搜索
第11讲常见非金属及其重要化合物-2-最新考纲核心素养1.了解常见非金属元素(如H、C、N、O、Si、S、Cl等)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.了解常见非金属元素单质及其重要化合物对环境的影响。3.以上各部分知识的综合应用。1.以物质性质为突破点,在强调宏观辨识与微观探析的同时,利用平衡思想和变化观念等,将非金属元素及其化合物知识与金属元素及其化合物知识、反应原理、物质结构深度融合,构建立体知识网络结构。2.科学探究能设计并优化实验方案,对典型物质及其性质进行实验探究。3.创新意识尊重事实和证据,能独立思考,对相关性质和制备实验能大胆改进和创新-3-考点一考点二考点三考点四碳、硅及其重要化合物真题示例1.(2018江苏化学,1)CO2是自然界碳循环中的重要物质。下列过程会引起大气中CO2含量上升的是()A.光合作用B.自然降雨C.化石燃料的燃烧D.碳酸盐的沉积答案解析解析关闭光合作用消耗CO2,A项错误;雨水中溶有CO2,B项错误;化石燃料的燃烧释放大量的CO2,C项正确;碳酸盐能够吸收CO2生成碳酸氢盐,D项错误。答案解析关闭C-4-考点一考点二考点三考点四2.(2018江苏化学,3)下列有关物质性质与用途具有对应关系的是()A.NaHCO3受热易分解,可用于制胃酸中和剂B.SiO2熔点高硬度大,可用于制光导纤维C.Al2O3是两性氧化物,可用作耐高温材料D.CaO能与水反应,可用作食品干燥剂答案解析解析关闭NaHCO3能与胃酸(HCl)反应,可用作胃酸中和剂,与NaHCO3的不稳定性无关,A项错误;SiO2能作光导纤维,与SiO2的熔点高和硬度大无关,B项错误;Al2O3的熔点高,可作耐火、耐高温材料,与Al2O3是两性氧化物无关,C项错误;CaO可以和水反应生成Ca(OH)2,可用作食品干燥剂,D项正确。答案解析关闭D-5-考点一考点二考点三考点四3.(2019天津理综,10)多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。回答下列问题:Ⅰ.硅粉与HCl在300℃时反应生成1molSiHCl3气体和H2,放出225kJ热量,该反应的热化学方程式为。SiHCl3的电子式为。Ⅱ.将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法,对应的反应依次为:①SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g)ΔH10②3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g)ΔH20③2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g)3SiHCl3(g)ΔH3-6-考点一考点二考点三考点四(1)氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解KOH溶液制备,写出产生H2的电极名称(填“阳极”或“阴极”),该电极反应方程式为。-7-考点一考点二考点三考点四(2)已知体系自由能变ΔG=ΔH-TΔS,ΔG0时反应自发进行。三个氢化反应的ΔG与温度的关系如图1所示,可知:反应①能自发进行的最低温度是;相同温度下,反应②比反应①的ΔG小,主要原因是。(3)不同温度下反应②中SiCl4转化率如图2所示。下列叙述正确的是(填序号)。a.B点:v正v逆b.v正:A点E点c.反应适宜温度:480~520℃(4)反应③的ΔH3=(用ΔH1、ΔH2表示)。温度升高,反应③的平衡常数K(填“增大”“减小”或“不变”)。(5)由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除SiCl4、SiHCl3和Si外,还有(填分子式)。-8-考点一考点二考点三考点四答案Ⅰ.Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)ΔH=-225kJ·mol-1··Cl····Cl······Ⅱ.