高考化学一轮配套课件：第12讲 碳、硅及其化合物
第12讲 碳、硅及其化合物
考纲定位 选项示例
1.掌握硅、二氧化硅、硅
酸和硅酸盐的性质和用途。
2.了解硅、二氧化硅在高
科技领域的用途。
3.了解环境保护，消除碳
氧化合物污染的综合应用
。
1.能证明碳酸比硅酸酸性强的实验
事实是：CO2能溶于水生成碳酸，
而SiO2却不溶于水。(2013年广东
模拟)
2.单质硅是将太阳能转变为电能的
常用材料。(2012年全国高考T8－B)
3.SiO2与酸、碱均不反应。(2012
年天津高考T2－B)
一、碳及其重要化合物
1．碳族元素的主要特征
4 个电子
共价
碳族元素包括碳、硅、锗、锡、铅五种元素。碳族元素原
子最外层均有____________，特殊的结构决定了该族元素易形
成__________化合物。碳是构成有机物的主角，硅是构成矿物
的主角，因而碳族元素形成物质的种类繁多。
2．碳元素的单质
金刚石 石墨
同素异形体
常见的碳单质有________、________、C60 等，它们之间互
为________________。
3．碳的氧化物
Cu＋CO2
2Fe＋3CO2
2CO2
CaCO3↓＋H2O
H2CO3
2CO
2MgO＋C
（续表）
4.碳酸和碳酸盐
CO2 H2O(1)碳酸(H2CO3)不稳定，容易分解成________和_______。
(2)热稳定性：正盐>酸式盐>酸。例如：
Ca(HCO3)2
2NaHCO3
CaCO3↓＋CO2↑＋H2O
Na2CO3＋CO2↑＋H2OCa(HCO3)2 在溶液中加热可以分解，NaHCO3 在溶液中稳
定，加热固体可以分解，而 Na2CO3 加强热也难分解。
(3)溶解性：第ⅡA 族元素对应的碳酸的正盐溶解性小于其
酸式盐，而第ⅠA 族元素对应的碳酸的正盐溶解性大于其酸式
盐。
例如：常温下，S(CaCO3)
S(NaHCO3)。
(4)正盐与酸式盐可以相互转化：
二、硅和二氧化硅
1．硅
正四面体
SiO2
Na2SiO3＋2H2↑
(1)硅具有____________结构，为带有金属光泽的灰黑色固
体，熔点高，硬度大，质脆。
(2)硅在常温下化学性质稳定，只能与 F2、HF、NaOH 溶液
等反应。
①Si＋O2 ________(可在空气中燃烧)。
②Si＋2NaOH＋H2O===____________________。
2．二氧化硅
正四面体 不(1)二氧化硅具有____________结构，______溶于水。
(2)二氧化硅具有弱氧化性和酸性氧化物的通性。
高温
例：①SiO2＋2C=====_______________。
②SiO2＋2NaOH===________________。
Si＋2CO↑
Na2SiO3＋H2O
③SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
Na2SiO3＋CO2↑高温
④SiO2＋CaCO3=====_______________。
高温
⑤SiO2＋Na2CO3=====________________。
CaSiO3＋CO2↑
三、硅酸、硅酸盐
1．硅酸
弱 弱
(1)性质。
硅酸是难溶于水的________酸，其酸性比碳酸________，
硅酸不能使紫色石蕊试液变红色。①硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3 SiO2＋H2O。
②硅酸能与碱溶液反应，如与 NaOH 溶液反应的化学方程
式为：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。
③硅酸在水中易聚合形成胶体。浓度较小时形成
________________；浓度较大时形成凝胶。硅酸凝胶干燥脱水
变成硅酸干胶( 或硅胶) ，硅酸干胶吸附水分能力强，常用作
__________，也用作催化剂的载体。
(2)制备。
无色透明溶液
干燥剂
硅酸可通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得，反应的化学
方程式为：Na2SiO3 ＋2HCl===________________ ，Na2SiO3 ＋
