高考化学一轮复习 第10讲 无机非金属材料的主角——碳、硅课件.ppt

第10讲无机非金属材料的主角 碳 硅 一 碳及其化合物1 碳的单质碳 教材研读 2 碳的氧化物 下列有关该方法的叙述中正确的是 能耗大是该方法的一大缺点 整个过程中 只有一种物质可以循环利用 反应分离 环节中 分离物质的基本操作是蒸发结晶 过滤 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a b c d 自测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分离出来并利用 如可利用naoh溶液来 捕捉 co2 其基本过程如下图所示 部分条件及物质未标出 d 答案d 该方法中高温反应炉中caco3分解产生co2 需要消耗较多能量 整个过程中naoh和cao均可循环利用 从捕捉室中得到的溶液中含有大量的na2co3 加入cao后生成caco3和naoh 通过过滤的方法即可分离 捕捉到的co2可与h2反应制备甲醇 co2 3h2ch3oh h2o 自测2用四种溶液进行实验 下表中 操作及现象 与 溶液 对应关系错误的是 b 答案b由于相同温度下 na2co3的溶解度大于nahco3的溶解度 因此向饱和na2co3溶液中通入co2 会析出nahco3晶体 a项正确 b项 co2 na2sio3 h2ona2co3 h2sio3 co2 na2co3 h2o2nahco3 h2sio3与co2不反应 浑浊不会消失 c项 co2 ca clo 2 h2ocaco3 2hclo 溶液变浑浊后加入品红溶液 品红被hclo氧化而褪色 d项 首先发生反应co2 ca oh 2caco3 h2o 继续通co2 生成可溶于水的ca hco3 2 再加入足量的naoh 发生反应2naoh ca hco3 2caco3 na2co3 2h2o 溶液又变浑浊 二 硅及其化合物 一 硅单质1 结构及物理性质2 化学性质硅的化学性质不活泼 常温下只能与f2 氢氟酸 强碱溶液反应 在加热条件下 能与o2 cl2等少数非金属单质化合 写出下列相关反应的化学方程式 3 工业制备 1 制粗硅 sio2 2csi 2co 2 粗硅的提纯 si 2cl2sicl4 sicl4 2h2si 4hcl 二 硅的重要化合物1 二氧化硅sio22 硅酸h2sio3 3 硅酸盐 1 na2sio3na2sio3的水溶液俗称水玻璃 a 贮存 盛na2sio3溶液的试剂瓶不能用玻璃塞 b 变质 na2sio3水溶液在空气中易变质 反应的离子方程式为si co2 h2oh2sio3 胶体 c 2 硅酸盐的氧化物表示法a 书写顺序 低价金属氧化物写在前 高价金属氧化物写在后 活泼金属氧化物写在前 不活泼金属氧化物写在后 b 书写原则 分子中各原子数目比不变 各元素化合价不变且代 数和为零 若系数配置出现分数时应化为正整数 如长石 kalsi3o8 可表示为k2o al2o3 6sio2 自测3判断正误 正确的划 错误的划 1 si和sio2都用于制造光导纤维 2 硅胶可用作食品干燥剂 3 sio2既能与koh溶液反应又能与浓盐酸反应 4 sio2既能和naoh溶液反应又能和氢氟酸反应 所以是两性氧化物 5 合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料 6 粗硅sicl4si 各步转化均能一步实现 7 sio2可与hf反应 因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中 8 高温下用焦炭还原sio2制取粗硅 9 硅酸钠溶液应保存在带玻璃塞的试剂瓶中 10 水玻璃可用于生产黏合剂和木材防火剂 自测4 1 从在元素周期表的位置看 碳和硅均为 a族元素 自然界中有碳的多种单质存在 自然界中有硅的单质吗 为什么 2 从在元素周期表的位置看 硅的还原性比碳强 但碳能与sio2反应制取si 试从化学平衡的角度认识该反应发生的原因 答案 1 没有 因为硅有很强的亲氧性 易与氧结合 难分离 因而硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐的形式存在 2 2c sio2si 