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第四章非金属及其化合物[五年考情][命题分析]综合近5年全国卷高考试题，我们发现高考命题在本章呈现以下规律：1．从考查题型看：试题可以以选择题的形式出现，也有以实验题和无机推断题的形式出现，以环保为主题设计问题的可能性比较大。其命题形式一般为实验探究、计算、推断等。2．从考查知识点看：对于非金属元素的考查，高考主要侧重于SO2、NO、NO2、CO、Cl2、NH3、HNO3、H2SO4、碳酸盐等物质的性质及其应用。3．从命题思路上分析：以非金属元素及其化合物的知识为载体，联系实际应用及生活、生产相关知识，综合应用各种化学基本概念、基本理论知识，考查学生对知识的掌握程度，灵活应用知识解决问题的能力。[备考策略]根据近5年全国卷高考命题特点和规律，复习本章时要注意以下几个方面：1．本章中需要记忆的知识点较多，教师在教学时要注意引导学生以点带线，以线连面，即以具体推一般，以个别推整体。2．要抓住“位—构—性”三者的关系，充分体现元素周期律、元素周期表的理论指导作用。3．要充分体现氧化还原反应、离子反应等基本理论的指导作用。4．本章涉及的化学实验较多，要注意对实验的原理、设计、操作的要点及注意事项的理解，通过对实验现象的观察与思考，加深对物质性质的理解和掌握。第10讲无机非金属材料的主角——硅微考点•大突破微充电•提素养微真题•大揭秘考纲微解读考向微预测1.了解碳、硅的原子结构、认识硅在自然界的存在形式2．了解碳、硅及其重要化合物的主要性质3．了解硅酸盐产品及其在生产生活中的用途高考的考查点有三个：一是以新材料、新技术为背景考查C、Si及其重要化合物的性质及应用；二是以推断题考查C、Si及其化合物之间的转化关系；三是以硅、硅酸的制备为载体，考查实验探究能力。特别注意Si、SiO2在现代科技中的用途常以选择题形式出现，已成为高考考查的热点。微考点•大突破A基础篇微考点1碳、硅单质的性质1．碳、硅元素在自然界中的存在形态(1)碳：既有游离态又有化合态。(2)硅：只有。硅在自然界中的含量占第位。化合态二2．碳、硅单质的物理性质和用途(用短线连接)3．碳和硅的化学性质——还原性(1)碳单质的化学性质①与O2反应a．O2不足：。b．O2足量：。2C＋O2=====点燃2COC＋O2=====点燃CO2②与其他物质反应a．与CuO反应：。b．与CO2反应：。c．与水蒸气反应：。d．与浓硫酸反应：。2CuO＋C=====△2Cu＋CO2↑CO2＋C=====高温2COC＋H2O(g)=====高温CO＋H2C＋2H2SO4(浓)=====△CO2↑＋2SO2↑＋2H2O(2)硅单质的化学性质①与O2反应：。②与Cl2反应：。③与氢氟酸反应：。4．硅的工业制法用焦炭和二氧化硅在电炉中反应得到粗硅，反应的化学方程式为。Si＋O2=====△SiO2Si＋2Cl2=====高温SiCl4Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑2C＋SiO2=====高温Si＋2CO↑微助学1．Si的还原性强于C，但C能还原SiO2生成Si，且氧化产物为CO；2C＋SiO2=====高温Si＋2CO↑，其原因是产物CO为气体，它的放出降低了生成物浓度，促使反应向正反应方向进行。2．不要混淆硅和二氧化硅的用途；用作半导体材料的是晶体硅而不是SiO2，用于制作光导纤维的是SiO2。3．不要混淆常见含硅物质的成分(1)计算机芯片的成分是晶体硅而不是SiO2。(2)水晶、石英、玛瑙等主要成分是SiO2，而不是硅酸盐。(3)传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分是硅酸盐。微诊断判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。1．单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料。()2．高纯度的单晶硅用于制造光导纤维。()3．硅主要以单质形式存在于自然界中。()√提示二氧化硅用于制造光导纤维。××提示自然界中无单质硅。4．硅是一种良好的半导体材料。()5．碳有多种同素异形体，氧不存在同素异形体。()√提示碳有多种同素异形体，氧也存在同素异形体，如O2、O3。×微练一新材料、新技术下碳的考查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项错误；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项正确；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两项错误。答案B2．(2018·海淀一模)平昌冬奥会“北京8分钟”主创团队用石墨烯制作了－20℃能发热4h的智能服饰；用铝合金管材和碳纤维制作了高2.35m、重量仅为10kg的熊猫木偶，向世界展现了新时代的中国形象。下列说法不正确的是()A．石墨烯是能导热的金属材料B．铝合金是密度较低的金属材料C．碳纤维是耐低温的无机非金属材料D．新型材料种类多、用途广解析石墨烯是碳的一种单质，属于无机非金属材料，故A项错误；铝合金的密度较小，属于金属材料，故B项正确；碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，属于无机非金属材料，故C项正确；人们依据生产生活的需要研制出很多种用途不同的新型材料，如功能新型材料、新的合金材料等，故D项正确。答案A微练二硅的性质3．下列关于硅的说法中，不正确的是()A．硅是非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体B．硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应解析晶体硅虽然外形像金属(有金属光泽)，但实际上属于非金属；硅既有金属性，又有非金属性，其导电性也介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料；硅的化学性质不活泼(尤其是在常温下)，但常温下能与氟气、氟化氢和NaOH溶液等发生反应；加热至一定温度时，硅能与氯气、氧气等发生反应。答案C微练三工业制取高纯度硅4．半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”，即由SiO2制取Si。制取过程中不涉及的化学反应是()A．2C＋SiO2=====高温Si＋2CO↑B．SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2OC．Si＋2Cl2=====高温SiCl4D．SiCl4＋2H2=====高温Si＋4HCl解析由SiO2制取Si时要先制得粗硅，反应为2C＋SiO2=====高温Si＋2CO↑，然后再进行提纯，反应依次为Si＋2Cl2=====高温SiCl4、SiCl4＋2H2=====高温Si＋4HCl。答案B5．硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。(1)硅在元素周期表中的位置是_____________________。(2)工业上生产粗硅的反应有：SiO2＋2C=====3273KSi(粗)＋2CO↑；SiO2＋3C=====3273KSiC＋2CO↑。若产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为1∶1，则参加反应的C和SiO2的物质的量之比为__________。第三周期第ⅣA族5∶2(3)工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅：①若反应Ⅰ为Si(粗)＋3HCl=====△SiHCl3＋H2，则反应Ⅱ的化学方程式为__________________________________________。②整个制备过程中必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出该反应的化学方程式：_______________________________________________。③假设每一轮次制备1mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应Ⅰ中HCl的利用率为90%，反应Ⅱ中H2的利用率为93.75%，则在第二轮次的生产中，补充投入HCl和H2的物质的量之比是________。SiHCl3＋H2=====1373～1453KSi(纯)＋3HClSiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑5∶1解析(1)硅在元素周期表中的位置是第三周期第ⅣA族。(2)根据反应SiO2＋2C=====3273KSi(粗)＋2CO↑，SiO2＋3C=====3273KSiC＋2CO↑，生成1molSi需C2mol、SiO21mol，生成1molSiC需C3mol、SiO21mol，产品中Si与SiC的物质的量之比为1∶1，则参加反应的C和SiO2的物质的量之比为5∶2。(3)①反应Ⅱ的化学方程式为SiHCl3＋H2=====1373～1453KSi(纯)＋3HCl。②化学方程式为SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑。③反应生成1mol纯硅需补充HCl：390%－3，需补充H2：193.75%－1，补充HCl与H2的物质的量之比约为5∶1。微考点2碳、硅氧化物的性质1．物理性质(1)熔、沸点：SiO2的熔、沸点比CO2的熔、沸点。(2)溶解性：CO2于水，SiO2于水。高可溶不溶2．化学性质3.主要用途CO2：制饮料、碳酸盐，干冰用作制冷剂。SiO2：作光导纤维，制光学仪器、电子部件，水晶可制作饰品。4．CO2的实验室制法(1)反应原理用大理石与稀盐酸或稀硝酸反应的离子方程式：。(2)发生装置通常用启普发生器。CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O微助学1．一般情况，碱性氧化物＋酸―→盐＋水，SiO2是酸性氧化物，却能与氢氟酸发生反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。2．一般情况，较强酸＋较弱酸盐―→较弱酸＋较强酸盐。虽然酸性：H2CO3＞H2SiO3，却能发生如下反应：Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑。3．一般情况，非常活泼金属(Na、K等)才能够置换出水中的氢，但却能发生反应C＋H2O(g)=====高温CO＋H2。4．一般情况，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如CO2＋H2O===H2CO3，但SiO2不溶于水，不与水反应。微诊断判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。1．因为SiO2有导电性，所以SiO2可用于制备光导纤维。()2．酸性氧化物都只能与碱反应不能与酸发生反应。()提示SiO2无导电性，但SiO2具有四面体网状结构，具有良好的透光性并发生全反射，可用于制备光导纤维。××提示二氧化硅属于酸性氧化物，但能与氢氟酸发生反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。3．工业上用焦炭和石英制取粗硅的反应方程式为SiO2＋C=====高温Si＋CO2↑。()4．实验室中保存烧碱溶液不能用磨口玻璃塞。()5．向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2出现白色沉淀，证明H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性强。()√提示反应生成的是CO而不是CO2。××提示SiO2能与NaOH溶液反应生成Na2SiO3，使瓶口与瓶塞黏在一起，不易开启。提示硅酸钠溶液中通入二氧化碳产生的白色沉淀为硅酸，根据强酸制弱酸，说明碳酸的酸性比硅酸强。微练四二氧化碳与弱酸盐溶液反应的规律6．用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是()选项操作及现象溶液A通入CO2，溶液变浑浊，再升温至65℃以上，溶液变澄清C6H5ONa溶液B通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失Na2SiO3溶液C通入CO2，溶液变浑浊，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溶液解析硅酸与过量的CO2不反应。答案B碳酸的“强酸性”碳酸虽然是一种弱酸，但其酸性比硅酸、次氯酸、偏铝酸等物质的酸性强，将CO2气体通入Na2SiO3、NaClO、NaAlO2盐溶液中，均能发生反应而生成相应的弱酸和碳酸(氢)盐，这是“强酸制弱酸”原理的应用。如CO2(少量)