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第五单元非金属及其化合物第1节无机非金属材料的主角——硅-3-考点一考点二基础梳理考点突破考点一碳、硅及其氧化物的特性及应用落实基础1.碳、硅单质(1)原子结构、存在形态、物理性质及用途。碳硅原子结构存在形态既有化合态,也有游离态,是组成有机物的基本元素只有化合态,是构成矿物和岩石的主要元素物理性质金刚石:熔点高、硬度大、不导电石墨:硬度小、导电灰黑色固体,有金属光泽,熔点高、硬度大、有脆性,导电性介于导体和绝缘体之间用途金刚石用于切割,石墨用作电极、铅笔芯半导体材料和合金材料-4-考点一考点二基础梳理考点突破(2)碳单质的化学性质。-5-考点一考点二基础梳理考点突破2.碳、硅的氧化物(1)SiO2和CO2的性质比较。CO2SiO2物理性质水溶性可溶不溶熔沸点低高氧化性C+CO22CO2C+SiO22CO↑+Si与NaOH反应CO2+2NaOHNa2CO3+H2OSiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O与CaO反应CO2+CaOCaCO3SiO2+CaOCaSiO3-6-考点一考点二基础梳理考点突破CO2SiO2与水反应CO2+H2OH2CO3不反应与Na2CO3反应Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑特性SiO2与HF溶液反应:SiO2+4HFSiF4↑+2H2O(2)SiO2的用途。①存在:二氧化硅广泛存在于自然界的硅石、石英、水晶、玛瑙中。②用途:光导纤维的主要成分是二氧化硅,石英可制作石英玻璃和石英钟。-7-考点一考点二基础梳理考点突破考查角度一硅、二氧化硅的性质与用途例1下列有关硅及其化合物的说法中正确的是。B.酸性氧化物可以与碱反应,但均不能与酸反应C.澄清石灰水贮存在带有橡胶塞的玻璃试剂瓶中D.氢氟酸贮存在带有橡胶塞的玻璃试剂瓶中E.SiO2是酸性氧化物,能与NaOH溶液反应F.CO2是酸性氧化性,SiO2是两性氧化物G.CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸A.在粗硅的制取中发生反应2C+SiO22CO↑+Si,硅被还原,说明碳的还原性强于硅的还原性答案解析解析关闭A选项,碳、硅在同一主族,硅在碳的下面,所以硅的还原性强于碳,上述反应可以进行的原因是反应物均为固体,生成物CO是气体,平衡右移,错误;由SiO2与氢氟酸反应,可知B、D选项错误;SiO2不溶于水,也不与水反应,G选项错误。答案解析关闭CE-8-考点一考点二基础梳理考点突破方法指导熟记硅及其化合物的特殊性质:(1)硅单质的特殊性。非金属单质一般不与非氧化性酸作用,但Si能与HF作用:(2)SiO2的特殊性。①SiO2是酸性氧化物,但它不溶于水,不能直接与水作用制备H2SiO3;②SiO2既能与氢氟酸反应,又能与碱反应,但它是酸性氧化物,不属于两性氧化物,与两性氧化物Al2O3不同。Al2O3与所有的强酸、强碱均反应,SiO2只与特殊的酸(氢氟酸)反应,不能与其他酸反应。Si+4HFSiF4↑+2H2↑;-9-考点一考点二基础梳理考点突破考查角度二除去CO2、CO气体中的杂质例2下列除杂方法中正确的是()A.CO2中的CO杂质,可以通入适量氧气,然后点燃B.SO2中的CO2杂质,可以通过盛有澄清石灰水的洗气瓶C.CO2中的HCl杂质,可以通过盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶D.CO2中的SO2杂质,可以通过盛有饱和碳酸钠溶液的洗气瓶答案解析解析关闭混合气体中的少量CO不易点燃,且又混入O2,A错误;二氧化硫也与石灰水反应,B错误;HCl与NaHCO3反应生成CO2,C正确;CO2也与碳酸钠溶液反应,D错误。答案解析关闭C-10-考点一考点二基础梳理考点突破互动探究(1)CO中含HCl杂质是否可以通过盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶除去?(2)列举几种除去CO中混有的SO2的方法。答案:(1)不能,又生成了新的杂质CO2;(2)通过氢氧化钠溶液、溴水或酸性高锰酸钾溶液等。-11-考点一考点二基础梳理考点突破方法指导除去CO2、CO气体中的杂质常用方法:(1)CO中混有CO2:通过盛有NaOH溶液的洗气瓶。