2co 由于co气体的逸出 促使反应正向进行 三 无机非金属材料1 材料的分类 2 传统无机非金属材料 3 新型无机非金属材料 如 高温结构陶瓷 光导纤维等 主要特性 能承受高温 高强度 具有电学 光学特性 具有生物功能 自测5判断正误 正确的划 错误的划 1 玻璃是一种晶体 有较高的熔点 2 水玻璃是一种特殊的玻璃 泡花碱属于碱 3 传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐 4 传统无机非金属材料是指玻璃 水泥 陶瓷等硅酸盐材料 5 新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的许多缺点 6 高温结构陶瓷材料具有耐高温 耐酸碱腐蚀 硬度大 耐磨损 密度小等优点 自测6大多数物质的俗名是根据其特殊的物理性质或用途得来的 下列物质的俗名与主要成分的化学式或用途不相符的一组是 a 答案a石英主要用于生产玻璃 光导纤维等 晶体硅用于制作集成电路板 考点突破 考点一碳 硅及其化合物的性质 考点二co2与碱 盐的反应 1 碳和硅的单质都不溶于水和一般的溶剂 它们的熔 沸点都很高 碳 硅的单质在常温下化学性质稳定 高温时活泼性增强 主要表现为还原性 主要内容见下表 考点一碳 硅及其化合物的性质 2 二氧化碳与二氧化硅的比较 知识拓展一 碳及其化合物的规律小结1 除杂质 1 co中混有co2 通过盛有naoh溶液的洗气瓶 2 co2中混有co 通过装有灼热cuo的硬质玻璃管 3 co2中混有so2 hcl 通过盛有饱和nahco3溶液的洗气瓶 2 co2在自然界中的循环 1 co2的主要来源 大量含碳燃料的燃烧 2 自然界消耗co2的主要反应 溶于江水 海水中 co2 h2oh2co3 光合作用将co2转化为o2 岩石的风化 caco3 h2o co2ca hco3 2 3 碳酸的酸式盐和正盐的比较 1 在水中的溶解性 含k na n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 2 caco3 可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度 如溶解度na2co3 nahco3 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na2co3 nahco3 h2co3 可溶性正盐 难溶性正盐 如caco3高温分解 而k2co3不易分解 二 碳 硅及其化合物的 反常现象 1 一般情况下 非金属元素单质熔 沸点低 硬度小 但硅 金刚石熔 沸点高 硬度大 其中金刚石为自然界中天然存在的硬度最大的物质 2 一般情况下 非金属单质为绝缘体 但硅为半导体 石墨为电的良导体 3 一般情况下 较强氧化剂 较强还原剂较弱氧化剂 较弱还原剂 而碳却能还原出比它还原性更强的物质 sio2 2csi 2co feo cfe co 因co逸出降低了生成物浓度 使反应向右进行 4 非金属单质与碱反应一般是非金属单质既作氧化剂又作还原剂 且不产生h2 如cl2 2naohnacl naclo h2o 而si与强碱溶液反应时si 只作还原剂 且产生h2 si 2naoh h2ona2sio3 2h2 5 一般情况下 较活泼 金属 非氧化性 酸盐 h2 非金属单质无此性质 而硅不但能与氢氟酸反应 且有h2生成 si 4hfsif4 2h2 6 一般情况下 碱性氧化物 酸盐 水 sio2是酸性氧化物 却能与氢氟酸反应 sio2 4hfsif4 2h2o sif4不属于盐 7 一般情况下 无机酸能溶于水 而h2sio3 或h4sio4 却难溶于水 8 一般情况下 较强酸 较弱酸的盐较弱酸 较强酸的盐 溶液中的反应 因为h2co3的酸性强于h2sio3 所以水玻璃在空气中易变质 na2sio3 co2 h2oh2sio3 胶体 na2co3 但在高温下 na2co3 sio2na2sio3 co2 也能发生 co2离开反应体系使反应向右进行 9 一般情况下 非常活泼的金属 na k等 才能够置换出水中的氢 但c也能置换出h2o g 中的h c h2o g co h2 10 一般情况下 非金属氧化物与水反应生成相应的酸 