高考化学一轮总复习 第三章 第四节碳、硅及其化合物课件.ppt

第四节碳 硅及其化合物 第三章非金属及其化合物 考纲 网络 掌控全局 梳理 判断 突破点面 梳理基础 一 碳 硅1 单质的存在形态 物理性质及用途 化合态 高 大 高 小 高 大 2 化学性质 碳 硅在参与化学反应时 一般表现还原性 金刚石 石墨 半导体 二 碳 硅的氧化物1 一氧化碳 co是 色 味的有 气体 溶于水 可用作气体燃料和冶金工业的 无 无 毒 不 还原剂 1 燃烧的化学方程式为 2 还原cuo的化学方程式为 2 二氧化硅与二氧化碳的比较 酸性 大 高 不 微 na2co3 h2o nahco3 caco3 2hclo 2nahco3 不反应 co2 h2o h2co3 sio2 2naoh na2sio3 h2o 三 硅酸 硅酸盐和无机非金属材料1 硅酸 1 物理性质 溶于水 2 化学性质 弱酸性 硅酸是一种很弱的酸 酸性比碳酸 与naoh溶液反应的化学方程式为 casio3 co2 na2o na2co3 不 弱 2naoh h2sio3 na2sio3 2h2o 不稳定性 受热易分解 化学方程式为 3 制备及用途 可溶性硅酸盐溶液与其他酸溶液反应可制得硅酸 如硅酸钠溶液与盐酸反应 其离子方程式为 硅胶可用作 的载体 2 硅酸盐 1 硅酸盐 由 组成的化合物的总称 硅酸盐结构复杂 大多 化学性质 干燥剂 催化剂 硅 氧和金属 不溶于水 很稳定 2 硅酸钠 硅酸钠可溶于水 其水溶液俗称 是无色黏稠液体 常用于制备 和作为木材 等 3 无机非金属材料 1 硅酸盐材料 水玻璃 或泡花碱 硅胶 防火剂 2 特殊功能的含硅物质 具有金刚石结构 可用作磨料 含硅元素4 的硅钢具有 性 硅橡胶具有良好的 分子筛 具有均匀微孔结构的铝硅酸盐 主要用作 和 碳化硅 导磁 弹性 吸附剂 催化剂 判断正误 正确的打 错误的打 1 2011 四川高考 向饱和na2co3中通入足量co2 溶液变浑浊 析出了nahco3 2 2012 湛江一模 硅元素在自然界中以游离态存在 3 2011 浙江高考 除去干燥co2中混有的少量so2 可将混合气体依次通过盛有酸性kmno4溶液 浓硫酸的洗气瓶 4 sio2是酸性氧化物 能与naoh溶液反应 5 2012 天津武清一模 陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 6 水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂 7 2012 浙江嘉兴二模 古代的陶瓷 砖瓦 现代的有机玻璃 水泥都是硅酸盐产品 8 单晶硅常用于制造光导纤维 9 co2与sio2化学式相似 则co2与sio2的物理性质也相似 10 单质氧化物酸或碱盐 硅单质可以按上述关系进行转化 11 2012 深圳调研 sio2制成的玻璃纤维 由于导电能力强而被用于制造通讯光缆 12 2011 江苏高考 二氧化硅不与任何酸反应 可用石英制造耐酸容器 热点一 热点 典例 融会贯通 硅及其化合物的特殊性质巧记 1 si的还原性大于c的 但c却能在高温下还原出si sio2 2csi 2co 2 非金属单质跟碱作用一般无h2放出 但si能跟强碱溶液作用放出h2 si 2naoh h2ona2sio3 2h2 3 非金属单质一般不跟非氧化性酸作用 但si能跟hf作用 si 4hfsif4 2h2 4 酸性氧化物一般不与酸作用 但sio2能与hf作用 5 无机酸一般易溶于水 但h2sio3与h4sio4均难溶于水 6 硅酸钠的水溶液称为泡花碱或水玻璃 有强碱性 但却是盐溶液 7 h2co3的酸性大于h2sio3的 所以有na2sio3 co2 h2oh2sio3 na2co3 但高温下 na2co3 sio2na2sio3 co2 也能发生 特别提醒 1 工业上用焦炭和石英制取粗硅生成的是co而不是co2 2 中学化学中能与碱反应生成h2的单质是al和si 例1 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 写出配平的化学反应方程式 h2还原sihcl3过程中若混入o2 可能引起的后果是 2 据报道 有科学家提出硅是 21世纪的能源 未来的石油 的观点 假如硅作为一种普通使用新型能源被开发利用 