一輪復(fù)習(xí)人教版第四單元第4節(jié)碳硅無機(jī)非金屬材料環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)課件（122張）

第4節(jié)碳、硅無機(jī)非金屬材料環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)第四單元2022備考要點(diǎn)素養(yǎng)要求1.了解常見非金屬元素單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境的影響。2.了解碳、硅及其化合物的主要性質(zhì)及其應(yīng)用。1.宏觀辨識與微觀探析:能從不同層次認(rèn)識碳、硅單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)。2.科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任:了解硫、氮元素的化合物對環(huán)境的影響,根據(jù)所學(xué)化學(xué)知識提出解決方案進(jìn)行環(huán)境保護(hù),培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展意識,贊賞碳、硅及其化合物對社會發(fā)展作出的重大貢獻(xiàn)。考點(diǎn)一碳、硅及其氧化物必備知識自主預(yù)診知識梳理1.碳、硅的存在形態(tài)、物理性質(zhì)和用途元素碳硅存在形態(tài)

單質(zhì)結(jié)構(gòu)金剛石:正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)石墨:層狀結(jié)構(gòu)C60:足球形分子晶體硅:正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)單質(zhì)物理性質(zhì)金剛石:熔點(diǎn)高、硬度大石墨:硬度小、電的良導(dǎo)體灰黑色固體,有金屬光澤、熔點(diǎn)高、硬度大單質(zhì)用途金剛石用于制造切割刀具;石墨用于制造電極、鉛筆芯半導(dǎo)體材料和合金材料游離態(tài)和化合態(tài)

化合態(tài)

2.碳、硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)(1)碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)——還原性。①與O2的反應(yīng)(用化學(xué)方程式表示):O2不足:

;

O2充足:

。

②與其他物質(zhì)的反應(yīng)(用化學(xué)方程式表示):a.與CuO反應(yīng):

(可用于金屬的冶煉);

b.與CO2反應(yīng):

;

c.與水蒸氣反應(yīng):

(制水煤氣);

d.與濃硫酸反應(yīng):

。

(2)硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)——還原性:①與O2反應(yīng)(用化學(xué)方程式表示,下同):

;

②與氫氟酸反應(yīng):

;

③與NaOH溶液反應(yīng):

。

Si+4HF==SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑3.硅的制備(1)原料:二氧化硅、焦炭。(2)原理:

。

(3)提純:

,

。

4.碳和硅的氧化物(1)一氧化碳:無色無味的有毒氣體,不溶于水,可用作氣體燃料和冶金工業(yè)的還原劑。(2)二氧化碳和二氧化硅:物質(zhì)二氧化硅二氧化碳所屬類別均為酸性氧化物結(jié)構(gòu)由氧、硅原子構(gòu)成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)由CO2分子構(gòu)成物理性質(zhì)硬度大,熔、沸點(diǎn)高,常溫下為固體,不溶于水熔、沸點(diǎn)低,常溫下為氣體,能溶于水化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)不反應(yīng)CO2+H2OH2CO3與酸反應(yīng)只與氫氟酸反應(yīng):

不反應(yīng)與堿(NaOH)反應(yīng)

(盛堿液的試劑瓶用橡膠塞)

CO2少量:

;

CO2過量:

SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O

SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O

CO2+2NaOH==Na2CO3+H2OCO2+NaOH==NaHCO3化學(xué)性質(zhì)與鹽反應(yīng)如與Na2CO3反應(yīng):

如與Na2SiO3反應(yīng):

與堿性氧化物反應(yīng)如與CaO反應(yīng):

如與Na2O反應(yīng):

Na2SiO3+H2O+CO2(不足)==H2SiO3↓+Na2CO3或Na2SiO3+2H2O+2CO2(足量)==H2SiO3↓+2NaHCO3Na2O+CO2==Na2CO3用途光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器、電子部件等制飲料、制碳酸鹽等自我診斷1.判斷正誤,正確的打“√”,錯誤的打“×”。(1)碳、硅在自然界中的存在形式既有游離態(tài)又有化合態(tài)。(

)(2)晶體硅熔點(diǎn)高、硬度大,故可用于制作半導(dǎo)體材料。(

)(3)硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)。(

)(4)SiO2具有導(dǎo)電性,故可用于制備光導(dǎo)纖維。(

)(5)Na2CO3溶液貯存在帶有玻璃塞的玻璃試劑瓶中。(

)答案

(1)×

(2)×

(3)×

(4)×

(5)×2.下列敘述正確的是(

)2和SiO2都是酸性氧化物,所以兩者物理性質(zhì)相似B.因?yàn)镃aCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑,所以硅酸的酸性比碳酸強(qiáng)2和SiO2都能與碳反應(yīng),且都是氧化劑2既能和NaOH溶液反應(yīng),又能和氫氟酸反應(yīng),所以SiO2屬于兩性氧化物答案C