如co2 h2oh2co3 但sio2不溶于水 也不与水反应 典例1 2017北京理综 6 古丝绸之路贸易中的下列商品 主要成分属于无机物的是 a 答案a瓷器的主要成分是硅酸盐 属于无机物 丝绸的主要成分是蛋白质 属于有机物 茶叶 中草药的主要成分是有机物 1 1二氧化硅 sio2 又称硅石 是制备硅及其化合物的重要原料 如图所示 下列说法正确的是 a sio2既能与hf反应 又能与naoh反应 属于两性氧化物b 盛放na2co3溶液的试剂瓶不能用玻璃塞c 硅胶吸水后不能重复使用 d 图中所示转化反应都是氧化还原反应 b 答案ba项 两性氧化物是指与酸和碱反应均生成盐和水的氧化物 sio2与hf反应生成的sif4不属于盐类 c项 吸水后的硅胶加热失水后可以继续使用 d项 图中sio2与碳酸钠的反应 硅酸的生成及硅酸分解等均为非氧化还原反应 1 2某同学为了验证碳和硅两种元素非金属性的相对强弱 用下图所示装置进行实验 夹持仪器已略去 气密性已检验 实验操作步骤 打开弹簧夹1 关闭弹簧夹2 并打开活塞a 滴加盐酸 a中看到白色沉淀时 关闭活塞a 请回答 1 b中反应的离子方程式是 2 通过步骤 得知盐酸具有的性质是 填字母 a 挥发性b 还原性c 氧化性d 酸性 3 c装置的作用是 x是 写化学式 4 为了验证碳的非金属性强于硅 步骤 中未写的操作和现象是 d中反应的化学方程式是 5 碳 硅的非金属性逐渐减弱的原因是 从原子结构角度加以解释 答案 1 caco3 2h ca2 co2 h2o 2 ad 3 除hcl气体nahco3 4 关闭弹簧夹1 打开弹簧夹2 当d中出现白色胶状沉淀后na2sio3 co2 h2oh2sio3 na2co3 5 碳和硅位于同一主族 从上到下 原子半径逐渐增大 得电子的能力减弱 非金属性减弱解析b中caco3与盐酸反应的离子方程式为caco3 2h ca2 co2 h2o 此反应表明盐酸具有酸性 a中生成的白色沉淀是agcl沉淀 表明盐酸具有挥发性 c装置是用nahco3溶液除去co2中混有的hcl气体 以保证与na2sio3溶液反应生成白色胶状沉淀的是co2 d中反应的化学方程式为co2 na2sio3 h2oh2sio3 na2co3 该反应说明碳酸的酸性强于硅酸 则碳的非金属性强于硅 1 co2与碱溶液的反应 1 反应原理naohna2co3nahco3 2 反应后溶质成分的判断 考点二co2与碱 盐的反应 也可用数轴来表示 2 co2与盐溶液的反应 1 与naalo2溶液的反应2al co2 少量 3h2o2al oh 3 cal co2 过量 2h2oal oh 3 hc 2 与na2sio3溶液的反应si co2 少量 h2oh2sio3 胶体 c si 2co2 过量 2h2oh2sio3 胶体 2hc 3 往饱和na2co3溶液中通入co2气体 反应为 na2co3 co2 h2o2nahco3 4 往漂白粉溶液中不断通入co2气体的反应为 ca clo 2 co2 h2ocaco3 2hclocaco3 co2 h2oca hco3 2 典例2化学与社会 生活密切相关 对下列现象或事实的解释正确的是 c 答案c生活中常用热的纯碱溶液洗去油污 其原因不是na2co3与油污直接发生反应 而是纯碱水解使溶液呈碱性 油污在碱性条件下水解生成可溶于水的高级脂肪酸盐和甘油 a错误 漂白粉在空气中久置变质 是因为发生了反应 ca clo 2 co2 h2ocaco3 2hclo 2hclo2hcl o2 b错误 k2co3与nh4cl混合使用 因发生相互促进的水解反应生成nh3而降低肥效 c正确 fecl3溶液可用于铜质印刷线路板制作的反应原理是2fecl3 cu2fecl2 cucl2 d错误 2 1标准状况下 将3 36lco2气体通入200ml1 00mol l 1naoh溶液中 充分反应后溶液中c c 与c hc 的比值为 不考虑c hc的水解 a 1 1b 1 2c 2 1d 1 3 b 答案bn co2 0 15mol n naoh 0 2l 1 00mol l 1 0 20mol 1 2 则反应产物为na2co3 nahco3 设其物质的量分别为x y 则 解得 所以 2 2将足量的co2不断通入koh ba o