高考化学总复习课件（大纲版）：第7章 碳族元素 新型无机非金属材料（第21-23讲）.ppt

第21讲 碳族元素,第七章 碳族元素 新型无机非金属材料,要点感悟,1.碳族元素性质的递变 （内容详见学生用书） 2.碳及其化合物的性质 例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,要点感悟,解析 CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合溶液 中，首先发生反应：CO2Ca(OH)2 CaCO3 H2O，此段时间内，随着CO2的不断通入，沉淀量 逐渐增加；等Ca(OH)2反应完，即发生反应为： CO22KOH K2CO32H2O，此段时间内，随 着CO2的不断通入，沉淀量保持不变；等KOH反应完，即发生反应为：CO2CaCO3H2O Ca(HCO3)2，沉淀量逐渐减少，一直到沉淀完全溶解。D图像符合题意。实际上这里还有一个定量关系：完全生成碳酸钙沉淀所需的二氧化碳的体积和使碳酸钙沉淀完全溶解所需的二氧化碳的体积相等。即右图中的OABC。,要点感悟,3.碳酸及其盐 例3 向下列物质：大理石，钟乳石，锅垢，贝壳， 蛋壳中分别滴加醋酸，会产生相同气体的（ ） A.只有 B.只有 C.只有 D.,D,解析 碳酸钙在自然界分布很广。石灰石、大理石等矿物主要成分是碳酸钙。 碳酸钙遇到溶有CO2的水时，就会变成可溶性的碳酸氢钙： CaCO3CO2H2O Ca(HCO3)2 溶有碳酸氢钙的水在一定条件下重新变成碳酸钙沉淀下来，同时放出CO2。,要点感悟,Ca(HCO3)2 CaCO3H2OCO2 在自然界里不断发生着上述反应，形成了石灰岩溶洞里的钟乳石、石笋等。 自然界中含有较多碳酸氢钙等的硬水，在煮沸时会形成水壶和锅炉中的锅垢。 贝壳、蛋壳也都含有碳酸钙。初中化学教材有一个关于蛋壳的家庭小实验（蛋壳盐酸）。 碳酸钙与酸反应生成CO2： CaCO32H Ca2H2OCO2 这是检验碳酸根的简便方法。（通常用盐酸） 所以题目给出的五种物质分别滴加醋酸时都会产生CO2。D是正确选项。,要点感悟,4.二氧化碳的实验室制法 例4 （1）在没有现成的CO2气体发生器的情况下，请你选用下图中的部分仪器，装配成一个简易的、能随开随用、随关随停的CO2气体发生装置，应选用的仪器是（填入编号） ； （2）若用上述装置制取CO2气体，而实验室只有稀硫酸、浓硝酸、水、块状纯碱、块状大理石，比较合理的方案，应选用的药品是 。,要点感悟,解析 （1）随关随停是用启普发生器制取气体的最大优点，但此题中提供的仪器无法达到利用气体压强使反应混合液与固体自动分离的目的。若考虑到将固体装在干燥管中，酸溶液装在大烧杯中，通过上下移动大烧杯使固体与液体接触或分离，则同样能达到随关随停的目的。 （2）选用试剂时要注意，题目没有提供学生熟悉的盐酸，而硫酸会与大理石生成CaSO4沉淀，包在其表面阻止CaCO3继续和酸作用产生CO2；块状Na2CO3遇酸会溶解，使制气装置起不到随关随停的作用，本题只能选用大理石、浓硝酸和水。,答案 （1）a、c、d、e （2）浓硝酸、水、块状大理石,随堂试训,1.下列关于碳族元素的说法正确的是（ ） A.单质都是无色晶体 B.单质中硅单质熔点最高 C.碳族元素形成的化合物种类最多 D.在化合物中最稳定的化合价都是4价,C,解析 在碳族元素所形成的单质中，只有金刚石为无色晶体，故A是错的；在碳族元素形成的单质中，金刚石、晶体硅为原子晶体，金刚石的熔点比晶体硅高。本族单质的熔点与卤族元素单质熔点递变趋势不同，卤族单质熔点从F2I2依次升高，碳族元素单质由CPb熔点呈降低趋势，故B项是错误的；碳族元素位于周期表中部，易形成共价化合物特别是碳元素是构成种类繁多的有机物的最重要元素；Pb的稳定价态为2，故选项D也是错误的。