高考第一轮复习无机非金属材料的主角碳和硅资料.doc
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1、精品文档年级高三学科化学版本人教新课标版课程标题高考第一轮复习无机非金属材料的主角碳和硅编稿老师刘学超一校张琦锋二校林卉审核张美玲一、考纲要求1. 了解C、Si元素的单质及其重要化合物的主要性质及应用。2. 了解C、Si元素的单质及其重要化合物对环境质量的影响。3. 以上知识的综合应用。二、考题规律C和Si的单质及其化合物的知识在高考中经常有所涉及、主要以选择题的形式来考查。1. 对C、Si元素的单质及其化合物知识的考查,主要是以实验探究、框图推断为主要命题形式。2. 对硅及其化合物在生产、生活中的应用的考查。通常是以新材料、新技术为背景考查常识性知识,难度较小。三、考向预测C和Si的单质及其
2、化合物的知识在高考中主要涉及:1. 金刚石、石墨、C60、晶体硅、二氧化碳、二氧化硅的结构和性质的比拟;2. 碳和一氧化碳的复原性、一氧化碳和二氧化碳的制取、收集、检验和鉴别;3. CO2和NaOH、SiO2与C、NaOH等反响产物确实定及计算;4. 典型的碳酸盐的性质及应用;5. 化学理论在硅酸盐工业实际中的应用;6. 推测新型无机非金属材料的结构特点或分析其用途。尤其应注意碳、硅的单质及其化合物与根本理论和实验等内容结合的题目。一、碳、硅及其重要化合物二、碳、硅元素的单质及其化合物的特性1一般情况,非金属元素单质的熔、沸点低,硬度小,但硅、金刚石的熔、沸点高,硬度大,其中金刚石为硬度最大的
3、物质。2一般情况,非金属元素的单质为绝缘体,但硅为半导体,石墨为电的良导体。3一般情况,较强氧化剂较强复原剂较弱氧化剂较弱复原剂,而碳却复原出比它更强的复原剂:SiO22CSi2CO,FeOCFeCO。4非金属单质与碱反响一般是非金属既作氧化剂又作复原剂,而Si与碱溶液反响却只作复原剂:Si2NaOHH2ONa2SiO32H2。5一般情况,较活泼金属酸盐氢气,然而Si是非金属,却能与氢氟酸发生反响:Si4HFSiF42H2。6一般情况,碱性氧化物酸盐水,SiO2是酸性氧化物却能与氢氟酸反响:SiO24HFSiF42H2OSiF4不属于盐。7无机酸一般能溶于水,而H2SiO3及H4SiO4却难溶
4、于水。8H2CO3的酸性大于H2SiO3,所以有Na2SiO3CO2H2OH2SiO3Na2CO3,但高温下:Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2也能发生CO2离开反响体系。9一般情况,非常活泼的金属Na、K等才能够置换出水中的氢,但CH2OgCOH2。10一般情况,酸性氧化物与水反响生成相应的酸,如CO2H2OH2CO3,但SiO2不溶于水,不与水反响。三、CO2和SiO2的比拟物质二氧化碳二氧化硅结构特点由CO2分子构成由硅、氧原子构成的网状结构物理性质熔沸点低高溶解性可溶不溶化学性质与水反响CO2H2OH2CO3不反响与酸反响不反响SiO24HFSiF42H2O与碱反响如NaOHCO
5、22NaOHNa2CO3H2O或CO2NaOHNaHCO3SiO22NaOHNa2SiO3H2O盛碱液的试剂瓶不能用玻璃塞与碱性氧化物反响与CaO反响:CO2CaOCaCO3与CaO反响:SiO2+CaOCaSiO3与盐反响如Na2CO3Na2CO3CO2H2O2NaHCO3Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2用途饮料、制纯碱光导纤维、化学仪器、光学仪器、钟表、电子部件等四、传统无机非金属材料1普通玻璃主要原料:纯碱、石灰石、石英。生产中主要化学方程式为Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2; CaCO3SiO2CaSiO3CO2。主要成分:Na2SiO3、CaSiO3、SiO2。 2普
