2020版高考化学一轮复习第4章拓展链接碳硅及其化合物教学案新人教版.docx

拓展链接碳、硅及其化合物(对应学生用书第页)一、碳、硅及其氧化物1碳、硅单质的存在形式、结构、物理性质和用途碳硅存在形式游离态和化合态化合态单质的结构 金刚石：立体网状结构；石墨：层状结构；C60：足球形分子晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构物理性质金刚石：熔点很高、硬度很大；石墨：硬度较小、电的良导体晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、熔点高、硬度大、有脆性用途金刚石用于制造切割刀具，石墨用于制造电极、铅笔芯。C60可作催化剂或催化剂载体晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池注：硅为亲氧元素，在自然界中无游离态。2碳、硅的化学性质(写出有关化学方程式)(1)碳的化学性质 (2)硅的化学性质与氢氟酸反应：Si4HF=SiF42H2。与NaOH溶液反应：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。与O2反应：SiO2SiO2。3碳、硅的氧化物(1)一氧化碳的性质及应用物理性质：无色无味的气体，难溶于水，能使人中毒。中毒的原因是与人体内血红蛋白相结合，因缺氧而中毒。化学性质及应用(写出有关化学方程式)a可燃性：2COO22CO2，可作燃料。b还原性：CO还原Fe2O3的反应为3COFe2O32Fe3CO2，可用于冶炼金属。(2)CO2与SiO2性质的比较共性均属于酸性氧化物，均能与碱、金属氧化物反应，写出二者与NaOH溶液(足量)反应的离子方程式：CO22OH=COH2O、SiO22OH=SiOH2O；二者与CaO反应的化学方程式：CO2CaO=CaCO3、SiO2CaOCaSiO3。差异性aSiO2与氢氟酸反应的化学方程式：SiO24HF=SiF42H2O。bSiO2与Na2CO3、CaCO3的反应工业制玻璃SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2；SiO2CaCO3CaSiO3CO2。cCO2与H2O反应的化学方程式：CO2H2OH2CO3。dSiO2为高硬度、高熔沸点的固体，不溶于水，而CO2为低熔沸点的气体，可溶于水。(3)SiO2与CO2的用途CO2：制饮料、碳酸盐，作灭火剂，干冰用作制冷剂，也可用于人工降雨。SiO2：光导纤维、制光学仪器、电子部件，水晶可制作饰品。(4)CO2的制法用大理石与稀盐酸或稀硝酸发生反应的离子方程式：CaCO32H=Ca2CO2H2O。提醒：(1)SiO2既能与氢氟酸反应，又能与NaOH溶液反应，但SiO2不是两性氧化物；(2)不能利用大理石与稀硫酸反应制CO2，因为CaCO3与H2SO4反应生成的CaSO4微溶，覆盖在CaCO3的表面，阻止反应的继续进行。二、硅酸、硅酸盐和无机非金属材料1硅酸的性质、制备与应用(写出有关的化学方程式)提醒：硅胶的形成过程硅酸在水中易聚合形成硅酸凝胶，经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为硅胶。2硅酸钠(Na2SiO3)俗称泡花碱(1)白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。(2)与较强的酸反应生成硅酸：如Na2SiO3溶液与稀硫酸反应：Na2SiO3H2SO4=H2SiO3Na2SO4；与SO2水溶液反应：Na2SiO3SO2H2O=H2SiO3Na2SO3。(3)用途：黏合剂、耐火阻燃材料。3无机非金属材料(1)传统无机非金属材料水泥玻璃陶瓷生产原料黏土、石灰石纯碱、石灰石、石英黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑生产条件高温(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。(3)特殊功能的含硅物质碳化硅具有金刚石结构，可用作磨料。含硅元素4%的硅钢具有导磁性。硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。拓展练习1(2019南昌月考)下列关于硅元素及其化合物的有关说法正确的是()A由沙子制备光伏材料的反应之一为SiO2CSiCO2B高温下SiO2能与Na2CO3固体反应生成Na2SiO3和CO2，说明硅酸酸性强于碳酸C因为玻璃中含有SiO2，所以不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛装碱性溶液DSiSiO2H2SiO3SiO2SiO均能一步转化CA项，反应产物不是CO2而是CO；B项，碳酸比硅酸酸性强；D项，SiO2不能一步转化为H2SiO3。2用四种溶液分别进行实验，表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是()选项操作及现象溶液A通入CO2，溶液不变浑浊BaCl2溶液B通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失Na2SiO3溶液C通入CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去Ca(ClO)2溶液D通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失，再加入足量的NaOH溶液，又变浑浊Ca(OH)2溶液BCO2通入Na2SiO3溶液中，先生成沉淀H2SiO3，继续通CO2，H2SiO3不反应，不溶解。3(2019安庆模拟)水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2：65%70%、C：30%35%)制取水玻璃的工艺流程：下列说法正确的是()A原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值B操作A与操作B完全相同C该流程中硅元素的化合价发生改变D反应器中发生的复分解反应为SiO22NaOH=Na2SiO3H2OA稻壳灰来源广泛价格低廉，活性炭具有吸附性，有较高的经济价值，A正确；操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，B错误；二氧化硅中，硅元素的化合价是4，硅酸钠中，硅元素的化合价是4，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，C错误；由复分解反应的概念可知，SiO22NaOH=Na2SiO3H2O不属于复分解反应，D错误。4(2019信阳模拟)为检验二氧化碳气体中是否混有一氧化碳，某课外兴趣小组的同学设计了如图所示的实验装置：根据装置回答问题：(1)A装置的作用是_。(2)实验后通过_处理尾气，发生反应的化学方程式为_。(3)若实验时观察到_，则证明原气体中一定含有一氧化碳。解析：(1)除去混合气体中的CO2时，可先将混合气体通入盛有浓NaOH溶液的洗气瓶中，故A装置的作用是吸收CO2，以排除对后续实验的干扰。(2)CO有毒，故将CO点燃生成CO2才能排放到空气中。(3)CO还原CuO使黑色粉末变成红色，反应生成的CO2使澄清石灰水变浑浊，故可利用这些现象来证明原气体中一定含有CO。答案：(1)吸收CO2(2)点燃2COO22CO2(3)B中无明显现象，装置C中黑色粉末变成光亮的红色，D中澄清石灰水变浑浊各装置的作用是：A除去混合气体中的CO2气体B检验混合气体中CO2是否除尽CCO还原CuO：COCuOCuCO2D验证CO的氧化产物CO2E除去尾气中的CO2气体F除去尾气中的CO气体，防止污染环境确定混合气体中含有CO气体的实验现象是：C中的物质由黑色变成光亮的红色，B中无明显现象，D中的澄清石灰水变浑浊。5(2015全国卷，改编)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K15.4102，K25.4105。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O42H2O)无色，熔点为101 ，易溶于水，受热脱水、升华，170 以上分解。回答下列问题：(1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是_，反应的离子方程式为_，说明分解产物中含有_。装置B的主要作用是_。(2)乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、_。装置H反应管中盛有的物质是_。能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是_。(3)若上图中的装置C中的澄清石灰水改为水玻璃，则装置C中的现象是_，反应的离子方程式为_，此现象说明H2SiO3比H2CO3的酸性_。(4)氢氟酸不能用玻璃瓶盛装的理由是(写化学方程式)_，氢氧化钠溶液的试剂瓶不用玻璃塞的理由是(写离子方程式)_。答案：(1)有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊CO2Ca22OH=CaCO3