考前提分小知识点：碳族元素__无机非金属材料.doc

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1、第 1 页 共 5 页碳族元素碳族元素 无机非金属材料无机非金属材料考点考点 1 碳族元素碳族元素 1碳族元素的化合价 碳族元素常见化合价为+2 和+4，其中碳、硅、锗、锡的 价化合物较稳定，而铅的 价化合物稳定。由氧化还原反应的化合价升降来研究碳族元素的物质，其性质规律如下： （1）碳族元素的单质以 为主，如碳、硅都被氧气氧化。碳作还原剂，温度越高， 还原性 ，高温时碳可还原氧化铜。锡、铅都能与盐酸反应置换出氢气等。 （2） 价化合物有还原性。如 CO 高温时能还原某些金属氧化物（ Fe2O3、CuO 等） 。 （3） 价化合物有氧化性。如 CO2和碳高温下反应生成 CO，PbO2在化学反应

2、中 是强氧化剂等。 2除去 CO、CO2气体中混有的杂质（括号内为杂质） （1）CO(CO2) ：通过盛有的 洗气瓶。 （2）CO2(CO)：通过盛放 的硬质玻璃官。 （3）CO2(O2)：通过盛放 的硬质玻璃管。 （4）CO2(SO2)：通过 或 。 （5）CO2(HCl)：通过 。 （6）CO2(H2S)：通过 。例 1（2007 年山东）下图所示为常见气体制备、分离、干爆和性质验证的部分仪器 装置（加热设备及夹持固定装置均略去） ，请根据要求完成下列各题（仪器装置可任意选用， 必要时可重复选择，a、b 为活塞） 。（1）若气体入口通入 CO 和 CO2的混合气体，E 内放置 CuO，选择

3、装置获得纯净干燥 的 CO，并验证其还原性及氧化产物，所选装置的连接顺序为 （填代号） 。能验证 CO 氧化产物的现象是 。 （2）停止 CO 和 CO2混合气体的通入，E 内放置 Na2O2，按 AEDBH 装置顺 序制取纯净干燥的 O2，并用 O2氧化乙醇。此时，活塞 a 应 ，活塞 b 应 。需要 加热的仪器装置有 （填代号） ，m 中反应的化学方程式为 。 （3）若气体入口改通空气，分液漏斗内改改加浓氨水，圆地烧瓶内改加 NaOH 固体， E 内装有铂铹合金网，按 AGED 装置程序制取干燥氧气，并验证氨的某些性质。 装置 A 中能产生氨气的原因有： 。 实验中观察到 E 内有红棕色气

4、体现出，证明氨气具有 性。 解析解析（1）根据实验要求，A 装置中通入的气体为 CO 和 CO2的混合气，在 A 中， CO2 被氢氧化钠吸收，若要获得纯净干燥的 CO，需要选取装置 C，证明 CO2 被除尽，然 后通过盛有浓硫酸的 B 除去水蒸气，要验证 CO 的还原性，需要装有 CuO 的装置 E，验证 CO 的氧化产物 CO2 ，还需要装置 C，最后需要 F 除去为反应的 CO。所选装置的连接顺 序是 ACBECF，能验证 CO 的氧化产物的实验现象是：AB 之间的 C 装置中溶液保持澄清， EF 之间的 C 装置中溶液变浑浊。第 2 页 共 5 页（2）停止通入 CO 和 CO2 的混

5、合气体，需要关闭活塞 a，然后打开活塞 b，此时稀硫 酸与碳酸钠溶液（CO2 与 NaOH 反应生成的）反应，反应生成的 CO2气体进入 E 中，并 与 与 Na2O2反应产生氧气，氧气通过 D 除去可能存在的 CO2，通过 B 除去水蒸气，得到 纯净干燥的氧气，氧气氧化乙醇的条件是需要加热且有铜做催化剂，因此需要加热 k 使乙 醇挥发，并且加热 m，使氧气与乙醇蒸气反应，反应的化学方程式是：2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O。 （3）氢氧化钠固体易吸水并且在溶于水时放出大量的热，氢氧化钠溶于水后溶液中的 OH的浓度增大，这些因素均能浓氨水中的化学平衡： NH3H2ONH3H2O

6、NH4+OH向逆反应方向移动，使浓氨水中的氨气放出。 根据常识可以判断出在 E 中出现的红棕色气体应该是 NO2，由氨气和 NO2中氮元素的化合 价可以判断氨气被氧化生成 NO2 氨气体现出的是还原性。 【答案】 （1）ACBECF AB 之间的 C 装置中溶液保持澄清，EF 之同的 C 装置中溶液变浑浊 （2）关闭 打开 k m 2CH3CH2OHO22CH3CHO2H2O ，Cu（3）氢氧化钠溶于水放出大量热，温度升高，使氨的溶解度减小而放出；氧氧化钠 吸水，促使氨放出；氢氧化钠电离出的 OH增大了氨水中 OH浓度，促使氨水电离平衡左 移，导致氨气放出。还原 【方法技巧】本题得分的关键是应

