备战2021 高考化学 考点18 碳、硅及其化合物（解析版）14页

考点 18 碳、硅及其化合物
一、碳族元素
原子结构：相同点——最外层有 4 个电子；不同点——电子层数、原子半径。
1．相似点：
（1）主要化合价：+2、+4、−4。 （2）气态氢化物通式：RH4。
（3）氧化物的常见形式：RO、RO2。 （4）最高价氧化物的水化物的通式：H2RO3或 H4RO4。
2．递变规律：
（1）原子半径逐渐增大。 （2）单质的密度逐渐增大。
（3）单质的熔沸点逐渐降低。 （4）元素非金属性逐渐减弱。
（5）元素金属性逐渐增强。 （6）气态氢化物的稳定性逐渐减弱。
（7）最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强。
（8）C、Si、Ge、Sn 的+4 价化合物稳定，而 Pb 的+2 价化合物稳定。
二、碳、硅单质的性质、用途及制法
1．碳、硅在自然界中的存在
碳、硅均为第ⅣA 族元素，非金属性较强的是碳。碳在自然界中以游离态和化合态存在；硅元素在自
然界中只以化合态存在，因其有亲氧性。
2．碳、硅单质的化学性质及用途

（2）硅Error!
3．硅的工业制法
（1）四氯化硅还原法
①工艺流程
石英砂 粗硅 SiCl4 高纯硅
②反应原理
Si(粗)+2Cl2 SiCl4
SiCl4+2H2 Si(纯)+4HCl
（2）三氯甲硅烷还原法制备高纯度硅(常用方法)
①工艺流程
②反应原理
SiO2+2C Si+2CO↑，
Si+3HCl SiHCl3+H2，
SiHCl3+H2 Si+3HCl。
三、碳、硅的氧化物
1．一氧化碳
（1）物理性质：无色无味的有毒气体，难溶于水。
（2）化学性质：
①可燃性：2CO+O2 2CO2
②还原性：CO 还原 Fe2O3的反应为：3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
2．二氧化碳和二氧化硅的比较
点燃
高温

物质 二氧化硅 二氧化碳
结构 四面体结构，不存在单个分子 直线形结构，存在单个 CO2分子
晶体类型 原子晶体 分子晶体
化学式 SiO2 分子式：CO2
主要物理性质
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
①与水反应 不反应 CO2+H2O H2CO3
②与酸反应
只与 HF 反应：
SiO2+4HF SiF4↑+2H2O
不反应
③与碱（NaOH）反应
SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O(盛碱
液的试剂瓶用橡胶塞)
CO2+2NaOH Na2CO3+H2O
或 CO2+NaOH NaHCO3
④与盐的反应
如与 Na2CO3反应：SiO2+Na2CO3
Na2SiO3+CO2↑
如与 C a ( C l O ) 2 反应：
Ca(ClO)2+CO2+H2O
CaCO3↓+2HClO
化
学
性
质
⑤与碱性氧化物反应
如与 CaO 反应：
SiO2+CaO CaSiO3
如与 Na2O 反应：
CO2+Na2O Na2CO3
用途
光导纤维、光学仪器、电子部件 灭火、人工降雨、制饮料、制碳
酸盐
注意：
玻璃中含有 SiO2，SiO2能够与碱液缓慢反应，带玻璃塞的玻璃试剂瓶一般都是磨砂口的，接触非常严
密，接触碱液时间长了会生成具有黏合性很强的 Na2SiO3 水溶液，从而使瓶塞与瓶颈黏在一起，不易分开。
四、碳、硅元素的酸及其盐
（一）碳酸及其盐
1．碳酸是一种二元弱酸，酸性：CH3COOH>H2CO3> 。
2．热分解：碳酸>酸式盐>正盐（盐中金属阳离子相同时）。
3．盐在水中的溶解性：钾、钠、铵盐和酸式盐均可溶于水，钾、钠、铵盐和酸式盐的溶解度小于其正
盐；Mg2+、Ca2+、Ba2+等高价阳离子的酸式盐溶解度大于其正盐的溶解度（正盐均难溶于水）。
4．在可溶性碳酸盐溶液中慢慢滴加 H+，并不断振荡，反应是分步进行的，先生成 ，再生成
高温
高温 △
3HCO
−

CO2；因此利用两者滴加顺序不同，出现现象不同，可将它们互相鉴别出来。但难溶于水的碳酸盐
与 H+的反应，因其反应只是发生在固体表面，故不能分步进行。
（二）硅酸和硅酸盐
1．硅酸
（1）物理性质：硅酸难溶于水。
（2）化学性质
①弱酸性：其酸性比碳酸弱，不能使紫色石蕊试液变红。与 NaOH 溶液反应的化学方程式为：
H2SiO3+2NaOH Na2SiO3+2H2O
②不稳定性：受热易分解，化学方程式为 H2SiO3 SiO2+H2O
（3）制备：通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得，如 Na2SiO3溶液与盐酸反应：Na2SiO3+2HCl
H2SiO3↓+2NaCl
（4）用途：硅胶可用作干燥剂、催化剂的载体等。
2．硅酸与碳酸的比较
物质 硅酸 碳酸
化学式 H2SiO3 H2CO3
酸酐 SiO2 CO2
制法 Na2SiO3+2HCl H2SiO3↓+2NaCl CO2+H2O H2CO3
颜色与状...