解析

CO2的熔、沸點(diǎn)低,可溶于水,SiO2的熔、沸點(diǎn)高,硬度大,不溶于水,兩者都是酸性氧化物,但和物理性質(zhì)沒有因果關(guān)系,A錯誤;CaCO3和SiO2反應(yīng)是因?yàn)樯傻腃O2為氣體,易脫離反應(yīng)體系,不能說明硅酸的酸性比碳酸強(qiáng),B錯誤;SiO2和氫氟酸反應(yīng)是SiO2的特殊性質(zhì),不能說明SiO2是兩性氧化物,D錯誤。關(guān)鍵能力考向突破答案D

解析

A、B項正確;硅常溫下能與氫氟酸反應(yīng),C項正確;CO不溶于水,不能和H2O反應(yīng)生成相應(yīng)的酸,也不能與NaOH溶液反應(yīng),D項錯誤。歸納總結(jié)碳酸雖然是一種弱酸,但其酸性比硅酸、次氯酸、偏鋁酸等物質(zhì)的酸性強(qiáng),將CO2氣體通入Na2SiO3、NaClO、NaAlO2鹽溶液中,均能發(fā)生反應(yīng)而生成相應(yīng)的弱酸和碳酸(氫)鹽,這是“強(qiáng)酸制弱酸”原理的應(yīng)用。如CO2(少量)+Na2SiO3+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓;CO2(少量)+Ca(ClO)2+H2O==CaCO3↓+2HClO;CO2(少量)+2NaAlO2+3H2O==2Al(OH)3↓+Na2CO3;CO2(過量)+NaAlO2+2H2O==Al(OH)3↓+NaHCO3;答案D

解析

過多CO2排放會導(dǎo)致“溫室效應(yīng)”,應(yīng)提倡“低碳生活”,保護(hù)我們賴以生存的環(huán)境,故A正確;一氧化碳易與血液中的血紅蛋白結(jié)合,故B正確;金剛石和石墨都是碳單質(zhì),但原子排列方式不同,物理性質(zhì)也不同,故C正確;氫氧化鎂比碳酸鎂更難溶,鍋爐中水垢的主要成分為CaCO3和Mg(OH)2,故D錯誤。對點(diǎn)演練2下列說法正確的是(

)A.常溫下,單質(zhì)硅的性質(zhì)穩(wěn)定,與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿都很難發(fā)生反應(yīng)B.高純硅可用于制造太陽能電池,高純二氧化硅可用于制造光導(dǎo)纖維和C60兩種化合物均屬于新型無機(jī)非金屬材料D.工業(yè)上用二氧化硅在高溫下與焦炭反應(yīng)制得高純硅答案B

解析

常溫下,單質(zhì)硅能與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng),A項錯誤,B項正確;C60是碳元素形成的一種單質(zhì),不是化合物,C項錯誤;二氧化硅和焦炭在高溫下反應(yīng)制得的硅中會含有少量C、SiC等雜質(zhì),應(yīng)為粗硅,D項錯誤。深度指津

硅及其氧化物的特性

物質(zhì)一般規(guī)律特性Si硅的還原性比碳強(qiáng)SiO2+2CSi+2CO↑非金屬單質(zhì)與強(qiáng)堿反應(yīng)一般不生成氫氣Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應(yīng)Si+4HF==SiF4↑+2H2↑一般非金屬單質(zhì)為絕緣體硅為半導(dǎo)體物質(zhì)一般規(guī)律特性SiO2酸性氧化物一般與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸SiO2不溶于水,不與水反應(yīng)酸性氧化物一般不與酸發(fā)生反應(yīng)SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O“較強(qiáng)酸制較弱酸”是復(fù)分解反應(yīng)的一般規(guī)律,碳酸酸性強(qiáng)于硅酸,如Na2SiO3+CO2+H2O==H2SiO3↓+Na2CO3Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑考點(diǎn)二硅酸、硅酸鹽和無機(jī)非金屬材料必備知識自主預(yù)診知識梳理1.硅酸(1)弱酸性:H2SiO3難溶于水,其酸性比碳酸弱,不能使指示劑變色,能與強(qiáng)堿(如NaOH)反應(yīng),化學(xué)方程式為

。

(2)不穩(wěn)定性:H2SiO3不穩(wěn)定,受熱易分解,化學(xué)方程式為

。

(3)硅酸的制備?？衫每扇苄怨杷猁}(如Na2SiO3)與強(qiáng)酸(如鹽酸)反應(yīng)制備硅酸,化學(xué)方程式為

。

H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2OH2SiO3SiO2+H2ONa2SiO3+2HCl==H2SiO3↓+2NaCl2.硅酸鹽(1)硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱,是構(gòu)成地殼巖石的重要成分。(2)硅酸鹽組成的表示方法通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸鹽的組成,如硅酸鈉(Na2SiO3)可表示為Na2O·SiO2,長石(KAlSi3O8)可表示為

。

K2O·Al2O3·6SiO2微點(diǎn)撥

氧化物形式只表示硅酸鹽的組成而不表示其結(jié)構(gòu),切不可認(rèn)為硅酸鹽是由氧化物混合而成的。將硅酸鹽寫成氧化物時氧化物的書寫順序:活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水。(3)硅酸鈉。①硅酸鈉可溶于水,其水溶液俗稱水玻璃,有黏性。②化學(xué)性質(zhì):2SiO3溶液與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。