(1)阴极2H2O+2e-H2↑+2OH-或2H++2e-H2↑(2)1000℃ΔH2ΔH1导致反应②的ΔG小(3)a、c(4)ΔH2-ΔH1减小(5)HCl、H2-9-考点一考点二考点三考点四解析Ⅰ.首先书写反应的化学方程式:Si+3HClSiHCl3+H2,然后加上状态和焓变得热化学方程式:Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)ΔH=-225kJ·mol-1;SiHCl3的电子式为··Cl····Cl······Ⅱ.(1)用惰性电极电解KOH溶液,阴极是“放氢生碱”,电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-或2H++2e-H2↑。(2)要使反应①能自发进行,则体系自由能变ΔG0,由图1可知反应①能自发进行的最低温度为1000℃;反应②放热,ΔH2ΔH1导致反应②的ΔG比反应①小。-10-考点一考点二考点三考点四(3)A→D是反应②达平衡的过程,D点是平衡点;D→E是平衡移动的过程。B点未达平衡v正v逆,a正确;E点温度高于A点,则v正:A点E点,b错误;由图2可知平衡转化率在C→D时较高,对应温度为480~520℃,c正确。(4)根据盖斯定律:反应②-反应①可得反应③,则ΔH3=ΔH2-ΔH1;由于ΔH3=ΔH2-ΔH10,则升高温度反应③平衡常数K将减小。(5)由粗硅制备多晶硅的流程图可知首先生成氢气,后面消耗氢气,氢气可循环使用;开始消耗HCl,SiCl4氢化变为SiHCl3同时又生成HCl,HCl可以循环使用,因此HCl和H2都可循环使用。-11-考点一考点二考点三考点四4.(2018天津理综,7)下图中反应①是制备SiH4的一种方法,其副产物MgCl2·6NH3是优质的镁资源。回答下列问题:(1)MgCl2·6NH3所含元素的简单离子半径由小到大的顺序(H-除外):,Mg在元素周期表中的位置:,Mg(OH)2的电子式:。(2)A2B的化学式为。反应②的必备条件是。上图中可以循环使用的物质有。-12-考点一考点二考点三考点四(3)在一定条件下,由SiH4和CH4反应生成H2和一种固体耐磨材料(写化学式)。(4)为实现燃煤脱硫,向煤中加入浆状Mg(OH)2,使燃烧产生的SO2转化为稳定的Mg化合物,写出该反应的化学方程式:。(5)用Mg制成的格氏试剂(RMgBr)常用于有机合成,例如制备醇类化合物的合成路线如下:RBrRMgBr(R:烃基;R':烃基或H)依据上述信息,写出制备所需醛的可能结构简式:。-13-考点一考点二考点三考点四答案(1)r(H+)r(Mg2+)r(N3-)r(Cl-)第三周期ⅡA族[H··O······]-Mg2+[··O······H]-(2)Mg2Si熔融,电解NH3,NH4Cl(3)SiC(4)2Mg(OH)2+2SO2+O22MgSO4+2H2O(5)CH3CH2CHO、CH3CHO-14-考点一考点二考点三考点四解析此题属于无机化工流程图题,采用“各个击破法”解题。(1)MgCl2·6NH3所含元素的简单离子(H-除外)是Cl-、Mg2+、N3-、H+,根据规律,离子半径由小到大的顺序是r(H+)r(Mg2+)r(N3-)r(Cl-)。镁原子序数是12,在元素周期表中的位置是第三周期ⅡA族,Mg(OH)2是离子化合物,其电子式为。(2)根据元素守恒,A2B的化学式应为Mg2Si。反应②是电解熔融的无水氯化镁制备金属镁。根据流程图可知可以循环使用的物质有NH3和NH4Cl。(3)本步是根据信息推断反应产物,SiH4和CH4发生归中反应生成H2和SiC。[H··O······]-Mg2+[··O······H]--15-考点一考点二考点三考点四(4)本步是信息方程式书写,类似“钙基固硫”,发生反应的化学方程式为2Mg(OH)2+2SO2+O22MgSO4+2H2O。(5)依据信息,可以由CH3CHO和CH3CH2MgBr或CH3CH2CHO和CH3MgBr发生反应得到。-16-考点一考点二考点三考点四特别提醒(1)Si、SiO2用途易混淆。Si可用于制作半导体材料、光电池和芯片;SiO2用于制作光导纤维、石英玻璃和光学仪器等。(2)HF是弱酸,但能够与Si、SiO2反应,Si+4HFSiF4↑+2H2↑、SiO2+4HFSiF4↑+2H2O。其他的强酸都不能与Si、SiO2反应。