,随堂试训,2.根据碳族元素的相似性与递变性、一般性与特殊性的知识，判断下列说法正确的是（ ） A. CO2、PbO2都是强氧化剂 B. CO2和PbO2都是弱氧化剂，CO和PbO都是还原剂 C. Sn(OH)4可与NaOH反应，但不与盐酸反应 D. Ge单质的熔点介于Si、Pb之间，是半导体材料,D,解析 碳族元素中，C、Si、Ge、Sn的4价化合物稳定，而Pb的2价化合物稳定，4价不稳定的元素表现强氧化性，2价不稳定的元素则表现强还原性，故A、B都错。Sn是典型金属，所以其最高价氧化物对应的水化物Sn(OH)4和HCl易反应，碳族元素单质的熔沸点由上而下逐渐降低。,随堂试训,3.某二价金属的碳酸盐和碳酸氢盐的混合物跟足量盐酸反应时消耗的H和产生CO2的物质的量之比为54，该混合物中碳酸盐和碳酸氢盐的物质的量之比为（ ） A.12 B.23 C.34 D.45,B,解析 设二价金属为M，混合物中碳酸盐（MCO3）和碳酸氢盐M(HCO3)2的物质的量分别为x和y，由题意可知： 解得 xy23,随堂试训,4.近年来，科学家在氦的气氛中给石墨电极通电，石墨挥发，在其挥发的黑烟中发现了C60，它与金刚石互称 。它是一种具有空心类似足球状结构的新分子，碳原子之间存在 键，它的摩尔质量是 ，而金刚石是一种 结构的 晶体，碳原子间通过 键结合，含有碳原子构成的环，则最小环上有 （填数字）个碳原子，每个碳原子上的两个碳碳键的夹角都是 （填角度）。,解析 从C60分子组成便知，它是由碳元素组成的一种单质，与金刚石互为同素异形体。在分子中，碳原子与碳原子之间以,随堂试训,共价键结合, 它的摩尔质量可由化学式求, 即1260720 gmol。金刚石是一种正四面体型空间网状结构，晶体中一个碳原子位于正四面体中心，四个碳原子以共价键与它结合，分别位于正四面体的四个顶点上。形成最小的环，含的碳原子数必须通过平时分析教材中插图或模型而知，键角为10928。本题着重考学生同素异形体概念及培养三维空间思维能力。,答案 同素异形体 共价 720 gmol 空间网状 原子 共价 6 10928,第22讲 硅和二氧化硅,第七章 碳族元素 新型无机非金属材料,要点感悟,1.硅的结构和性质 （内容详见学生用书） 2.二氧化硅的性质及与二氧化碳的对比 例2 如图，已知： 单质E可作为半导体材料； 化合物F是不能生成盐的氧 化物； 化合物I能溶于水呈酸性， 它能够跟氧化物A起反应。 据此，请填空： （1）化合物F是 。,要点感悟,（2）化合物I是 。 （3）反应的化学方程式是 。 （4）反应的化学方程式是 。,解析 本题考查元素及其化合物的性质，属常规“方框图”题型。在全面系统掌握元素及其化合物性质的基础上，要善于抓住某些元素的特殊性质作为“切入点”，找到解题的突破口。比如，本题一开始就指出单质E和化合物F分别是半导体材料和不形成盐的氧化物，因而它们的首选答案可考虑各为Si和CO，于是，反应的化学方程式应为： SiO22C Si2CO,要点感悟,氧化物A是SiO2，它除了跟氢氟酸反应外不跟任何酸起反应，由此判断化合物I为HF。需作进一步检验，此时要对所有参与反应的各种物质加以考虑。现试写出其余3个反应的化学方程式如下： 反应为：CH2O COH2 反应为：2H2O2 2H2O 反应为：2F22H2O 4HFO2 经逐个物质核对，均符合题意，解毕。显然，本题的“切入点”，可以认为是Si和CO，而HF和F2则是本题的难点和重点之所在。,要点感悟,答案 （1）CO（一氧化碳） （2）HF（氟化氢） （3）2H2O2 2H2O （4）2F22H2O 4HFO2 3.