高考化学总复习 第三章 第四节碳、硅及其化合物精讲课件 .ppt

第四节碳 硅及其化合物 第三章非金属及其化合物 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 h2o na2sio3 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 4hf sif4 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 h2o h2sio3 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 硅在材料王国中具有举足轻重的作用 请解答下列试题 1 硅的制备方法是制约太阳能发展的瓶颈 硅的制备原料是石英砂 石英与焦炭在高温电炉中反应可以制得硅 该反应的化学方程式是 该反应的气体产物是一氧化碳 而不是二氧化碳 其原因是 2 上述方法只能得到不纯的粗硅 而太阳能等半导体行业利用的是纯硅 所以粗硅需进行精制 精制方法之一就是在加热的条件下使粗硅跟cl2起反应 si 2cl2sicl4 该反应生成的sicl4在常温下是液体 而且沸点是57 6 其中还含有硼 砷等杂质 要除去这些杂质可以采用的方法是 a 蒸馏b 干馏c 分液d 精馏 3 用还原剂在高温条件下可以使sicl4中的硅被还原出来 即可制得高纯度的硅 写出用锌还原sicl4的化学方程式 解析 1 高温条件下 焦炭与二氧化硅发生氧化还原反应 因为碳的氧化产物为气体 从反应体系中随时脱离 从而保证该反应能够顺利进行 由于二氧化碳有氧化性 所以在电炉那种高温还原性氛围中 二氧化碳根本不存在 2 sicl4沸点为57 6 所以容易挥发 通过加热蒸馏 或精馏 即可使之纯化 3 锌还原sicl4的反应属于置换反应 所以氧化产物是zncl2 答案 1 sio2 2csi 2co 高温条件下焦炭和二氧化碳不共存 即焦炭与二氧化碳反应生成一氧化碳 2 ad 3 sicl4 2znsi 2zncl2 针对训练 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 答案 1 sio2 2csi 2co 2 分馏 或蒸馏 3 浓硫酸使滴入烧瓶中的sihcl3汽化 有固体物质生成在此反应温度下 普通玻璃管会软化sihcl3 h2si 3hcl 排尽装置中的空气 bd co2与碱 盐的反应及co hco的检验 1 数轴法突破有关co2与碱反应的计算 co2通入naoh ca oh 2等强碱溶液的反应与co2气体的通入量有关 当co2通入少量时生成碳酸盐 当co2通入过量时生成碳酸氢盐 当co2的通入量介于两者之间时 既有正盐又有酸式盐生成 因此推断时一定要注意co2与碱之间量的关系 以co2与naoh溶液反应为例 co2少量 co2 2naoh na2co3 h2oco2足量 co2 naoh nahco3当nn 2 与典型的常考的盐溶液反应 1 co2 na2co3 h2o 2nahco3 若是饱和碳酸溶液呢 1 co2 少量 2naalo2 3h2o 2al oh 3 na2co3 co2 足量 naalo2 2h2o al oh 3 nahco3 3 co2 少量 ca clo 2 h2o caco3 2hclo 2co2 足量 ca clo 2 2h2o ca hco3 2 2hclo 4 co2 少量 na2sio3 h2o h2sio3 na2co3 2co2 过量 na2sio3 2h2o h2sio3 2nahco3 5 co2 c6h5ona h2o c6h5oh nahco3 3 co的检验 取待检验溶液少量 向其中滴加一定量的ca2 或ba2 的可溶性盐溶液 有白色沉淀生成 再加入适量的酸 白色沉淀溶解生成无色 无味的气体 则待检溶液中有co 4 hco的检验 取少量待测液 加入cacl2溶液 无明显现象 再向该待测液中加入少量稀盐酸 产生无色 无味的气体 该气体能使澄清的石灰水变浑浊 特别提醒 1 不能用ca oh 2溶液和ba oh 2溶液鉴别co和hco 原因是oh 可将hco转化为co 2 加酸后可根据气体是否有气味排除so hso的干扰 3 不能用加酸看是否有无色无味气体产生的方法检验co与hco 因两种离子都有该现象发生 例2 将足量co2通入naoh和ba 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的关系如图所示 图中ab段表示的离子方程式是 a b c d 解析 oa段ba oh 2与co2反应生成baco3 到a点反应完 co2与naoh反应生成na2co3 naoh反应完后 co2再与na2co3反应 答案 a 针对训练 2 往含0 2molkoh和0 1molca oh 2的溶液中持续地通入co2气体 当通入气体的体积为6 72l 标准状况 时立即停止 则在这一过程中 溶液中离子的物质的量n和通入co2的体积v的关系示意图正确的是 气体的溶解忽略不计 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 2hcl cacl2 h2o co2 2 naoh co2 nahco3 3 nahco3 naoh na2co3 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 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 针对训练 3 caco3广泛存在于自然界 是一种重要的化工原料 大理石主要成分为caco3 另外有少量的含硫化合物 实验室用大理石和稀盐酸反应制备co2气体 下列装置可用于co2气体的提纯和干燥 完成下列填空 1 用浓盐酸配制1 1 体积比 的稀盐酸 约6mol l 1 应选用的仪器是 a 烧杯b 玻璃棒c 量筒d 容量瓶 2 上述装置中 a是 nahco3溶液可以吸收 3 上述装置中 b物质是 用这个实验得到的气体测定co2的分子量 如果b物质失效 测定结果 填 偏高 偏低 或 不受影响 4 一次性饭盒中石蜡 高级烷烃 和caco3在食物中的溶出量是评价饭盒质量的指标之一 测定溶出量的主要实验步骤设计如下 剪碎 称重 浸泡溶解 过滤 残渣烘干 冷却 称重 恒重为了将石蜡和碳酸钙溶出 应选用的试剂是 a 氯化钠溶液b 稀醋酸c 稀硫酸d 正己烷 5 在溶出量测定实验中 为了获得石蜡和碳酸钙的最大溶出量 应先溶出 后溶出 6 上述测定实验中 连续 说明样品已经恒重 解析 1 考查等体积比浓度的溶液配制 用量筒量取等体积水与浓盐酸 倒入烧杯 搅拌混匀即可 2 由于制备得到的co2中含h2s以及反应挥发出的hcl 因此可通过cuso4溶液或酸性kmno4溶液除去h2s 通过饱和nahco3溶液除去hcl 3 固体b应为无水cacl2 可除去co2中的h2o g 如果cacl2失效 则气体为co2与h2o g 的混合气体 其平均分子量小于co2的