(2)CO2中混有CO:通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管。(3)CO2中混有O2:通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管。(4)CO2中混有SO2:通过盛有饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液的洗气瓶。(5)CO2中混有HCl:通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶。-12-考点一考点二基础梳理考点突破考查角度三CO2与碱、盐反应例3标准状况下,将3.36LCO2气体通入200mL1.00mol·L-1NaOH溶液中,充分反应后溶液中c(CO32-)与c(HCO3-)的比值为(不考虑CO32-、HCO3-的水解)()A.1∶1B.1∶2C.2∶1D.1∶3答案解析解析关闭n(CO2)=0.150mol、n(NaOH)=0.200mol,𝑛(NaOH)𝑛(CO2)=0.2mol0.15mol=43即1𝑛(NaOH)𝑛(CO2)2,所以产物为Na2CO3、NaHCO3,设其物质的量分别为x、y,则2𝑥+𝑦=0.2mol𝑥+𝑦=0.15mol解得𝑥=0.05mol𝑦=0.10mol。答案解析关闭B-13-考点一考点二基础梳理考点突破方法指导CO2与碱反应产物的定量判断CO2通入NaOH、Ca(OH)2等强碱溶液时,生成物与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+2NaOHNa2CO3+H2OCO2+NaOHNaHCO3当n(OH-)∶n(CO2)的值不同时产物如下:考点二硅酸及硅酸盐工业-14-考点一考点二基础梳理考点突破落实基础1.硅酸(H2SiO3)(1)物理性质:硅酸不溶于水。(2)化学性质:①弱酸性(比碳酸还弱)。与NaOH溶液反应的化学方程式:2NaOH+H2SiO3Na2SiO3+2H2O;向Na2SiO3溶液中通入CO2的化学方程式:Na2SiO3+H2O+CO2H2SiO3↓+Na2CO3。②不稳定性。硅酸受热分解的化学方程式:H2SiO3H2O+SiO2。(3)用途:硅胶可用作干燥剂,也可以作催化剂的载体等。-15-考点一考点二基础梳理考点突破2.硅酸盐硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称,最简单的硅酸盐是硅酸钠,化学式为Na2SiO3,用氧化物的形式表示为Na2O·SiO2。硅酸钠的水溶液俗称水玻璃,是无色黏稠液体,常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料等。3.常见硅酸盐材料产品水泥玻璃陶瓷设备水泥回转窑玻璃窑—原料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英黏土-16-考点一考点二基础梳理考点突破4.特殊含硅材料(1)SiC(俗称金刚砂)具有金刚石结构,硬度大,可用作砂纸、砂轮的磨料。(2)含硅4%的硅钢具有很高的导磁性,可用作变压器的铁芯。(3)硅橡胶具有耐高温、耐低温的性质。-17-考点一考点二基础梳理考点突破考查角度一硅酸及硅酸钠例1下列有关硅及其化合物的说法中正确的是。B.硅胶多孔,吸水能力强,常用作袋装食品的干燥剂和抗氧化剂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.水玻璃是混合物,可用于生产黏合剂和防火剂E.硅胶是硅酸钠的水溶液失去水后形成的凝胶A.反应①Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3↓,反应②Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑,两反应是相互矛盾的,不可能都发生答案解析解析关闭A选项,两者反应条件不同,①在水溶液中进行符合强酸制弱酸,而②是在高温干态下进行,且反应物均为固体,生成物中有气体,属于熵增的反应,可以发生,错误;B选项,硅胶不具有还原性,错误;D选项,水玻璃是硅酸钠的水溶液,正确;E选项,硅胶是硅酸,错误。