3)浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化有固体物质生成 在此反应温度下，普通玻璃管会软化SiHCl3H2Si3HCl排尽装置中的空气 bdCO2与碱、盐的反应及CO、HCO的检验1数轴法突破有关CO2与碱反应的计算。CO2通入NaOH、Ca(OH)2等强碱溶液的

8、反应与CO2气体的通入量有关，当CO2通入少量时生成碳酸盐，当CO2通入过量时生成碳酸氢盐；当CO2的通入量介于两者之间时，既有正盐又有酸式盐生成，因此推断时一定要注意CO2与碱之间量的关系。以CO2与NaOH溶液反应为例：CO2少量：CO22NaOH=Na2CO3H2OCO2足量：CO2NaOH=NaHCO3当nn2与典型的常考的盐溶液反应。（1）CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3(若是饱和碳酸溶液呢？)；（1）CO2(少 量)2NaAlO2 3H2O=2Al(OH)3Na2CO3；CO2(足量)NaAlO22H2O=Al(OH)3NaHCO3；（3）CO2(少量)Ca(ClO)2H2

9、O=CaCO32HClO；2CO2(足量)Ca(ClO)22H2O=Ca(HCO3)22HClO；（4）CO2(少量)Na2SiO3H2O=H2SiO3Na2CO3；2CO2(过量)Na2SiO32H2O=H2SiO32NaHCO3；（5）CO2C6H5ONaH2OC6H5OHNaHCO3。3CO 的检验。取待检验溶液少量，向其中滴加一定量的Ca2或Ba2的可溶性盐溶液，有白色沉淀生成，再加入适量的酸，白色沉淀溶解生成无色、无味的气体，则待检溶液中有CO。4HCO 的检验。取少量待测液，加入CaCl2溶液，无明显现象，再向该待测液中加入少量稀盐酸，产生无色、无味的气体，该气体能使澄清的石灰水变

10、浑浊。特别提醒(1)不能用Ca(OH)2溶液和Ba(OH)2溶液鉴别CO和HCO，原因是OH可将HCO转化为CO。(2)加酸后可根据气体是否有气味排除SO、HSO的干扰。(3)不能用加酸看是否有无色无味气体产生的方法检验CO与HCO，因两种离子都有该现象发生。【例2】将足量CO2通入NaOH和Ba(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量n和通入CO2体积V的关系如图所示，图中AB段表示的离子方程式是()ABCD解析：OA段Ba(OH)2与CO2反应生成BaCO3，到A点反应完，CO2与NaOH反应生成Na2CO3，NaOH反应完后，CO2再与Na2CO3反应。答案：A针对训练2往含0.2

11、mol KOH和0.1 mol Ca(OH)2的溶液中持续地通入CO2气体，当通入气体的体积为6.72 L(标准状况)时立即停止，则在这一过程中，溶液中离子的物质的量n和通入CO2的体积V的关系示意图正确的是(气体的溶解忽略不计)()实验课题：利用CO2制备Na2CO3溶液1实验目的。利用纯净的NaOH溶液与CO2反应制备纯净的Na2CO3溶液。2实验原理。(1)CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2。(2)NaOHCO2=NaHCO3。(3)NaHCO3NaOH=Na2CO3H2O。3探究活动。(1)按下图装置安装仪器并检验装置气密性。(2)按图中所示装好试剂，其中实验所用来制取Na2C

12、O3溶液的NaOH溶液为50 mL，用量筒准确量取25 mL溶液装入烧杯C中。(3)取下分液漏斗上口的玻璃塞，打开分液漏斗活塞让稀盐酸缓慢滴下，产生的CO2被C装置中的NaOH溶液充分吸收，直至A产生的CO2不能被C装置吸收为止，关闭活塞。(3)取下分液漏斗上口的玻璃塞，打开分液漏斗活塞让稀盐酸缓慢滴下，产生的CO2被C装置中的NaOH溶液充分吸收，直至A产生的CO2不能被C装置吸收为止，关闭活塞。(4)取C装置放在垫有石棉网的铁架台上小心煮沸溶液12 分钟。冷却后加入另一半(25 mL)NaOH溶液，使溶液充分混合即得纯净的Na2CO3溶液。4操作提示。(1)制取CO2所用试剂为盐酸不能用稀