2SiO3溶液與少量CO2反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。

③用途:黏合劑(礦物膠),耐火、阻燃材料。Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+H2O+CO2==Na2CO3+H2SiO3↓3.無機(jī)非金屬材料(1)傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料(如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料)。硅酸鹽材料水泥玻璃陶瓷生產(chǎn)原料石灰石、黏土純堿、石灰石、石英砂黏土主要設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯陶瓷窯生產(chǎn)玻璃中的兩個重要反應(yīng):(2)新型無機(jī)非金屬材料:硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳納米材料等。

微點(diǎn)撥

①玻璃中含有二氧化硅,因此氫氟酸可用于雕刻玻璃,盛放氫氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。②NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放,但不能用玻璃塞而應(yīng)使用橡膠塞。自我診斷1.判斷正誤,正確的打“√”,錯誤的打“×”。(1)硅在自然界中只以化合態(tài)的形式存在。(

)(2)晶體硅熔點(diǎn)高、硬度大,故可用于制作半導(dǎo)體材料。(

)(3)Si和SiO2都可用于制造光導(dǎo)纖維。(

)(4)非金屬性:C>Si,則熱穩(wěn)定性:CH4>SiH4。(

)(5)硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)。(

)(6)SiO2是酸性氧化物,可溶于強(qiáng)堿(如NaOH)溶液,不溶于任何酸。(

)(7)玻璃是一種晶體,有較高的熔點(diǎn)。(

)(8)水玻璃是一種特殊的玻璃,泡花堿屬于堿。(

)答案

(1)√

(2)×

(3)×

(4)√

(5)×

(6)×(7)×

(8)×2.硅是無機(jī)非金屬材料的主角,硅的氧化物和硅酸鹽約占地殼質(zhì)量的90%以上。(1)下列物質(zhì)不屬于硅酸鹽的是

。

A.陶瓷 B.玻璃C.水泥 D.生石灰(2)SiO2是玻璃的主要成分之一,SiO2與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為

,工藝師常用

(填物質(zhì)名稱)來雕刻玻璃。

(3)用Na2SiO3水溶液浸泡過的棉花不易燃燒,說明Na2SiO3可用作

。Na2SiO3可通過SiO2與純堿混合高溫熔融反應(yīng)制得,高溫熔融純堿時下列坩堝可選用的是

。

A.普通玻璃坩堝

B.石英玻璃坩堝C.氧化鋁坩堝

D.鐵坩堝(4)工業(yè)上常利用反應(yīng)2C+SiO2Si+2CO↑制備粗硅,該反應(yīng)中所含元素化合價升高的物質(zhì)是

(填化學(xué)式,下同),氧化劑是

。

答案

(1)D

(2)SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O氫氟酸(3)防火劑D

(4)C

SiO2關(guān)鍵能力考向突破考向1

硅酸、硅酸鹽的組成和性質(zhì)【典例1】

(2019全國1,7)陶瓷是火與土的結(jié)晶,是中華文明的象征之一,其形成、性質(zhì)與化學(xué)有著密切的關(guān)系。下列說法錯誤的是(

)A.“雨過天晴云破處”所描述的瓷器青色,來自氧化鐵B.聞名世界的秦兵馬俑是陶制品,由黏土經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成C.陶瓷是應(yīng)用較早的人造材料,主要化學(xué)成分是硅酸鹽D.陶瓷化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)答案A

解析

氧化鐵為紅棕色,因此瓷器的青色不是來自氧化鐵,A項錯誤;陶瓷是以黏土(主要成分為含水的鋁硅酸鹽)為主要原料,經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成的,其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不與酸、堿和氧氣等反應(yīng),B、C、D三項正確。對點(diǎn)演練1(2020河北正定月考)有些科學(xué)家提出硅是“21世紀(jì)的能源”,下列說法正確的是(

)A.晶體硅具有半導(dǎo)體性質(zhì),可用于生產(chǎn)光導(dǎo)纖維B.玻璃中含有的SiO2可與NaOH溶液反應(yīng),故常用NaOH溶液雕刻玻璃紋飾C.陶瓷、水泥、石英玻璃都屬于硅酸鹽材料D.硅酸鹽Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示為Na2O·2FeO·3SiO2答案D

解析

晶體硅具有半導(dǎo)體性質(zhì),可用于生產(chǎn)電腦芯片,二氧化硅可用于制造光導(dǎo)纖維,A不正確;玻璃中含有的SiO2可與NaOH溶液反應(yīng),但不能用NaOH溶液雕刻玻璃紋飾,B不正確;陶瓷、水泥屬于硅酸鹽材料,石英玻璃的主要成分是二氧化硅,C不正確;硅酸鹽Na2Fe2Si3O9可用氧化物的形式表示為Na2O·2FeO·3SiO2,D正確?？枷?