7、明确实验目的：证明混合气体中有 CO 和 H2。要想 达到目的，只能利用它们的还原性将之转化为 CO2和 H2O 来检验，同时又要防止 CO2和 水蒸气的干扰，所以，用 CO 和 H2还原 CuO 之前，必须首先除去 CO2和水蒸气。本题应 先解决第（4）问。 考点考点 2 碳酸盐性质的一般规律碳酸盐性质的一般规律 1溶解性规律：碱金属的正盐溶解度 酸式盐（如：Na2CO3 NaHCO3） ；碱土金 属（第A 族）的正盐溶解度 酸式盐如：CaCO3 Ca(HCO3)2 。 2稳定性：难溶性的碳酸盐、(NH4)2CO3及酸式盐受热 ；可溶性的碳酸盐较稳 定，受热 ；一般来说：稳定性大小顺序为正盐

8、 酸式盐。 3酸式盐与碱反应时的产物要根据相对用量判断。如在 Ca(HCO3)2溶液中滴加 NaOH 溶液：Ca(HCO3)2+NaOH （NaOH 少量） Ca(HCO3)2+2NaOH （NaOH 过量） 4CO32和 HCO3的检验 （1）CO32的检验方法：向待检溶液中滴加过量的 溶液，生成 ，再加入 ，白色沉淀又溶解，且生成无色、无味的气体，则检得溶液中有 CO32。 （2）HCO3的检验方法：向待检溶液中滴加足量的 的可溶性盐溶液，若无 明显现象，再向溶液中加入足量的 （如 等）溶液，溶液中逸出无色、无味 的气体，则待检溶液中有 HCO3。特别提醒：检验CO32：试剂 CaCl2溶

9、液也可用 Ca(NO3)2、BaCl2、Ba(NO3)2等的溶 液代替，但不可用 Ca(OH)2溶液或 Ba(OH)2溶液，原因是无法排除 HCO3的干扰。检验 HCO3：Ca2+或 Ba2+的溶液不可用 Ca(OH)2溶液或 Ba(OH)2溶液，原因是 OH将 HCO3转 化为 CO32；加酸后要通过气体的气味排除 HSO3的干扰。例 2（2007 年上海理综） （1）钟乳石和石笋的主要成 分是碳酸钙，其形成过程如右图所示。随着旅游人数的增加， 潮湿溶洞中的钟乳石和石笋受到二氧化碳侵蚀，其化学方程 式为：_。第 3 页 共 5 页（2）某学生提出一个修复溶洞底部受损石笋的研究方案，由以下五步

10、组成，正确的实 验步骤依次是_。 将盛有碱溶液的容器置于石笋的上部 配制一定浓度的碱溶液 选择合适的碱 调节碱溶液下滴的速度 观察石笋表面复原情况 解析解析从图可见，石笋受损是由于地表水中溶有 CO2，CO2可溶解石笋，生成 Ca(HCO3)2，而 Ca(HCO3)2在受热的情况下会分解生成 CaCO3，形成钟乳石和石笋。修复 溶洞底部受损的石笋应用能与 Ca(HCO3)2反应的碱。故实验的第一步是选择合适的碱，再 配制一定浓度的碱溶液后进行修复操作。 【答案】 （1）CaCO3CO2 + H2OCa(HCO3)2 （2） 【误区警示】认为应先观察石笋表面复原情况，根据石笋表面复原情况调节碱溶

11、液下 滴的速度，易将和搞反。 考点考点 3 硅及其化合物硅及其化合物 1Si 的还原性大于 C，但 C 却能在高温下还原出 Si：2CSiO2 2非金属单质跟碱液作用一般无 H2放出，但 Si 却放出 H2：Si2Na2OHH2O 3非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但 Si 能与 HF 作用：Si+4HF 4非金属单质一般为非导体，但 Si 为 。 5SiO2是 H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备 H2SiO3。 6非金属氧化物的熔沸点一般较低，但 SiO2的熔沸点却 。 7酸性氧化物一般不与酸作用，但 SiO2能跟 HF 作用：SiO24HF 8无机酸一般易溶于水，

12、H2SiO3却难溶于水。 9因碳酸的酸性强于硅酸，所以在 Na2SiO3溶液中通入 CO2能发生下列反应： Na2SiO3 +CO2+H2O ，但在高温下 2Na2CO3+SiO2也能发生。 10Na2SiO3的水溶液称水玻璃，但它与玻璃的成分大不相同，硅酸钠水溶液（即水 玻璃）俗称 ，但它却是 的溶液，并不是 溶液。特别提醒：硅与氢氧化钠溶液反应时，实际上是水被分解了，碱的存在只是起了加 速作用，其过程可认为： Si3H2OH2SiO32H2，H2SiO32NaOHNa2SiO3 2H2O。显然，Si 失去电子，是还原剂；H2O 中的 H 得到电子，H2O 是氧化剂； NaOH 既不是氧化剂

