2019高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第15講 無機(jī)非金屬材料的主角——碳和硅講練結(jié)合學(xué)案.doc

第15講無機(jī)非金屬材料的主角碳和硅考綱解讀考點(diǎn)考綱內(nèi)容高考示例預(yù)測(cè)熱度碳的單質(zhì)及其重要化合物的性質(zhì)1.了解碳及其重要化合物的主要性質(zhì)及其應(yīng)用2.了解碳的氧化物對(duì)環(huán)境的影響2017北京理綜,26,13分2016江蘇單科,1,2分硅及無機(jī)非金屬材料了解硅及其重要化合物的主要性質(zhì)及其應(yīng)用2017課標(biāo),26,14分2014重慶理綜,1,6分分析解讀 課標(biāo)卷對(duì)碳和硅單質(zhì)及它們的化合物的性質(zhì)進(jìn)行單獨(dú)考查的頻率較低,主要是以碳、硅的化合物的性質(zhì)和應(yīng)用為載體,綜合考查化學(xué)基本概念、基本理論和化學(xué)反應(yīng)原理。本專題知識(shí)與新材料的研發(fā)和應(yīng)用有一定的相關(guān)性,預(yù)計(jì)高考對(duì)本專題的考查頻率會(huì)有所提高。命題分析答案(1)將樣品中可能存在的Fe2+氧化為Fe3+H2O2(2)SiO2(或H2SiO3)SiO2+4HF SiF4+2H2O(或H2SiO3+4HFSiF4+3H2O)(3)防止膠體生成,易沉淀分離Al(OH)3Fe(OH)3(4)45.0%核心考點(diǎn)1.HNO3、H2O2的氧化性2.SiO2的化學(xué)性質(zhì)3.氧化還原反應(yīng)原理的應(yīng)用審題關(guān)鍵由含Ca元素的混合物得到CaC2O4,故流程中必須要除去Fe3+、Mg2+、Al3+、SiO2等,可以分析每一次分離對(duì)象,從而輕松完成元素變化分析。解題思路加入鹽酸及氯化銨和硝酸后,只有SiO2不溶,故沉淀A為SiO2。濾液中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+等離子,加入氨水調(diào)節(jié)pH至45時(shí),Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3,Al3+轉(zhuǎn)化為Al(OH)3,故沉淀B主要為Fe(OH)3、Al(OH)3。(1)加入硝酸的目的是將樣品中可能存在的Fe2+氧化為Fe3+,還可以用H2O2代替硝酸。(2)SiO2可以溶于氫氟酸,反應(yīng)方程式為4HF+SiO2SiF4+2H2O。(3)加入氨水時(shí)加熱可以促進(jìn)Fe3+、Al3+等水解,形成沉淀,沉淀B主要為Fe(OH)3、Al(OH)3。(4)配平方程式可得對(duì)應(yīng)關(guān)系式:2KMnO45H2C2O45CaC2O45Ca2+2 mol540 g0.050 036.0010-3 molm(Ca2+)m(Ca2+)=0.180 g故(Ca2+)=0.180 g0.400 g100%=45.0%。關(guān)聯(lián)知識(shí)1.H2O2作氧化劑時(shí),還原產(chǎn)物為H2O,屬于綠色氧化劑2.氫氟酸可用于雕刻玻璃3.升高溫度,可促進(jìn)Fe3+、Al3+的水解能力要求本題側(cè)重考查元素化合物知識(shí)及計(jì)算能力。試題難度不大,但要求能正確分析工藝流程,并熟練應(yīng)用隱含信息。命題特點(diǎn)含碳元素的物質(zhì)與生活聯(lián)系緊密,含硅元素的物質(zhì)與新材料聯(lián)系緊密,故本專題命題常結(jié)合生產(chǎn)生活實(shí)際、環(huán)境保護(hù),考查考生計(jì)算能力、分析問題能力、信息遷移運(yùn)用能力等。高考真題考點(diǎn)一碳的單質(zhì)及其重要化合物的性質(zhì)1.(2016江蘇單科,1,2分)大氣中CO2含量的增加會(huì)加劇“溫室效應(yīng)”。下列活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致大氣中CO2含量增加的是()A.燃燒煤炭供熱B.利用風(fēng)力發(fā)電C.增加植被面積D.節(jié)約用水用電答案A2.