常見無機(jī)非金屬材料及其主要用途【典例2】

(2019北京理綜,6)下列我國科研成果所涉及材料中,主要成分為同主族元素形成的無機(jī)非金屬材料的是(

)米大口徑碳化硅反射鏡年冬奧會聚氨酯速滑服

C.能屏蔽電磁波的碳包覆銀納米線

D.“玉兔二號”鈦合金篩選網(wǎng)輪

答案A

解析

碳和硅同為第ⅣA族非金屬元素,A正確;聚氨酯含有的C、H、O、N不屬于同主族元素,B錯誤;碳包覆銀納米線含有Ag、C,Ag、C不屬于同主族元素,C錯誤;鈦合金篩選網(wǎng)輪由鈦合金制成,鈦不屬于主族元素,D錯誤。答案C

解析

高純度的二氧化硅廣泛用于制作光導(dǎo)纖維,二氧化硅能夠被強(qiáng)堿腐蝕而造成斷路,A正確;碳纖維是碳的一種單質(zhì),屬于非金屬材料,B正確;聚氯乙烯難降解,大量使用能夠引起白色污染,且聚氯乙烯塑料有毒不能用于食品包裝以及生產(chǎn)快餐盒等,C錯誤;碳納米管表面積大,有相當(dāng)高的強(qiáng)度和優(yōu)良的電學(xué)性能,D正確?？键c(diǎn)三環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)必備知識自主預(yù)診知識梳理1.環(huán)境污染(1)環(huán)境問題。主要是指由于人類不合理地開發(fā)和利用自然資源而造成的生態(tài)環(huán)境的破壞,以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活所造成的環(huán)境污染。(2)“三廢”:主要是指廢氣、廢水和廢渣。(3)大氣污染物的來源。化石燃料的燃燒和工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢氣及其攜帶的顆粒物。微點(diǎn)撥

常見環(huán)境污染問題

2.環(huán)境保護(hù)的措施(1)工業(yè)廢氣攜帶顆粒物的回收利用。(2)工業(yè)、生活污水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排放,限制使用含氮、磷洗滌劑。(3)限制難降解塑料制品的使用,回收可利用的廢舊塑料制品,研制

塑料。

3.酸雨的形成及SO2對大氣的污染與防治(1)酸雨的形成過程:(2)SO2對大氣的污染與防治:4.綠色化學(xué)(1)核心思想。綠色化學(xué)的核心思想就是改變“先污染后治理”的觀念和做法,利用化學(xué)原理和技術(shù)手段,減少和消除產(chǎn)品在生產(chǎn)和應(yīng)用中涉及的有害化學(xué)物質(zhì),實(shí)現(xiàn)從

環(huán)境污染。綠色化學(xué)又稱為環(huán)境友好化學(xué)。

源頭上減少或消除

(2)特征。①采用無毒、無害的原料;②在無毒、無害條件(包括催化劑、溶劑)下進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn);③產(chǎn)品應(yīng)該是環(huán)境友好的;④具有“原子經(jīng)濟(jì)性”,即反應(yīng)具有高選擇性、極少副產(chǎn)物,甚至實(shí)現(xiàn)“零排放”。(3)原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)。原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)要求反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物,原子利用率達(dá)到

,也就是說在化學(xué)反應(yīng)中不產(chǎn)生任何廢物。

100%自我診斷1.判斷正誤,正確的打“√”,錯誤的打“×”。(1)將廢鐵屑加入FeCl2溶液中,可用于除去工業(yè)廢氣中的Cl2。(

)(2)鋁中添加適量鋰,可制得低密度、高強(qiáng)度的鋁合金,可用于航空工業(yè)。(

)(3)鹽堿地(含較多Na2CO3等)不利于作物生長,可施加熟石灰進(jìn)行改良。(

)(4)“酸雨”是由大氣中的碳、氮、硫的氧化物溶于雨水造成的。(

)(5)燃煤中加入石灰石可以減少二氧化硫的排放及酸雨的形成。(

)(6)將塑料焚燒處理,減輕白色污染。(

)答案

(1)√

(2)√

(3)×

(4)×

(5)√

(6)×2.化學(xué)與資源、環(huán)境、生活關(guān)系密切,下列說法正確的是(

)A.霧霾天氣會對人體健康造成危害,“霧”和“霾”的分散質(zhì)微粒相同B.煤燃燒時加入少量的生石灰可以減少廢氣中的二氧化硫排放C.將造紙廢水通過高壓水井壓到地下,節(jié)約生產(chǎn)成本D.用鐵屑、CuO、稀硫酸為原料制銅:CuO+H2SO4==CuSO4+H2O、Fe+CuSO4==FeSO4+Cu,原子利用率是100%答案B

解析

霧是由懸浮在大氣中的微小液滴形成的氣溶膠,霾是指空氣中大量煙、塵等微粒懸浮而形成的渾濁現(xiàn)象,A錯誤;二氧化硫?qū)儆谒嵝匝趸?高溫下可與堿性氧化物CaO發(fā)生反應(yīng),從而減少了二氧化硫的排放,B正確;將造紙的廢水壓到地下,會造成水體污染,C錯誤;有副產(chǎn)物產(chǎn)生,原子利用率不是100%,D錯誤。關(guān)鍵能力考向突破考向

