最新化学高三一轮复习系列《一轮复习讲义》31第4章 第14讲碳、硅及无机非金属材料5.pptx
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1、碳、硅及无机非金属材料碳、硅及无机非金属材料第第1414讲讲大一轮复习讲义第四章 非金属及其化合物考纲要求KAOGANGYAOQIU1.了解C、Si元素单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。2.了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境的影响。内容索引NEIRONGSUOYIN考点一碳及其重要化合物考点二硅及其重要化合物、无机非金属材料探究高考明确考向课时作业01考点一碳及其重要化合物1.碳单质知识梳理ZHISHISHULIZHISHISHULI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。正四面体高大正六边形高小能2.碳的氧化物(CO和CO2)(1)一氧化碳的性
2、质及应用物理性质:无色无味的气体,难溶于水,能使人中毒的原因是与人体内相结合,因缺氧而中毒。正五正六血红蛋白化学性质及应用(写出有关化学方程式)a.可燃性:,可作燃料。b.还原性:CO还原Fe2O3的反应为,可用于冶炼金属。(2)CO2在自然界中的循环CO2的主要来源:大量含碳燃料的燃烧。自然界消耗CO2的主要反应:a.溶于江水、海水中:CO2H2OH2CO3;b.光合作用将CO2转化为O2;c.岩石的风化:CaCO3H2OCO2=。Ca(HCO3)23.碳酸(H2CO3)弱酸、不稳定。碳酸(H2CO3)只能在水中存在。H2CO3在水中与CO2共存,因此常把CO2H2O当碳酸用。4.碳酸的酸式
3、盐和正盐的比较(1)在水中的溶解性含K、Na、的正盐易溶于水,其余一般不溶于水;酸式盐均能溶于水。一般来说,在相同温度下,难溶性正盐溶解度小于其酸式盐溶解度,如溶解度:Ca(HCO3)2CaCO3;可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度,如溶解度:Na2CO3NaHCO3。(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:Na2CO3NaHCO3H2CO3。可溶性正盐难溶性正盐,如CaCO3高温分解,而K2CO3不易分解。(3)水溶液酸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。(1)12C、13C、14C是碳的三种同素异形体()
4、解析12C、13C、14C互称同位素,碳元素的三种常见的同素异形体为金刚石、石墨和C60。(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)向CaCl2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()解析由于盐酸的酸性比碳酸的强,CO2与CaCl2溶液不反应。(6)氨化的饱和食盐水中通入足量的CO2气体,会析出晶体()辨析易错易混正误判断确定混合气体(CO、CO2)中含有CO气体的实验设计方法。提升思维能力深度思考按要求回答下列问题:(1)写出下列装置的作用:A.。B.
5、。E.。F.。(2)写出C中的化学方程式:。(3)确定混合气体中含有CO气体的实验现象:。除去混合气体中的CO2气体检验混合气体中的CO2是否除尽除去尾气中的CO2气体除去尾气中的CO气体、防止污染环境B中无明显现象,C中的物质由黑色变成红色,D中的澄清石灰水变浑浊题组一碳及其化合物对环境的影响1.(2018武汉模拟)碳循环(如图)对人类生存、发展有着重要的意义。下列说法错误的是A.碳是构成有机物的主要元素B.光合作用是将太阳能转化为化学能的过程C.化石燃料的大量燃烧是产生温室效应的原因之一D.石油的年产量是一个国家石油化工发展水平的标志解题探究JIETITANJIUJIETITANJIU2.