答案解析关闭CD-18-考点一考点二基础梳理考点突破方法指导(1)水玻璃是混合物;(2)我们常见的不溶于水的酸是硅酸,不与水反应的酸性氧化物是二氧化硅;(3)注意水玻璃及硅胶的用途。-19-考点一考点二基础梳理考点突破考查角度二硅酸盐工业例2下列有关玻璃的说法不正确的是()A.制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英B.玻璃在加热熔化时有固定的熔点C.普通玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅D.盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,是为了防止烧碱与二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口黏在一起答案解析解析关闭B选项,玻璃属于玻璃态物质,是混合物,没有固定的熔点,错误。答案解析关闭B-20-分类思想认识非金属及其化合物一、非金属单质除F、O外,非金属元素既有正价也有负价,所以非金属单质大多数既具有氧化性,又具有还原性;常作氧化剂的有O2、O3、Cl2、Br2等,常作还原剂的有C、Si。Cl2、Br2与水、碱反应既作氧化剂,又作还原剂。非金属气体单质只有第ⅦA族的F2、Cl2有颜色,均能与水、碱反应,其他气体单质均不与水、碱反应。-21-二、非金属氧化物1.酸性氧化物常见的酸性氧化物:CO2、SiO2、SO2、SO3。(1)规律:①均与碱、碱性氧化物发生非氧化还原反应,生成盐和水(或盐),如Ca(OH)2+SO2CaSO3↓+H2O、2NaOH+SiO2Na2SiO3+H2O、2NaOH+SO3Na2SO4+H2O、Na2O+CO2Na2CO3;②除SiO2外均与水反应生成酸,如CO2+H2OH2CO3、SO2+H2OH2SO3、SO3+H2OH2SO4。(2)特例:①SiO2不与水反应,但能与氢氟酸反应。②SO2具有还原性、漂白性,属于大气污染物,是形成酸雨的重要气体。-22-2.其他氧化物——常见的有NO、NO2和CO(1)NO2:NO2为红棕色，在常温常压下与水发生氧化还原反应,反应的化学方程式为3NO2+H2O2HNO3+NO。(2)NO:不溶于水,遇氧气变为红棕色,反应的化学方程式为2NO+O22NO2。(3)CO:难溶于水,无色气体,能与血红蛋白结合使人中毒。(4)上述氧化物均不属于酸性氧化物。-23-例1下列说法正确的是()A.NO2溶于水得到HNO3,所以NO2是酸性氧化物B.SiO2与氢氟酸反应,但其他酸性氧化物均不与任何酸反应C.酸性氧化物在常温下均能与氢氧化钠溶液反应D.酸性氧化物与NaOH反应生成的正盐水溶液均显碱性答案解析解析关闭A选项,NO2不属于酸性氧化物,错误;B选项,由SO2与硝酸、HClO发生氧化还原反应可知错误;由SO3可知D选项错误。答案解析关闭C-24-三、短周期非金属元素气态氢化物1.化学式(1)第ⅣA族、第ⅤA族的元素气态氢化物的化学式中H均在后面,如CH4、SiH4、NH3、PH3。(2)第ⅥA族、第ⅦA族的元素气态氢化物的化学式中H均在前面,如H2O、H2S、HF、HCl。2.水溶性及酸碱性(1)第ⅣA族的气态氢化物均不溶于水,其他主族的气态氢化物均溶于水。(2)第ⅤA族的元素气态氢化物水溶液显碱性,如NH3。(3)第ⅥA族、第ⅦA族的元素气态氢化物水溶液显酸性,如H2S、HF、HCl。-25-四、酸1.酸性强弱常见强酸有HCl、HBr、HI、HNO3、H2SO4,常见弱酸有HF、H2S、H2SO3、H2CO3、H2SiO3、HClO。应用:强酸制弱酸的实质是强酸与弱酸的盐反应,如由CO2(CO2与H2O结合成H2CO3)分别与Na2SiO3、NaClO、NaAlO2反应制取的弱酸分别为H2SiO3、HClO、Al(OH)3(两性氢氧化物)。CO2通入CaCl2溶液中无沉淀生成,因为HCl是强酸,不可能由H2CO3制得。-26-2.氧化还原性H2S、H2SO3、HI具有还原性,能与氧化剂发生反应;硝酸、浓硫酸具有强氧化性,与金属反应时不会生成氢气,且可溶解在金属活动性顺序中排在H后面的金属,如铜。3.水溶性及挥发性(1)只有H2SiO3不溶于水,其他酸均溶于水。(2)常见挥发性酸有HF、HCl、HBr、HI、HNO3,难挥发性酸为H2SO4,不稳定性