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第一节碳、硅及无机非金属材料最新考纲1．了解碳、硅元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。2．了解碳、硅元素单质及其重要化合物对环境的影响。考点一碳及其化合物/知识·再认再现1．碳单质(1)存在：碳单质的存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为同素异形体。(2)结构金刚石：_________形空间网状结构；石墨：平面形层状结构。正四面体正六边理清概念基础需抓牢(3)物理性质：金刚石熔点高、硬度大；石墨熔点高、质___，有滑腻感，电的良导体。(4)主要化学性质——还原性①与O2反应O2足量：C＋O2=====点燃CO2；O2不足：2C＋O2=====点燃2CO。②与氧化物反应CuO：(冶炼金属)；SiO2：(制取粗硅)；H2O：(制取水煤气)。软2CuO＋C=====△2Cu＋CO2↑SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑C＋H2O(g)=====高温CO＋H2③与强氧化性酸反应浓H2SO4：；浓HNO3：。(5)用途：金刚石用于制造切割刀具；石墨用于制造电极、铅笔芯。C＋2H2SO4(浓)=====△CO2↑＋2SO2↑＋2H2OC＋4HNO3(浓)=====△CO2↑＋4NO2↑＋2H2O2．一氧化碳(CO)(1)物理性质：无色气体，有毒，难溶于水。(2)化学性质——还原性①燃烧：2CO＋O2=====点燃2CO2，淡蓝色火焰；②还原CuO：(冶炼金属)。CuO＋CO=====△Cu＋CO23．二氧化碳(CO2)(1)一种无色、无味的气体，能溶于水，固态CO2俗称干冰。(2)与H2O、Na2O、Ca(OH)2(足量、澄清)、Mg反应的化学方程式分别为CO2＋H2OH2CO3、Na2O＋CO2===Na2CO3、、______________________________。CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O2Mg＋CO2=====点燃2MgO＋C(3)CO2在自然界中的循环CO2的主要来源大量含碳燃料的燃烧自然界消耗CO2的主要反应①溶于江水、海水中：CO2＋H2OH2CO3；②光合作用将CO2转化为O2；③岩石的风化：CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)24．碳酸(H2CO3)弱酸性、不稳定性。碳酸(H2CO3)只能存在于水中。H2CO3在水中与CO2共存，因此常把CO2＋H2O当碳酸用。5．碳酸的酸式盐和正盐的比较(1)在水中的溶解性①含K＋、Na＋、NH＋4的正盐易溶于水，其余一般不溶于水；酸式盐均能溶于水。②一般来说，在相同温度下，难溶性正盐溶解度小于其酸式盐溶解度，如溶解度：Ca(HCO3)2CaCO3；可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度，如溶解度：Na2CO3NaHCO3。(2)热稳定性一般来说，热稳定性顺序为正盐酸式盐碳酸，如稳定性：Na2CO3NaHCO3H2CO3；可溶性正盐难溶性正盐，如CaCO3高温分解，而K2CO3不易分解。(3)水溶液酸碱性强弱物质的量浓度相同时，正盐溶液的pH大于其酸式盐溶液，如pH：Na2CO3溶液NaHCO3溶液。6．草酸、草酸盐的性质(1)草酸的性质草酸的化学式为H2C2O4，草酸晶体的化学式为H2C2O4·2H2O。①弱酸性：草酸为二元弱酸，酸性比醋酸的酸性强，电离方程式为H2C2O4H＋＋HC2O－4。②还原性：H2C2O4中C元素的化合价为＋3价，具有还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，反应的化学方程式为2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O。③不稳定性：草酸晶体受热易分解，反应的化学方程式为H2C2O4·2H2O=====△CO↑＋CO2↑＋3H2O。(2)草酸盐的性质①(NH4)2C2O4溶于水，加热分解，由氨水和草酸溶液反应生成。②CaC2O4不溶于水、醋酸，溶于盐酸、稀硝酸，灼烧时转变成碳酸钙或氧化钙。③MgC2O4、FeC2O4不溶于水，可由对应的可溶性金属盐与草酸铵反应而得到，加热分解可得到对应金属氧化物。题组·跟进训练1．碳及其化合物与科学、技术、社会、环境密切相关。下列有关说法中正确的是()A．12C、13C、14C、C60、石墨烯、金刚石都是碳的同素异形体，用途广泛B．用二氧化碳合成可降解的聚碳酸酯塑料，可以实现“碳”的循环利用C．石墨烯和碳纤维都是新型有机高分子材料D．碳纳米管是一种有机合成纤维，其比表面积大，可用作新型储氢材料解析：12C、13C、14C是碳元素的三种核素，不是同素异形体，A错误；用CO2合成可降解的聚碳酸酯塑料，可以实现“碳”的循环利用，B正确；石墨烯、碳纤维、碳纳米管都是碳的单质，是无机非金属材料，不是有机材料，C、D错误。答案：B2．碳和碳的化合物间的部分转化关系如图所示，下列说法正确的是()A．由碳酸转化成X一定要在加热条件下进行B．由碳转化为X一定发生的是化合反应C．物质X一定是二氧化碳D．若使一氧化碳转化成X，只能通过一氧化碳在空气(或氧气)中燃烧获得解析：由转化关系图可知，X是二氧化碳，碳酸在常温下就容易分解生成二氧化碳，故A错误，C正确；在高温的条件下，碳能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，该反应属于置换反应，故B错误；一氧化碳还可以通过还原氧化铁或还原氧化铜等方法转化成二氧化碳，故D错误。答案：C3．确定混合气体(CO、CO2)中含有CO气体的实验设计方法如图所示。请回答下列问题：(1)填写下列指定装置的作用。A：______________________。B：____________________。E：__________________。F：________________________。(2)写出C中的化学方程式：_____________________________________________________________________________。(3)确定混合气体中含有CO气体的实验现象：________________________________________________。(4)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。