6、通硅酸盐水泥主要原料:石灰石、黏土。主要成分写知名称和化学式:硅酸三钙3CaOSiO2、硅酸二钙2CaOSiO2、铝酸三钙3CaOAl2O3。主要性能:水硬性。3陶瓷主要是传统硅酸盐陶瓷,它们都是以黏土为原料,经高温烧结而成。聚焦热点1:硅及其化合物的特性及应用例1 硅及其化合物的应用范围很广。以下说法正确的选项是 A. 硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B. 粗硅制备单晶硅不涉及氧化复原反响C. 反响:Si2NaOHH2ONa2SiO32H2中,Si为复原剂,NaOH和H2O为氧化剂D. 二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸,所以二氧化硅是两性氧化物分析:粗硅提纯涉及的反响:Si2Cl2
7、SiCl4、SiCl42H2Si4HCl都是氧化复原反响,故B错;硅与氢氧化钠溶液反响实际分两步:Si3H2OH2SiO32H2,H2SiO32NaOHNa2SiO32H2O。其中反响为氧化复原反响,反响为非氧化复原反响,因此NaOH既不是氧化剂,也不是复原剂,只是反响物,起氧化作用的只是水,故C错;SiO2与氢氟酸反响,不属于酸性氧化物与酸的一般反响,在此反响中SiO2没有表现碱性,故D错。答案:A 点评:由此题的C项可联想到金属Al与NaOH溶液的反响,该反响的实质也分两步:2Al6H2O2AlOH33H2,AlOH3NaOHNaAlO22H2O。前者为置换反响,也是氧化复原反响,其中铝是
8、复原剂;后者为复分解反响,NaOH既不是氧化剂,也不是复原剂。例2 以下表述正确的选项是 人造刚玉的熔点很高,可用作高级耐火材料,主要成分是二氧化硅 化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反响物进行无溶剂合成,玛瑙的主要成分是硅酸盐 三峡大坝使用了大量水泥,水泥是硅酸盐材料 夏天到了,游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛光导纤维的材料是二氧化硅,光纤通信优点:信息传输量大。A. B. C. D. 分析:人造刚玉的成分是氧化铝;玛瑙的主要成分是二氧化硅;水泥是硅酸盐工业产品,属于硅酸盐材料;石英玻璃具有很好的折光性能,可以制作精密仪器和镜片,添加Cu2O的为有色眼镜;利用二氧化硅做光
9、导纤维的村料可使图像清晰。答案:D点评:学习中要善于关注身边的化学,如钻石金刚石、玛瑙SiO2、甘油丙三醇等。例3 以下实验流程中,X为第三周期两种重要元素的氧化物的混合物。反响、是工业上的重要反响,局部物质及反响条件没有列出。请答复:1写出A、B和E的化学式:A_ _,B_ _,E_ _。2写出C溶液转化为C固体的过程中HCl气流的作用:_。3写出、和反响的化学反响方程式假设是离子反响的写离子方程式:_;_;_。分析:由反响的条件推断是电解法制备金属单质,应为电解氯化物,故C是氯化钠或氯化镁。C溶液蒸干制C固体需在HCl气流中,这是为防止水解而采取的方法,故确定C是氯化镁,由此知X中含氧化镁
10、。同时由题意知A应当是一种不能与盐酸反响的氧化物,但A可以与NaOH溶液反响,故第三周期元素的氧化物中符合条件的A只能是二氧化硅。A与B的反响我们虽然没有学过,但是可以从二氧化硅与氧化钙的反响迁移得来。答案:1SiO2 MgO MgSiO3 2抑制氯化镁水解3SiO22OHSiO32H2O MgSiO32HH2SiO3Mg2SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2点评:这道题目的解题关键是:混合物X的成分一种可溶于稀盐酸,另一种可溶于NaOH溶液;由C溶液得C固体需在HCl气流中,那么C为易水解的盐。对于框图推断题,在全面系统地掌握元素及化合物性质的根底上,抓住某些元素的特殊性质为解题的突破口
