2021版高考化学一轮复习 第4章 非金属及其重要化合物 第13讲 碳、硅及无机非金属材料课件 新人

化学第4章非金属及其重要化合物第13讲碳、硅及无机非金属材料01练真题·明考向02课后达标检测考点一碳及其重要化合物[知识梳理]一、碳单质1．存在形式：金刚石、石墨、无定形碳、足球烯等，它们互为_______________。同素异形体2．主要化学性质——还原性(1)燃烧：C＋O2=====点燃CO2。(2)二、碳的氧化物——CO和CO21．一氧化碳的性质及应用(1)物理性质：无色、无味的气体，难溶于水，能使人中毒的原因是一氧化碳与人体内__________相结合，人体因缺氧而中毒。(2)化学性质及应用(写出有关化学方程式)①可燃性：_________________________，可做燃料。②还原性：CO还原Fe2O3的反应为______________________________，可用于冶炼金属。血红蛋白2CO＋O2=====点燃2CO23CO＋Fe2O3=====高温2Fe＋3CO22．二氧化碳的性质(1)物理性质：无色、无味的气体，能溶于水，固态CO2俗称_____。(2)化学性质：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，______________________________，____________________________。干冰CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O2Mg＋CO2=====点燃2MgO＋C3．CO2在自然界中的循环(1)CO2的主要来源：大量含碳燃料的燃烧。(2)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和有机物：6H2O＋6CO2――→光C6H12O6＋6O2。③岩石的风化：CaCO3＋H2O＋CO2===_______________。Ca(HCO3)2三、碳酸(H2CO3)碳酸是弱酸、不稳定，只能在水中存在。H2CO3在水中与CO2共存，因此常把CO2＋H2O当碳酸用。四、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的碳酸的正盐易溶于水，其余一般难溶于水；碳酸的酸式盐均能溶于水。(2)一般来说，在相同温度下，碳酸的难溶性正盐溶解度小于其酸式盐溶解度，如溶解度：Ca(HCO3)2CaCO3；碳酸的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，热稳定性顺序为碳酸的正盐碳酸的酸式盐碳酸，如稳定性：Na2CO3NaHCO3H2CO3；碳酸的可溶性正盐碳酸的难溶性正盐，如CaCO3高温下易分解，而K2CO3不易分解。3．水溶液的酸碱性相同温度下，物质的量浓度相同时，碳酸的正盐溶液的pH大于其酸式盐溶液的pH，如pH：Na2CO3溶液NaHCO3溶液。五、草酸(H2C2O4)、草酸盐的性质1．草酸(H2C2O4)的性质H2C2O4是二元弱酸；有较强的还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O；H2C2O4不稳定，固体受热易分解：H2C2O4=====△H2O＋CO↑＋CO2↑。2．草酸盐的性质(1)(NH4)2C2O4易溶于水，微溶于乙醇，加热易分解，由氨水与草酸溶液作用而成。(2)CaC2O4难溶于水和醋酸，能溶于盐酸和硝酸；灼烧时转变成氧化钙。(3)草酸镁、草酸亚铁等微溶于水，可由对应的可溶性金属盐与草酸铵在水溶液中反应而得，加热分解可得到对应金属氧化物。[自主检测]判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)(2019·高考全国卷Ⅲ，7C)活性炭具有除异味和杀菌作用。()(2)(2019·高考全国卷Ⅱ，11B)澄清的石灰水久置后出现白色固体：Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O。()(3)(2018·高考全国卷Ⅲ，10B)用标准HCl溶液滴定NaHCO3溶液来测定其浓度，选择酚酞为指示剂。()(4)(2018·高考全国卷Ⅰ，7D改编)含Li＋的滤液――→碳酸钠含Li沉淀，可用硫酸钠代替碳酸钠。()×√××(5)[2017·高考全国卷Ⅱ，26(4)改编]草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为2MnO－4＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。()(6)(2017·高考天津卷)将固体加热至恒重可除去NaHCO3固体中的Na2CO3。()(7)12C、13C、14C是碳的三种同素异形体。()(8)金刚石和石墨由相同的元素组成，因此它们具有相同的性质。()(9)石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应。()√××××(10)向Ca(ClO)2溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失。()(11)向CaCl2溶液中通入CO2，无明显现象，若先通入NH3再通入CO2，溶液会变浑浊。()(12)向饱和NaCl的氨水溶液中通入过量CO2气体，有晶体析出。()√√√演练一碳及其化合物的性质及对环境的影响1．化学与社会、科学、技术、环境密切相关。下列说法不正确的是()A．T­碳是一种新型三维碳结构晶体，与C60互为同素异形体B．推广利用CO2合成聚碳酸酯可降解塑料符合低碳经济理念C．将金属钛、铝混合后在空气中熔化可制得强度较大的钛铝合金材料D．为汽车安装尾气催化转化装置，可将尾气中的部分CO和NO转化为无毒气体解析：选C。B项，利用CO2合成聚碳酸酯类可降解塑料，实现“碳”的循环利用，减少二氧化碳的排放，故B正确；C项，在空气中加热熔化，金属易与氧气发生反应，所以不能直接在空气中制备钛铝合金，故C错误。2．用四种溶液进行实验，下表中溶液与操作及现象对应关系错误的是()选项溶液操作及现象A饱和Na2CO3溶液通入CO2，溶液变浑浊BNa2SiO3溶液通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失CCa(ClO)2溶液通入CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去D澄清石灰水通入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，又变浑浊解析：选B。