高考化学一轮精品教学案 4.1 无机非金属材料的主角—硅.docVIP

2013届高考化学一轮精品教学案 4.1 无机非金属材料的主角硅【2013考纲解读】考纲内容能力要求考向定位1了解常见非金属单质及其重要化合物的主要性质及应用。2了解常见非金属单质及其重要化合物对环境质量的影响。1碳族元素的组成、结构、性质及相互关系。 2c、co、co2、caco3的性质和用途，co32-的检验。3金刚石、石墨、晶体硅、二氧化硅的结构和性质4新型无机非金属材料与传统无机非金属材料的特点。碳及其化合物的相互转化关系是高考的重要内容，主要考点有：碳族元素的原子结构特征及性质；碳的同素异形体比较；碳的两种氧化物的比较及检验；碳酸盐的性质与检验。硅及其化合物转化关系；无机非金属材料。今后的命题方向：以碳及其化合物的相互转化关系为基础综合考查元素及化合物知识；以co的还原性为命题点，综合考查化学实验设计和氧化还原反应；以碳及其他元素形成的化合物为命题点，设计框图，综合考查推理能力、分析、综合等诸种思维能力。【重点知识梳理】一、碳单质及其性质1碳的同素异形体碳的同素异形体有金刚石（原子晶体）、石墨（过渡型晶体）、c60（分子晶体）、无定形炭（如木炭、活性炭等）。不同的同素异形体，具有不同的物理性质。同素异形体的比较同素异形体金刚石石墨c60晶体结构正四面体，空间网状的原子晶体平面层状正六边形结构，层间以范德华力相结合笼状结构，型似足球，分子间以范德华力结合成分子晶体主要性质熔点和沸点较高，硬度大，难溶于溶剂，不能导电熔点很高，质软有滑腻感，是电的良导体易与金属掺杂形成超导体主要用途钻具、装饰品润滑剂、电极、铅笔芯、耐火材料高温润滑剂、耐热防火材料2碳的化学性质 碳在常温下性质比较稳定，很难被氧化，但在点燃或加热的条件下也能跟其它物质发生化学反应，在低于7100c下，碳一般生成co2，高于10000c，一般生成co。还原性 c + 2cuo2cu + co2 3c + 2fe2o34fe + 3co2 c + co22co c + h2o(g) co + h2 c + 4hno3（浓）co2+ 4no2+ 2h2o可燃性 c+o22co2 2c+o22co二、一氧化碳和二氧化碳的比较 co co2 氧化物类型 不成盐氧化物 酸性氧化物物理性质无色、无味、有毒气体，比空气轻、难溶于水无色、无味气体，比空气重，常温下1体积h2o溶解1体积co2化学类型 酸碱性不反应与盐ca(clo)2、na2sio3、naalo2、 c6h5ona可燃性 2co + o2 22co2 不能燃烧，一般情况下不助燃氧化还原性有还原性3co + fe2o32fe + 3co2co + h2o(g) co2 + h2无还原性，有弱氧化性co2 + c2coco2 + 2mg22mgo + c实验室制法caco3 + 2hcl = cacl2 + h2o + co2工业制法c + h2o(g) co + h2cacocao + co2检验方法点燃后在火焰上方罩上干燥的烧杯，无水雾出现，罩沾有澄清的石灰水的烧杯，出现浑浊使澄清的石灰水变浑浊主要用途燃料、还原剂、化工原料灭火剂、致冷剂、人工降雨、制纯碱、尿素等作用三、二氧化碳实验室制法：在实验室里，常用稀盐酸跟大理石（或石灰石）反应来制得二氧化碳，这个反应在常温时就能进行，因而不需要酒精灯等加热装置。反应物大理石是固体，可装在锥形瓶或平底烧瓶里；盐酸是液体，可由长颈漏斗加入。如下表所示：药品碳酸钙和稀盐酸反应原理caco3 + 2hcl =cacl2 + h2o + co2实验装置发生装置：与制h2的发生装置相同收集装置：一般只能用向上排空气法收集检验用澄清石灰水验满用燃着的木条伸到瓶口，若木条熄灭，则收集已满四、碳酸盐及碳酸氢盐的性质分析2.碳酸钠与.