11、和切入点,如此题中的反响、是工业上的重要反响,工业上在高温的条件下有碳酸钠参与的反响,就可以联想到玻璃工业。聚焦热点2:碳及其化合物的特性及应用例1 航天科学技术测得,三氧化二碳C2O3是金星大气层的成分之一。以下有关C2O3的说法正确的选项是 A. C2O3和CO2是同素异形体 B. C2O3和CO的燃烧产物都是CO2C. C2O3和CO都是酸性氧化物 D. C2O3和CO2都是碳酸的酸酐分析:C2O3和CO的组成元素相同,且碳均未到达最高价,故可以燃烧生成CO2。同素异形体是研究同种元素形成的不同单质的问题。CO不能和酸或碱反响生成盐,故属于不成盐氧化物。酸和相应酸酐中的中心元素应保持价态
12、相同,故C2O3不是碳酸的酸酐。答案:B点评:这道题目主要考查了一些重要的概念:同素异形体、酸性氧化物、酸酐。需要准确地理解这些概念才能得出正确的答案。例2 可以肯定溶液中大量存在 CO32的理由是 A. 参加 AgNO3 溶液,有大量白色沉淀产生B. 参加酸,有无色无味气体产生C. 参加 BaCl2 溶液时有白色沉淀产生,再加稀盐酸沉淀溶解,产生可使澄清石灰水变浑浊的无色无味的气体D. 参加 BaOH2 溶液有白色沉淀产生,再加稀盐酸如 C所述分析:溶液中含有 Cl、SO32 时,可与 AgNO3 溶液反响产生白色沉淀,A 错误;HCO3与酸反响会产生无色无味气体 CO2,B 错误;向含有
13、HCO3的溶液中参加 BaOH2 时:HCO3 OHBa2=BaCO3H2O,再加盐酸,BaCO32H=Ba2CO2H2O,其现象与 CO32反响现象相同,D 错误。答案:C点评:离子的检验要注意一定要排除干扰性的离子,同时要注意具体的操作过程。例3 10 时加热NaHCO3饱和溶液,测得发生如下变化:温度/102030加热煮沸后冷却到50pH1甲同学认为,该溶液的pH升高的原因是HCO3 的水解程度增大,故碱性增强,该反响的离子方程式为_。2乙同学认为,溶液pH升高的原因是NaHCO3受热分解,生成了Na2CO3,并推断Na2CO3的水解程度_填“大于或“小于NaHCO3,该分解反响的化学方
14、程式为_。3丙同学认为甲、乙的判断都不充分。丙认为:只要在加热煮沸的溶液中参加足量的试剂X,假设产生沉淀,那么_填“甲或“乙判断正确,试剂X是_ _。A. BaOH2溶液 B. BaCl2溶液C. NaOH溶液 D. 澄清的石灰水将加热后的溶液冷却到10 ,假设溶液的pH_(填“高于、“低于或“等于,那么甲判断正确。查阅资料,发现NaHCO3的分解温度为150 ,丙断言_填“甲或“乙)判断错误,理由是_ 分析:NaHCO3是强碱弱酸盐,水解显碱性,而且CO的水解程度大于HCO的水解程度。四种物质中只有BaCl2与Na2CO3反响生成沉淀,而不与NaHCO3反响,其中与BaOH2溶液、澄清的石灰
15、水与 Na2CO3、NaHCO3反响均能生成沉淀。因此只有选择BaCl2溶液才能证明乙判断正确。假设要证明甲判断正确,冷却后pH应等于。答案:1 HCO3 H2OH2CO3OH2大于 2NaHCO3Na2CO3CO2H2O3乙 B 等于 乙 常压下加热NaHCO3的水溶液,溶液的温度达不到150 点评:这道题目主要考查了碳的化合物Na2CO3、NaHCO3的性质。在平时的复习中对于相似的物质最好通过比拟的方法来掌握它们的异同。这里要了解两者的水解能力、稳定性等性质的不同。聚焦热点3:CO2与碱溶液的反响过程及产物判断例1 “碳捕捉技术是指通过一定的方法将工业生产中产生的CO2别离出来并利用。如
