（课标I）2020版高考化学一轮复习 专题七 碳、硅及其化合物 无机非金属材料课件

专题七碳、硅及其化合物无机非金属材料高考化学(课标专用)A组课标Ⅰ卷题组五年高考考点一碳及其化合物考点二硅及其化合物无机非金属材料1.(2019课标Ⅰ,7,6分)陶瓷是火与土的结晶,是中华文明的象征之一,其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是 ()A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色,来自氧化铁B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品,由黏土经高温烧结而成C.陶瓷是应用较早的人造材料,主要化学成分是硅酸盐D.陶瓷化学性质稳定,具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点答案A本题涉及的考点是传统硅酸盐材料陶瓷的有关性质,考查了学生对基础化学知识的再现、辨认、整合能力,体现了宏观辨识与微观探析的学科核心素养,并且弘扬了中华优秀传统文化。A项,氧化铁为红色固体,瓷器的青色不可能来自氧化铁,故错误。知识拓展三大传统硅酸盐材料:陶瓷、水泥、玻璃。其中陶器、瓷器是在中国诞生的,是中华文明的象征之一。2.(2012课标,8,6分)下列说法中正确的是 ()A.医用酒精的浓度通常为95%B.单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料C.淀粉、纤维素和油脂都属于天然高分子化合物D.合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料答案BA中医用酒精的体积分数通常为75%;C中油脂的相对分子质量较小,不属于高分子化合物;D中合成纤维属于有机高分子材料。B组课标Ⅱ、Ⅲ及其他省(区、市)卷题组考点一碳及其化合物1.(2018江苏单科,1,2分)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CA项,光合作用会吸收CO2放出O2;B项,自然降雨对大气中的CO2含量影响不大;D项,碳酸盐的沉积对大气中的CO2含量影响不大。知识拓展植物的光合作用吸收CO2,植物的呼吸作用会释放CO2。2.(2016江苏单科,1,2分)大气中CO2含量的增加会加剧“温室效应”。下列活动会导致大气中CO2含量增加的是 ()A.燃烧煤炭供热B.利用风力发电C.增加植被面积D.节约用水用电答案A煤炭燃烧供热时会产生CO2。3.(2019江苏单科,20,14分)CO2的资源化利用能有效减少CO2排放,充分利用碳资源。(1)CaO可在较高温度下捕集CO2,在更高温度下将捕集的CO2释放利用。CaC2O4·H2O热分解可制备CaO,CaC2O4·H2O加热升温过程中固体的质量变化如图1。图1①写出400~600℃范围内分解反应的化学方程式:。②与CaCO3热分解制备的CaO相比,CaC2O4·H2O热分解制备的CaO具有更好的CO2捕集性能,其原因是。(2)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如图2。图2①写出阴极CO2还原为HCOO-的电极反应式:。②电解一段时间后,阳极区的KHCO3溶液浓度降低,其原因是。(3)CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法,其过程中主要发生下列反应:反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2kJ·mol-1反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=-122.5kJ·mol-1在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下,CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图3。其中:CH3OCH3的选择性= ×100%图3 3322CHHCOOC的物质的量反应的的物质的量①温度高于300℃,CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是。②220℃时,在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后,测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度,一定能提高CH3OCH3选择性的措施有。答案(14分)(1)①CaC2O4 CaCO3+CO↑②CaC2O4·H2O热分解放出更多的气体,制得的CaO更加疏松多孔(2)①CO2+H++2e- HCOO-或CO2+HC +2e- HCOO-+C ②阳极产生O2,pH减小,HC 浓度降低;K+部分迁移至阴极区(3)①反应Ⅰ的ΔH0,反应Ⅱ的ΔH0,温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升,使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降,且上升幅度超过下降幅度②增大压强、使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂3O23O3O解析本题涉及的知识点有热重实验、电解原理的应用、化学平衡移动等,通过分析图像,做出合理解释,考查了学生分析和解决化学问题的能力,体现了变化观念与平衡思想的学科核心素养,以及创新思维和创新意识的价值观念。(1)①根据图中质量变化可知,CaC2O4·H2O分解产生的气态产物依次为H2O(g)、CO、CO2,固体分解过程为CaC2O4·H2O→CaC2O4→CaCO3→CaO。②CaO捕集CO2的性能与CaO与CO2气体的接触面积有关,CaC2O4·H2O分解产生的气体更多,使生成的CaO更加疏松多孔,捕集性能更好。(2)①CO2、HCOO-中碳元素化合价分别为+4、+2价,阴极电极反应式为CO2+2e-+H+ HCOO-。②阳极区生成O2:4OH--4e- O2↑+2H2O(或2H2O-4e- O2↑+4H+),溶液pH减小,HC 与H+反应生成CO2逸出,K+部分通过阳离子交换膜移向阴极区,故阳极区KHCO3溶液浓度降低。(3)①从反应特点看,反应Ⅰ是吸热反应、反应Ⅱ是放热反应,温度升高,CH3OCH3的选择性急剧下降,大于300℃时CO2平衡转化率上升,说明升高温度,反应Ⅰ中CO2的转化率上升幅度超过反应Ⅱ中CO2的转化率降低幅度。3O②反应Ⅱ是气体分子数减小的反应,可以增大压强使平衡向右移动;从影响反应速率的角度考虑,反应时间不变的条件下,可使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂。4.(2018天津理综,10,14分)CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问题:(1)CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,CO2主要转化为(写离子符号);若所得溶液c(HC )∶c(C )=2∶1,溶液pH=。(室温下,H2CO3的K1=4×10-7;K2=5×10-11)(2)CO2与CH4经催化重整,制得合成气:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:3O23O化学键C—HC OH—HC← O(CO)键能/kJ·mol-14137454361075则该反应的ΔH=。分别在VL恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压,容积可变)中,加入CH4和CO2各1mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是(填“A”或“B”)。②按一定体积比加入CH4和CO2,在恒压下发生反应,温度对CO和H2产率的影响如图1所示。此反应优选温度为900℃的原因是。图1(3)O2辅助的Al-CO2电池工作原理如图2所示。该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。图2电池的负极反应式:。电池的正极反应式:6O2+6e- 6 6CO2+6  3C2 +6O2反应过程中O2的作用是。2O2O24O该电池的总反应式:。答案(14分)(1)C 10(2)①+120kJ·mol-1B②900℃时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低(3)Al-3e- Al3+(或2Al-6e- 2Al3+)催化剂2Al+6CO2 Al2(C2O4)323O解析(1)NaOH溶液吸收CO2后所得溶液pH=13,CO2主要转化为C ;由H2CO3的二级电离平衡常数知,当溶液中c(HC )∶c(C )=2∶1时,K2= = =5×10-11,故c(H+)=1×10-10mol·L-1,则溶液pH=10。(2)①由已知键能数据知,反应的ΔH=4×413kJ·mol-1+2×745kJ·mol-1-(2×1075kJ·mol-1+2×436kJ·mol-1)=+120kJ·mol-1;已知正反应是气体分子数增大的吸热反应,A(恒容)与B(恒压,容积可变)相比,B中压强小于A,减压平衡正向移动,则B容器中反应达到平衡后吸收的热量较多。②观察图像知,900℃时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低,故此反应优选温度为900℃。23O3O23O233(H)(CO)(HCO)ccc(H)2c(3)观察原电池工作原理图知,铝电极作负极,多孔碳电极作正极,故负极反应式为Al-3e- Al3+;正极反应式为6O2+6e- 6 、6CO2+6  3C2 +6O2,由此可知反应过程中O2的作用是催化剂;电池总反应式为2Al+6CO2 Al2(C2O4)3。易混易错恒容容器是指容积不变的容器,气体的量发生变化时压强发生改变;恒压容器是指压强不变的容器,气体的量发生变化时容器容积发生改变。2O2O24O5.(2017北京理综,26,13分)TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物,制备纯TiCl4的流程示意图如下:钛精矿 粗TiCl4 纯TiCl4资料:TiCl4及所含杂质氯化物的性质化合物SiCl4TiCl4AlCl3FeCl3MgCl2沸点/℃58136181(升华)3161412熔点/℃-69-25193304714在TiCl4中的溶解性互溶——微溶难溶(1)氯化过程:TiO2与Cl2难以直接反应,加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。已知:TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+O2(g)ΔH1=+175.4kJ·mol-12C(s)+O2(g) 2CO(g)ΔH2=-220.9kJ·mol-1①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式:。②氯化过程中CO和CO2可以相互转化,根据右图判断:CO2生成CO反应的ΔH0(填“”“”或“=”),判断依据:。③氯化反应的尾气须处理后排放,尾气中的HCl和Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液,则尾气的吸收液依次是。④氯化产物冷却至室温,经过滤得到粗TiCl4混合液,则滤渣中含有。(2)精制过程:粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。示意图如下:物质a是,T2应控制在。答案(13分)(1)①TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(g)+2CO(g)ΔH=-45.5kJ·mol-1②随温度升高,CO含量增大,说明生成CO的反应是吸热反应③H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液④MgCl2、AlCl3、FeCl3(2)SiCl4高于136℃,低于181℃解析(1)①将已知的两个热化学方程式相加,即可得出答案。②观察图像可知,随着温度的升高,CO的含量增大,说明平衡向生成CO的方向移动,所以生成CO的反应是吸热反应,ΔH0。④在室温下,TiCl4、SiCl4为液态,AlCl3、FeCl3、MgCl2为固态且在TiCl4中微溶或难溶,所以滤渣中应含有AlCl3、FeCl3、MgCl2,但AlCl3、FeCl3在TiCl4中微溶,故粗TiCl4混合液中仍然会存在少量的AlCl3、FeCl3。(2)TiCl4在蒸馏塔二中被蒸出,说明物质a应是一种沸点比TiCl4低的物质,结合题给资料可知a是SiCl4。T2应控制在136℃以上,181℃以下,确保TiCl4被蒸出,同时AlCl3等杂质不能被蒸出。审题方法认真读题,捕捉到题目中的所有信息,依据相关知识进行分析。考点二硅及其化合物无机非金属材料1.(2019北京理综,6,6分)下列我国科研成果所涉及材料中,主要成分为同主族元素形成的无机非金属材料的是 ()答案A本题以新材料为背景考查金属材料、无机非金属材料、有机合成材料等知识;以我国科研成果为载体考查学生的识记、再现及辨识能力;借助物质的组成、性质考查学生宏观辨识与微观探析的学科核心素养,体现了增加民族自豪感的价值观念。B项,2022年冬奥会的速滑服是由有机合成材料制成的;C项,碳包覆银纳米线是金属材料;D项,钛合金筛网轮是金属材料。知识拓展目