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第16讲碳、硅及其化合物第三单元元素及化合物2011考纲展示2012高考导视1.掌握碳、硅元素单质及其重要化合物的主要性2．了解碳的化合物对环境质量的影响。1.以碳单质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。2．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。3．以硅及其化合物，设计无机化工流程图与化学基本概念、理论相结合的综合考查。考点1碳和硅2ⅣAⅣA32C+O22COC+O2CO23C+Fe2O32Fe+3CO↑Si+2F2===SiF4Si+4HF===SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑Si+O2SiO2Si+2H2SiH4SiO2+2CSi+2CO↑半导体材料计算机芯片太阳能电池1．碳和硅在自然界存在形态是什么？答：碳在自然界的存在形态有单质和化合态，单质如石墨、金刚石等，化合态有CO2、碳酸盐、有机物等；硅在自然界的存在形态只有化合态，主要以硅酸盐形式存在。2．硅既能与酸反应，也能与碱反应，是否为两性元素？答：硅不是两性元素，因只能与氢氟酸反应。能与碱反应是硅的特性。_______________________。C＋H2OH2＋CO3．工业生产水煤气的原理用化学方程式表示为_________1．(2010年广东广州检测)有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列关于硅的说法不正确的是()A．高纯度的单质硅被广泛用于制作计算机芯片B．硅可由二氧化硅还原制得C．常温时硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应D．自然界硅元素的贮量丰富，并存在大量的单质硅解析：自然界的硅存在形态为化合态，通常与氧元素、金属元素等构成硅酸盐。答案：D2．在SiO2＋3CSiC＋2CO↑反应中，氧化剂和还原剂)B．60∶36D．1∶2的质量比为(A．36∶30C．2∶1答案：D考点2碳和硅的氧化物1．一氧化碳(1)物理性质通常情况下，CO是无色无味的气体，难溶于水。(2)化学性质CO的化学性质主要表现为可燃性和还原性。①CO燃烧时的火焰呈________，干燥小烧杯罩于火焰之上，无水雾，沾有澄清石灰水的烧杯罩上时出现浑浊，此法可以检验CO。淡蓝色3CO＋Fe2O33CO2＋2Fe②作为还原剂时，主要应用于高炉炼铁，主要反应为________________________________。此外CO是有毒气体，吸入过量会导致血红蛋白与CO结合而阻碍输氧功能。2．二氧化碳和二氧化硅酸性酸性CO2+H2OH2CO3SiO2+4HF===SiF4↑+2H2OSiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2OCO2+2NaOH===Na2CO3+H2OCO2+NaOH===NaHCO3SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClOCO2+Na2CO3+H2O===2NaHCO3↓答：不能，SiO2易与碱液反应生成Na2SiO3，Na2SiO3水溶液是一种矿物胶，有很强的黏合性。3．能否用SiO2与水作用制备H2SiO3?答：SiO2不溶于水，不能直接将它与水作用制备H2SiO3。4．怎样除去CO2中的杂质气体CO?答：将气体通过灼热的CuO粉末。1．哪些物质的主要成分是SiO2，试写出这些物质的名称。答：石英、水晶、硅石、硅藻土、光纤。2．盛碱性溶液的瓶子能否用玻璃塞(或中和滴定时所用标准碱液能否用酸式滴定管来盛装)?A．①②B．②④C．④⑤D．③④解析：SiO2为酸性氧化物，不与HNO3、盐酸等酸发生反应，但能与氢氟酸发生反应；SiO2不溶于水，也不与水反应，但能与强碱溶液反应。答案：C液中，能与二氧化硅起化学反应的是()3．