環(huán)境污染和環(huán)境保護(hù)、綠色化學(xué)【典例】

(2020湖南懷化統(tǒng)一考試)化學(xué)與生產(chǎn)、生活、環(huán)境等社會實(shí)際密切相關(guān)。下列相關(guān)敘述正確的是(

)2、CO2、NO2都是可形成酸雨的氣體B.75%酒精消毒原理和“84”消毒液(主要成分NaClO)消毒的原理相同C.納米鐵粉通過物理吸附去除污水中Hg2+、Pb2+等重金屬離子D.汽車尾氣中含有的氮氧化物會加劇酸雨的形成答案D

解析

SO2和NO2都是可形成酸雨的氣體,CO2不能形成酸雨,但會造成溫室效應(yīng),A項錯誤;75%的酒精消毒的原理是使蛋白質(zhì)發(fā)生變性,“84”消毒液是利用其主要成分NaClO的強(qiáng)氧化性殺菌消毒,原理不相同,B項錯誤;納米鐵粉能有效地處理污水中的Hg2+、Pb2+等重金屬離子,與其還原性有關(guān),C項錯誤。方法技巧

消除SO2對環(huán)境污染的三方法方法一:鈣基固硫法為防治酸雨,工業(yè)上常用生石灰和含硫的煤混合后燃燒,燃燒時含硫物質(zhì)、生石灰、O2共同反應(yīng)生成硫酸鈣,從而使硫轉(zhuǎn)移到煤渣中,反應(yīng)原理為CaO+SO2CaSO3,2CaSO3+O2==2CaSO4,總反應(yīng)方程式為2CaO+2SO2+O22CaSO4。方法二:氨水脫硫法該脫硫法采用噴霧吸收法,霧化的氨水與煙氣中的SO2直接接觸吸收SO2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH3+SO2+H2O==NH4HSO3,NH4HSO3+NH3==(NH4)2SO3,2NH3+SO2+H2O==(NH4)2SO3,2(NH4)2SO3+O2==2(NH4)2SO4。方法三:鈉堿脫硫法鈉堿脫硫法是用NaOH/Na2CO3吸收煙氣中的SO2得到Na2SO3和

NaHSO3,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+SO2==Na2SO3+H2O,Na2CO3+SO2==Na2SO3+CO2,Na2SO3+SO2+H2O==2NaHSO3。對點(diǎn)演練(2020河北唐山月考)SO2屬于嚴(yán)重的大氣污染物,可用H2與SO2高溫反應(yīng)消除SO2的污染,其反應(yīng)原理可分為兩步,過程如圖所示:下列說法正確的是(

)2排放到空氣中會形成的酸雨B.可用CuSO4溶液檢驗(yàn)是否有X氣體生成C.在100~200℃溫度時發(fā)生的是置換反應(yīng)D.工業(yè)上可用濃硝酸處理工業(yè)尾氣中的SO2答案

B

解析

因?yàn)樗嵊甑膒H<5.6,所以SO2排放到空氣中會形成的酸雨是錯誤的,故A錯誤;由已知分析可知X氣體應(yīng)為H2S,H2S能與CuSO4反應(yīng)生成黑色的不溶于水和酸的硫化銅沉淀,所以可用CuSO4溶液檢驗(yàn)是否有X氣體生成,故B正確;在100~200

℃溫度時發(fā)生的反應(yīng)為2H2S+SO23S+2H2O,不是置換反應(yīng),故C錯誤;若用濃硝酸處理工業(yè)尾氣中的SO2,會產(chǎn)生含氮元素的大氣污染物(即氮的氧化物),故D錯誤。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建硅及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系

核心速記1.牢記幾種物質(zhì)的重要用途:Si——半導(dǎo)體材料、太陽能電池板。SiO2——光導(dǎo)纖維。H2SiO3——硅膠可用作干燥劑。Na2SiO3(水玻璃)——黏合劑、耐火阻燃材料。核心速記2.熟記7個主要反應(yīng):學(xué)科素養(yǎng)提升化學(xué)與STSE

傳統(tǒng)文化

素養(yǎng)解讀化學(xué)科學(xué)與人類的生活、生產(chǎn)等密切相關(guān),與人類的文明進(jìn)步息息相關(guān)。近幾年高考題一直在考查與STSE相關(guān)的知識,特別是相關(guān)的前沿知識,此類題目通常涉及下面某些具體的知識:綠色化學(xué)、能源利用與環(huán)境污染及防治、元素單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用、常見物質(zhì)的成分與變化、營養(yǎng)品和保健品的成分與對人體的作用等。以提高學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任等化學(xué)核心素養(yǎng)。案例探究1情境:硅太陽能電池主要是以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ),其工作原理是利用光電材料吸收光能后發(fā)生光電轉(zhuǎn)換反應(yīng)。在太陽能電池中硅系太陽能電池?zé)o疑是發(fā)展最成熟的,但由于成本居高不下,遠(yuǎn)不能滿足大規(guī)模推廣應(yīng)用的要求。為此,人們一直不斷在工藝、新材料、電池薄膜化等方面進(jìn)行探索,而這當(dāng)中新近發(fā)展的納米TiO2晶體化學(xué)太陽能電池受到國內(nèi)外科學(xué)家的重視。【典例1】