碳酸氢钠性质比较比较项目碳酸钠碳酸氢钠俗名苏打小苏打物理性质色态白色固体白色固体溶解性（在水中）易溶较易溶化学性质与盐酸反应na2co3+2hcl=2nacl+co2+2h2onahco3+hcl=nacl+co2+ h2o与氢氧化钠反应不反应nahco3+naoh=na2co3+ h2o与氯化钙反应na2co3+cacl2=caco3+2 nacl不反应稳定性稳定受热易分解转化na2 co3 nahco3用途玻璃、造纸、发酵粉、治胃病3.co32-和h co3-的检验方法五、硅及其化合物的性质、用途1单质硅的性质、用途硅常温下性质稳定，高温时性质活泼，主要表现为还原性。硅物理性质灰黑色固体，有金属光泽，硬而脆，熔沸点高，是良好的半导体材料还原性与单质反应si + o2 sio2si + 2f2 sif4与酸反应si + 4hf sif4+ 2h2与碱溶液反应si+2naoh+h2o=na2sio3 +2h2用途制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可制成太阳能电池，制变压器铁芯，制耐酸设备。2二氧化硅的性质、用途二氧化硅存在岩石、硅石、石英等物理性质纯净的二氧化硅是无色晶体，质硬而难溶于水。化学性质与水不能与水反应与酸除hf外不反应与naoh溶液sio2+2naohna2sio3 +2h2 o与cao sio2 +cao casio3与na2co3 固体sio2+na2co3co2+ na2sio3用途用于光纤通信、光学仪器、钟表、电子部件【特别提醒】1。硅及二氧化硅的特性一定要记牢固（硅与强碱溶液、氢氟酸、氟气常温下反应；二氧化硅与氢氟酸反应而不与其它酸反应，也不与水反应）。2要特别注意硅和二氧化硅的用途。例如:硅是良好的半导体材料，用来制造计算机的芯片，二氧化硅是制取光导纤维的主要原料。六、硅及二氧化硅的结构3在它们的结构中含有很强的作用共价键，因此它们均属于高熔沸点、高硬度的物质。七、无机非金属材料1传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的比较传统硅酸盐材料新型无机非金属材料重要材料水泥、玻璃、陶瓷等高温结构陶瓷、光导纤维等优点抗腐蚀、耐高温抗腐蚀、耐高温缺点质脆经不起热冲击特性耐高温、强度高、具有电学特性、具有光学特性、具有生物功能。2玻璃小结：普通玻璃熔化后急剧冷却得钢化玻璃；熔化后加入氧化铅得光学玻璃；熔化后加入氧化亚铜得红玻璃；熔化后加入氧化钴得蓝玻璃；有机玻璃属于塑料。【高频考点解读】考点1 碳族元素例1、下图所示为常见气体制备、分离、干爆和性质验证的部分仪器装置（加热设备及夹持固定装置均略去），请根据要求完成下列各题（仪器装置可任意选用，必要时可重复选择，a、b为活塞）。（1）若气体入口通入co和co2的混合气体，e内放置cuo，选择装置获得纯净干燥的co，并验证其还原性及氧化产物，所选装置的连接顺序为 （填代号）。能验证co氧化产物的现象是 。（2）停止co和co2混合气体的通入，e内放置na2o2，按aedbh装置顺序制取纯净干燥的o2，并用o2氧化乙醇。此时，活塞a应 ，活塞b应 。需要加热的仪器装置有 （填代号），m中反应的化学方程式为 。（3）若气体入口改通空气，分液漏斗内改改加浓氨水，圆地烧瓶内改加 naoh 固体，e内装有铂铹合金网，按aged装置程序制取干燥氧气，并验证氨的某些性质。装置a中能产生氨气的原因有： 。实验中观察到e内有红棕色气体现出，证明氨气具有 性。（3）氢氧化钠固体易吸水并且在溶于水时放出大量的热，氢氧化钠溶于水后溶液中的oh的浓度增大，这些因素均能浓氨水中的化学平衡：nh3h2onh3h2onh4+oh-向逆反应方向移动，使浓氨水中的氨气放出。根据常识可以判断出在e中出现的红棕色气体应该是no2，由氨气和no2中氮元素的化合价可以判断氨气被氧化生成no2 氨气体现出的是还原性。考点2 碳酸盐性质的一般规律例2、（1）钟乳石和石笋的主要成分是碳酸钙，其形成过程如右图所示。随着旅游人数的增加，潮湿溶洞中的钟乳石和石笋受到二氧化碳侵蚀，其化学方程式为：_。