在①浓硝酸、②水、③王水、④氢氟酸、⑤氢氧化钾溶②根据反应SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑可推知硅酸酸性比碳酸强③二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸④二氧化硅常被用来制造光导纤维A．①②B．②③C．③④D．①④解析：SiO2可与HF反应，反应②是由于CO2在高温下逸出反应体系，并不能说明硅酸酸性比碳酸酸性强。答案：C4．下列说法正确的是()①二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟碱反应，但不能与任何酸反应考点3硅酸及硅酸盐1．硅酸不溶于水强H2SiO3+2NaOH===Na2SiO3+2H2OH2SiO3SiO2+H2O2.硅酸盐水玻璃粘合剂耐火材料(1)硅酸钠：其水溶液(浓)俗名_______，无色粘稠液体，可防腐剂做________、_________、_________。(2)硅酸盐工业：玻璃和水泥的比较②向硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体(适量或过量)，有沉淀析出Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3(适量)Na2SiO3＋2CO2＋H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3(过量)2．普通的硅酸盐材料称为传统无机非金属材料。新型无机非金属材料是什么？试举例两种材料。答：具有特殊结构和特殊性能的无机非金属材料称作新型无机非金属材料。如陶瓷、水泥、玻璃等属于传统无机非金属材；高温结构陶瓷、生物陶瓷、透明陶瓷等属于新型无机非金属材料。1．如何制备硅酸，写出相应的化学方程式。答：①向硅酸钠溶液中滴入盐酸，有沉淀析出Na2SiO3＋HCl===H2SiO3↓＋2NaCl5．化学与科学发展、生产、生活密切相关。下列有关说法中错误的是()A．卫生部公布的首批非法食品添加剂中的三聚氰胺是一种含氮量很高的蛋白质B．“神七”飞船返回舱的绝热层所使用的是耐高温、抗氧化的新型材料C．“碳纳米泡沫”被称为第五形态的单质碳，与石墨互为同素异形体D．陶瓷、玻璃、水泥是使用量最大的无机非金属材料，都属于硅酸盐产品解析：蛋白质是天然有机高分子化合物，三聚氰胺不是蛋白质。答案：A6．下列材料的特性及用途叙述不正确的是()A．氧化铝陶瓷具有两性，可用来制造人造牙齿B．氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用来制造柴油机C．光导纤维传导光的性能很强，是非常好的通讯材料D．人造刚玉硬度高，用于制造刚玉球磨机解析：根据不同材料的特性及相应用途来判断。氧化铝陶瓷对人体无毒，不溶于水，强度高，耐磨损、耐酸碱腐蚀，对人体组织的适应性好，所以可用来制人造牙齿，但不具有两性。答案：A热点1CO2与强碱反应反应原理：NaOHNa2CO3NaHCO3反应后溶质成分的判断也可用数轴表示：图3－16－1溶质的成分X≤1∶1NaHCO31∶1X2∶1Na2CO3、NaHCO3X＝2∶1Na2CO3X2∶1NaOH、Na2CO3D．低温蒸干溶液，所得固体的质量为原溶液中NaOH的质量＋4.4g解析：根据n(NaOH)＝0.15mol，n(CO2)＝0.1mol，n(CO2)∶n(NaOH)＝2∶3，可确定溶质为Na2CO3、NaHCO3。低温蒸干溶液过程，所得固体的质量＜(原溶液中NaOH的质量＋4.4g)，会有水的生成。答案：AC【典例1】(双选)向0.50L0.3mol/L的NaOH溶液中缓慢通)入CO2气体至溶液增重4.4g，下列说法正确的是(A．增重的4.4g为参加反应的CO2的质量B．溶质为Na2CO3C．溶质为Na2CO3、NaHCO3气体的体积关系图象正确的是(气体的溶解和离子的水解忽略不计)()1．