CO2＋H2O===________________。
2NaCl＋H2SiO3↓
Na2CO3＋H2SiO3↓
2．硅酸盐
硅 氧 金属
不溶于水
(1)硅酸盐是由______、______和________组成的化合物的
总称。硅酸盐是一类结构复杂的物质，一般都__________。化
学性质很______，通常用__________和____________的形式表
示其组成。
稳定 二氧化硅 金属氧化物
(2)三种常见的硅酸盐产品。
硅酸盐产品 原料 主要设备 主要成分
水泥
石灰石、
黏土
水泥回
转窑
2CaO·SiO2，
3CaO·SiO2，
3CaO·Al2O3
玻璃
纯碱、石灰石、
石英
玻璃熔炉 Na2O·CaO·6SiO2
陶瓷 黏土 —— ——
考点1 碳、硅单质的化学性质
由于硅元素原子的最外层电子数与碳元素原子的最外层电
子数都是 4，所以硅的许多化学性质与碳相似，但也有不同。
具体见下表：
【例1】下列关于硅的说法中，不正确的是(
···
)。
A．硅是非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体
B．硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体
C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应
D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应
解析：硅既有金属性，又有非金属性，其导电性也介于导
体和绝缘体之间，是良好的半导体材料；硅的化学性质不活泼，
但常温下仍能与氟气、氟化氢和NaOH 溶液等发生反应；加热
至一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属发生反应。
答案：C
【例 2】(2013 年江西太原模拟)下列试剂能与硅反应的是
( )。
①浓氨水；②浓氢氧化钠；③浓硝酸；④氢氟酸；⑤氟气；
⑥浓硫酸。
A．②④⑤ B．①② C．②③⑥ D．②④⑥
解析：Si 和NaOH 溶液反应生成Na2SiO3 和H2，与氢氟酸
反应生成SiF4 和H2，与F2 化合生成SiF4。
答案：A
考点2 CO2 和SiO2 的比较
【例3 】( 双选) 下列关于二氧化硅的叙述中，正确的是
( )。
A．二氧化硅不溶于水，也不与水反应生成对应的酸
B．二氧化硅是一种酸性氧化物，它不与任何酸发生反应
C．二氧化硅在高温下与碳酸钠发生反应生成硅酸钠和CO2，
说明硅酸的酸性强于碳酸，这就是用较强的酸制较弱的酸
D．二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差异
思路指导：解答本题要注意两点：①SiO2 的性质：稳定性
强、酸性氧化物；②SiO2 的特性：能与氢氟酸反应，不能与水
直接反应生成硅酸。
Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2↑
CaCO3＋SiO2=====CaSiO3＋CO2↑
解析：二氧化硅在常温下为固体，熔沸点高，硬度大，不
溶于水及一般溶剂，而二氧化碳在常温下为气体，熔沸点低，
可溶于水形成碳酸。二氧化硅为酸性氧化物，不能与一般的酸
反应，但可与氢氟酸反应，化学方程式为：SiO2＋4HF===SiF4↑
＋2H2O。二氧化硅在高温下可与Na2CO3、CaCO3 发生反应：
高温
高温
但上述两个反应能发生并不是由于硅酸的酸性强于碳酸，
而是遵循高沸点物质制低沸点物质的反应原理。
答案：AD
【例4】(2013 年广东东莞模拟)二氧化硅广泛存在于自然
界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的
用途。a～e 是对①～⑤反应中 SiO2 所表现的化学性质或作用进
行的判断，其中正确的是( )。
a．反应①中 SiO2 作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃
b．反应②中 SiO2 表现出氧化性
