（江苏专用版）2020版高考化学总复习 专题三 第2讲 碳、硅及其化合物 无机非金属材料课件

第2讲碳、硅及其化合物无机非金属材料考点一碳、硅单质及其化合物的性质与用途考点二无机非金属材料总纲目录高考演练考点一碳、硅单质及其化合物的性质与用途一、碳的单质及其化合物1.碳的单质 2.碳的化合物二、硅1.存在、结构、物理性质、制备和用途2.硅的化学性质硅的化学性质不活泼,常温下只能与F2、氢氟酸、强碱溶液反应;在加热条件下,能与O2、Cl2等少数非金属单质化合。 三、二氧化硅1.【易错辨析】判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。(1)单质硅用于制造光导纤维。 (✕)(2)二氧化硅具有较强的导电性,可用于制造光导纤维。 (✕)(3)Si可用作太阳能电池和光导纤维的材料。 (✕)(4)SiO2既溶于NaOH溶液又溶于HF溶液,说明SiO2是两性氧化物。 (✕)(5)CO2是酸性氧化物,但也有氧化性。 (√)(6)自然界中碳元素全部以化合物形式存在。 (✕)(7)碳单质的化学性质主要表现为还原性,能被氧化剂氧化为+2价或+4价的化合物。 (√)(8)氢氟酸具有强酸性,可用于雕刻玻璃。 (✕)(9)碳单质一定是原子晶体。 (✕)(10)工业制取粗硅是高温下用C还原SiO2。 (√)(11)晶体硅的熔点比金刚石高。 (✕)(12)二氧化硅是制造太阳能电池板的主要材料。 (✕)(13)硅与HF反应放出H2,能说明硅是活泼金属。 (✕)(14)CO2不支持任何物质燃烧。 (✕)(15)高纯硅广泛应用于太阳能电池、计算机芯片和光导纤维。 (✕)2.【多维思考】(1)将下列物质和其物理性质或用途用短线连接起来。①金刚石a.质软、能导电,可制电极②石墨b.作吸附剂、脱色剂③C60c.熔点高、硬度大,制饰品和切削工具④活性炭d.熔点高,半导体材料和制光电池的材料⑤晶体硅e.具有特殊结构,可为新型催化剂或催化剂载体⑥二氧化硅f.制冷剂、灭火剂⑦干冰g.制光导纤维(2)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:a.CO(CO2):。b.CO2(CO):。c.CO2(O2):。d.CO2(SO2):。e.CO2(HCl):。答案(1)①—c②—a③—e④—b⑤—d⑥—g⑦—f(2)a.通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶b.通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管c.通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管d.通过盛有饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液的洗气瓶e.通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶题组一碳和硅的性质及应用1.(2018徐淮连宿高三上期末)下列有关物质性质与用途具有对应关系的是 (C)A.Si的熔点高,可用作半导体材料B.SO2具有氧化性,可用于漂白纸浆C.Na2CO3溶液呈碱性,可用于洗涤油污D.Al2O3硬度很大,可用于制造耐火材料解析A项,Si用作半导体材料与其熔点高低无关,故错误;B项,SO2具有氧化性与其可用于漂白纸浆无对应关系,故错误;D项,Al2O3可用于制造耐火材料与“Al2O3熔点很高”有关,与其“硬度很大”无对应关系,故错误。2.硅及其化合物的应用范围很广。下列说法中正确的是 (A)A.硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B.粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应C.反应:Si+2NaOH+H2O Na2SiO3+2H2↑中,Si为还原剂,NaOH和H2O为氧化剂D.硅能与氢氟酸反应,则硅也可以与盐酸反应解析B项,粗硅提纯涉及的反应有:Si+2Cl2 SiCl4、SiCl4+2H2Si+4HCl,都是氧化还原反应,错误;C项,该反应的实质是Si先与H2O反应:Si+3H2O H2SiO3+2H2↑,H2SiO3再与NaOH发生复分解反应生成Na2SiO3,故只有H2O是氧化剂,错误;D项,硅能与氢氟酸反应,但不能与盐酸反应,错误。