高三化学一轮复习精品学案7碳硅及无机非金属材料.docx

1、高三化学一轮复习精品学案7碳硅及无机非金属材料第四章非金属及其化合物第14讲碳、硅及无机非金属材料考纲要求1.掌握C、Si元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。3.以新材料、新技术为背景考查C、Si元素及其重要化合物的性质及应用。考点一碳、硅的性质及其应用知识整合1单质的存在形态、物理性质和用途碳硅存在形态游离态和化合态化合态物理性质金刚石：熔点很高，硬度很大石墨：硬度较小，电的良导体灰黑色固体，有金属光泽、熔点高、硬度大，有脆性用途金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯半导体材料、太阳能电池和合金材料2.C、Si的化学性质(写化学方

2、程式)(1)C的化学性质还原性(2)Si的化学性质还原性Si感悟测评判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)碳的几种单质物理性质不同的主要原因是其结构不同。()(2)金刚石、石墨、C60三者之间互为同位素关系。()(3)无定形硅常用于制作半导体材料。()(4)常温下硅既不能与强酸反应也不能与强碱反应。()(5)加热到一定温度，硅能与氧气、氯气等非金属反应。()(6)晶体硅可用作光导纤维材料。()考点精讲碳、硅单质的特殊性1一般情况下，非金属元素单质熔、沸点低，硬度小，但晶体硅、金刚石熔、沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质。2一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨

3、为电的良导体。3Si的还原性大于C，但C在高温下能还原出Si：SiO22CSi2CO。4非金属单质与碱反应一般既作氧化剂又作还原剂，且无氢气放出，但硅与强碱溶液反应只作还原剂，且放出氢气：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。5非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能跟HF作用：Si4HF=SiF42H2。6一般情况下，金属(Na、K)能置换出水中的氢，但C在高温下也能置换出H2O中的氢：CH2O(g)H2CO。考向突破考向一碳、硅的性质和用途1下列说法正确的是()A常温下硅与O2不反应，故硅在自然界中有游离态B碳、硅的单质均不导电C碳、硅与O2反应均生成酸性氧化物D工业上利用碳与H2O

4、(g)反应制水煤气2下列关于碳和硅的叙述中，正确的是()A其氧化物都能与NaOH溶液反应B其单质在加热时都能跟O2反应C其氧化物都能溶于水生成相应的酸D碳和硅两种元素共有两种单质考向二硅的工业制法3半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”，即由SiO2制取Si。制取过程中不涉及的化学反应是()A2CSiO2Si2COBSiO22NaOH=Na2SiO3H2OCSi2Cl2SiCl4DSiCl42H2Si4HCl4用无机矿物资源生产部分材料，其产品流程示意图如下：下列有关说法中不正确的是()A制取粗硅时可能发生生成SiC的反应B生产铝、铜、高纯硅及玻璃的过程中都涉及氧化还原反应C黄铜矿冶炼铜时

5、，SO2可用于生产硫酸，FeO可用作冶炼铁的原料D粗硅制高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次分馏的方法考点二CO2、SiO2的性质与应用知识整合CO2和SiO2的比较二氧化碳二氧化硅结构存在单个CO2分子空间立体网状结构，单个分子主要物理性质熔、沸点低，常温下为气体，溶于水硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，溶于水化学性质水CO2H2OH2CO3不反应酸不反应SiO24HF=SiF42H2O(特例)碱CO22NaOH=Na2CO3H2O或CO2NaOH=NaHCO3SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(盛碱液的试剂瓶用塞)化学性质盐Ca(ClO)2CO22O=CaCO32HClO，CO2Na2CO

6、3H2O=2NaHCO3SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2(制玻璃)碱性氧化物CO2Na2ONa2CO3SiO2CaOCaSiO3用途化工原料、灭火剂，干冰用于人工降雨光学镜片、石英坩埚、光导纤维多维思考1SiO2既能与NaOH反应又能与HF反应，SiO2是两性氧化物吗？为什么？2指出3CSiO2SiC2CO中的氧化剂和还原剂。考点精讲二氧化硅性质的特殊性多数酸性氧化物的共性二氧化硅的特性非金属氧化物的熔沸点一般较低SiO2的熔点却很高酸性氧化物一般与水反应生成相应酸SiO2不溶于水，不与水反应酸性氧化物一般不与酸发生反应SiO24HF=SiF42H2O“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一

7、般规律，H2CO3酸性强于H2SiO3：Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3以下反应不能说明酸性的强弱Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2CaCO3SiO2CaSiO3CO2考向突破考向一SiO2的性质及用途1下列说法正确的是 ()A在粗硅的制取中发生2CSiO22COSi，硅被还原，所以碳的还原性强于硅的还原性B盛放NaOH溶液时，使用带玻璃塞的磨口瓶C用SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后再通入CO2D由Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2可知，硅酸的酸性强于碳酸2指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用，在AE选项中选择正确答案填入括号内。