(2016四川理綜,2,6分)根據(jù)下列實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象得出的結(jié)論正確的是()選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作現(xiàn)象結(jié)論A將某溶液與稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水石灰水變渾濁該溶液中一定含有CO32-B常溫下,將鐵片浸入足量濃硫酸中鐵片不溶解常溫下,鐵與濃硫酸一定沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)C向某食鹽溶液中滴加淀粉溶液溶液顏色不變?cè)撌雏}中一定沒有添加KIO3D向苯酚鈉溶液中滴加乙酸溶液溶液變渾濁相同條件下,乙酸的酸性一定比苯酚強(qiáng)答案D3.(2015江蘇單科,4,2分)在CO2中,Mg燃燒生成MgO和C。下列說法正確的是()A.元素C的單質(zhì)只存在金剛石和石墨兩種同素異形體B.Mg、MgO中鎂元素微粒的半徑:r(Mg2+)r(Mg)C.在該反應(yīng)條件下,Mg的還原性強(qiáng)于C的還原性D.該反應(yīng)中化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為熱能答案C4.(2013江蘇單科,6,2分)甲、乙、丙、丁四種物質(zhì)中,甲、乙、丙均含有相同的某種元素,它們之間具有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系:甲乙丙。下列有關(guān)物質(zhì)的推斷不正確的是()A.若甲為焦炭,則丁可能是O2B.若甲為SO2,則丁可能是氨水C.若甲為Fe,則丁可能是鹽酸D.若甲為NaOH溶液,則丁可能是CO2答案C5.(2017北京理綜,26,13分)TiCl4是由鈦精礦(主要成分為TiO2)制備鈦(Ti)的重要中間產(chǎn)物,制備純TiCl4的流程示意圖如下:鈦精礦粗TiCl4純TiCl4資料:TiCl4及所含雜質(zhì)氯化物的性質(zhì)化合物SiCl4TiCl4AlCl3FeCl3MgCl2沸點(diǎn)/58136181(升華)3161 412熔點(diǎn)/-69-25193304714在TiCl4中的溶解性互溶微溶難溶(1)氯化過程:TiO2與Cl2難以直接反應(yīng),加碳生成CO和CO2可使反應(yīng)得以進(jìn)行。已知:TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+O2(g)H1=+175.4 kJmol-12C(s)+O2(g) 2CO(g)H2=-220.9 kJmol-1沸騰爐中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的熱化學(xué)方程式:。氯化過程中CO和CO2可以相互轉(zhuǎn)化,根據(jù)右圖判斷:CO2生成CO反應(yīng)的H0(填“”“隨溫度升高,CO含量增大,說明生成CO的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液MgCl2、AlCl3、FeCl3(2)SiCl4高于136 ,低于181 6.(2014課標(biāo),7,6分)下列過程沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的是()A.用活性炭去除冰箱中的異味B.用熱堿水清除炊具上殘留的油污C.用浸泡過高錳酸鉀溶液的硅藻土保鮮水果D.用含硅膠、鐵粉的透氣小袋與食品一起密封包裝答案A7.(2013浙江理綜,7,6分)下列說法不正確的是()A.多孔碳可用作氫氧燃料電池的電極材料B.pH計(jì)不能用于酸堿中和滴定終點(diǎn)的判斷C.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種新細(xì)菌的DNA鏈中有砷(As)元素,該As元素最有可能取代了普通DNA鏈中的P元素D.和CO2反應(yīng)生成可降解聚合物,該反應(yīng)符合綠色化學(xué)的原則答案B8.(2014課標(biāo),27,15分)鉛及其化合物可用于蓄電池、耐酸設(shè)備及X射線防護(hù)材料等?；卮鹣铝袉栴}:(1)鉛是碳的同族元素,比碳多4個(gè)電子層。鉛在元素周期表的位置為第周期、第族;PbO2的酸性比CO2的酸性(填“強(qiáng)”或“弱”)。(2)PbO2與濃鹽酸共熱生成黃綠色氣體,反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(3)PbO2可由PbO與次氯酸鈉溶液反應(yīng)制得,反應(yīng)的離子方程式為;PbO2也可以通過石墨為電極,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液為電解液電解制取。