题组二二氧化碳和二氧化硅3.(2018盐城期末)光导纤维的应用使人们可以在家中坐享“互联网+”带来的变革与实惠,下列物质中可以用来生产光导纤维的是 (B)A.硫B.二氧化硅C.铁D.氧化铝解析制造光导纤维的主要原料是二氧化硅,所以生产光导纤维的主要成分为二氧化硅。4.用四种溶液进行实验,下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系正确的是 (D)选项操作及现象溶液A通入CO2,溶液变浑浊,继续通入CO2至过量,浑浊消失饱和Na2CO3溶液B通入CO2,溶液变浑浊,继续通入CO2至过量,浑浊消失Na2SiO3溶液C通入CO2,溶液变浑浊,继续通入CO2至过量,浑浊不消失,再加入品红溶液,红色褪去Ca(ClO)2溶液D通入CO2,溶液变浑浊,继续通入CO2至过量,浑浊消失,再加入足量NaOH溶液,又变浑浊Ca(OH)2溶液解析A项,向饱和Na2CO3溶液中通入CO2,会发生反应生成碳酸氢钠,相同温度下碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠,所以会析出碳酸氢钠晶体,继续通入CO2气体,浑浊不消失,故错误;B项,向Na2SiO3溶液中通入CO2,会产生硅酸,硅酸是不溶于水的白色沉淀,溶液变浑浊,继续通入CO2至过量,浑浊不会消失,故错误;C项,向Ca(ClO)2溶液中通入CO2,会生成碳酸钙和次氯酸,溶液变浑浊,碳酸钙与H2O和过量的CO2反应会转化为碳酸氢钙,浑浊消失,次氯酸具有强氧化性,可使品红溶液褪色,故错误;D项,向氢氧化钙溶液中通入CO2会生成碳酸钙沉淀,溶液变浑浊,继续通入CO2气体,碳酸钙转化为碳酸氢钙,浑浊消失,加入NaOH溶液后,碳酸氢钙和氢氧化钠反应会生成碳酸钙,溶液又变浑浊,故正确。5.用1L1.0mol·L-1NaOH溶液吸收0.8molCO2,所得溶液中的C 和HC的物质的量浓度之比为 (A)A.1∶3B.1∶2C.2∶3D.3∶223O3O解析根据化学方程式2NaOH+CO2 Na2CO3+H2O、NaOH+CO2 NaHCO3,可知n(NaOH)∶n(CO2)=1∶1时,产物为NaHCO3;n(NaOH)∶n(CO2)=2∶1时,产物为Na2CO3;1∶1n(NaOH)∶n(CO2)2∶1时,产物为Na2CO3和NaHCO3的混合物。由题可知1∶1n(NaOH)∶n(CO2)2∶1,设生成Na2CO3的物质的量为x,生成NaHCO3的物质的量为y,根据化学反应前后原子的数目不变,对于钠原子有2x+y=1L×1.0mol·L-1,对于碳原子有x+y=0.8mol,解得x=0.2mol,y=0.6mol,故x∶y=1∶3。拓展升华二元弱酸(或酸酐)与强碱溶液反应产物的确定技巧1.在强碱溶液中通入二元弱酸的酸酐(如CO2、SO2)或滴加二元弱酸(如H2S)溶液,由于量的不同可能出现碱过量生成正盐、酸(或酸酐)过量生成酸式盐等情况,对其反应产物成分的判断和质量的确定涉及定性和定量两个方面。定性方面常用数轴法判断产物的可能成分,具体解题步骤为:(1)判断可能发生的反应,写出化学方程式;(2)按恰好完全反应,确定相关物质的物质的量之比(即寻找临界点);(3)画数轴,确定讨论范围,进行判断。定量方面常用讨论法和守恒法予以巧解。比如将一定量的CO2气体通入一定量的NaOH溶液中:(1)反应原理NaOH Na2CO3 NaHCO3(2)反应后溶质成分的判断也可用数轴来表示: 2.CO2与强碱溶液反应产物的确定方法将CO2通入NaOH溶液中,充分反应后再向溶液中滴加盐酸,依据实验现象来判断产物,设产生的气体体积与加入盐酸的体积的关系如图所示,则依据a与b的关系可以判断溶液的组成并计算各组分的物质的量。 (1)若a=0,溶质只有NaHCO3;(2)若a=b-a即a= b,溶质只有Na2CO3;(3)若ab-a即2ab,溶质为NaOH和Na2CO3(NaOH只消耗HCl,不产生气体);(4)若ab-a即2ab,溶质为Na2CO3和NaHCO3。123.依据产物质量判断产物组成若已知溶液蒸干后所得固体的质量,用极端假设法,假设固体全部是Na2CO3或全部是NaHCO3,计算出其质量后,将已知条件与计算结果相比较,即可确定产物的成分,然后根据固体的质量和钠原子(或碳原子)守恒可建立方程组计算固体的组成、NaOH溶液的物质的量浓度(或通入CO2的体积)。考点二无机非金属材料1.