高考化学一轮复习 第19讲 碳硅及其化合物全套课件.ppt

课前体验 1 回答下列问题 1 写出碳族元素的所有元素名称 元素符号 并写出32号元素的电子排布式 c 碳 si 硅 ge 锗 sn 锡 pb 铅 1s22s22p63s23p63d104s24p2 二氧化碳与某种金属反应 实验室制取二氧化碳 工业上制取粗硅氢氟酸腐蚀玻璃 石英与苛性钠溶液反应 制取普通玻璃的两个主要反应 2 写出下列反应方程式 2mg co22mgo c caco3 2hcl2cacl2 h2o co2 2c sio22co si sio2 4hfsif4 2h2o sio2 2naohna2sio3 h2o sio2 na2co3na2sio3 co2 sio2 caco3casio3 co2 课前体验 1 回答下列问题 1 写出碳族元素的所有元素名称 元素符号 并写出32号元素的电子排布式 c 碳 si 硅 ge 锗 sn 锡 pb 铅 1s22s22p63s23p63d104s24p2 2 写出下列反应方程式 硅单质与氢氧化钾溶液反应 水玻璃长期放置于空气中变质 工业上制取水煤气 si 2koh h2ok2sio3 2h2 na2sio3 h2o co2na2co3 h2sio3 c h2oco h2 课前体验 1 回答下列问题 3 把下列式子改写成氧化物的形式 请填入横线上 硅酸钙 casio3 高岭石 al2 si2o5 oh 4 滑石 mg3 si4o10 oh 2 钙沸石 ca al2si3o7 oh 6 cao sio2 al2o3 2sio2 2h2o 3mgo 4sio2 h2o cao al2o3 3sio2 3h2o 解析 分别将各种元素写成氧化物形式 然后根据原子数配出氧化物的比例 课前体验 2 下列说法均摘自某些科普杂志 你认为无科学性错误的事a 铅笔芯的原料是重金属铅 儿童在使用时不可以用嘴吮吸铅笔 以免引起铅中毒b co有毒 生有煤炉的居室 可放置数盆清水 这样可有效的吸收co 防止煤气中毒c 汽水浇灌农田有一定的道理 其中二氧化碳的缓释 有利于作物的光合作用d 用加酶洗衣粉洗涤衣服时 热水比温水好 解析 铅笔芯原料是石墨不是铅 a错 co不能被水吸收 b错 酶作为催化剂 温度如果太高会失去活性 d错 课前体验 3 有关材料分类正确的是a 硅酸盐材料属于新型无机非金属材料b 高温结构陶瓷属于新型无机金属材料 属于结构材料c 新型无机非金属材料包括半导体材料 光导纤维 氧化铝陶瓷等d 氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料 但不是高温结构材料 解析 硅酸盐材料属于传统无机非金属材料 a错 高温结构陶瓷不是金属材料 b错 氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料 是高温结构材料 d错 4 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强烈反应 在空气中易自燃 请回答下列问题 课前体验 300 1 第 步制备粗硅的化学反应方程式为 2 粗硅与hcl反映完全后 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 sio2 2csi 2co 分馏 或蒸馏 根据题意信息 粗硅可用碳还原二氧化硅的方法制取 因hcl易溶于水 而sihcl3遇h2o强烈水解 故提纯sihcl3的方法只能在无水的条件下采用蒸馏的方法进行分离 课前体验 3 用sihcl3与过量h2反应制备纯硅的装置如下 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 浓硫酸 有固体物质生成 使滴入烧瓶中的sihcl3气化 在反应温度下 普通玻璃会软化 sihcl3 h2si 3hcl 课前体验 3 用sihcl3与过量h2反应制备纯硅的装置如下 热源及夹持装置略去 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 填写字母代号 是a 碘水b 氯水c naoh溶液d kscn溶液e na2so3溶液 排尽装置中的空气 bd 本题利用硅的制取考查了一些常见的基本实验操作技能和实验的评价设计能力 侧重考查的是基本实验技能 课前体验 5 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o2 可能引起的后果是 sihcl3 h2si 3hcl 1357 3sihcl3 3h2oh2sio3 h2 3hcl 高温下 h2遇o2发生爆炸 课前体验 2 下列有关硅材料的说法正确的是 填字母 a 碳化硅化学性质稳定 可用于生产耐高温水泥b 氮化硅硬度大 熔点高 可用于制作高温陶瓷和轴承c 高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料 光导纤维d 普通玻璃是由纯碱 石灰石和石英砂制成的 其熔点很高e 盐酸可以与硅反应 故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅 bc 解析 sic和si3n4均为原子晶体 熔点高 但是碳化硅容易和氧气反应 不适于做耐高温材料 a错b正确 