陽極發(fā)生的電極反應(yīng)式為,陰極上觀察到的現(xiàn)象是;若電解液中不加入Cu(NO3)2,陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為,這樣做的主要缺點(diǎn)是。(4)PbO2在加熱過程發(fā)生分解的失重曲線如下圖所示,已知失重曲線上的a點(diǎn)為樣品失重4.0%(即樣品起始質(zhì)量-a點(diǎn)固體質(zhì)量樣品起始質(zhì)量100%)的殘留固體。若a點(diǎn)固體組成表示為PbOx或mPbO2nPbO,列式計(jì)算x值和mn值 。答案(1)六A弱(每空1分,共3分)(2)PbO2+4HCl(濃) PbCl2+Cl2+2H2O(2分)(3)PbO+ClO- PbO2+Cl-Pb2+2H2O-2e- PbO2+4H+石墨上包上銅鍍層Pb2+2e- Pb不能有效利用Pb2+(1分,2分,1分,1分,1分,共6分)(4)根據(jù)PbO2 PbOx+2-x2O2,有2-x232=2394.0%,x=2-2394.0%16=1.4(2分)根據(jù)mPbO2nPbO,2m+nm+n=1.4,mn=0.40.6=23(2分)9.(2013浙江理綜,27,14分)捕碳技術(shù)(主要指捕獲CO2)在降低溫室氣體排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已經(jīng)被用作工業(yè)捕碳劑,它們與CO2可發(fā)生如下可逆反應(yīng):反應(yīng):2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g) (NH4)2CO3(aq)H1反應(yīng):NH3(l)+H2O(l)+CO2(g) NH4HCO3(aq)H2反應(yīng):(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g) 2NH4HCO3(aq)H3請(qǐng)回答下列問題:(1)H3與H1、H2之間的關(guān)系是:H3=。(2)為研究溫度對(duì)(NH4)2CO3捕獲CO2效率的影響,在某溫度T1下,將一定量的(NH4)2CO3溶液置于密閉容器中,并充入一定量的CO2氣體(用氮?dú)庾鳛橄♂寗?,在t時(shí)刻,測(cè)得容器中CO2氣體的濃度。然后分別在溫度為T2、T3、T4、T5下,保持其他初始實(shí)驗(yàn)條件不變,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),經(jīng)過相同時(shí)間測(cè)得CO2氣體濃度,得到趨勢(shì)圖(見圖1)。則:H30(填、=或)。在T1-T2及T4-T5二個(gè)溫度區(qū)間,容器內(nèi)CO2氣體濃度呈現(xiàn)如圖1所示的變化趨勢(shì),其原因是。反應(yīng)在溫度為T1時(shí),溶液pH隨時(shí)間變化的趨勢(shì)曲線如圖2所示。當(dāng)時(shí)間到達(dá)t1時(shí),將該反應(yīng)體系溫度迅速上升到T2,并維持該溫度。請(qǐng)?jiān)谠搱D中畫出t1時(shí)刻后溶液的pH變化總趨勢(shì)曲線。(3)利用反應(yīng)捕獲CO2,在(NH4)2CO3初始濃度和體積確定的情況下,提高CO2吸收量的措施有(寫出2個(gè))。(4)下列物質(zhì)中也可能作為CO2捕獲劑的是。A.NH4Cl B.Na2CO3C.HOCH2CH2OHD.HOCH2CH2NH2答案(共14分)(1)2H2-H1(2)SiH4CH4,則A族元素氫化物沸點(diǎn)順序是AsH3PH3NH3C.晶體中有陰離子,必有陽離子;則晶體中有陽離子,必有陰離子D.干冰(CO2)是分子晶體,則SiO2也是分子晶體答案A6.(2016山東師大附中一測(cè),12)下列反應(yīng)中,改變反應(yīng)物的用量或濃度,不會(huì)改變生成物的是()A.銅和硝酸反應(yīng)B.二氧化碳通入氫氧化鈉溶液中C.細(xì)鐵絲在氯氣中燃燒D.氯化鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)答案C7.