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2021届课标版高考化学一轮课件:第11讲 碳、硅及其化合物 无机非金属材料

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    • 1、非金属及其化合物 第四章 第11讲碳 硅及其化合物无机非金属材料 1 了解碳 硅及其重要化合物的制备方法 2 掌握碳 硅及其重要化合物的主要性质及其应用 3 了解碳 硅及其重要化合物对环境的影响 栏 目 导 航 考点一碳及其重要化合物考点二硅及其化合物无机非金属材料微专题11CO2与碱溶液反应产物的分类判断探究高考 明确考向 1 碳单质 1 存在碳元素在自然界中既有游离态又有化合态 碳单质的存在形式有金刚石 石墨 无定形碳 足球烯 它们互为同素异形体 2 结构金刚石 空间网状结构 石墨 层状结构 3 物理性质 金刚石熔点高 硬度大 石墨熔点高 质软 有滑腻感 考点一碳及其重要化合物 正四面体 平面正六边形 4 化学性质 还原性 2 一氧化碳 1 物理性质 无色气体 有毒 难溶于水 2 化学性质 还原性 燃烧 色火焰 还原金属氧化物 如与氧化铜反应 应用于 淡蓝 冶炼金属 3 二氧化碳 CO2 1 物理性质 一种无色 无味的气体 能溶于水 固态CO2俗称干冰 2 化学性质 是酸性氧化物 具有酸性氧化物的通性 能够与水 碱性氧化物和碱发生反应 写出CO2与H2O Na2O Ca OH 2

      2、足量 澄清 反应的方程式 Mg在CO2中燃烧的化学方程式为 Na2O CO2 Na2CO3CO2 Ca OH 2 CaCO3 H2O 2 热稳定性一般来说 热稳定性顺序为正盐 酸式盐 碳酸 如稳定性Na2CO3 NaHCO3 H2CO3 可溶性正盐 难溶性正盐 如CaCO3高温分解 而K2CO3不易分解 3 水溶液显弱碱性物质的量浓度相同时 正盐溶液的pH大于其酸式盐溶液 如pH Na2CO3溶液 NaHCO3溶液 题组一碳的单质及其化合物的性质1 碳单质及其氧化物性质用途的判断 1 12C 13C 14C是碳的三种同素异形体 2 金刚石和石墨由相同的元素组成 因此它们具有相同的性质 3 石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应 4 向空气中排放二氧化碳会形成酸雨 5 木炭 一氧化碳在一定条件下都能与氧化铜反应 2 二氧化碳与盐溶液反应的判断 1 向Na2SiO3溶液中通入CO2 溶液变浑浊 继续通入CO2至过量 浑浊消失 2 向Ca ClO 2溶液中通入CO2气体 溶液变浑浊 继续通入CO2至过量 浑浊消失 3 向CaCl2溶液中通入CO2 无明显现象 若先通入NH3再通CO2 溶液会

      3、变浑浊 4 向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2气体 有晶体析出 5 向NaAlO2溶液中通入CO2气体 一开始有白色沉淀生成 CO2过量 沉淀溶解 6 向饱和NaCl的氨溶液中通入过量CO2气体 有晶体析出 题组二CO2的综合利用3 2019 广东佛山质检 碳捕捉技术 是指通过一定的方法将工业生产中产生的CO2分离出来并利用 如可利用NaOH溶液来 捕捉 CO2 其基本过程如下图所示 部分条件及物质未标出 下列有关该方法的叙述中正确的是 能耗大是该方法的一大缺点 整个过程中 只有一种物质可以循环利用 反应分离 环节中 分离物质的基本操作是蒸发结晶 过滤 该方法可减少碳排放 捕捉到的CO2还可用来制备甲醇等产品A B C D D 2 在海洋碳循环中 通过下图所示的途径固碳 xCO2 3 海水中溶解无机碳占海水总碳的95 以上 其准确测量是研究海洋碳循环的基础 测量溶解无机碳 可采用如下方法 气提 吸收CO2 用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收 装置示意图如下 将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂 滴定 将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3 再用xmol L 1HCl溶