光导纤维的材料为sio2 c正确 普通玻璃的主要成分为na2sio3和casio3 它是以石英砂 sio2 石灰石 caco3 和纯碱 na2co3 为主要原料反应制成的 na2co3 sio2na2sio3 co2 caco3 sio2casio3 co2 但是玻璃没有固定熔点 d错正确 常温下 si只能与hf反应不与hcl反应 e错 课前体验 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 写出实验现象并给予解释 生成白色絮状沉淀 又刺激性气味的气体生成 解释 sio32 与nh4 发生双水解反应 sio32 2nh4 2h2o2nh3 h2o h2sio3 典例精析 例1 将足量co2通入koh和ca 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 的关系正确的是 d 解析 混合溶液中有koh和ca oh 2 反应过程按顺序如下 ca oh 2 co2caco3 h2o 2koh co2k2co3 h2o k2co3 h2o co22khco3 caco3 h2o co2ca hco3 2 典例精析 d 评注 正确分析反应发生的先后顺序才能准确解题 例1 将足量co2通入koh和ca 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 的关系正确的是 典例精析 变式1 向mgso4和al2 so4 3的混合溶液中 逐滴加入naoh溶液 下列图象中 能正确表示上述反应的是 横坐标表示加入naoh溶液的体积 纵坐标表示反应生成沉淀的质量 a 典例精析 解析 向混合溶液中逐滴加入naoh溶液 naoh溶液先后与al2 so4 3溶液 mgso4溶液反应生成氢氧化铝 氢氧化镁沉淀 当沉淀达到最多时 继续加入的naoh溶液将氢氧化铝沉淀溶解 但氢氧化镁不能与过量的naoh溶液反应 所以应该沉淀的量先增加后减少 最后不变 故只有a符合题意 典例精析 例2 温室效应 是全球关注的环境问题之一 co2是目前大气中含量最高的一种温室气体 因此 控制和治理co2是解决温室效应的有效途径 1 下列措施中 有利于降低大气中co2浓度的有 填字母 a 减少化石燃料的使用b 植树造林 增大植被面积c 采用节能技术d 利用太阳能 风能 abcd 植物能吸收二氧化碳 减少化石燃料的使用 采用节能技术 利用太阳能 风能都能减少化石燃料使用 减少二氧化碳的产生 典例精析 2 将co2转化成有机物可有效实现碳循环 co2转化成有机物的例子很多 如 a 6co2 6h2oc6h12o6 6o2b co2 3h2ch3oh h2oc co2 ch4ch3coohd 2co2 6h2 4h2o以上反应中 最节能的是 原子利用率最高的是 光合作用 a c 不需要加热的反应即最节能 反应物所有原子全部进入目标产物时 原子利用率最高 例2 温室效应 是全球关注的环境问题之一 co2是目前大气中含量最高的一种温室气体 因此 控制和治理co2是解决温室效应的有效途径 典例精析 3 文献报道某课题组利用co2催化氢化制甲烷的研究过程如下 例2 温室效应 是全球关注的环境问题之一 co2是目前大气中含量最高的一种温室气体 因此 控制和治理co2是解决温室效应的有效途径 典例精析 反应结束后 气体中检测到ch4和h2 滤液中检测到hcooh 固体中检测到镍粉和fe3o4 ch4 hcooh h2的产量和镍粉用量的关系如下图所示 仅改变镍粉用量 其他条件不变 典例精析 研究人员根据实验结果得出结论 hcooh是co2转化为ch4的中间体 即 co2hcoohch4 写出产生h2的反应方程式 由图可知 镍粉是 填字母 a 反应 的催化剂b 反应 的催化剂c 反应 的催化剂d 不是催化剂 c 3fe 4h2ofe3o4 2h2 300 典例精析 研究人员根据实验结果得出结论 hcooh是co2转化为ch4的中间体 即 co2hcoohch4 当镍粉用量从1mmol增加到10mmol 反应速率的变化情况是 填字母 a 反应 的速率增加 反应 的速率不变b 反应 的速率不变 反应 的速率增加c 反应 的速率均不变d 反应 的速率均增加 且反应 的速率增加得快e 反应 的速率均增加 且反应 的速率增加得快f 反应 的速率减小 反应 的速率增加 e 评注 迅速获取图中有效信息 得出变化规律才能正确解题 ni粉增加 氢气量减少 说明水转化为甲酸的速率加快 ni粉增加 甲酸量减少 说明甲酸转化为甲烷速率加快 典例精析 变式2 二氧化碳的过量排放 严重影响人类的自下而上环境 处理和利用二氧化碳是全球关注的重大问题 1 大气中二氧化碳增加的原因有 2 大气中二氧化碳增加 影响植物的生长 例如水果越来越大 这提示我们 随着大气中二氧化碳含量升高 a 植物中的有机物含量降低b 植物的生长速率降低c 植物光合作用减弱d 植物光合作用增强 绿色植物减少 汽车排放尾气 森林大火 工厂排放大量二氧化碳等 d 典例精析 变式2 二氧化碳的过量排放 严重影响人类的自下而上环境 处理和利用二氧化碳是全球关注的重大问题 3 钟乳石和石笋的主要成分是碳酸钙 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 4 