(2019全國3,7)化學(xué)與生活密切相關(guān)。下列敘述錯誤的是(

)A.高純硅可用于制作光感電池B.鋁合金大量用于高鐵建設(shè)C.活性炭具有除異味和殺菌作用D.碘酒可用于皮膚外用消毒解析

本題考查了化學(xué)與STSE的關(guān)系,特別注重了化學(xué)物質(zhì)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。晶體硅中的電子吸收光能,電子發(fā)生躍遷,可將光能轉(zhuǎn)換為電能,A項正確;鋁合金具有密度小、硬度大等優(yōu)點(diǎn),可大量用于高鐵的建設(shè),B項正確;活性炭具有疏松多孔結(jié)構(gòu),有較強(qiáng)的吸附性,可用于除異味,但不具有殺菌作用,C項錯誤;碘酒中的碘單質(zhì)具有強(qiáng)氧化性,可殺菌消毒,故可用于皮膚外用消毒,D項正確。答案

C方法規(guī)律化學(xué)與材料材料成分或性質(zhì)棉、麻富含纖維素,纖維素為多糖,只含有C、H、O三種元素蠶絲、毛發(fā)主要成分為蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)在蛋白酶的作用下可以水解人造纖維將天然纖維(竹子、木材、甘蔗渣等)經(jīng)過化學(xué)加工處理后得到的產(chǎn)品合成纖維以石油、天然氣、煤和農(nóng)副產(chǎn)品為原料加工制得單體,單體經(jīng)聚合反應(yīng)制成的高分子化合物,如六大綸等硅材料晶體硅是重要的半導(dǎo)體材料,光導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化硅合金材料合金是由一種金屬跟其他金屬(或非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)案例探究2情境:氫氧化鋁可以用作胃酸中和劑,其主要原因在于它和胃酸反應(yīng)后的產(chǎn)物為鋁鹽,它對腸胃溫和不刺激,而且氫氧化鋁除了中和胃酸以外,它還具有保護(hù)胃粘膜的作用,可以阻止胃酸對潰瘍面的進(jìn)一步損害,起到緩慢而持久的治療效果。而且,臨床上使用的也不是單純的氫氧化鋁,它的復(fù)方制劑中還添加了其他輔助藥物。解析

NaHCO3能與鹽酸反應(yīng),所以可用于制胃酸中和劑,A錯誤;Fe3+具有強(qiáng)氧化性,所以FeCl3溶液能腐蝕Cu刻制印刷電路板,B錯誤;SiO2能傳導(dǎo)光信號,可用于制光導(dǎo)纖維,C錯誤;鋁熱反應(yīng)能放出大量的熱,能使鐵熔化,常用作焊接鋼軌,D正確。答案

D方法規(guī)律無機(jī)物在生產(chǎn)、生活、醫(yī)藥中的用途序號性質(zhì)用途(1)硅膠能吸收水分可作(袋裝食品)干燥劑(2)BaSO4不溶于水,不與胃酸反應(yīng)==在醫(yī)療上進(jìn)行胃部造影前,BaSO4用作患者服用的“鋇餐”(3)硅是常用的半導(dǎo)體材料可制造太陽能電池板(4)二氧化硅導(dǎo)光能力強(qiáng),并且有硬度和柔韌度可作光導(dǎo)纖維(5)4HF+SiO2==2H2O+SiF4↑用HF雕刻玻璃序號性質(zhì)用途(6)二氧化氯具有較強(qiáng)的氧化性可用于自來水的殺菌消毒(7)次氯酸鹽具有強(qiáng)氧化性可作殺菌消毒劑,還可作為漂白劑(8)氦氣化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、密度小可用于填充飛艇、氣球(9)NaHCO3受熱分解生成CO2,能與酸反應(yīng)可用作焙制糕點(diǎn)的膨松劑、胃酸中和劑(10)Na2CO3水解使溶液顯堿性用熱的純堿溶液洗去油污(11)Na2O2與H2O、CO2反應(yīng)均生成O2作供氧劑(12)肥皂水顯堿性肥皂水作蚊蟲叮咬處的清洗劑序號性質(zhì)用途(13)鋰質(zhì)量輕、比能量大可用作電池負(fù)極材料(14)鋁有還原性、與氧化鐵反應(yīng)放出大量的熱可用于焊接鐵軌(15)小蘇打和明礬在溶液中反應(yīng)生成二氧化碳可以制造泡沫滅火器(16)Al(OH)3有弱堿性可用于中和胃酸(17)Fe具有還原性可用于防止食品氧化變質(zhì)(18)Fe2(SO4)3水解生成氫氧化鐵膠體,膠體具有吸附性可用作凈水劑(混凝劑)(19)K2FeO4是強(qiáng)氧化劑,還原產(chǎn)物鐵離子可水解生成氫氧化鐵膠體可用作新型凈水劑案例探究3情境:在煙氣脫硫技術(shù)中,按脫硫劑的種類劃分,可分為以下五種方法:以CaCO3(石灰石)為基礎(chǔ)的鈣法,以MgO為基礎(chǔ)的鎂法,以Na2SO3為基礎(chǔ)的鈉法,以NH3為基礎(chǔ)的氨法,以有機(jī)堿為基礎(chǔ)的有機(jī)堿法?！镜淅?】