8、(1)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O ()(2)SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2()(3)SiO22CSi2CO ()(4)SiO23CSiC2CO ()(5)SiO24HF=SiF42H2O ()A作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀B氧化性C酸性氧化物的通性D将挥发性的酸酐从其盐中置换出来E未参加氧化还原反应速记卡片SiO2的特殊性1SiO2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：SiO24HF=SiF42H2O。考向二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“

9、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4标准状况下，将3.36 L CO2气体通入200 mL 1.00 molL1 NaOH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) ()A11 B12C21 D13速记卡片CO2与NaOH溶液反应产物的判断(1)将CO2通入一定

10、量的NaOH溶液中至过量的反应原理：转化示意图：NaOHNa2CO3NaHCO3有关化学方程式：.2NaOHCO2=Na2CO3H2O.Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3(2)反应后溶质成分的判断：考点三硅酸及无机非金属材料知识整合1硅酸(1)溶解性：不溶于水。(2)化学性质(3)制备可用硅酸钠与盐酸反应制得：Na2SiO32HCl=H2SiO32NaCl。(4)用途：硅酸用于制硅胶，硅胶可用作的载体和干燥剂。2硅酸盐(1)硅酸盐由和组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。(2)硅酸钠硅酸钠水溶液俗称，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料等。3无机非金属材料(1)硅酸

11、盐材料水泥普通玻璃陶瓷生产原料黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑(2)具有特殊功能的含硅物质碳化硅具有金刚石结构，可用作磨料。含硅元素4%的硅钢具有导磁性。硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。多维思考1如何由SiO2制备H2SiO3？用化学方程式表示。2向水玻璃中加入酚酞试液，有什么现象？然后再滴加盐酸，充分振荡静置有什么现象？考点精讲硅及其化合物在常用物质中的易错点(1)用作半导体材料的是晶体硅而不是SiO2，用于制作光导纤维的是SiO2，而不是硅，计算机芯片的成分是晶体硅而不是SiO2。(2)水晶、石英、玛瑙、硅石、沙子等主要成分是SiO2，而不是硅酸盐。(3)传统无机非金属材料陶瓷、水泥、

12、玻璃的主要成分是硅酸盐。考向突破考向一硅酸盐1下列有关硅及其化合物的说法中正确的是 ()A硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在带磨口玻璃塞的试剂瓶中B反应Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3，反应Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，两个反应是相互矛盾的，不可能都能发生C普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料D祖母绿的主要成分为Be3Al2Si6O18用氧化物形式表示为3BeOAl2O36SiO22(2018湖北大联考)将足量CO2气体通入水玻璃中，然后蒸干，再在高温下充分灼烧，最后所得固体物质是 ()ANa2SiO3 BNa2CO3、Na2SiO3CNa2CO

13、3、SiO2 DSiO2考向二无机非金属材料3下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是 ()硅是非金属元素，但硅单质能导电水泥、玻璃、沙子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 D4氮化硅(Si3N4)是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮气在1 300 时反应获得。(1)根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是_(填序号)。A制汽轮机叶片 B制有色玻璃C制永久性模具 D制陶瓷发动机(2)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式： _。(3)现用SiCl4和N2(在

14、H2气氛下)，加强热发生反应，可获得较高纯度的氮化硅，反应的化学方程式为_。速记卡片无机非金属材料的分类无机非金属材料高考真题通关1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)(2017高考江苏卷，3C)因为SiO2硬度大，所以可用于制造光导纤维()(2)(2017高考天津卷，3A改编)硅太阳能电池工作时，光能转化成电能与氧化还原反应无关()(3)(2016高考海南卷)石英砂可用于生产单晶硅()(4)(2016高考浙江卷，7B)Ge(32号元素)的单晶可以作为光电转换材料用于太阳能电池()(5)(2016高考全国卷，7D)因为HF与SiO2反应，所以可用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记()(6)(2

15、015高考重庆卷，1C)烧结黏土制陶瓷涉及化学反应()(7)(2015高考重庆卷，2B)P的非金属性强于Si，H3PO4比H2SiO3的酸性强()(8)(2015高考全国卷，7A)硅胶可用作食品干燥剂()(9)(2015高考海南卷)可用磨口玻璃瓶保存NaOH溶液()(10)(高考海南卷)Si和SiO2都用于制造光导纤维()(11)(高考福建卷，9改编)SiO2既能与KOH溶液反应又能与浓盐酸反应()(12)(高考江苏卷，8C改编)SiO2、NaOH、HF三者两两均能反应()2(2015高考海南卷)单质Z是一种常见的半导体材料，可由X通过如下图所示的路线制备，其中X为Z的氧化物，Y为氢化物，分子

16、结构与甲烷相似，回答下列问题：(1)能与X发生化学反应的酸是_；由X制备Mg2Z的化学方程式为_。(2)由Mg2Z生成Y的化学反应方程式为_，Y分子的电子式为_。(3)Z、X中共价键的类型分别是_。3(2017高考全国卷)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：回答下列问题：(1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是_，还可使用_代替硝酸。(2)沉淀A的主要成分是_，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为_。(3)加氨水过程中加热