(2017福建寧德質(zhì)量檢查模擬,15)為探究某鐵碳合金與濃硫酸在加熱條件下的反應(yīng)的部分產(chǎn)物,并測(cè)定鐵碳合金中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù),某化學(xué)活動(dòng)小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,并完成以下實(shí)驗(yàn)探究。(1)往圓底燒瓶中加入m g鐵碳合金,并滴入過量濃硫酸,未點(diǎn)燃酒精燈前,A、B均無明顯現(xiàn)象,其原因是:常溫下碳與濃硫酸不反應(yīng);。(2)點(diǎn)燃酒精燈,反應(yīng)一段時(shí)間后,從A中逸出氣體的速率仍然較快,除因反應(yīng)溫度較高外,還可能的原因是。(3)裝置B的作用是。(4)甲同學(xué)觀察到裝置C中有白色沉淀生成,他得出了使澄清石灰水變渾濁的氣體是二氧化碳。裝置A中能產(chǎn)生二氧化碳的化學(xué)方程式為。(5)乙同學(xué)認(rèn)為甲同學(xué)的結(jié)論是錯(cuò)誤的,他認(rèn)為為了確認(rèn)二氧化碳的存在,需在裝置B和C之間添加裝置M。裝置E、F中盛放的試劑分別是、。重新實(shí)驗(yàn)后觀察到裝置F中的現(xiàn)象是。(6)有些同學(xué)認(rèn)為合金中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可用酸性KMnO4溶液來測(cè)定(5Fe2+MnO4-+8H+ 5Fe3+Mn2+4H2O)。測(cè)定鐵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)步驟如下:.往燒瓶A中加入過量銅使溶液中的Fe3+完全轉(zhuǎn)化為Fe2+,過濾,得到濾液B;.將濾液B稀釋為250 mL;.取稀釋液25.00 mL,用濃度為c molL-1的酸性KMnO4溶液滴定,三次滴定實(shí)驗(yàn)所需KMnO4溶液體積的平均值為V mL。步驟中,將濾液B稀釋為250 mL需要用到的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外,還必須要用到的是。判斷滴定終點(diǎn)的標(biāo)志是。鐵碳合金中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 。答案(1)常溫下Fe在濃硫酸中發(fā)生鈍化(2)鐵、碳在硫酸溶液中形成原電池(3)檢驗(yàn)SO2的存在(4)C+2H2SO4(濃) CO2+2SO2+2H2O(5)酸性KMnO4溶液或溴水(或其他合理答案)品紅溶液品紅溶液不褪色或無明顯現(xiàn)象(6)250 mL容量瓶 滴入最后一滴酸性高錳酸鉀溶液,溶液呈淺紫色,且30 s內(nèi)不褪色280cVm%考點(diǎn)二硅及無機(jī)非金屬材料8.(2018吉林四盟校期中聯(lián)考,4)下列說法錯(cuò)誤的是()A.硅太陽能電池、計(jì)算機(jī)芯片、光導(dǎo)纖維都用到硅單質(zhì)B.水晶鏡片、石英鐘表、瑪瑙手鐲含有SiO2C.水泥路橋、門窗玻璃、磚瓦、陶瓷餐具所用材料為硅酸鹽D.熔融燒堿時(shí)不能使用普通玻璃坩堝、石英坩堝和陶瓷坩堝答案A9.(2018江西西路片七校一聯(lián),1)化學(xué)與生產(chǎn)、生活密切相關(guān)。下列說法正確的是()A.常用的食品保鮮膜、保鮮袋的成分是聚氯乙烯B.在食品袋中放入盛有硅膠和鐵粉的透氣小袋,可防止食物受潮、氧化變質(zhì)C.單質(zhì)銅制成“納米銅”時(shí)具有非常強(qiáng)的化學(xué)活性,在空氣中可以燃燒,說明“納米銅”的還原性比銅片更強(qiáng)D.現(xiàn)代科技已經(jīng)能夠拍到氫鍵的“照片”,直觀地證實(shí)了水分子間的氫鍵是一個(gè)水分子中的氫原子與另一個(gè)水分子中的氧原子間形成的化學(xué)鍵答案B10.(2017江西六校聯(lián)考,1)化學(xué)與社會(huì)、生產(chǎn)、生活緊密相關(guān)。下列說法中正確的是()A.石英只能用于生產(chǎn)玻璃B.從海水中提取物質(zhì)不一定要通過化學(xué)反應(yīng)才能實(shí)現(xiàn)C.二氧化硅能與氫氧化鈉溶液反應(yīng),故常用氫氧化鈉溶液作為雕刻玻璃的試劑D.為了提高土壤肥力,往往將碳銨與熟石灰混合使用答案B11.(2016河北百校聯(lián)盟一聯(lián),7)下列變化不能通過一步反應(yīng)完成的是()A.AlNaAlO2B.Na2CO3NaOHC.SiO2H2SiO3D.Fe(OH)2Fe(OH)3答案C12.