6、(2018莆田模拟)化学与社会、科学、技术、环境密切相关。下列说法不正确的是A.T-碳是一种新型三维碳结构晶体,与C60互为同素异形体B.推广利用CO2合成聚碳酸酯可降解塑料符合低碳经济理念C.将金属钛、铝混合后在空气中熔化可制得强度较大的钛铝合金材料D.为汽车安装尾气催化转化装置,可将尾气中的部分CO和NO转化为无毒气体解析B项,利用CO2合成聚碳酸酯类可降解塑料,实现“碳”的循环利用,减少二氧化碳的排放,故B正确;C项,在空气中加热熔化,金属易与氧气发生反应,所以不能直接在空气中制备钛铝合金,故C错误。3.碳和碳的氧化物是生活中的常见物质,回答下列问题:(1)下列有关说法正确的是_(填字母
7、)。a.利用二氧化碳制造全降解塑料,可以减缓二氧化碳对环境的影响b.金刚石、石墨、C60的化学性质相似,物理性质却有很大差异c.木炭、一氧化碳在一定条件下都能还原氧化铜d.大气中二氧化碳的消耗途径主要是绿色植物的光合作用(2)吸烟对人体有害,燃着的香烟产生的烟气含有一种能与血液中的血红蛋白结合的有毒气体,它是_(填化学式)。abcdCO(3)影视舞台上经常看到云雾缭绕,使人如入仙境的景象,产生这一景象可用的物质是_(填物质名称)。(4)为减少二氧化碳对环境影响,可将二氧化碳与氢气在300、200kPa和催化剂的条件下,反应生成一种清洁燃料甲醇(CH3OH)和水,其反应的化学方程式为_。干冰题组
8、二CO2通入碱溶液中反应产物的定量分析4.(2018吉林模拟)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A.11B.12 C.21D.1302考点二硅及其重要化合物、无机非金属材料一、硅单质1.存在硅单质主要有和两大类。2.物理性质带有金属光泽的灰黑色固体,熔点,硬度,有脆性。知识梳理ZHISHISHULIZHISHISHULI晶体无定形高大3.化学性质(1)常温下不活泼,一般不与其他物质反应,但可以与氟、氢氟酸、碱反应。反应的化学方程式分别为:与氟:;与氢氟酸:;与碱:。(2)在加热或者点燃的条件下可以与氢气、氧气、氯气
9、等反应,与氧气反应的化学方程式为。Si2F2=SiF4Si4HF=SiF42H2Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2二、二氧化硅1.存在自然界中,碳元素既有游离态,又有化合态,而硅元素仅有态,主要以氧化物和的形式存在。天然SiO2有和两种,统称硅石。2.物理性质熔点,硬度,难溶于水。化合硅酸盐晶体无定形高大3.结构SiO2晶体有多种晶型,其基本结构单元为硅氧四面体(如下图甲所示),硅氧四面体通过氧原子相互连接为空间的结构(如下图乙所示)。每个硅原子与个氧原子相连,而每个氧原子与个硅原子相连,故SiO2晶体中Si和O的比例为。网状42124.化学性质SiO2为酸性氧化物,是硅酸的酸酐。(1
10、)SiO2可以与碱反应,生成硅酸盐,如与氢氧化钠反应的化学方程式为_。(2)在高温条件下可以与碳酸盐反应,如与碳酸钙反应的化学方程式为_。(3)在高温条件下,能够与碱性氧化物反应,如与氧化钙反应的化学方程式为_。(4)常温下与氢氟酸反应的化学方程式为_。SiO22NaOH=Na2SiO3H2OSiO2SiO24HF=SiF42H2O三、硅酸、硅酸盐1.硅酸(1)物理性质硅酸的溶解度,新制备的硅酸为透明、状,干燥硅胶,吸水性和吸附性强。(2)化学性质弱酸性:酸性比碳酸,与NaOH溶液反应的化学方程式为_。小胶冻多孔弱=Na2SiO32H2OH2SiO32NaOH不稳定性:受热易分解,反应的化学方
11、程式为。(3)制备:通过与其他酸反应制得,如Na2SiO3溶液与盐酸反应:_(胶体)。(4)用途:硅胶可用作、的载体等。2.硅酸盐(1)硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称,是构成地壳岩石的主要成分。(2)硅酸钠:硅酸钠溶液俗称,是无色黏稠液体,常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。可溶性硅酸盐Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3干燥剂催化剂水玻璃四、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。(1)常见硅酸盐材料比较水泥玻璃陶瓷生产原料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑(2)玻璃生产中的两个重要反应:Na2CO3SiO2;C
12、aCO3SiO2。2.新型无机非金属材料,如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。Na2SiO3CO2CaSiO3CO2(1)硅在自然界中只以化合态的形式存在()(2)晶体硅熔点高、硬度大,故可用于制作半导体材料()(3)Si和SiO2都可用于制造光导纤维()解析Si可用于制造半导体,SiO2用于制造光导纤维。(4)非金属性:CSi,则热稳定性:CH4SiH4()(5)硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质反应()辨析易错易混正误判断(6)SiO2是酸性氧化物,可溶于强碱(NaOH),不溶于任何酸()解析SiO2可溶于氢氟酸:SiO24HF=SiF42H2O。(7)玻璃是一种晶体,有较
13、高的熔点()解析玻璃是非晶体,没有固定的熔点。(8)水玻璃是一种特殊的玻璃,泡花碱属于碱()解析水玻璃是Na2SiO3的水溶液。1.硅是无机非金属材料的主角,硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。(1)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧,说明Na2SiO3可用作_。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得,高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是_。A.普通玻璃坩埚B.石英玻璃坩埚C.氧化铝坩埚D.铁坩埚提升思维能力深度思考防火剂(2)工业上常利用反应2CSiO2Si2CO制备硅单质,该反应中所含元素化合价升高的物质是_(填化学式,下同),氧化剂是_。2.能否依据反应Na2