環(huán)保是21世紀(jì)人類社會的主要課題之一。火電廠、燃煤鍋爐是SO2污染集中、規(guī)模大的行業(yè),石灰石—石膏煙氣脫硫是除去SO2的一種常用方法。其過程如圖1。研究發(fā)現(xiàn):pH和溫度會對石灰石漿液的脫硫效率產(chǎn)生一定影響;當(dāng)煙氣通入速度一定時,石灰石漿液的脫硫效率與漿液pH的關(guān)系如圖2,下列有關(guān)說法正確的是(

)圖1圖2A.煙氣通入石灰石漿液時的溫度越高吸收越快,吸收率越高B.石灰石漿液時,煙氣脫硫效率降低的原因是石灰石的溶解度增大C.將脫硫后的氣體通入KMnO4溶液,可粗略判斷煙氣脫硫效率的高低D.上述方法中用石灰石漿液吸收64gSO2理論生成22gCO2解析

煙氣通入石灰石漿液時的溫度越高氣體二氧化硫的溶解度越小,部分二氧化硫不能被溶解,就會逸出溶液使吸收率降低,故A錯誤;石灰石漿液時,煙氣脫硫效率降低的原因是石灰石的溶解度減小,石灰石的濃度減小,脫硫效率隨之下降,故B錯誤;脫硫后的氣體是否殘存二氧化硫,含量多少,可以利用高錳酸鉀溶液褪色的程度和快慢粗略判斷煙氣脫硫效率,故C正確;根據(jù)題意可得到總反應(yīng)為2CaCO3+2SO2+O2+4H2O==2CaSO4·2H2O+2CO2↑,1

mol

二氧化硫反應(yīng)生成1

mol

二氧化碳,即每吸收64

g二氧化硫理論上同時生成44

g二氧化碳,故D錯誤。答案

C方法規(guī)律綠色化學(xué)、環(huán)境污染與防治1.常見的環(huán)境污染污染類型污染成因溫室效應(yīng)CO2排放量過大,造成全球氣溫上升赤潮/水華大量富含N、P等營養(yǎng)物質(zhì)的廢水的排放使水體富營養(yǎng)化酸雨硫的氧化物、氮的氧化物的大量排放,造成雨水酸度過大臭氧空洞氟氯烴的大量排放使臭氧層損耗光化學(xué)污染主要是由氮的氧化物(主要指NO2)和烴類(碳?xì)浠衔?引起污染類型污染成因白色污染主要是由廢棄的難降解的塑料類制品造成食品污染人類在動物飼養(yǎng)和植物種植過程中使用的大量生長激素、農(nóng)藥、化肥等造成的飄塵煙霧、塵埃、煤灰或物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的顆粒狀漂浮物長時間懸浮于空氣中造成的2.工業(yè)尾氣的主要成分及其治理(1)硫酸廠尾氣:SO2、SO3等,一般用氨水吸收。(2)硝酸廠尾氣:NO、NO2等,一般用NaOH溶液吸收。(3)高爐煤氣:CO、CO2等,一般回收利用。(4)煉鋼煙氣:Fe2O3煙塵、CO等,一般回收利用。(5)焦?fàn)t氣:H2、CH4、CO、C2H4等,可用作燃料。(6)氯堿工業(yè):Cl2,一般用NaOH溶液吸收。答案

BC

解析

紅寶石的主要成分是三氧化二鋁,瑪瑙、水晶的主要成分是二氧化硅,鉆石的主要成分不是硅酸鹽而是碳單質(zhì),故A錯誤;鎂比電熱水器的金屬內(nèi)膽活潑,鎂與金屬內(nèi)膽連接后,鎂失去電子受到腐蝕,從而保護(hù)了金屬內(nèi)膽不受腐蝕,原理是犧牲陽極法,故B正確;霧霾所形成的氣溶膠屬于膠體,具有丁達(dá)爾效應(yīng),故C正確;合金一般比各成分金屬的硬度大、熔點(diǎn)低,故D錯誤。A.光化學(xué)煙霧中各成分都具有強(qiáng)還原性B.汽車尾氣排放的氮氧化物來源于燃油中的含氮物質(zhì)C.燃油汽車安裝廢氣凈化裝置有利于防止光化學(xué)煙霧的發(fā)生D.同一地區(qū),相同條件下,冬季比夏季更易生成光化學(xué)煙霧答案