17、的目的是_。沉淀B的主要成分为_、_ (写化学式)。(4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为MnOHH2C2O4Mn2CO2H2O。实验中称取0.400 g水泥样品，滴定时消耗了0.050 0 molL1的KMnO4溶液36.00 mL，则该水泥样品中钙的质量分数为_。 参 考 答 案 考点一知识整合2.(1)感悟测评答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)考向突破1解析A项，硅在自然界中无游离态；B项，石墨、晶体硅能导电；C项，C与O2反应生成的CO不是酸性氧化物。答案D2解析CO、SiO2都不溶于水，CO也不与NaOH溶

18、液反应，故A、C错误；碳除了金刚石、石墨外还有C60等单质，故D错误。答案B3解析工业制取纯硅的工艺流程为：SiO2粗硅SiCl4纯硅，该工艺流程中不涉及SiO2与NaOH溶液的反应。答案B4解析生产玻璃不涉及氧化还原反应。答案B考点二知识整合不存在能不橡胶多维思考1答案不是，因为SiO2与氢氟酸反应生成的不是盐。2答案氧化剂、还原剂均是C。考向突破1解析选项A、D的反应在高温且均生成了气体，使平衡正移，致使反应能顺利进行，但不能说明C、Si的还原性强弱，也不能说明H2SiO3与H2CO3酸性的强弱，故错误；NaOH能与玻璃成分中的SiO2反应生成Na2SiO3而使瓶塞粘在一起。由SiO2制取

19、H2SiO3的过程为：SiO2Na2SiO3H2SiO3。答案C2答案(1)C(2)D(3)B(4)E(5)A3答案B4解析n(CO2)0.15 mol，n(NaOH)0.2 L1.00 molL10.2 mol由于12，故二者完全反应生成含Na2CO3和NaHCO3的混合溶液设n(Na2CO3)x，n(NaHCO3)y则有解得x0.05 mol，y0.1 mol答案B考点三知识整合1(2)(4)催化剂2(1)硅、氧金属(2)水玻璃3(1)黏土、石灰石纯碱、石灰石、石英砂多维思考1答案SiO22NaOH=Na2SiO3H2O，Na2SiO32HCl=H2SiO32NaCl。2答案滴加酚酞，溶液

20、变红；加入盐酸，溶液的红色逐渐变浅至无色，静置一会有胶冻状的凝胶生成。考向突破1答案D2解析CO2与水玻璃反应生成Na2CO3(NaHCO3)和H2SiO3，在高温条件下H2SiO3变为SiO2，NaHCO3变为Na2CO3，Na2CO3与SiO2又反应生成Na2SiO3和CO2，所以最后得到的固体物体是Na2SiO3，故A项正确。答案A3解析光导纤维、沙子的主要成分均是SiO2。答案C4解析由Si3N4的硬度大、熔点高、化学性质稳定，可知Si3N4的用途符合A项、C项、D项。答案(1)ACD(2)Si3N412HF=3SiF44NH3(或Si3N416HF=3SiF44NH4F)(3)3Si

21、Cl42N26H2Si3N412HCl高考真题通关1答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8) (9)(10)(11)(12)2解析Z为半导体单质，则Z是Si元素；其氧化物为二氧化硅，SiO2可与氢氟酸反应；根据反应的流程图可知，二氧化硅与Mg反应生成Mg2Si，Mg2Si与盐酸反应生成的Y为氢化物，则Y的化学式是SiH4，加热分解可得到Si单质。其余问题可解。答案(1)氢氟酸SiO22MgO2Mg2Si(2)Mg2Si4HCl=2MgCl2SiH4(3)非极性键，极性键3解析(1)Fe3容易在pH较小时转换为沉淀，所以需要将Fe2氧化为Fe3。双氧水可以将Fe2氧化为Fe3且不会引

22、入杂质。(2)二氧化硅不溶于一般酸溶液，所以沉淀A是二氧化硅。SiO24HF=SiF42H2O(3)加热可以促进Fe3、Al3水解转换为Fe(OH)3、Al(OH)3。在pH45时Ca2、Mg2不沉淀，Fe3、Al3沉淀，所以沉淀B为Fe(OH)3、Al(OH)3。(4)5Ca25H2C2O42KMnO4n(KMnO4)0.050 0 mol/L36.00103 mL1.80103 moln(Ca2)4.50103 mol水泥中钙的质量分数为4.50103 mol40.0 g/mol/0.400 g100%45.0%。答案(1)将样品中可能存在的Fe2氧化为Fe3双氧水(H2O2)(2)SiO2SiO24HF=SiF42H2O(3)防止胶体生成，易沉淀分离Fe(OH)3Al(OH)3(4) 5Ca25H2C2O42KMnO4n(KMnO4)0.050 0 mol/L36.00103 mL1.80103 moln(Ca2)4.50103 mol水泥中钙的质量分数为4.50103 mol40.0 g/mol/0.400 g100%45.0%