（2）某学生提出一个修复溶洞底部受损石笋的研究方案，由以下五步组成，正确的实验步骤依次是_。将盛有碱溶液的容器置于石笋的上部 配制一定浓度的碱溶液 选择合适的碱 调节碱溶液下滴的速度 观察石笋表面复原情况考点3 硅及其化合物的特性例3、能说明常温下二氧化硅是很坚硬的固体而二氧化碳是气体的原因是 （ ）a硅的非金属性比碳的活泼b二氧化硅中硅氧键的类型和二氧化碳中碳氧键不同c硅氧键的键能比碳氧键的键能大得多d二氧化硅晶体类型和二氧化碳晶体不同考点4 无机非金属材料例4、汉代器物上的颜料“汉紫”至今尚没有发现其自然存在的记载。20世纪80年代科学家进行超导材料研究时，偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡（化学式：bacusi2ox，cu为2价），下列有关“汉紫”的说法中不正确是 （ ）a用盐的形式表示：basio3cusio3 b用氧化物形式表示：baocuo2sio2c易溶于强酸、强碱 d性质稳定，不易褪色【高考真题精析】【2012高考】（2012广东）12下列陈述正确并且有因果关系的是选项陈述陈述aso2有漂白性so2可使溴水褪色bsio2有导电性sio2可用于制备光导纤维c浓硫酸有强氧化性浓硫酸可用于干燥h2和codfe3+有强氧化性fecl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜【考点定位】元素化合物（2012天津）2下列单质或化合物性质的描述正确的是anahso4水溶液显中性bsio2与酸、碱均不反应cno2溶于水时发生氧化还原反应dfe在足量cl2中燃烧生成fecl2和fecl3（2011重庆）26.（15分）金刚石具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛. (1) 碳与周期元素的单质化合仅能生成两种常见气态化合物，其中一种化合物r为非极性分子，碳元素在周期表中的位置是 ，是 ，的电子式为 .(2) 一定条件下，还原ccl4可制备金刚石，反应结束冷却至室温后，回收其中的实验操作名称为 ，除去粗产品中少量钠的试剂为 .(3)碳还原制,其粗产品中杂质为和.先将20.0g粗产品加入到过量的溶液中充分反应，收集到0.1mol氢气，过滤得固体11.4g，滤液稀释到1l，生成氢气的离子方程式为 ，硅盐酸的物质量浓度为 。（4）下列叙述正确的有 （填序号）， 还原ccl4的反应、cl2与的反应均是置换反应水晶、干冰熔化时克服粒子间作用力的类型相同溶液与的反应可用于推断与的非金属性强弱钠、锂分别在空气中燃烧，生成的氧化物中阴阳离子数目比均为1:2【考点定位】本题考查硅与碳单质及化合物的结构与性质。【2011高考】1.（浙江）下列说法不正确的是a变色硅胶干燥剂含有cocl2，干燥剂呈蓝色时，表示不具有吸水干燥功能b硝基苯制备实验中，将温度计插入水浴，但水银球不能与烧杯底部和烧杯壁接触c中和滴定实验中，容量瓶和锥形瓶用蒸馏水洗净后即可使用，滴定管和移液管用蒸馏水洗净后，必须干燥或润洗后方可使用d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2.（四川）甲、乙、丙、丁四种易学溶于水的物质，分别由nh4 、ba2、mg2、h、oh、cl、hco3 、so42 中的不同阳离子和阴离子各一种组成，已知：将甲溶液分别与其他三种物质的溶液混合，均有白色沉淀生成；0.1 mol/l乙溶液中c(h)0.1 mol/l；向丙容器中滴入agno3溶液又不溶于稀hno3的白色沉淀生成，下列结论不正确的是( )a甲溶液含有ba2b乙溶液含有so42 c丙溶液含有clb丁溶液含有mg2【答案】d【解析】根据中的信息可知乙是二元酸，故乙是h2so4；根据中现象，可以推知丙中含有cl；再结合中提供信息，甲与其它三种物质混合均产生白色沉淀，则可推出甲是ba(oh)2，乙是h2so4，丙是mgcl2，丁是nh4hco3。