关于其有利因素的下列说法不正确的是 a 自然界硅的贮存量丰富b 硅的燃烧产物粉尘不会造成污染c 硅便于运输 贮存 从安全角度考虑 硅是最佳的燃料d 盐酸可以与硅反应 故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅 3 硅酸钠水溶液俗称水玻璃 取少量硅酸钠溶液于试管中 逐滴加入饱和氯化铵溶液 振荡 生成白色絮状沉淀 有刺激性气味的气体生成 请解释之 1 晶体硅是一种重要的非金属材料 制备纯硅的主要步骤如下 高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅 粗硅与干燥hcl气体反应制得sihcl3 si 3hclsihcl3 h2 sihcl3与过量h2在1000 1100 反应制得纯硅 已知sihcl3能与h2o剧烈反应 在空气中易自燃 请回答下列问题 1 第 步制备粗硅的化学反应方程式为 2 粗硅与hcl反应完全后 经冷凝得到的sihcl3 沸点33 0 中含有少量sicl4 沸点57 6 和hcl 沸点 84 7 提纯sihcl3采用的方法为 3 用sihcl3与过量h2反应制备纯硅的装置如下图所示 热源及夹持装置略去 装置b中的试剂是 装置c中的烧瓶需要加热 其目的是 反应一段时间后 装置d中观察到的现象是 装置d不能采用普通玻璃管的原因是 装置d中发生反应的化学方程式为 为保证制备纯硅实验的成功 操作的关键是检查实验装置的气密性 控制好反应温度以及 为鉴定产品硅中是否含微量铁单质 将试样用稀盐酸溶解 取上层清液后需再加入的试剂是 填写字母代号 a 碘水b 氯水c naoh溶液d kscn溶液e na2so3溶液 解析 高纯硅的制取是以初步冶炼得到的粗硅为原料 在加热条件下与氯化氢气体反应 制成气态化合物sihcl3 与杂质分离后在高温条件下用氢气还原 重新得到硅和氯化氢气体 这样就去掉杂质 得到高纯硅 1 工业上制粗硅时 是用sio2为原料 在高温下用c还原得到粗硅 sio2 2csi 2co 这样得到的硅含有杂质 可以作为冶炼制取高纯硅的原料 2 中由题给物质沸点的不同 可以考虑用分馏的方法来进行分离 3 由于sihcl3与水强烈反应 所以反应环境必须无水 制得氢气必须干燥 b中放的是干燥剂 浓硫酸 常温下 sihcl3是液态 为了增大两者接触面积 可以通过加热的方法使sihcl3汽化 d装置采用石英管不 采用普通玻璃管的目的是两者反应需要高温 温度高了 普通玻璃管会软化 sihcl3在空气中会自燃 必须排除空气 铁元素的检验是采用fe3 遇kscn变红色 所以鉴定产品硅中是否含微量铁单质 试样用稀盐酸溶解后 还需要氯水和kscn 热点二 例2 往100ml的naoh溶液中通入co2充分反应后 在减压和较低温度下 小心地将溶液蒸干 得到白色固体m 通入的co2的体积v 标准状况 与m的质量 w 的关系如图所示 试解答下列问题 1 a点时 白色固体m的化学式为 通入的co2的体积为 ml 标准状况下 下同 2 c点时 白色固体m的化学式为 通入的co2的体积为 ml 3 b点时m的组成成分为 用化学式表示 通入的co2的体积为 ml 4 该naoh溶液的物质的量浓度为 解析 本题考查了co2与naoh反应时产物与通入co2量之间的关系 向naoh溶液中逐渐通入co2至过量发生的反应为 co2 2naohna2co3 h2o co2 h2o na2co32nahco3 从图可知naoh的质量为4g n naoh 0 1mol c naoh 1mol l naoh完全转化为na2co3时 m na2co3 5 3g a点为na2co3 v co2 22 4l mol 1 12l 1120ml 完全转化为nahco3时 m nahco3 8 4g c点为nahco3 v co2 0 1mol 22 4l mol 2 24l 2240ml 因b点时m质量为7 16g 5 3 7 16 8 4 知m为na2co3和nahco3的混合物 设b点时na2co3的物质的量为x nahco3的物质的量为y 则有 2x y 0 1mol 106g mol 1x 84g mol 1y 7 16g 解得x 0 02mol y 0 06mol 所以v co2 0 02 0 06 mol 22 4l mol 1 