14、CO3SiO2Na2SiO3CO2说明H2SiO3的酸性比H2CO3强?CSiO2答案不能。强酸弱酸盐=强酸盐弱酸,该规律仅适用于常温下水溶液中进行的反应,而该反应是在高温且熔融态下进行的,只能从化学平衡移动角度去解释反应发生的原因CO2为气体,能及时分离出反应体系,使化学反应向右进行。3.歌曲青花瓷中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目,但古瓷所用颜料的成分一直是个谜。近年来科学家才得知古瓷中所用的颜料大多为硅酸盐,如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox,铜的化合价为2),其中x等于_,硅酸铜钡可用氧化物的形式表示为_。6BaOCuO2SiO2硅
15、酸盐写成氧化物形式的方法(1)氧化物的书写顺序:活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水,不同氧化物间以“”隔开。(2)各元素的化合价保持不变,且满足化合价代数和为零,各元素原子个数比符合原来的组成。(3)当计量数配置出现分数时应化为整数。如正长石:KAlSi3O8不能写成,应写成K2OAl2O36SiO2。方法技巧方法技巧题组一硅和二氧化硅的性质1.(2018河南一模)下列关于二氧化硅的说法正确的是A.二氧化硅是酸性氧化物,因此能与水反应生成硅酸B.二氧化硅制成的光导纤维,由于导电能力强而被用于制造光缆C.二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应,但能与碳酸钠固体在高温时发生反应D.用二氧化硅制取单质硅
16、时,当生成2.24L气体(标准状况)时,得到2.8g硅解题探究JIETITANJIUJIETITANJIU2.(2018哈师大附中、东北师大附中、辽宁省实验中学一模)下列说法不正确的是A.SiO2能与HF反应,因此可用HF刻蚀玻璃B.向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶C.氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料,化学式为Si3N4D.石英是良好的半导体材料,可以制成光电池,将光能直接转化成电能3.(2018宜昌期末)下列关于硅的说法不正确的是A.硅是非金属元素,它的单质是灰黑色有金属光泽的固体B.硅的导电性能介于金属和绝缘体之间,是良好的半导体材料C.用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被氧
17、化D.加热到一定温度时,硅能与氢气、氧气等非金属发生反应题组二无机非金属材料的性能及应用4.(2019康定教学质量检查)“九秋风露越窑开,夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句,描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品,下列有关说法中正确的是A.玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品B.制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英C.硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高D.沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐5.(2018晋豫省际大联考)下列关于某博物院使用材料相关说法正确的是A.展柜使用的钢化玻璃,其主要成分只有SiO2B.墙体使用的砖瓦、水泥是硅酸盐制品C.陈列的元青花瓷的原料有高岭土Al2Si2O
18、5(OH)4,也可以表示为Al2O3SiO2H2OD.展示的青铜器上有一层绿色物质可能是碱式碳酸铜,此绿色物质不溶于盐酸6.宋代五大名窑分别为:钧窑、汝窑、官窑、定窑、哥窑。其中钧窑以“入窑一色,出窑万彩”的神奇窑变著称。下列关于陶瓷的说法不正确的是A.窑变是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化B.氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料C.高品质的瓷器晶莹剔透,属于纯净物D.陶瓷属于硅酸盐材料,耐酸碱腐蚀,但是不能用来盛装氢氟酸题组三高纯硅的提取7.高纯度晶硅是典型的无机非金属材料,又称“半导体”材料。它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。可以按下列方法制备:下列说法不正确的是
19、A.步骤的化学方程式为:SiO2CSiCO2B.步骤中每生成1molSi,转移4mol电子C.高纯硅是制造太阳能电池的常用材料,二氧化硅是制造光导纤维的基本原料D.SiHCl3(沸点33.0)中含有少量的SiCl4(沸点67.6),通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl38.硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题:(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法,生产过程示意图如下:写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式:_。整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质,写出并配平该反
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