故d项错误。3.（江苏）下列有关物质的性质和该性质的应用均正确的是a.常温下浓硫酸能是铝发生钝化，可在常温下作用铝制贮藏贮运浓硫酸b.二氧化硅不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器c.二氧化氯具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒d.铜的金属活泼性比铁的差，可在海轮外壳上装若干铜块以减缓其腐蚀4（上海）草酸晶体(h2c2o42h2o) 100开始失水，101.5熔化，150左右分解产生h2o、co和co2。用加热草酸晶体的方法获取某些气体，应该选择的气体发生装置是（图中加热装置已略去）解析：根据草酸晶体的性质不难得出答案是d。答案：d5（上海）物质的量为0.10 mol的镁条在只含有co2和o2混合气体的容器中燃烧（产物不含碳酸镁），反应后容器内固体物质的质量不可能为 a3.2g b4.0g c4.2g d4.6g6.（四川）下列实验“操作和现象”与“结论”对应关系正确的是操作和现象结论a向装有fe(no3)2溶液的试管中加入稀h2so4，在管口观察到红棕色气体hno3分解成了no2b向淀粉溶液中加入稀h2so4，加热几分钟，冷却后再加入新制cu(oh)2浊液，加热，没有红色沉淀生成淀粉没有水解成葡萄糖c向无水乙醇中加入浓h2so4，加热至170c产生的气体通入酸性kmno4溶液，红色褪去使溶液褪色的气体是乙烯d向饱和na2co3中通入足量co2 溶液变浑浊析出了nahco3【答案】d【解析】向fe(no3)2溶液中加入h2so4，则会发生离子反应：3fe2no3 4h=3fe3no2h2o，产生的no在管口生成no2呈现红色，而不是hno3分解产生no2，故a项错误。应加入碱将水解后的淀粉溶液调节成碱性，才可以产生红色沉淀，b项错误。乙醇和浓硫酸反应制取乙烯的过程中，会有少量的so2产生，也可以使酸性kmno4溶液褪色，c项错误。饱和na2co3溶液中通入co2发生反应：na2co3co2h2o=2nahco3，由于产生的碳酸氢钠溶解度小于碳酸钠，故会从过饱和溶液中析出，d项正确。7.（山东）（14分）研究no2、so2 、co等大气污染气体的处理具有重要意义。（1）no2可用水吸收，相应的化学反应方程式为 。利用反应6no2 7n512 h2o也可处理no2。当转移1.2mol电子时，消耗的no2在标准状况下是 l。（2）已知：2so2（g）+o2（g）2so3（g） h=-196.6 kjmol-12no（g）+o2（g）2no2（g） h=-113.0kmol-1 则反应no2（g）+so2（g）so3（g）+no（g）的h= kjmol-1。 一定条件下，将no2与so2以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是 。a体系压强保持不变 b混合气体颜色保持不变cso3和no的体积比保持不变 d每消耗1 mol so3的同时生成1 mol no2 测得上述反应平衡时no2与so2体之比为1:6，则平衡常数k 。（3）co可用于合成甲醇，反应方程式为co（g）+2h2（g）ch3oh（g）。co在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应h 0（填“”或“ ”）。实际生产条件控制在250、1.3104kpa左右，选择此压强的理由是 。【解析】本题综合考查氮的氧化物化学性质及其简单氧化还原反应计算，热化学方程式的计算化学平衡状态判断，化学平衡常数计算，平衡移动方向与反应热的关系，实际工业条件的选择等内容。