高考化学大一轮复习讲义 专题4 常见的金属及其化合物Word文档格式.docx
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金刚石用作切割刀具,石墨用作电极、铅笔芯
晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池
2.碳、硅单质的化学性质
碳、硅在参与化学反应时,一般表现还原性。
(2)Si
3.二氧化碳和二氧化硅的比较
物质
二氧化硅
二氧化碳
立体网状结构,不存在单个分子
存在单个CO2分子
主要物理性质
硬度大,熔、沸点高,常温下为固体,不溶于水
熔、沸点低,常温下为气体,微溶于水
化学性质
①与水反应
不反应
CO2+H2OH2CO3
②与酸反应
只与氢氟酸反应:
SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O
③与碱反应
SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)
CO2少量:
CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O、CO2过量:
CO2+NaOH===NaHCO3
④与盐反应
如与Na2CO3反应:
SiO2+Na2CO3
Na2SiO3+CO2↑
如与Na2SiO3反应:
Na2SiO3+H2O+CO2(不足)===H2SiO3↓+Na2CO3或Na2SiO3+2H2O+2CO2(足量)===H2SiO3↓+2NaHCO3
⑤与碱性氧化物反应
如与CaO反应:
SiO2+CaO
CaSiO3
如与Na2O反应:
Na2O+CO2===Na2CO3
光导纤维、光学仪器、电子部件
制饮料、制碳酸盐
4.硅酸和硅酸钠
(1)硅酸
硅酸不溶于水,其酸性比碳酸弱,硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊溶液变红色。
①硅酸不稳定,受热易分解:
H2SiO3
SiO2+H2O。
②硅酸能与碱溶液反应,如与NaOH溶液反应的化学方程式为H2SiO3+2NaOH===Na2SiO3+2H2O。
③硅酸在水中易聚合形成胶体。
硅胶吸附水分能力强,常用作干燥剂。
(2)硅酸钠(Na2SiO3)
①白色、可溶于水的粉末状固体,其水溶液俗称水玻璃,有黏性,水溶液显碱性。
②它能与酸性比硅酸强的酸反应,分别写出以下化学方程式:
与盐酸反应:
Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓。
与CO2水溶液反应:
Na2SiO3+CO2+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3。
③用途:
黏合剂(矿物胶),耐火阻燃材料。
深度思考
1.从元素周期表的位置看,碳和硅均为ⅣA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?
答案 没有,因为硅有很强的亲氧性,在地壳形成时硅与氧易结合,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.写出除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法:
(1)CO(CO2):
________________________________________________________________。
(2)CO2(CO):
_________________________________________________________________。
(3)CO2(O2):
__________________________________________________________________。
(4)CO2(SO2):
(5)CO2(HCl):
答案
(1)通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶
(2)通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管 (3)通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管 (4)通过盛有饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液的洗气瓶 (5)通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶
3.如何用所提供的试剂和方法除去各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质)。
将所选答案的编号填入下表内相应的空格内(如果不需要外加试剂,则对应答案栏可空着)。
可供选择的试剂:
A.盐酸 B.氢氧化钠溶液 C.氧气
D.水 E.二氧化碳
可选用的操作:
①水洗 ②加热 ③高温灼烧 ④过滤
⑤结晶
粉末状混合物
选择的试剂
选用的操作
(1)
CaCO3(SiO2)
(2)
NaCl(SiO2)
(3)
SiO2(Fe2O3)
(4)
SiO2(CaCO3)
(5)
SiO2(NH4Cl)
答案
(1)B ④
(2)D ④⑤ (3)A ④ (4)A ④ (5)②
解析 可根据二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物;
它可跟强碱反应,不跟酸(氢氟酸除外)反应;
它受热不分解等性质选择。
而三氧化二铁、碳酸钙跟盐酸反应;
硅酸、氯化铵能受热分解。
通过一定操作,除去杂质。
除杂过程中所发生反应的化学方程式如下:
(1)SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O
(3)Fe2O3+6HCl===2FeCl3+3H2O
(4)CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O