(3)硅单质能够与NaOH溶液反应生成H2:Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑。(4)硅的还原性比碳强,但高温下碳可用于制取粗硅:SiO2+2CSi+2CO↑(之后粗硅精炼的反应为Si+2Cl2SiCl4、SiCl4+2H2Si+4HCl),原因是生成的CO是气体,气体逸出促进反应正向进行。-17-考点一考点二考点三考点四考点突破1.形成网络构建-18-考点一考点二考点三考点四2.扫除易忘知识盲点(1)Si的还原性强于C,但C能在高温下从SiO2中还原出(2)酸性氧化物一般能与水反应生成相应的酸,但SiO2不溶于水;酸性氧化物一般不与酸作用,但SiO2能与氢氟酸反应。(3)氢氟酸不能用玻璃容器盛放;NaOH溶液能用玻璃试剂瓶盛放,但不能用玻璃塞。(4)硅酸盐大多难溶于水,常见可溶性硅酸盐有硅酸钠(俗称泡花碱),其水溶液称为水玻璃。Si:SiO2+2CSi+2CO↑。-19-考点一考点二考点三考点四(5)H2CO3的酸性强于H2SiO3,所以有Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3↓+Na2CO3,但高温下反应Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑也能发生,原因可以从两方面解释:①硅酸盐比碳酸盐稳定;②由高沸点难挥发固体SiO2制得低沸点易挥发的CO2。(6)SiO2不导电,是制作光导纤维的材料;Si是半导体,是制作芯片及光电池的材料。(7)水泥、玻璃与陶瓷是三大传统无机非金属材料;碳化硅、氮化硅等是新型无机非金属材料。-20-考点一考点二考点三考点四应考训练考向1碳、硅及其化合物的性质、应用及转化1.(2019陕西高考二模)优美的陶瓷制品是中国对世界文明的一大贡献。中国人在仰韶文化时期已经制作和使用丰富多彩的陶器。下列关于陶瓷的说法正确的是()A.传统陶瓷属于硅酸盐材料之一B.陶瓷的主要成分是纯净物C.烧制陶瓷的原料为纯碱、石灰石和石英砂(主要成分为SiO2)D.烧制陶瓷时所发生的变化均为物理变化答案解析解析关闭含有硅酸盐成分的材料属于硅酸盐材料,传统陶瓷属于硅酸盐材料之一,故A正确;陶瓷的主要成分是硅酸盐、二氧化硅等的混合物,故B错误;纯碱、石灰石和石英砂(主要成分为SiO2)为玻璃的主要成分,烧制陶瓷的原料为黏土,故C错误;烧制陶瓷时生成了新的物质,所发生的变化有化学变化,故D错误。答案解析关闭A-21-考点一考点二考点三考点四2.(2019浙江嘉兴期末)有未知浓度的Ba(OH)2和NaOH的混合溶液,量取四份该溶液分别通入等量的CO2(已折算成标准状况下的体积,不考虑CO2在水中的溶解),生成沉淀的物质的量如下表:(1)该混合溶液中Ba(OH)2的物质的量浓度为。(2)实验Ⅳ最后所得溶液中碳酸钠的物质的量为。实验序号ⅠⅡⅢⅣCO2体积/mL2352235223522352样品体积/mL20.030.040.050.0沉淀物质的量/×10-2mol1.504.506.007.50答案(1)1.50mol·L-1(2)0.03mol-22-考点一考点二考点三考点四解析Ba(OH)2和NaOH混合溶液中通入CO2气体,依次发生反应①Ba(OH)2+CO2BaCO3↓+H2O、②NaOH+CO2Na2CO3+H2O、③Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3、④BaCO3+H2O+CO2Ba(HCO3)2。根据表中数据,样品体积依次增大10mL,实验Ⅱ比实验Ⅰ沉淀物质的量增大0.03mol,实验Ⅲ比实验Ⅱ沉淀物质的量增大0.015mol,实验Ⅳ比实验Ⅲ沉淀物质的量增大0.015mol,说明实验Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ没有生成Ba(HCO3)2;实验Ⅰ生成沉淀比Ⅱ少0.03mol,说明实验Ⅰ上述4个反应均有发生,氢氧化钠完全转化成碳酸氢钠。-23-考点一考点二考点三考点四(1)根据实验Ⅲ,设混合溶液中Ba(OH)2的物质的量浓度为cBa(OH)2+CO2BaCO3↓+H2O1mol1mol0.04L×c0.06mol10.04L×𝑐=10.06mol