优化方案2020版高考化学大一轮复习 第四章 非金属及其化合物 第一讲 碳、硅及无机非金属材料讲义

第一，对碳、硅及无机非金属材料进行了描述2020高考导航考试纲的要求真题统计命题的趋势1、了解碳、硅单体及其重要化合物的主要性质和应用。2 .了解碳、硅单体及其重要化合物对环境质量的影响。3、以新材料、新技术为背景，考察碳、硅元素及其重要化合物的性质和应用。2020、卷 26T；2020、卷 7T(A )、13T(D )2020、卷 7T(AD )、9T(B )、10T(C )对高考本部分的考察主要以碳、硅单质及其重要化合物的性质、应用为主，问题类型继续以选题或非选题的形式，处于中等难度。 2020年高考计划以碳族元素的新材料为中心调查相关知识，也可能以实验设计为中心，考试准备时重视Si、SiO2的用途。调查碳和硅的单体及其重要化合物的性质学生用书P78一、碳、硅单体1 .存在：自然界中碳元素有游离状态和化合状态，但硅元素有亲氧性，因此只有化合状态。 碳单体主要有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅单体主要有结晶硅和非晶硅两种。2 .碳、硅单体的结构、物理性质和用途的比较碳硅氧烷结构金刚石：空间网状结构石墨：层状结构晶体硅：类似金刚石的空间网状结构物理性质金刚石熔点高，硬度大石墨熔点高，质地柔软，有光滑感晶体硅为灰色黑色固体，有金属光泽，硬度大，熔点高用途金刚石作为切断工具使用石墨作为电极、铅笔芯使用晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池3 .碳、硅单体的化学性质碳、硅参与化学反应时，一般显示还原性。碳硅氧烷二、碳、硅氧化物1.CO的性质(1)物理性质：无色无味气体难溶于水。 使人中毒的原因是与人体中的血红蛋白结合，因缺氧而中毒。(2)化学性质可燃性： 2CO O22CO2。还原性： CO还原Fe2O3的反应为Fe2O3 3CO2Fe 3CO2。2 .二氧化碳与二氧化硅的比较(1)物理性质沸点： CO2的沸点低于SiO2的沸点。溶解性： CO2可溶于水，SiO2不溶于水。(2)化学性质物质二氧化碳二氧化硅化学性质和水反应CO2 H2OH2CO3没有反应与酸反应没有反应氢氟酸用于玻璃的蚀刻： SiO2-4hh=SIF4- h3o2h2o和碱反应(NaOH等)CO2 2NaOH=Na2CO3 H2O或CO2NaOH=NaHCO3SiO2 2NaOH=Na2SiO3 H2O (装有碱液的试剂瓶不能用玻璃堵塞)和盐反应(Na2CO3等)CO2 Na2CO3 H2O=2NaHCO3SiO2 Na2CO3Na2SiO3 CO2碱性氧和化合物反应与Na2O反应： CO2 Na2O=Na2CO3与CaO反应： SiO2 CaOCaSiO3与碳反应二氧化碳2C SiO2Si 2CO(三)主要用途CO2 :化工原料，灭火剂。 干冰被用作制冷剂，是人工降雨的。SiO2:光学仪器，制作石英玻璃。 水晶可以制作配件，经常制作通信材料的光纤。三、硅酸和硅酸钠1 .硅酸硅酸不溶于水，酸性弱于碳酸，不能使紫色的石蕊试液变红。(1)硅酸不稳定，易受热分解： H2SiO3、SiO2 H2O .(2)硅酸与碱溶液反应，与NaOH溶液反应的化学方程为H2SiO3 2NaOH=Na2SiO3 2H2O。(3)硅酸在水中形成容易聚合的胶体。 硅胶吸附水分的能力强，常用作干燥剂。2 .硅酸钠(Na2SiO3)(1)白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液通称为水玻璃(或发泡碱)，具有粘性，水溶液显示碱性。(2)与强于酸性硅酸的酸反应，与Na2SiO3溶液和以下两种物质反应的化学方程式分别为与盐酸反应： Na2SiO3 2HCl=2NaCl H2SiO3。与CO2(少量)反应： na2sio3 co2 h2o=h2so3 na2co3.(3)用途：粘接剂(矿物橡胶)、耐火阻燃材料。1 .判断正误(1)(2020高考安徽卷) SiO2既能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，因此为两性氧化物。 （）(2)SiO2可以由两种单体直接反应生成，加入Ba(HCO3)2溶液的同时产生气体和沉淀。 （）(3)硅为非金属元素，晶体硅为灰色黑色，具有金属光泽的固体。 （）(4)硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。 （）(5)硅的化学性质是惰性的，常温下与任何物质都不反应。 （）(6)加热到一定温度，硅与氯气、氧气等非金属反应。 （）(7)碳的几个同素异形体性质不同的原因主要是因为其构造不同。 （）(8)工业上采集粗硅的反应是SiO2 CSi CO2。 （）答案： (1) (2) (3) (4) (5) (6)。(7) (8)2 .用短线连接碳、硅单体的物理性质和用途答案： (1)-(2)-(3)-(4)-(5)-3 .以下反应指出SiO2显示的化学性质和作用，用AE选项选择正确答案填写横线。(1) SiO2-2NaOH=na2SiO3h2o _ _ _ _ _。(2)SiO2 Na2CO3高温、na2SiO3co 2_ _ _ _ _ _ _ _ _。(3)SiO2 2C为高温，si 2co_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(4)SiO2 3C高温、sic 2co_ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(5) SiO24hh=SIF4-2h2o _ _ _ _ _。a .作为玻璃的成分被消耗，玻璃被腐蚀b .具有氧化性c .酸性氧化物的通性d .用其盐取代挥发性酸酐e .氧化还原反应中没有氧化剂也没有还原剂答案： (1)C (2)D (3)B (4)E (5)A名士拨打(1)Si比c还原性强，但c在高温下还原SiO2生成Si，氧化产物为CO:2C SiO2Si 2CO。 其原因是生成物CO为气体，离开反应体系，反应向正反应方向进行。(2)非金属单体与碱溶液作用一般不产生H2，但Si与碱溶液作用可释放H2，如Si 2NaOH H2O=Na2SiO3 2H2。(3)CO2是温室气体，但CO2不是污染性气体。(4)酸性氧化物一般与水反应生成相应的酸，SiO2是H2SiO3的酸酐，但不与水反应，不能与水直接作用生产H2SiO3。(2020最新改编问题)使一定量的CO2气体逐渐流入0.5moll-1KOH溶液400ml，充分反应后，在减压低温下使溶液蒸发，得到白色固体16.9 g。 请通过计算决定这个白色固体的组成。 CO2气体的流动体积在标准情况下分别是多少，其质量上升了多少解析题意：0.5mol-1koh溶液400ml的含有KOH的物质的量为0.20 mol，如果生成的固体全部为K2CO3，则其质量为0.10 mol138 gmol-1=13.8 g，如果生成的固体全部为KHCO3，则其质量为0.2 mol100 gmol-1=20 g 目前固体质量为16.9 g。 因此，该固体是K2CO3和KHCO3混合物，K2CO3和KHCO3的物质的量分别为a mol、b mol时解：因为a=0.05，b=0.10，所以白色固体中m(K2CO3)=0.05 mol138 gmol-1=6.9 g； m(KHCO3)=0.1 mol100 gmol-1=10 g，反应消耗n(CO2)=a mol b mol=0.15 mol。 v (CO2 )=0.15摩尔22.4升摩尔-1=3.36升。答案白色固体是K2CO3和KHCO3的混合物。 质量分别为K2CO3 6.9 g和KHCO3 10 g。 CO2气体流动的体积标准为3.36 L。 (计算过程请参阅分析)在标准状况下，使CO2气体流入200ml的1.00moll-1naoh溶液，充分反应的溶液中的c(CO )和c(HCO )的比率为(不考虑co、HCO的水解)A.11 B.12C.21 D.13分析：选择b。 n (CO2 )=0.15摩尔n (NaOH )=0.2 l 1.00摩尔-1=0.2摩尔因此，两者完全反应生成含有Na2CO3和NaHCO3的混合溶液。