(5)NH4Cl
NH3↑+HCl↑
题组一 对比掌握CO2、SiO2的结构与性质
1.下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是( )
A.CO2、SiO2分别是碳酸和硅酸的酸酐
B.CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸
C.CO2是酸性氧化物,SiO2是两性氧化物
D.CO2和SiO2都是由相应的分子组成的
答案 A
解析 SiO2不能与水反应,B项错;
SiO2也是酸性氧化物,C项错;
SiO2中不存在分子,其化学式仅代表Si、O原子个数比为1∶2。
2.二氧化硅广泛存在于自然界中,在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。
a~e是对①~⑤反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行判断,其中正确的是( )
①SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O
②SiO2+2C
Si+2CO↑
③SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O
④Na2CO3+SiO2
⑤SiO2+3C
SiC+2CO↑
a.反应①中SiO2作为玻璃的成分被消耗,用于刻蚀玻璃
b.反应②中SiO2表现出氧化性
c.反应③中SiO2表现了酸性氧化物的通性
d.反应④符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性酸酐的道理
e.反应⑤中SiO2未参加氧化还原反应
A.aceB.bdeC.cdeD.ab
答案 B
解析 通常用氢氟酸来刻蚀玻璃,与之对应的反应是③,因此a、c判断错误;
反应②是一个置换反应,其中二氧化硅被还原,表现出氧化性,b判断正确;
反应④是一个复分解反应,用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳,d判断正确;
反应⑤中碳的化合价由0价变为-4和+2,硅的化合价和氧的化合价都没有改变,因此二氧化硅没有参加氧化还原反应,e判断也正确。
熟记硅及其化合物的特殊性质
1.硅单质的特殊性
(1)Si的还原性大于C,但C却能在高温下还原出Si:
SiO2+2C
Si+2CO↑。
(2)非金属单质跟碱液作用一般无H2放出,但Si与碱液作用却放出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能与HF作用:
Si+4HF===SiF4↑+2H2↑。
(4)非金属单质大多为非导体,但Si为半导体。
2.含硅化合物的特殊性
(1)SiO2是H2SiO3的酸酐,但它不溶于水,不能直接与水作用制备H2SiO3。
(2)酸性氧化物一般不与酸作用,但SiO2能跟HF作用:
SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O。
(3)无机酸一般易溶于水,但H2SiO3难溶于水。
(4)因H2CO3的酸性大于H2SiO3,所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应:
Na2SiO3+CO2+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3,但在高温下SiO2+Na2CO3
Na2SiO3+CO2↑也能发生。
题组二 CO2与盐或碱溶液反应的规律
3.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( )
选项
操作及现象
溶液
A
通入CO2,溶液变浑浊
饱和Na2CO3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
澄清石灰水
解析 由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度,Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3,因而会析出NaHCO3晶体,A项正确;
B项,CO2+Na2SiO3+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓,CO2+Na2CO3+H2O===2NaHCO3,H2SiO3与CO2不反应,浑浊不会消失;
C项,CO2+Ca(ClO)2+H2O===CaCO3↓+2HClO,溶液变浑浊后加入品红溶液,被HClO氧化褪色;
D项,首先CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O,继续通CO2,生成可溶于水的Ca(HCO3)2,再加入足量的NaOH,则:
2NaOH+Ca(HCO3)2===CaCO3↓+Na2CO3+2H2O,溶液又变浑浊。
4.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(CO
)与c(HCO
)的比值为(不考虑CO
、HCO
的水解)( )
A.1∶1B.1∶2C.2∶1D.1∶3
解析 n(CO2)=
=0.150mol,
n(NaOH)=0.200L×
1.00mol·
L-1=0.200mol,
=
即1<
<
2,反应产物为Na2CO3、NaHCO3,设其物质的量分别为x、y,则
解得
,所以
。
CO2与碱反应产物的定量判断
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+2NaOH===Na2CO3+H2O
当n(OH-)∶n(CO2)的值不同时产物如下:
考点二 硅酸盐及无机非金属材料
1.硅酸盐
(1)概念:
由硅、氧和金属组成的化合物的总称,是构成地壳岩石的主要成分。
(2)表示方法:
硅酸盐矿物的成分复杂,多用