      4、液滴定 消耗ymLHCl溶液 海水中溶解无机碳的浓度 mol L 1 1 单质硅 1 硅的存在 硅在自然界中以化合态存在 在地壳中的含量仅次于氧 2 物理性质 灰黑色 硬度大 熔 沸点高 具有金属光泽 3 化学性质 考点二硅及其化合物无机非金属材料 Si 2F2 SiF4 Si 4HF SiF4 2H2 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 2 二氧化硅 1 存在与构成 存在于沙子 石英 水晶 玛瑙 含杂质的石英 等中 SiO2是由Si和O按原子个数比1 2直接构成的 结构 Si SiC Si3N4 BN等也是直接由原子构成的 立体网状 2 性质及用途 SiO2 4HF SiF4 2H2O SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 想一想 设计实验除去下列固体粉末中混有的杂质 括号内为杂质 并写出有关反应的方程式 1 CaCO3 SiO2 2 SiO2 CaCO3 在固体混合物中加入足量氢氧化钠溶液 充分反应后 过滤 洗涤 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O在固体混合物中加入足量稀盐酸 充分反应后 过滤 洗涤 CaCO3 2HCl CaCl2 CO2 H2O

      5、不能 H2SiO3 2NaOH Na2SiO3 2H2O Na2SiO3 2HCl H2SiO3 2NaCl 2 硅酸钠 物理性质 白色 可溶于水的粉末状固体 其水溶液俗称 有黏性 水溶液显碱性 化学性质 它能与酸性比硅酸强的酸反应 分别写出以下化学方程式 与盐酸反应 与CO2反应 用途 黏合剂 矿物胶 耐火阻燃材料 3 硅酸盐组成的表示 通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成 如硅酸钠 Na2SiO3 中表示为 石棉 CaMg3Si4O12 可表示为 水玻璃 Na2SiO3 2HCl 2NaCl H2SiO3 Na2SiO3 CO2 H2O H2SiO3 Na2CO3 Na2O SiO2 CaO 3MgO 4SiO2 4 无机非金属材料 1 传统无机非金属材料 如水泥 玻璃 陶瓷等硅酸盐材料 常见硅酸盐材料比较 Na2SiO3 CO2 CaSiO3 CO2 题组一硅及其化合物的性质及应用1 2019 河南三门峡一模 硅及其化合物是带来人类文明的重要物质 下列说法正确的是 A 陶瓷 水晶 水泥 玻璃的主要成分都属于硅酸盐B 水玻璃是纯净物 可用于生产黏合剂和防火剂C 某硅

      6、酸盐的化学式为KAlSi3O8 可用K2O Al2O3 6SiO2表示D 高纯硅可用于制造光导纤维 高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池 C 解析A 水晶主要成分是二氧化硅 是氧化物 不是硅酸盐 故A错误 B 水玻璃为硅酸钠的水溶液 属于混合物 故B错误 C 某硅酸盐的化学式为KAlSi3O8 可用K2O Al2O3 6SiO2表示 故C正确 D 二氧化硅可用于制造光导纤维 高纯硅可用于制造太阳能电池 故D错误 2 2019 河北邢台质检 下列说法中 正确的是 A SiO2是硅酸的酸酐 可与水化合生成硅酸B CO2通入水玻璃中可以得到硅酸C 在高温下SiO2与Na2CO3反应放出CO2 所以硅酸的酸性比碳酸强D SiO2是酸性氧化物 它不溶于任何酸 解析A SiO2是硅酸的酸酐 但是二氧化硅难溶于水 不能与水反应生成硅酸 故A错误 B 二氧化碳与水反应生成碳酸 碳酸酸性强于硅酸 所以CO2通入水玻璃中可以得到硅酸 故B正确 C 在高温下SiO2与Na2CO3反应放出CO2 反应能发生不是因为硅酸的酸性比碳酸强 而是由于二氧化碳为气体 逸出 促进反应向正方向进行 故C错误 D SiO2能与氢

      7、氟酸发生反应生成四氟化硅 故D错误 B 题组二无机非金属材料3 下列材料中不属于无机非金属材料的是 A 水泥B 钢化玻璃C 尼龙D 结构陶瓷 解析A项 水泥是传统无机非金属材料 B项 钢化玻璃是传统无机非金属材料 C项 尼龙是有机材料 D项 结构陶瓷具有耐高温 耐氧化 耐磨蚀等优良性能 属于新型无机非金属材料 C 4 多选 2019 江苏南京模拟 硅是构成无机非金属材料的一种主要元素 下列有关硅的化合物的叙述错误的是 A 氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料 其化学式为Si3N4B 碳化硅 SiC 的硬度大 熔点高 可用于制作高温结构陶瓷和轴承C 光导纤维是一种新型无机非金属材料 其主要成分为SiO2D 二氧化硅为立体网状结构 其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1 2 BD 解析A项 在氮化硅中N元素为 3价 Si元素为 4价 则化学式为Si3N4 正确 B项 SiC为原子晶体 熔点高 但是碳化硅容易和氧气反应 不适于做耐高温材料 B错误 C项 光导纤维的主要成分是二氧化硅 属于新型无机非金属材料 C正确 D项 在SiO2晶体中 一个硅原子与周围4个氧原子形成4个硅氧单键 错误 题组三高