设n(Na2CO3)=x，n(NaHCO3)=y有的解为x=0.05 mol、y=0.1 mol .CO2与碱反应产物的定量判断CO2通过NaOH、Ca(OH)2等强碱溶液的反应生成物与CO2气体的通液量有关，通过少量的CO2生成碳酸盐，通过过量的CO2生成碳酸氢盐的CO2的导入量在两者之间时，由于有正盐和酸性盐的生成，因此CO2和碱的量的以CO2与NaOH溶液的反应为例，在NaOH溶液中流过CO2时，可能发生的反应是CO2 2NaOH=Na2CO3 H2O；CO2 NaOH=NaHCO3。在n(OH-)n(CO2 )值不同的情况下，生成物如下问题组碳、硅单体及其关键化合物的性质1.(2020湖北八市联合考试)以下化学表现正确()a .硅燃烧释放的热量多，污染少，运输、贮藏容易，可作为新型能源b .光纤之所以能够作为通信材料使用，是因为具有导电性c .高纯度单晶硅用于月球着陆车光电池和光纤的制造d水晶项链和餐桌上的磁器皿是硅酸盐产品分析：选择a。 硅为固体燃料，燃烧生成二氧化硅固体，其污染容易有效控制，硅的化学性质惰性，运输、储存比较容易，a正确的光纤主要成分为二氧化硅，是光通信的传输材料，由于传导玻璃光纤的不是电信号，而是光信号， 被称为光纤，b错误的高纯度单晶硅用于月球着陆车的光电池的制造，光纤的制造材料是二氧化硅，c错误的水晶项链是二氧化硅制品，餐桌的磁盘是硅酸盐制品，d错误。2.(2020厦门十中月考)某同学为了验证碳和硅两种元素的非金属性的相对强弱，采用下图所示的装置进行了实验(夹持器具被省略，气密性得到了验证)。实验操作步骤：.打开弹簧夹1，关闭弹簧夹2，打开活塞a，滴加盐酸。.a中发现白色沉淀时，关闭活塞a。请回答：(1)在b中反应的离子方程式是： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(2)工序I、ii中盐酸所具有的性质是： _ (填写字母)。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比硅强，在步骤ii中未写入的操作和现象是.在d中反应的化学方程式是.(5)碳、硅的非金属性减弱的原因是解析： b中CaCO3与盐酸反应的离子方程为caco3 2h=ca2co2 h2o，该反应盐酸显示酸性，a中可见的白色沉淀为AgCl沉淀，该现象显示盐酸挥发性。 c装置用饱和NaHCO3溶液除去混入CO2中的HCl气体，与Na2SiO3溶液反应生成白色凝胶状沉淀，确保了CO2，该反应的化学方程式为co2na2SiO3h2o=h2so 3na2co3(也可生成NaHCO3)，因此碳酸的答案： (1)caco3 2h=ca2co2 h2o(2)ad(3)HCl气体NaHCO3除外(4)打开弹簧夹2，关闭弹簧夹1，在d出现白胶状沉淀时na2sio3 co2 h2o=h2so3 na2co3(答案合理)(5)碳和硅位于同一主族，原子半径从上向下逐渐增大，获得电子的能力减弱，非金属性减弱问题组的二SiO2和CO2性质3 .以下说法正确的是()二氧化硅为酸性氧化物，可与碱反应，但不能与任何酸反应硅酸性强于反应SiO2 CaCO3CaSiO3 CO2二氧化硅在硅酸钠溶液中流动，发现二氧化硅常用于光纤的制造A.B.C. D.分析：选择c。 SiO2与氢氟酸反应，高温条件下的反应不能说硅酸的酸性比碳酸的酸性强。4 .使足够量的CO2通过KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液，生成沉淀的物质的量(n )和CO2体积(v )的关系正确()分析：选择d。 在CO2 2OH-=CO H2O、ca2co=caco3下开始沉淀生成。 Ca2全部成为CaCO3沉淀后，CO2和OH-反应生成CO，CO2再次与CO反应生成HCO，沉淀没有变化，最后CaCO3 CO2 H2O=Ca(HCO3)2，沉淀溶解了。(1) SiO2可以与酸(氢氟酸)和NaOH溶液两者反应，但SiO2不是两性氧化物。 酸性氧化物。(2)验证了碳和硅的非金属性强弱应该比较其最高价氧化物对应的水合物的酸性强弱。(3)非金