(2016河南信陽、三門峽第一次大聯(lián)考,20)金屬鋁質(zhì)輕且有良好的防腐蝕性,在國防工業(yè)中有非常重要的作用,利用鋁熱反應(yīng)完成鋼軌的焊接非常方便迅速。完成下列填空:(1)在特制漏斗中將鋁熱劑混合均勻后,引發(fā)鋁熱反應(yīng)的操作是。(2)硅與鋁同周期,地殼里硅、鋁的含量為硅鋁(填“”“2Al2O3(熔融) 4Al+3O2(3) Na2OAl2O36SiO2CaAl2Si2O8(4)0.4 mol0.6 mol能力提升(滿分65分時(shí)間:30分鐘)一、選擇題(每小題6分,共36分)1.(人教必1,四-1-10,變式)下列關(guān)于SiO2和CO2的說法中正確的是()A.CO2、SiO2分別是碳酸和硅酸的酸酐B.CO2和SiO2與水反應(yīng)分別生成相應(yīng)的酸C.CO2是酸性氧化物,SiO2是兩性氧化物D.CO2和SiO2都是由相應(yīng)的分子構(gòu)成的答案A2.(2018河南、河北重點(diǎn)高中一聯(lián),8)實(shí)驗(yàn)室用H2還原SiHCl3(沸點(diǎn):31.85 )制備純硅的裝置如圖所示(夾持儀器和尾氣處理裝置略去)。下列說法正確的是()A.裝置、中依次盛裝的是濃H2SO4、冰水B.實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)先加熱管式爐,再打開盛裝稀硫酸的分液漏斗活塞C.為鑒定制得的硅中是否含微量鐵單質(zhì),需要用到的試劑為鹽酸、雙氧水、硫氰化鉀溶液D.該實(shí)驗(yàn)中制備氫氣的裝置也可用于氫氧化鈉溶液與氯化銨固體反應(yīng)制備氨氣答案C3.(2018河北武邑中學(xué)三調(diào),20)球墨鑄鐵中含有一種鐵碳化合物X。實(shí)驗(yàn)小組為測(cè)定化合物X的組成設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下:下列說法不正確的是()A.固體2是氧化鐵B.X的化學(xué)式可表示為Fe3C2C.溶液甲加熱、蒸發(fā)、灼燒也可得到24.0 g固體D.X與足量的熱濃硝酸反應(yīng)有NO2和CO2生成答案B4.(2017四川成都五校聯(lián)考,2)化學(xué)與環(huán)境、材料、信息、能源關(guān)系密切。下列說法中不正確的是()A.高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種新型、高效、多功能水處理劑,既能殺菌消毒又能凈水B.“光化學(xué)煙霧”“臭氧空洞”的形成都與氮氧化物有關(guān)C.盡量使用含12C的產(chǎn)品,減少使用含13C或14C的產(chǎn)品符合“促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)”宗旨D.高純度的二氧化硅廣泛應(yīng)用于制作光導(dǎo)纖維,光導(dǎo)纖維遇強(qiáng)堿會(huì)“斷路”答案C5.(2017福建漳州八校聯(lián)考,7)下列說法正確的是()A.手機(jī)外殼上貼的碳纖維外膜是一種新型的有機(jī)高分子材料B.綠色化學(xué)的核心是對(duì)產(chǎn)生的污染進(jìn)行治理C.氯化銨、二氧化硫溶于水都能導(dǎo)電,所以它們都屬于電解質(zhì)D.云、煙、霧等均能產(chǎn)生丁達(dá)爾現(xiàn)象答案D6.(2017河北衡水中學(xué)期中,18)將一定體積的CO2通入V L NaOH溶液中,已知NaOH完全反應(yīng),若在反應(yīng)后的溶液中加入足量石灰水,得到a g沉淀;若在反應(yīng)后的溶液中加入足量CaCl2溶液,得到b g沉淀,則下列說法正確的是()A.參加反應(yīng)的CO2的體積為0.224a LB.用上述數(shù)據(jù)不能確定NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度C.若a=b,則CO2與NaOH溶液反應(yīng)的產(chǎn)物中只有Na2CO3D.b可能等于a、小于a或大于a答案C二、非選擇題(共29分)7.(2017吉林通化一檢,21)(14分)在濃CaCl2溶液中通入NH3和CO2,可以制得納米級(jí)碳酸鈣(粒子直徑在1100 nm之間)。下圖所示AE為實(shí)驗(yàn)室常見的裝置(部分固定夾持裝置略去),請(qǐng)根據(jù)要求回答問題。(1)實(shí)驗(yàn)室制取、收集干燥的NH3,需選用上述裝置,接口連接順序是(選填字母)