13、，又不是还原剂，它只是反应物而已。综合上述两个反应得到总化学 方程式：Si2NaOHH2ONa2SiO32H2。例 3能说明常温下二氧化硅是很坚硬的固体而二氧化碳是气体的原因是 （ ） A硅的非金属性比碳的活泼 B二氧化硅中硅氧键的类型和二氧化碳中碳氧键不同 C硅氧键的键能比碳氧键的键能大得多 D二氧化硅晶体类型和二氧化碳晶体不同 解析解析本题比较两种晶体的物理性质，应该从晶体所属类别入手。由于 SiO2是一种空 间网状结构的原子晶体，而 CO2是靠分子间作用力结合在一起的分子晶体，因此 SiO2晶体 的熔沸点高、硬度大，而二氧化碳的熔沸点低。 【答案】D 【误区警示】对两种晶体结构认识模糊以

14、及对物理性质差异原因的认识不清，而认为 SiO2和 CO2属于同主族元素的两种化合物，对应的晶体类型相同，性质上的差异应该在于 二氧化硅中硅氧键和二氧化碳中碳氧键间类型和键能的差异。从而错选 B、C。 考点考点 4 无机非金属材料无机非金属材料第 4 页 共 5 页1传统无机非金属材料水泥和玻璃的生产方法硅酸盐产品水泥玻璃主要设备水泥回转窑玻璃窑原料石灰石和粘土纯碱、石灰石、石英(过量)反应原理复杂的物理-化学变化Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2 主要成份 反应条件 2新型无机非金属材料 新开发利用的无机非金属材料主要有氮化硅（Si3N4

15、)、刚玉（Al2O3）等陶瓷，碳化硼、 光导纤维(主要成分是 SiO2)等，这些材料具有特殊结构、特殊功能。 传统非金属材料具有抗腐蚀、耐高温等许多优点，但质脆，耐热冲击差。 新型非金属材料继承了传统非金属材料的优点，并克服了缺点，主要具有以下特性：； ； ； 。特别提醒：复杂硅酸盐可以看成碱性氧化物和酸性氧化物所组成的复杂化合物，因 此可以改写为 aMxOybSiO2cH2O 的方式（具体顺序是：碱性氧化物两性氧化物酸性氧化 物水） ，如硅酸钙：3CaOSiO2、铝酸三钙：3CaOAl2O3；高岭土：Al2O32SiO22H2O。例 4（2008 届南通市第一次调研测试）汉代器物上的颜料“汉

16、紫”至今尚没有发现其 自然存在的记载。20 世纪 80 年代科学家进行超导材料研究时，偶然发现其成分为紫色的 硅酸铜钡（化学式：BaCuSi2Ox，Cu 为2 价） ，下列有关“汉紫”的说法中不正确是 （ ） A用盐的形式表示：BaSiO3CuSiO3 B用氧化物形式表示：BaOCuO2SiO2 C易溶于强酸、强碱 D性质稳定，不易褪色 解析解析根据化合物中正负化合价的代数和等于零可知，A、B 正确。硅酸盐只溶于强酸 不溶于强碱，C 错。从题给信息：汉代器物上的颜料“汉紫”可知“汉紫”性质稳定，不易褪 色，D 正确。 【答案】C 参考答案考点考点 1 碳族元素碳族元素 1+4 +2 （1）还原

17、性 越强 （2）2 （3）+4 2 （1）澄清石灰水 （2）灼热 CuO （3）灼热铜网 （4）饱和 NaHCO3溶液 酸性 KMnO4溶液 （5）饱和 NaHCO3溶液 （6）CuSO4溶液 考点考点 2 碳酸盐性质的一般规律碳酸盐性质的一般规律1大于 小于 2易分解 难分解 3CaCO3+NaHCO3+H2O CaCO3+Na2CO3+2H2O 4 （1）CaCl2 白色沉淀 稀盐酸或稀硝酸 Ca2+或 Ba2+ 酸 盐酸、硝酸、醋酸 考点考点 3 硅及其化合物硅及其化合物 1Si2CO 2Na2SiO32H2 3SiF4+H2 4半导体 6很高 7SiF4H2O 9Na2CO3+H2SiO3 Na2SiO3+CO2 10泡花碱 盐 碱 考点考点 4 无机非金属材料无机非金属材料第 5 页 共 5 页13CaOSiO2、2 CaOSiO2、3CaOAl2O3 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 高温 高温 2能承受高温 具有电学特性 具有光学特性 具有生物功能