1000ml l 1 1792ml 答案 1 na2co31120 2 nahco32240 3 na2co3 nahco31792 4 1mol l 实验 操作 提高素养 实验课题 利用co2制备na2co3溶液 1 实验目的 利用纯净的naoh溶液与co2反应制备纯净的na2co3溶液 2 实验原理 1 caco3 2hclcacl2 h2o co2 2 naoh co2nahco3 3 nahco3 naohna2co3 h2o 3 探究活动 1 按下图装置安装仪器并检验装置气密性 2 按图中所示装好试剂 其中实验所用来制取na2co3溶液的naoh溶液为50ml 用量筒准确量取25ml溶液装入烧杯c中 3 取下分液漏斗上口的玻璃塞 打开分液漏斗活塞让稀盐酸缓慢滴下 产生的co2被c装置中的naoh溶液充分吸收 直至a产生的co2不能被c装置吸收为止 关闭活塞 4 取c装置放在垫有石棉网的铁架台上小心煮沸溶液1 2分钟 冷却后加入另一半 25ml naoh溶液 使溶液充分混合即得纯净的na2co3溶液 4 操作提示 1 制取co2所用试剂为盐酸不能用稀h2so4 因为caso4微溶 附着在caco3表面阻止反应的进行 用稀盐酸时 由于生成的co2中含有hcl 需用b装置洗去co2中的hcl b装置中的水可用饱和nahco3溶液代替 但不能用na2co3溶液 2 50mlnaoh溶液要准确地一分为二 3 一份 25ml naoh溶液通入co2直至不再溶解为止 这样所得溶液是nahco3溶液和未反应的h2co3溶液 此时要先小心煮沸溶液1 2分钟 使溶解的co2加热除去 然后冷却 再加入另一份 25ml naoh溶液 一定不能先混合再加热 这样得到的溶液为na2co3溶液 例3 化学活动课上 三组学生分别用如图甲 乙所示的两套装置探究 nahco3和na2co3分别与稀盐酸的反应 按表中的试剂用量 在相同条件下 将两个气球中的固体粉末同时倒入试管中 装置的气密性已检验 请回答 1 各组反应开始时 装置中的气球体积先变大 该装置中反应的离子方程式是 2 当试管中不再有气体生成时 三组实验出现不同的现象 填写下表的空格 巩固 演练 基础达标 1 某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半 该元素 a 在自然界中只以化合态的形式存在b 单质常用作半导体材料和光导纤维c 最高价氧化物不与酸反应d 气态氢化物比甲烷稳定 解析 短周期 最外层电子数是次外层电子数一半的元素是li或si 非金属元素是si 光导纤维的主要成分为sio2 其最高价氧化物sio2能与hf溶液反应 b c两项错误 si的非金属性小于c 氢化物的稳定性ch4 sih4 所以只有a项正确 答案 a 2 下列关于硅和硅的化合物叙述不正确的是 硅晶体的结构和金刚石相似 都含有共价键 硅是地壳中含量最多的元素 单晶硅是良好的半导体材料 二氧化硅是制造光导纤维的重要原料 二氧化硅分子是由两个氧原子和一个硅原子组成的 二氧化硅是酸性氧化物 它不溶于任何酸a b c d 解析 地壳中含量最多的元素是氧元素 二氧化硅是原子晶体 sio2只是硅原子和氧原子的最简比 晶体中不存在单个分子 sio2可以溶于hf 答案 d 3 下列反应中 能说明sio2是酸性氧化物的是 sio2 4hfsif4 2h2o sio2 caocasio3 sio2 2naohna2sio3 h2o sio2 2csi 2co a b c d 解析 酸性氧化物的通性是 与碱反应生成盐和水 与碱性氧化物反应生成盐 因而b项正确 答案 b 3题变式 3 1 下列说法中 不正确的是 a sio2和co2都是酸性氧化物 均可与naoh溶液反应b sio2不能与任何酸发生反应c sio2和co2在一定条件下 均可与cao发生反应d sio2不溶于水 而co2可与水反应 生成h2co3 解析 sio2是一种酸性氧化物 但是可与hf溶液发生反应 生成sif4和h2o 答案为b 答案 b 4 下列物质 氢氟酸 浓h2so4 烧碱溶液 na2co3固体 氧化钙 浓hno3 其中在一定条件下能与sio2反应的有 a b c d 全部 解析 sio2可与烧碱溶液 氧化钙反应 表现出酸性氧化物的性质 sio2可以与氢氟酸反应 在制玻璃过程中sio2与na2co