实验室保存NaOH和Na2SiO3溶液的方法 例3 实验室里保存下列试剂，其保存的方法和理由都正确的是（ ）,B,要点感悟,解析 选项A，贮存固体氢氧化钠的试剂瓶，不能用玻璃塞，因为玻璃中含有的SiO2会缓慢地发生SiO2+2NaOH Na2SiO3H2O反应，生成的Na2SiO3使瓶颈与玻璃塞粘连在一起，无法打开，所以题意所述的保存方法无误。但所述的理由有误，因为氢氧化钠不会被空气中的氧气氧化。选项B，碳酸钠晶体（Na2CO310H2O）应保存在干燥密封的广口瓶中，如若敞口，碳酸钠晶体要发生风化，失去结晶水而变成粉末。所以选项B的保存方法及理由均无误。选项C，由于橡胶中成分能与液溴挥发出的溴蒸气缓慢地发生化学反应，所以保存时不能用橡皮塞。水封的操作是正确的，目的是防止液溴挥发，本选项的保存方法有误。选项D，保存Na2O2粉末时, 要注意防止接触水分（2Na2O22H2O 4NaOHO2）和二氧,要点感悟,化碳（2Na2O22CO2 2Na2CO3O2）而变质。另外应保存在带橡皮塞的广口瓶中。 4.硅酸、硅酸盐及其表示方法 例4 已知石棉通常由钙、镁、硅、氧、氢等五种元素组成。实验测得某种石棉不含氢，且其钙、镁、硅的原子个数比为134，相对式量不超过500。 （1）用SiO2和金属氧化物的形式表示该种石棉的组成。 （2）该种石棉中含CaO、MgO和SiO2的质量分数。,解析 （1）设石棉的化学式为CaMg3Si4Ox，由化合价代数和为零的原则可得x12。,即化学式为CaMg3Si4O12，其相对分子量为416，不超过500，即该种石棉的“分子”组成就是CaMg3Si4O12。 所以该种石棉的组成可表示为：CaO3MgO4SiO2。 （2）该石棉的相对分子质量为416。则其组成中CaO、MgO、SiO2的质量分数分别为： w(CaO) 100%13% w(MgO) 100%29% w(SiO2) 100%58%,答案 详见解析。,要点感悟,随堂试训,1.固体熔化时必须破坏非极性共价键的是（ ） A.冰 B.晶体硅 C.溴 D.二氧化硅 2.下列说法不正确的是（ ） A.硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体 B.硅的导电性介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料 C.硅和二氧化硅化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应 D.当加热到一定温度时，硅能与氧气、氢气等非金属起反应,B,C,解析 冰、溴熔化时破坏分子间作用力；二氧化硅为原子晶体，但熔化时破坏的是极性共价键，只有B项合题意。,随堂试训,解析 若能熟记硅和二氧化硅的性质，则易知A、B、D三项的说法都正确；而C项不正确。因为常温时：SiO24HF SiF42H2O。 3.下图中A、B、C、D分别代表有关反应中的一种化合物。其中A是一种高熔点化合物，不溶于硫酸、硝酸，却溶于氢氟酸。请填写以下空白： （1）A、B、C、D的化学式分别是： A ，B ，C ，D 。 （2）AB发生的反应的化学方程式为： 。,随堂试训,（3）CD发生的反应的离子方程式为： 。 4.将白净细砂与镁混合，灼烧到反应物转化为灰黑色的化合物A 和白色反应物B（均只由两种元素组成）后，冷却，再向其中滴加盐酸，立即有气体逸出，并迅速自燃，据此推测出化合物A和B的化学式。写出有关化学方程式。,解析 本题的突破口是：依题意先推断A为SiO2，然后依次推断B为CO，C为CO2，D为H2SiO3或H4SiO4。,答案 （1）SiO2 CO CO2 H2SiO3或H4SiO4 （2）SiO22C Si2CO （3）SiO CO2H2O H2SiO3CO 或 SiO CO22H2O H4SiO4CO,随堂试训,解析 细砂的主要成分是二氧化硅，二氧化硅与镁粉反应能生成两种化合物，且一种为灰黑色，另一种为白色，从元素组合看，B应是MgO，则A只能是Mg2Si。