      8、纯硅的制取5 2019 山东德州统考 科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示 容器 中进行的反应 为Si 粗 3HCl g SiHCl3 l H2 g 容器 中进行的反应 为SiHCl3 H2 Si 纯 3HCl 下列说法正确的是 A 该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用B 最好用分液的方法分离Si和SiHCl3C 反应 和 中HCl均作氧化剂D 反应 和 均属于可逆反应 解析从反应流程容易看出 HCl可循环使用 A项正确 Si为固体 SiHCl3为液体 用过滤法分离 B项错误 反应 中HCl作氧化剂 反应 中HCl为氧化产物 C项错误 反应 和 都不是可逆反应 D项错误 A SiHCl3 3H2O H2SiO3 H2 3HCl 高温下 H2遇O2发生爆炸 2 化学研究性学习小组在探究硅的制取方法时 从资料查阅到下列信息 Mg在高温条件下可与SiO2反应 金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐和SiH4 SiH4在空气中自燃 他们根据信息进行实验 当用足量稀H2SO4溶解第 步实验获得的固体产物时 发现有爆鸣声和火花 然后过滤 洗涤 干燥 最后称量 计算 测得其

      9、产率只有预期值的63 左右 第 步实验发生反应的化学方程式是 用稀H2SO4溶解第 步实验获得固体产物时 产生爆鸣声和火花的原因是 解析 1 在SiHCl3中 把硅考虑为 4价 则氢为 1价 氯为 1价 SiHCl3水解时 1价氢还原水中 1价的氢 生成氢气 硅化镁与稀硫酸反应生成的SiH4可自燃 即发生反应Mg2Si 2H2SO4 2MgSO4 SiH4 SiH4 2O2 SiO2 2H2O CO2与碱溶液反应产物的分类判断 用数轴可表示为 2 CO2与两种碱混合溶液反应产物的判断 如CO2通入NaOH和Ca OH 2的混合溶液中 其反应顺序为 Ca OH 2 CO2 CaCO3 H2O 2NaOH CO2 Na2CO3 H2O Na2CO3 CO2 H2O 2NaHCO3 CaCO3 CO2 H2O Ca HCO3 2 B 2 将足量CO2通入KOH和Ca 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 的关系正确的是 D 3 向300mLKOH溶液中缓慢通入一定量的CO2气体 充分反应后 在减压低温下蒸发溶液得到白色固体 若通入CO2气体2 24L 标准状况

      10、 得到11 9g白色固体 请通过计算确定 此白色固体是由 组成的 其质量分别为 KOH的物质的量浓度为 白色固体为K2CO3和KHCO3的混合物 质量分别为K2CO36 9g和KHCO35g c KOH 0 5mol L 1 1 判断正误 正确的划 错误的划 1 2018 天津卷 1C 汉代烧制出 明如镜 声如磬 的瓷器 其主要原料为黏土 2 2018 江苏卷 3B SiO2熔点高硬度大 可用于制光导纤维 3 2018 海南卷 5B SiO2具有导电性 可用于制作光导纤维和光电池 2 2018 江苏卷 1 CO2是自然界碳循环中的重要物质 下列过程会引起大气中CO2含量上升的是 A 光合作用B 自然降雨C 化石燃料的燃烧D 碳酸盐的沉积 解析化石燃料燃烧产生大量CO2 会引起大气中CO2含量上升 C 3 1 2018 全国卷 28 1 SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体 遇潮气时发烟生成 HSiO 2O等 写出该反应的化学方程式 2SiHCl3 3H2O 写出SiCl4的电子式 在上述由SiCl4制纯硅的反应中 测得每生成1 12kg纯硅需吸收akJ热量 写出该反应的热化学

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