（1）(i)易知反应为：3no2+h2o=2hno3+no；(ii)氧化还原反应的简单计算，1mol no2n2，得到4mol电子，则转移1.2mol电子时，no2为0.4mol，在标准状况下其体积为6.72l；（2)(i)对两个已知反应编号：2so2（g）+o2（g）2so3（g）；h1=-196.6 kjmol-1；2no（g）+o2（g）2no2（g）；h2=-113.0 kjmol-1；再由（-）/2得目标反应：no2（g）+so2（g）so3（g）+no（g）；由盖斯定律得：h3=（h1h2）/2=(-196.6+113.0)/2= 41.8kjmol-1。(ii)该反应（no2（g）+so2（g）so3（g）+no（g）两边气力计量数相等，故压强不变，a错误；该体系中只有no2有颜色，颜色深浅与no2浓度有关，当它浓度不变，即可说明达到平衡，此时浓度不变，故b正确；由于开始没加入so3和no，且反应中两者计量数值比为1，故无论是否达到平衡，只要反应发生发生，so3和no体积之比等于其物质的量只比，为1:1,不能说明是否达到平衡，故c错误；d选项，每消耗1 mol so3的同时生成1 mol no2 说明逆反应方向在进行，故d错误，改为：每消【当堂巩固】一、选择题(共60分，每小题4分)1下列物品或设备：水泥路桥；门窗玻璃；水晶镜片；石英钟表；玛瑙手镯；硅太阳能电池；光导纤维；计算机芯片。所用材料为sio2或要用到sio2的是()a bc d全部2下列各组物质中，满足下图物质一步转化关系的选项是()选项xyza.nanaohnahco3b.cucuso4cu(oh)2c.ccoco2d.sisio2h2sio33华裔科学家高锟因“在光纤传输信息领域中的突破成就”获得2009年诺贝尔物理学奖，下列有关硅材料的说法正确的是()a光纤的主要成分是高纯度的单质硅b金刚砂的主要成分是二氧化硅c28 g硅含有6.021023个电子d28si、29si、30si是不同的核素4四氯化硅还原法是当前制备较高纯度硅的一种方法，有关反应的化学方程式为：sicl42h24hclsi下列说法不合理的是()a反应制得的硅可用于制造半导体材料b增大压强有利于加快上述反应的化学反应速率c四氯化硅可以由粗硅与氯气通过化合反应制得d混入少量空气对上述反应无影响答案：d解析：此反应可以制得较高纯度的硅，工业上用此反应制得的硅生产半导体。对有气体参加的化学反应，增大压强能提高其反应速率。反应中的四氯化硅是由粗硅与氯气通过化合反应制得的。如果反应中混入少量空气，制得的硅会和氧气发生反应生成sio2，使制得的不再是纯硅。5下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是()硅是构成一些岩石和矿物的基本元素水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料a bc d答案：c解析：水晶的成分是sio2不属于硅酸盐，错；光导纤维的成分是sio2，错，c项正确。6用4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()选项操作及现象溶液a通入co2，溶液不变浑浊，先通入co2再通入氨气，溶液变浑浊cacl2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naoh溶液，又变浑浊ca(oh)2溶液答案：bd往水玻璃中加入盐酸：2hsio=h2sio3答案：c解析：c项中，加入过量的石灰水，溶液中一定不存在co。8宣传科学知识，介绍高新科技，揭露伪科学，是科学工作者的义务，下列说法正确的是()a以石英砂为主要原料生产光导纤维b“水玻璃”超薄透明，是一种新型装饰材料c纳米材料是一种称为“纳米”的新物质制成的材料d炭炉边放盆水，可防止煤气中毒9面对日益恶化的地球生态环境，联合国环境规划署建议“低碳生活方式”降低二氧化碳温室气体的排放，人人行动来保护我们生存的家园。