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 caco3 co2 h2oca hco3 2 修复溶洞底部受损石笋 可以将适量的碱溶液滴到石笋上 是碳酸氢钙与碱溶液反应重新生成碳酸钙 典例精析 备选题 纯净的ca hco3 2试样在高温下分解 当剩余固体是原试样质量的一半时 它的分解率为 a 50 b 75 c 92 5 d 100 解析 若ca hco3 2按下式完全分解 ca hco3 2caco3 co2 h2o162100剩余固体质量为原试样的100 162 大于1 2 故伴随着发生进一步分解 caco3cao co2 方法指导 1 二氧化碳与氢氧化钠反应产物的确定 二氧化碳与氢氧化钠反应可能产生碳酸钠 也可能生成碳酸氢钠 可以通过如下方法进行确定 1 依据两者比例确定设n oh n co2 x若x 2 则生成碳酸盐 若x 1 则生成碳酸氢盐 若1 x 2 则同时产生两种盐 而且碳酸盐的物质的量就等于 n oh n co2 方法指导 1 二氧化碳与氢氧化钠反应产物的确定 二氧化碳与氢氧化钠反应可能产生碳酸钠 也可能生成碳酸氢钠 可以通过如下方法进行确定 2 依据产物质量确定设一定量二氧化碳与1mol氢氧化钠溶液反应 将水分低温蒸干 最后获得无水固体bg 此固体组成可能有四种情况 na2co3 nahco3 na2co3和nahco3 naoh和na2co3 因为 1molnaoh质量是40g 如果naoh全部转化为碳酸钠 其质量应该是53g 如果naoh全部转化为碳酸氢钠 其质量应该是84g 所以 如果b 53 产物是na2co3 如果b 84 产物就是nahco3 如果53 b 84 产物就是nahco3和na2co3 如果40 b 53 产物就是nahco3和naoh 方法指导 2 证明几种酸性强弱的方法 hcl ch3cooh h2co3 hclo h2sio3证明酸性相对强弱常用的原理就是 较强的酸 盐 较弱的酸 新盐 例如要证明酸性ch3cooh h2co3 h2sio3 或hclo 可以采用如下装置 方法指导 2 证明几种酸性强弱的方法 设计反应 2ch3cooh na2co32ch3coona co2 h2o和na2sio3 co2 h2ona2co3 h2sio3 或ca clo 2 co2 h2o2hclo caco3 来比较三者的酸性 a b c中分别装有ch3cooh溶液 na2co3固体 na2sio3溶液 或漂白粉溶液 实验现象 b中有大量气体产生 c中产生白色沉淀 方法指导 3 实验室制取少量碳酸钠的方法 1 将足量二氧化碳通入naoh溶液中 将所得溶液低温蒸干 灼烧固体 再将固体溶于水即可 2 将一定量的naoh溶液分成等体积两份 一份通入足量二氧化碳后再与另一份溶液混合即得 方法指导 4 同温同浓度的na2co3 nahco3 naclo溶液的ph比较 na2co3 nahco3 naclo溶液都由于水解显碱性 由于碳酸酸性强于次氯酸 所以常常误认为碳酸钠溶液碱性比次氯酸钠若 事实上 碳酸ka1 4 2 10 7 ka2 5 6 10 11 ka 4 7 10 8 所以na2co3水解生成nahco3的程度比naclo水解程度大 因此na2co3溶液碱性比naclo强 相同条件下三种溶液的ph关系是 na2co3 naclo nahco3 方法指导 5 水煤气中co h2成分的检验 水煤气主要成分是co h2 但是也有一定量的co2和h2o 会干扰co h2的检验 所以必须经过如下程序进行检验 自己分析每个步骤的目的 混合气体 通过naoh溶液 通过浓硫酸 通过灼热氧化铜 通过无水硫酸铜 通过澄清石灰水 高考回放 1 2007 广东 下列说法正确的是 a 硅材料广泛应用于光纤通讯b 工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品c 水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品d 粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 a 解析 光纤 水晶主要成分是二氧化硅 a正确 c错 石英不能与盐酸反应 b错 粗硅制备单晶硅时 先将粗硅转化为sihcl3 再用氢气还原得到单晶硅 涉及氧化还原反应 d错 高考回放 2 2007 全国 水蒸气通过灼热的焦炭后 流出气体的主要成分是co和h2 还有co2和水蒸气等 请用下图中提供的仪器 选择必要的试剂 设计一个实验 证明上述混合气中有co和h2 加热装置和导管等在图中略去 回答下列问题 1 盛浓h2so4的装置用途是 盛naoh溶液的装置用途是 除去h2o气 除去co2 高考回放 2 仪器b中需加入试剂的名称 或化学式 是氧化铜 或cuo 所发生反应的化学方程式是 cuo h2h2o cu cuo coco2 cu 2 2007 全国 水蒸气通过灼热的焦炭后 流出气体的主要成分是co和h2 还有co2和水蒸气等 请用下图中提供的仪器 选择必要的试剂 设计一个实验 证明上述混合气中有co和h2 加热装置和导管等在图中略去 回答下列问题 无水硫酸铜 cuso4 高考回放 3 仪器c中需加入试剂的名称 或化学式 是 其目的是验证 水蒸气 2 2007 全国 水蒸气通