16、可利用NaOH溶液来“捕捉CO2,其根本过程如以下图所示局部条件及物质未标出。以下有关该方法的表达中,正确的选项是 A. 能耗大是该方法的一大缺点B. 整个过程中,只有一种物质可以循环利用C. “反响别离环节中,别离物质的根本操作是蒸发结晶、过滤D. 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分析:由题可知根本过程中有两个反响:二氧化碳与氢氧化钠反响,碳酸钙的高温分解。A选项正确,循环利用的应该有CaO和NaOH 两种物质,B选项错误;“反响别离过程中别离物质的操作应该是过滤,C选项错误;D选项中甲醇工业上可用CO2制备。 答案:AD点评:根据题中信息可知,捕捉室中的反响为二氧化
17、碳与氢氧化钠反响,得到的Na2CO3和CaO在溶液中反响得到NaOH和CaCO3,由此可分析出各选项的正误。例2 向 0.50 L 0.3 mol/L 的 NaOH 溶液中缓慢通入 CO2 气体至溶液增重,以下说法正确的选项是 A. 增重的 4.4g 为参加反响的 CO2 的质量B. 溶质为 Na2CO3C. 溶质为 Na2CO3、NaHCO3D. 低温蒸干溶液,所得固体的质量为原溶液中 NaOH 的质量分析:根据nNaOH0.15 mol,nCO20.1 mol,nCO2nNaOH23,可确定溶质为 Na2CO3、NaHCO3。低温蒸干溶液的过程,所得固体的质量原溶液中NaOH的质量4.4
18、g,因有水的生成。答案:AC点评:CO2与 NaOH反响产物的判断方法:1当CO2的物质的量小于或等于NaOH的物质的量的时,反响只能生成Na2CO3;2当CO2的物质的量等于或大于NaOH的物质的量时,生成的Na2CO3会完全与CO2反响转化为NaHCO3;3只有当CO2的物质的量大于NaOH的物质的量的,且小于NaOH的物质的量时,才会生成Na2CO3和NaHCO3两种产物。例3 向含有 0.2 mol NaOH 和 0.1 mol BaOH2 的溶液中持续稳定地通入 CO2 气体,当通入气体为 8.96 L0 ,1.01105 Pa时立即停止,那么这一过程中,溶液中离子的物质的量与通入
19、CO2气体的体积关系图象正确的选项是气体的溶解和离子的水解忽略不计 分析:当未通入 CO2 气体时,溶液中离子的物质的量为0.2mol Na、0.1 mol Ba2、0.4 mol OH;当通入2.24 L CO2气体时,发生反响Ba2CO22OH=BaCO3H2O,此时溶液中离子的物质的量为 0.2 mol Na、0.2 mol OH;当通入 4.48 L CO2 时,发生反响2OHCO2=CO32H2O,此时溶液中离子的物质的量为 0.2 mol Na、0.1 mol CO32;当通入 6.72 L CO2 时,发生反响CO32CO2H2O=2HCO3,此时溶液中离子的物质的量为 0.2
20、mol Na、0.2 mol HCO3;当通入8.96L CO2时,发生反响BaCO3CO2H2O=BaHCO32,此时溶液中离子的物质的量为 0.2 mol Na、0.1mol Ba2、0.4 mol HCO3。比照图象可知选项C正确。答案:C点评:这道题目要注意溶液中存在的离子种类以及量的关系,还要明确反响的先后顺序。一、碳及其化合物的规律小结1. 除杂质1CO中混有CO2,通过盛有NaOH溶液的洗气瓶。2CO2中混有CO,通过有灼热CuO的硬质玻璃管。3CO2中混有SO2、HCl,通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶。2. CO2与“温室效应1CO2的主要来源:大量燃烧含碳的燃料2自然界
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