向含有0.2molNaOH和0.1molBa(OH)2的溶液中持续稳定地通入CO2气体，当通入气体为8.96L(0℃，1.01×105Pa)时立即停止，则这一过程中，溶液中离子的物质的量与通入CO2解析：当未通入CO2气体时，溶液中离子的物质的量为0.2molNa＋、0.1molBa2＋、0.4molOH－；当通入2.24LCO2气体时，发生反应①Ba2＋＋CO2＋2OH－===BaCO3↓＋H2O，此时溶液中离子的物质的量为0.2molNa＋、0.2molOH－；当通入4.48LCO2时，发生反应②2OH－＋CO2===CO32－＋H2O，此时溶液中离子的物质的量为0.2molNa＋、0.1molCO32－；当通入6.72LCO2时，发生反应③CO32－＋CO2＋H2O===2HCO3－，此时溶液中离子的物质的量为0.2molNa＋、0.2molHCO3－；当通入8.96LCO2时，发生反应④BaCO3＋CO2＋H2O===Ba(HCO3)2，此时溶液中离子的物质的量为0.2molNa＋、0.1molBa2＋、0.4molHCO3－。对比图象可知选项C正确。答案：C热点2HCO3－、CO32－的检验(1)CO32－的检验①原理：CO32－＋Ca2＋===CaCO3↓②方法：向待检验溶液中滴加一定量的Ca2＋或Ba2＋的可溶性盐溶液，有白色沉淀生成。再加入适量的盐酸．白色沉淀溶解且生成无色，无味的气体，则待检溶液中有CO32－。(2)HCO3－的检验①原理：HCO3－＋H＋===H2O＋CO2↑②检验方法：向待检验溶液中滴加足量的Ca2＋或Ba2＋可溶性盐溶液无明显现象，再向溶液中加入足量的酸。若溶液中有无色、无味的气体生成，则待检溶液中有HCO3－。【典例2】可以肯定溶液中大量存在CO32－的理由是()A．加入AgNO3溶液，有大量白色沉淀产生B．加入酸，有无色无味气体产生C．加入BaCl2溶液时有白色沉淀产生，再加稀盐酸沉淀溶解，产生可使澄清石灰水变浑浊的无色无味的气体D．加入Ba(OH)2溶液有白色沉淀产生，再加稀盐酸如C所述＋2H＋===Ba2＋＋CO2↑＋H2O，其现象与CO32－反应现象相同，D错误。答案：C解析：溶液中含有Cl－、SO32－时，可与AgNO3溶液反应产生白色沉淀，A错误；HCO3－与酸反应会产生无色无味气体CO2，B错误；向含有HCO3－的溶液中加入Ba(OH)2时：HCO3－＋OH－＋Ba2＋===BaCO3↓＋H2O，再加盐酸，BaCO3()A．若加入AgNO3溶液，可生成白色沉淀，加稀盐酸沉淀不消失，则可确定该溶液中一定含有Cl－离子B．若加入Ba(NO3)2溶液，能生成白色沉淀，加稀盐酸沉淀不消失，可确定溶液中一定含有SO42－离子2．关于某无色溶液中所含离子的鉴定，下列判断正确的是C．若通入Cl2后，溶液变为黄色，加入淀粉溶液后变蓝色，可确定溶液中含有I－离子D．若加入盐酸，生成无色无味的气体且能使澄清的石灰水变浑浊，则原溶液中一定含有大量的CO32－离子盐酸沉淀不消失，A错误；Ba(NO3)2溶液中含有NO3时，加入H+时会形成强氧化性的硝酸，能将SO2-3氧化为SO42－，解析：若硫酸根加入AgNO3溶液，可生成白色沉淀，加稀－所以无法判断SO42－来自反应生成的还是原来的SO42－，B错误；生成无色无味的气体且能使澄清的石灰水变浑浊是CO2，但是可以是CO32－或HCO3－与盐酸反应得到，D错误。答案：C③硅是制造太阳能电池和光导纤维的主要原料④减少CO2排放，可遏制全球气候变暖⑤纯铁比碳素钢易生锈A．①③⑤C．②④⑤B．②③④D．①②④解析：太阳能电池板的材料是硅，而光导纤维材料则是二氧化硅；碳素钢内碳和铁可以形成原电池，加速生锈。答案：D)1．(2011年广东深圳调研)下列叙述中，正确的是(①汽车尾气中的氮氧化物与光化学烟雾的形成有关②大量燃烧含硫燃料是形成酸雨的主要原因合而成，下列叙述正确的是()2．(2010年广东佛山模拟)我国研制的新型“连续纤维增韧”航空材料宇航服，其主要成分由碳化硅、陶瓷和碳纤维复A．它耐高温，抗氧化B．它比钢铁轻、硬，但质地较脆C．它有固定的熔、沸点D．它是一种新型有机高分子材料解析：宇航服是混合物，且有很好的韧性，所用材料均耐高温、不易氧化，故选A。答案：A素是()单质氧化物酸或碱盐A．硅B．硫C．铜D．铁3．(2010年广东佛山模拟)能实现下列物质间直接转化的元解析：二氧化硅、氧化铜、氧化铁或四氧化三铁都不与水反应，而二氧化硫或三氧化硫与水反应生成对应的酸，故选B。答案：B确的是()①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素②水