c．反应③中 SiO2 表现了酸性氧化物的通性
d．反应④符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性酸酐的道理
e．反应⑤中 SiO2 未参加氧化还原反应
A ace B．bde C．cde D．ab
解析：通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是③，
因此a 判断错误，c 判断也错误；反应②是一个置换反应，其中
二氧化硅被还原，表现出氧化性，b 判断正确；反应④是一个
复分解反应，用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d
判断正确；反应⑤中硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因
此二氧化硅没有参加氧化还原反应，e 判断也正确；所以选项B
正确。
答案：B
硅酸及硅酸盐考点3
1．硅酸
受热易分解：H2SiO3
项目 硅酸
化学式 H2SiO3
溶解性 不溶于水
酸性 碳酸强于硅酸
化学
性质
与碱反应
(NaOH) H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O
稳定性 SiO2＋H2O
用途
作吸潮干燥剂、催化剂，或用作其他催化
剂的载体
2.硅酸盐
(1)硅酸钠：其水溶液俗名水玻璃，无色粘稠液体，可做粘
合剂、耐火材料、防腐剂等。
(2)硅酸盐材料：玻璃和水泥的比较：
项目 玻璃 水泥
原料 纯碱、石灰石、石英
主要原料：石
灰石、黏土；
辅助原料：适
量的石膏等
化学
方程式
Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑，
Ca2CO3＋SiO2 CaSiO3＋CO2↑
—
(续表）
项目 玻璃 水泥
产品的
主要成
分及特
性
普通玻璃主要成分：
Na2O·CaO·6SiO2。玻璃是混
合物，属于玻璃态物质，无
固定熔点，在某一温度范围
内软化可加工成制品
水泥主要成分：
3CaO·SiO2硅酸三钙
2CaO·SiO2硅酸二钙
3CaO·Al2O3铝酸三钙
具有水硬性(熟料中加
适量石膏以调节水泥
硬化速度)
【例5】(2013 年广东模拟)能证明碳酸比硅酸酸性强的实
验事实是( )。
解析：酸性强弱与这种酸的氧化物所处的状态及化学活动
性无关，所以 A、B 项都不正确；C 项是它们的物理性质，只
有 D 项较强酸制弱酸能够证明。
答案：D
【例6】下列材料的特性及用途叙述不正确的是( )。
A．氧化铝陶瓷具有两性，可用来制造人造牙齿
B．氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用来制造柴油机
C．光导纤维传导光的性能很强，是非常好的通讯材料
D．人造刚玉硬度高，用于制造刚玉球磨机
解析：氧化铝陶瓷对人体无毒，不溶于水，强度高，耐磨
损，耐酸碱腐蚀，对人体组织的适应性好，所以可用来制人造
牙齿，但不具有两性。
答案：A
规律方法 碳酸盐和碳酸氢盐的性质比较
1．常见相互转化问题
(1)碳酸钙和碳酸氢钙的转化：①自然现象中石灰岩洞和钟
乳石的形成、岩石的风化都是碳酸钙转化为碳酸氢钙的过程；
②石笋的形成是碳酸氢钙转化为碳酸钙。
(2)碳酸钠和碳酸氢钠的转化：①碳酸钠溶液与盐酸反应不
如碳酸氢钠与盐酸反应剧烈；②除去碳酸氢钠溶液中的碳酸钠
时，通入 CO2；③除去碳酸钠中的碳酸氢钠杂质时，固体直接
加热，溶液时加 NaOH；④除去二氧化碳中的氯化氢时，用碳
酸氢钠溶液，不用碳酸钠溶液。
2．稳定性规律：酸<酸式盐<正盐，如H2CO3正盐，如Ca(HCO3)2>
CaCO3；特例：NaHCO3H2SiO3，可判断S元素的非金属性大
于 Si。
③钠在空气中燃烧生成Na2O2，阴离子为 ，故阴阳离子
数目比为1∶ 2，锂在空气中燃烧生成Li2O，阴阳离子数目比为
1∶ 2。
(3)Si＋2OH－ ＋H2O===SiO3 ＋2H2↑0.17 mol·L
氧(或 O)答案：(1)第二周期第ⅣA 族
2 过滤 水(或乙醇) 2－ －1
(4)②③