①CO(CO2)：_______________________________________。②CO2(CO)：________________________________________。答案：(1)A：除去混合气体中的CO2气体B：检验混合气体中CO2是否除尽E：除去尾气中的CO2气体F：除去尾气中的CO气体，防止污染环境(2)CO＋CuO=====△Cu＋CO2(3)B中无明显现象，C中的物质由黑色变成红色，D中的澄清石灰水变浑浊(4)①通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶，再通过盛有浓硫酸的洗气瓶②通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管4．草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K1＝5.4×10－2，K2＝5.4×10－5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色，熔点为101℃，易溶于水，受热脱水、升华，170℃以上分解。回答下列问题：(1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是____________，由此可知草酸晶体分解的产物中有______________。装置B的主要作用是___________________________________________。(2)乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和如图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、______________________。装置H反应管中盛有的物质是___________________________________________________。②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是________________________________________________________________。(3)设计实验证明：①草酸的酸性比碳酸的强_________________________________________________________________________________。②草酸为二元酸_________________________________________________________________________________。解析：(1)结合草酸晶体(H2C2O4·2H2O)的组成可知，澄清石灰水应是用来检验其分解产物CO2的存在。因草酸晶体易升华，且草酸钙难溶于水，若草酸进入C装置，会干扰CO2的检验，故装置B中冰水的主要作用是冷凝挥发出来的草酸。(2)①要验证草酸晶体分解产物中还有CO，只能通过检验CO与CuO反应的产物CO2的存在来达到这一目的。因为草酸晶体的分解产物本身含有CO2，会对CO的检验造成干扰，所以在检验CO前应将分解产物中的CO2除尽，可选用F装置来除去CO2，D装置用来检验CO2是否除尽。将除去CO2的气体通过盛有无水氯化钙的装置G干燥，然后通过盛有CuO的装置H，CuO将CO氧化为CO2，再将气体通过盛有澄清石灰水的D装置，用来检验CO2的存在。因CO有毒，最后可将尾气通过排水法收集。②若前一个装置D中澄清石灰水不变浑浊，说明草酸晶体分解的产物CO2已除尽；H中黑色CuO变红，同时其后的装置D中澄清石灰水变浑浊，说明草酸晶体分解产物中含有CO。(3)①根据强酸制弱酸的反应原理，可选择NaHCO3中加入草酸溶液的实验方法来证明草酸的酸性比碳酸的强。②根据酸碱中和反应原理，可采用中和滴定的方法用NaOH标准溶液来滴定一定物质的量浓度的草酸溶液，根据反应的草酸与NaOH的物质的量的比值为1∶2，证明草酸是二元酸。答案：(1)有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊CO2冷凝(水蒸气、草酸等)，防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2的检验(2)①F、D、G、H、D、ICuO②H中黑色粉末变为红色，其后的D中澄清石灰水变浑浊(3)①向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液，有气泡产生②用NaOH标准溶液滴定草酸溶液，消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍考点二硅、二氧化硅与硅酸/知识·再认再现1．硅(Si)(1)硅的存在：硅在自然界中以化合态存在，在地壳中的含量仅次于氧。(2)晶体硅的结构：与金刚石类似的空间网状结构。(3)物理性质：灰黑色，硬度大，熔、沸点高，具有金属光泽。理清概念基础需抓牢(4)化学性质：常温下与、_____、______________反应；加热时能与H2化合生成不稳定的氢化物SiH4，加热时还能与Cl2、O2化合分别生成SiCl4、SiO2。涉及的化学方程式如下：②与氢氟酸反应：____________________________。③与NaOH溶液反应：___________________________________。F2HFNaOH溶液Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑(5)硅的工业制法及提纯石英砂――→①焦炭高温粗硅――→②氯气加热SiCl4――→③氢气高温高纯硅涉及的化学方程式：①______________________________；②；③。SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑Si＋2Cl2=====△SiCl4SiCl4＋2H2=====△Si＋4HCl(6)用途：①良好的半导体材料；②太阳能电池；③计算机芯片。2．二氧化硅(SiO2)(1)二氧化硅存在于沙子、石英、水晶、玛瑙(含杂质的石英)等中。SiO2是由Si原子和O原子按个数比1∶2直接构成。Si、SiC、Si3N4、BN等也是直接由原子构成的。主要物理性质硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水化学性质①与水反应不反应②与酸反应只与氢氟酸反应：③与碱反应(NaOH)(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)④与