下列说法正确的是()aco2的比例模型为b用过氧化钠吸收co2是目前比较经济的减碳方案c16o=c=18o与16o=c=16o互为同位素且化学性质相似d从我做起节电、节气等低碳生活方式可减少温室气体排放量10(双选)青石棉(cricidolite)是世界卫生组织确认的一种致癌物质，是鹿特丹公约中受限制的46种化学品之一，青石棉的化学式为：na2fe5si8o22(oh)2，青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有no，下列说法正确的是()a青石棉是一种易燃品且易溶于水b青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为：na2o3feofe2o38sio2h2oc1 mol na2fe5si8o22(oh)2与足量的硝酸作用，至少需消耗6 l 3 moll1 hno3溶液d1 mol na2fe5si8o22(oh)2与足量氢氟酸作用，至少需消耗 5.5 l 2 moll1hf溶液1110 g含有杂质的caco3和足量盐酸反应，产生了0.1 mol co2，试推断杂质的组成可能是()khco3和mgco3k2co3和sio2mgco3和sio2na2co3和nahco3a bc d12下图表示从固体混合物中分离x的两种方案，请根据方案1和方案2指出下列说法合理的是()a可以选用方案1分离碳酸氢钠中含有的氯化铵b方案1中残留物应该具有的性质是受热易挥发c方案2中加入的试剂一定能够与除x外的物质发生化学反应d方案2中加入naoh溶液可以分离出含sio2和fe2o3混合物中的fe2o313下列中物质间的反应不能产生气体的是()石灰石和盐酸冷浓硫酸中投入铝片石英与苏打混合加强热石墨与高温水蒸气过氧化钠与水氟与水钠与硫酸铜溶液碳酸氢钠与氢氧化钠a和 b和c和 d和答案：d解析：因为钝化，的反应为nahco3naoh=na2co3h2o，d项正确。14高温金属陶瓷广泛应用于火箭和导弹技术中。将铝粉、石墨和二氧化钛按一定比例混合均匀，涂在金属表面，在高温下锻烧：4al3tio23c=2al2o33tic，留在金属表面的涂层是一种高温金属陶瓷。下列有关该反应说法正确的是()atio2是氧化剂，c、al是还原剂btic中钛元素为4价ctic不属于新型无机非金属材料d每生成1 mol tic转移电子4 mol15在全球号召节能减排的大背景下，2010年两会期间，政协委员们领到的会议通知、日程表、便签纸等东西都是以碳酸钙为主要原料的低碳“石头纸”。某化学探究小组的同学为了测定“石头纸”中碳酸钙的含量，称取了5.0 g碎纸样品。实验数据记录见下表(假设石头纸中其他成分既不溶于水，也不与水反应)：实验组别加入样品的质量/g1.01.01.01.01.0加入0.2mol/l稀盐酸的体积/ml20.040.060.080.0100.0充分反应后生成标准状况下气体的体积/ml44.889.6134.4179.2179.2则样品中碳酸钙的质量分数为()a20% b40%c60% d80%二、非选择题(共40分)16(10分)含a元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含a元素的一种化合物c可用于制造高性能的现代通讯材料光导纤维，c与烧碱反应生成含a元素的化合物d。(1)在元素周期表中，a位于_族，与a同族但相对原子质量比a小的元素b的原子结构示意图为_，a与b在原子的电子层结构上的相同点是_。(2)易与c发生化学反应的酸是_，反应的化学方程式是_。(3)将c与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成d，同时还生成b的最高价氧化物e；将全部的e与全部的d在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含a的化合物f。写出生成d和f的化学