13、H2SO4。因为CaSO4微溶，附着在CaCO3表面阻止反应的进行，用稀盐酸时，由于生成的CO2中含有HCl，需用B装置洗去CO2中的HCl。B装置中的水可用饱和NaHCO3溶液代替，但不能用Na2CO3溶液。(2)50 mL NaOH溶液要准确地一分为二。(3)一份(25 mL)NaOH溶液通入CO2直至不再溶解为止，这样所得溶液是NaHCO3溶液和未反应的H2CO3溶液，此时要先小心煮沸溶液12分钟，使溶解的CO2加热除去，然后冷却，再加入另一份(25 mL)NaOH溶液(一定不能先混合再加热)，这样得到的溶液为Na2CO3溶液。【例3】化学活动课上，三组学生分别用如图甲、乙所示的两套装置

14、探究“NaHCO3和Na2CO3分别与稀盐酸的反应”，按表中的试剂用量，在相同条件下，将两个气球中的固体粉末同时倒入试管中(装置的气密性已检验)。请回答：(1)各组反应开始时，_装置中的气球体积先变大，该装置中反应的离子方程式是_。(2)当试管中不再有气体生成时，三组实验出现不同的现象，填写下表的空格。试剂用量实验现象(气球体积变化)分析原因第组0.42 g NaHCO30.53 g Na2CO33 mL 4 molL1盐酸甲中气球与乙中气球的体积相等甲、乙盐酸均过量，n(NaHCO3)n(Na2CO3)，V甲(CO2)V乙(CO2)第组0.3 g NaHCO30.3 g Na2CO33 mL

15、 4 molL1盐酸甲中气球比乙中气球的体积大_第组0.6 g NaHCO3 0.6 g Na2CO33 mL 2 molL1盐酸甲中气球比乙中气球的体积大_片刻后，乙中气球又缩小，甲中气球的体积基本不变_(用离子方程式表示)试剂用量实验现象(气球体积变化)分析原因第组甲、乙盐酸均过量，n(NaHCO3)n(Na2CO3)，V甲(CO2)V乙(CO2)第组甲、乙盐酸均不足量，消耗的n(NaHCO3)n(Na2CO3)，V甲(CO2)V乙(CO2)CO2H2OCO =2HCO针对训练3CaCO3广泛存在于自然界，是一种重要的化工原料。大理石主要成分为CaCO3，另外有少量的含硫化合物。实验室用大

16、理石和稀盐酸反应制备CO2气体。下列装置可用于CO2气体的提纯和干燥。完成下列填空：(1)用浓盐酸配制11(体积比)的稀盐酸(约6 molL1)，应选用的仪器是_。a烧杯 b玻璃棒 c量筒 d容量瓶(2)上 述 装 置 中，A是 _，NaHCO3溶 液 可 以 吸 收_。(3)上述装置中，B物质是_。用这个实验得到的气体测定CO2的分子量，如果B物质失效，测定结果_(填“偏高”、“偏低”或“不受影响”)。(4)一次性饭盒中石蜡(高级烷烃)和CaCO3在食物中的溶出量是评价饭盒质量的指标之一，测定溶出量的主要实验步骤设计如下：剪碎、称重浸泡溶解过滤残渣烘干冷却、称重恒重为了将石蜡和碳酸钙溶出，应

17、选用的试剂是_。a氯化钠溶液 b稀醋酸 c稀硫酸 d正己烷(5)在溶出量测定实验中，为了获得石蜡和碳酸钙的最大溶出量，应先溶出_，后溶出_。(6)上述测定实验中，连续_，说明样品已经恒重。解析：(1)考查等体积比浓度的溶液配制，用量筒量取等体积水与浓盐酸，倒入烧杯，搅拌混匀即可；(2)由于制备得到的CO2中含H2S以及反应挥发出的HCl，因此可通过CuSO4溶液或酸性KMnO4溶液除去H2S，通过饱和NaHCO3溶液除去HCl；(3)固体B应为无水CaCl2，可除去CO2中的H2O(g)。如果CaCl2失效，则气体为CO2与H2O(g)的混合气体，其平均分子量小于CO2的分子量，因此测定结果偏低；(4)要溶解CaCO3应选用稀醋酸，不能用稀H2SO4，因为H2SO4与CaCO3反应生成CaSO4，微溶于水。正己烷用于溶解石蜡；(5)先用正己烷溶解石蜡，才能使其中的CaCO3与醋酸充分接触发生反应，使二者达到最大溶出量；(6)两次称量的质量差不超过0.001 g，说明已经恒重。答案：(1)abc(2)CuSO4溶液(或酸性KMnO4溶液)HCl气体(或酸性气体)(3)无水CaCl2 偏低(4)bd(5)石蜡 CaCO3(6)两次称量的结果相差不超过(或小于)0.001g