硅酸的性质、制备及用途2.硅酸盐(1)硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分。硅酸盐矿物的成分复杂,多用氧化物的形式表示它们的组成,如硅酸钠(Na2SiO3)可写成⑥Na2O·SiO2,白云母(KH2Al3Si3O12)可写成⑦K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O。(2)硅酸钠(Na2SiO3)白色、可溶于水的粉末状固体,其水溶液俗称⑧水玻璃,有黏性,水溶液显碱性。与盐酸反应:Na2SiO3+2HCl 2NaCl+H2SiO3↓。与CO2水溶液反应:Na2SiO3+CO2+H2O Na2CO3+H2SiO3↓。贮存:盛Na2SiO3溶液的试剂瓶不能用玻璃塞。用途:黏合剂(矿物胶)、耐火阻燃材料。3.无机非金属材料(1)传统无机非金属材料水泥玻璃陶瓷主要原料石灰石、黏土、石膏⑨纯碱、石灰石、石英砂黏土主要设备水泥回转窑玻璃熔炉陶瓷窑玻璃生产中的两个重要反应:Na2CO3+SiO2  Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2  CaSiO3+CO2↑。(2)新型无机非金属材料,如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷等。1.【易错辨析】判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。(1)制水泥和玻璃都用石灰石作原料。 (√)(2)硅酸钠可以表示为Na2O·SiO2。 (√)(3)Na2SiO3+CO2+H2O Na2CO3+H2SiO3↓说明硅酸酸性比碳酸弱。 (√)(4)SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑说明碳酸酸性比硅酸强。 (✕)(5)带玻璃塞的玻璃试剂瓶不能盛放Na2SiO3、NaOH、HF等。 (√)(6)涤纶、塑料、光导纤维都是有机高分子材料。 (✕)(7)普通水泥和普通玻璃都是纯净物。 (✕)(8)水晶、玻璃、陶瓷、水泥、金刚砂都是硅酸盐产品。 (✕)(9)传统硅酸盐材料均含硅元素,并经过高温的生产过程。 (√)(10)新型无机非金属材料均有特殊生物学、光学及耐高温的性能。 (✕)(11)硅胶可作袋装食品的干燥剂。 (√)(12)含硅胶、铁粉的透气小袋与食品一起密封保存的过程中没有发生化学变化。 (✕)2.【多维思考】填写下列材料主要化学成分的化学式。(1)刚玉:;(2)大理石、石灰石:;(3)普通玻璃:;(4)石英、水晶:。答案(1)Al2O3(2)CaCO3(3)CaSiO3、Na2SiO3、SiO2(4)SiO2题组硅酸和硅酸盐无机非金属材料1.(2018常州一模)下列有关物质性质及对应用途的说法正确的是 (B)A.利用浓硫酸的脱水性,干燥氢气B.氧化镁熔点高,可用于制造耐高温材料C.碳酸钠溶液呈碱性,可用于治疗胃酸过多D.二氧化硅不与任何酸反应,可用石英制造耐酸容器解析A项,浓硫酸具有吸水性,可干燥气体,且其与氢气不反应,可干燥氢气,与其脱水性无关,错误;B项,熔点高的物质可作耐高温材料,氧化镁的熔点高,可用于制造耐高温材料,正确;C项,碳酸钠溶液的碱性较强,不能中和胃酸,应选氢氧化铝或碳酸氢钠治疗胃酸过多,错误;D项,二氧化硅可以与HF反应,用石英制造耐酸容器,含HF的应盛放在塑料容器中,错误。2.下列有关硅及其化合物的说法中正确的是 (D)A.硅酸钠属于盐,不属于碱,所以硅酸钠溶液可以保存在带磨口玻璃塞的试剂瓶中B.反应①Na2SiO3+H2O+CO2 Na2CO3+H2SiO3↓,反应②Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑,两反应是相互矛盾的,不可能都发生C.普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料D.祖母绿的主要成分为Be3Al2Si6O18,用氧化物形式表示为3BeO·Al2O3·6SiO2解析A项,硅酸钠溶液具有黏性,故不能保存在带磨口玻璃塞的试剂瓶中;B项,反应①遵循较强酸制较弱酸原理,反应②能发生是因为反应条件为高温且生成物中有气体,二者不矛盾;C项,石英玻璃主要成分为SiO2,不属于硅酸盐材料。反思归纳硅及其化合物用途的易错点(1)用作半导体材料的是晶体硅