A项，由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，在饱和Na2CO3溶液中发生反应：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓，因而会析出NaHCO3晶体；B项，发生反应：CO2＋Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3，H2SiO3与CO2不反应，浑浊不会消失；C项，发生反应：CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，溶液变浑浊，再加入品红溶液，品红被HClO氧化而褪色；D项，首先发生反应：CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，继续通入CO2至过量，生成可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH溶液，发生反应：2NaOH＋Ca(HCO3)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又变浑浊。3．碳和碳的氧化物是生活中的常见物质，回答下列问题：(1)下列有关说法正确的是________(填字母)。a．利用二氧化碳制造全降解塑料，可以减缓二氧化碳对环境的影响b．金刚石、石墨、C60的化学性质相似，物理性质却有很大差异c．木炭、一氧化碳在一定条件下都能还原氧化铜d．大气中二氧化碳的消耗途径主要是绿色植物的光合作用(2)吸烟对人体有害，燃着的香烟产生的烟气中含有一种能与血液中的血红蛋白结合的有毒气体，它是________(填化学式)。(3)影视舞台上经常看到云雾缭绕，使人如入仙境的景象，产生这一景象可用的物质是________(填物质名称)。(4)为减少二氧化碳对环境的影响，可将二氧化碳与氢气在300℃、200kPa、催化剂的条件下，反应生成一种清洁燃料甲醇(CH3OH)和水，其反应的化学方程式为________________________。答案：(1)abcd(2)CO(3)干冰(4)CO2＋3H2=======300℃、200kPa催化剂CH3OH＋H2O演练二CO2通入碱溶液中反应产物的定量分析4．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(CO2－3)与c(HCO－3)的比值为(不考虑CO2－3、HCO－3的水解)()A．1∶1B．1∶2C．2∶1D．1∶3解析：选B。n(CO2)＝3.36L22.4L·mol－1＝0.15mol，n(NaOH)＝0.2L×1.00mol·L－1＝0.20mol，由于1n（NaOH）n（CO2）2，故二者完全反应生成含Na2CO3和NaHCO3的混合溶液。设n(Na2CO3)＝x，n(NaHCO3)＝y，则有x＋y＝0.15mol（根据碳元素守恒）2x＋y＝0.20mol（根据钠元素守恒）解得x＝0.05mol，y＝0.10mol，则充分反应后溶液中c(CO2－3)∶c(HCO－3)＝0.05mol∶0.10mol＝1∶2。5．(2020·合肥期末)常温下，向Ba(OH)2和NaOH混合溶液中缓慢通入CO2至过量(溶液温度变化忽略不计)，生成沉淀物质的量与通入CO2体积的关系如图所示。下列说法不正确的是()A．b点时溶质为NaHCO3B．V4的值为90C．V1、V2、V3时，溶液中c(Ba2＋)·c(CO2－3)相等D．原混合溶液中n[Ba(OH)2]∶n(NaOH)＝1∶2解析：选D。ab段发生的反应为2OH－＋CO2===CO2－3＋H2O、CO2－3＋H2O＋CO2===2HCO－3，所以b点溶液中溶质为NaHCO3，故A正确；发生反应Ba2＋＋2OH－＋CO2===BaCO3↓＋H2O时消耗30mL的二氧化碳，发生反应NaOH＋CO2===NaHCO3时消耗30mL的二氧化碳，发生反应BaCO3＋CO2＋H2O===Ba2＋＋2HCO－3时消耗30mL的二氧化碳，所以V4的值为90，故B正确；Ksp(BaCO3)＝c(Ba2＋)·c(CO2－3)，温度不变，溶度积不变，故C正确；D项，原混合溶液中Ba(OH)2和NaOH的物质的量之比为1∶1，故D错误。CO2与碱反应产物的定量判断CO2通入NaOH、Ca(OH)2等强碱溶液的反应产物与CO2气体的通入量有关，当通入少量CO2时生成碳酸盐，当通入过量CO2时生成碳酸氢盐，当通入CO2的量介于两者之间时，既有碳酸盐又有碳酸氢盐生成，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，将CO2通入NaOH溶液中，可能发生的反应为①CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O；②CO2＋NaOH===NaHCO3。当n(OH－)∶n(CO2)的值不同时产物如下：考点二硅及其重要化合物无机非金属材料[知识梳理]一、硅单质(Si)1．存在：硅是一种亲氧元素，在自然界中以化合态存在，在地壳中的含量仅次于氧，硅单质主要有____________和____________两大类。结晶形无定形2．物理性质：晶体硅是灰黑色固体，硬度______，有脆性，熔、沸点______，具有金属光泽。大高3．化学性质：常温下能与F2、HF、NaOH反应；加热时能与H2化合生成不稳定的氢化物SiH4，还能与Cl2、O2化合分别生成SiCl4、SiO2。涉及的化学方程式如下：(1)与非金属单质反应O2：Si＋O2=====△SiO2F2：Si＋2F2===SiF4Cl2：Si＋2Cl2=====△SiCl4(2)与氢氟酸反应：______________________________。(3)与NaOH溶液反应：__________________________________________。(4)制法：SiO2＋2C=====高温Si(粗)＋2CO↑。(5)用途：①良好的半导体材料；②太阳能电池；③计算机芯片。Si＋4HF===SiF4↑＋