,答案 A：Mg2Si B：MgO 有关化学方程式为： SiO24Mg Mg2Si2MgO Mg2Si4HCl 2MgCl2SiH4 MgO2HCl MgCl2H2O SiH42O2 SiO22H2O,第23讲 无机非金属材料,第七章 碳族元素 新型无机非金属材料,要点感悟,1.水泥和玻璃 （内容详见学生用书） 2.新型无机非金属材料的特性 例2 新型无机材料碳化钛（TiC）、碳化硼（B4C3）、氮化硅（Si3N4）等称为非氧化物陶瓷，合成这些物质需在高温下进行，在合成工艺中必须注意（ ） A.通入充足的氧气 B.避免与氧气接触 C.通入少量氧气 D.避免与氮气接触,B,解析 由题给信息“在高温下进行”，结合本章已学知识可知，C、Si等在高温下可与氧气反应，因而合成这些物质时应避免接触氧气，至于氮气在合成时可起保护作用，事实上上述这些合成过程均应在有氮气等气体起保护的情况下进行。,要点感悟,3.与材料有关的其他问题 例3 下列具有特殊性能的材料中，由主族元素和副族元素形成的化合物是（ ） A.半导体材料砷化镓 B.吸氢材料镧镍合金 C.透明陶瓷材料硒化锌 D.超导材料K3C60,C,解析 本题借用新材料来考查元素是主族还是副族元素，即考查对元素的粗浅认识。 A项中，砷位于族，镓位于族，全为主族元素；B项中，镧位于B族，镍位于族，没有主族元素；C项中，硒位于A族，锌位于B族，符合题目要求；D项中，K、C均为主族元素。,随堂试训,1.下列对制取水泥和玻璃共同特点的叙述中，错误的是（ ） A.生产设备相同 B.原料中均有石灰石 C.生产都在高温下进行 D.发生的都是复杂的物理变化和化学变化,A,解析 工业生产水泥（原料：石灰石、黏土等）、玻璃（原料：石灰石、纯碱、石英）都是在高温条件下发生的复杂的物理变化和化学变化。,随堂试训,2.有关高温结构陶瓷和光导纤维说法不正确的是（ ） A.高温结构陶瓷弥补了金属材料的弱点，但是硬度却远远低于金属材料 B.氮化硅陶瓷是一种重要的结构材料，具有超硬性，它不与任何无机酸反应 C.光导纤维是一种能高质量传导光的玻璃纤维 D.光导纤维的抗干扰性能好，不发生电辐射，通讯质量高，能防窃听,A B,解析 高温结构陶瓷克服了金属材料的弱点，本身具有很多优点，如硬度、强度高，不怕氧化等，A项错误。氮化硅陶瓷是重,随堂试训,要的常见结构材料，有很多优点，如抗腐蚀等，但能与氢氟酸反 应，B项错误。光导纤维具有良好的光学特性，是一种高质量传导光的玻璃纤维，具有抗干扰能力、不发生电辐射、能防窃听等，C、D项正确。 3.传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的共同特性是（ ） A.耐高温 B.具有电学特性 C.具有生物功能 D.质脆、经不起热冲击,A,解析 耐高温、有特殊的电学性质、生物功能、强度大等都是新型无机非金属材料的特性。,随堂试训,4.硅胶是网状多孔的物质，有强吸附性，可用做干燥剂、吸附剂和催化剂的载体。在减压条件下将硅酸加热至300 ，使其失去水即可得硅胶。现以石英、纯碱为主要原料（其他试剂任选）制备硅胶。写出有关的化学方程式： ； ； 。,解析 本题以日常生活常用的硅胶为载体，考查了硅酸盐工业的具体应用。可采用逆向思维法，即硅胶（SiO2）可由H2SiO3加,随堂试训,热获得，H2SiO3可由可溶性硅酸盐与酸制得，可溶性硅酸盐再由石英和纯碱直接高温制备，正向合成路线为：石英（SiO2） Na2SiO3H2SiO3 硅胶（SiO2）。,答案 Na2CO3SiO2 Na2SiO3CO2 Na2SiO32HCl 2NaClH2SiO3 H2SiO3 SiO2H2O,