C

解析

根據(jù)圖示,光化學(xué)煙霧中含O3、HNO3等強(qiáng)氧化性物質(zhì),故A錯誤;汽車尾氣中的氮氧化物是高溫下空氣中的N2和O2化合而成,故B錯誤;安裝尾氣轉(zhuǎn)化裝置,可減少NO、碳?xì)浠衔锏任廴疚锏呐欧?故C正確;夏季光照強(qiáng)度大,常成為光化學(xué)煙霧的多發(fā)季節(jié),故D錯誤。3.(2020廣東潮州期末)化學(xué)與生活、生產(chǎn)、環(huán)境、能源關(guān)系密切。下列說法錯誤的是(

)A.將草木灰與NH4H2PO4混合使用,可更好地為植物提供N、P、K三種營養(yǎng)元素B.開發(fā)高效氫能、太陽能等新型電動汽車,以解決城市機(jī)動車尾氣排放問題C.我國古代某文獻(xiàn)中記載:“此即地霜也。所在山澤,冬月地上有霜,掃取以水淋汁后,乃煎煉而成?！蔽闹袑ο跛徕浀奶崛∩婕叭芙?、蒸發(fā)、結(jié)晶操作D.重金屬鹽中毒者可以用雞蛋清進(jìn)行急救,K2FeO4可作為飲用水的消毒劑和凈水劑答案

A

解析

草木灰的主要成分是K2CO3,水解使溶液顯堿性,水解產(chǎn)生的OH-與NH4H2PO4電離產(chǎn)生N、H2P都會發(fā)生反應(yīng),水解產(chǎn)生的OH-與N反應(yīng)生成NH3逸出,混合使用使氮元素含量降低,導(dǎo)致氮肥的肥效降低,A錯誤;開發(fā)高效氫能、太陽能等新型電動汽車,既滿足了人類對能源的需要,同時又不會產(chǎn)生大氣污染物,故可解決城市機(jī)動車尾氣排放問題,B正確;“掃取以水淋汁后,乃煎煉而成”的意思為掃取后用水溶解,然后加熱蒸發(fā)結(jié)晶得到硝酸鉀晶體,用到的操作方法有溶解、蒸發(fā)、結(jié)晶,C正確;雞蛋清的主要成分是蛋白質(zhì),重金屬鹽中毒者服用雞蛋清后重金屬會消耗雞蛋清,從而緩解中毒使人得到急救,K2FeO4具有強(qiáng)的氧化性,可以對水殺菌消毒,且生成的Fe3+可形成Fe(OH)3膠體而吸附雜質(zhì),因此可作飲用水的消毒劑和凈水劑,D正確。(1)根據(jù)上圖信息可以看出,下列哪種氣體污染物不是由機(jī)動車行駛造成的

。

2x3(2)機(jī)動車大量行駛是污染源之一。汽車發(fā)動機(jī)廢氣稀燃控制系統(tǒng)主要工作原理如圖所示;寫出稀燃過程中NO發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。

(3)SO2是氣體污染物的主要成分之一。作為一種化學(xué)性質(zhì)活潑的物質(zhì),它能發(fā)生多種反應(yīng),請按照下表提示,從不同角度梳理SO2不同類的化學(xué)性質(zhì),將化學(xué)方程式填在下表中。SO2的性質(zhì)梳理化學(xué)方程式物質(zhì)類別酸性氧化物SO2+H2O

H2SO3②SO2+CaO==CaSO3③

S元素價態(tài)S為+4價①

②SO2+2H2S==3S+2H2O(4)科學(xué)家經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)中國的霾呈中性,其主要原因如圖所示:請判斷A的化學(xué)式并說明判斷理由:

。

解析

(1)根據(jù)題中圖示信息可以看出機(jī)動車行駛造成的污染有NOx、VOCs、NH3,SO2不是由機(jī)動車行駛造成的。(2)稀燃過程中NO被氧氣氧化生成NO2,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO+O2==2NO2。(3)SO2是酸性氧化物,能與堿反應(yīng)生成鹽和水,如SO2與NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO2+2NaOH==Na2SO3+H2O;SO2中硫元素為+4價,中間的+4價S元素既可以得到電子發(fā)生還原反應(yīng),也可以失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),發(fā)生氧化反應(yīng)的方程式為2SO2+O22SO3。(4)因?yàn)榉磻?yīng)之前S為+4價,NO2中N為+4價,反應(yīng)之后HONO中N為+3價,氮元素化合價降低,則必有元素化合價升高,綜合推斷可知,應(yīng)是硫元素化合價升高,硫元素從+4價升高到+6價,在液相應(yīng)以S形式存在,即A的化學(xué)式為S。物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與推斷

素養(yǎng)解讀物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與推斷題重點(diǎn)考查幾種主要的元素及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系,近年高考在江蘇卷中作為必考題型出現(xiàn),在全國卷中以框圖、流程的形式也多次出現(xiàn),重在考查學(xué)生變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理和模型認(rèn)知等學(xué)科核心素養(yǎng)。案例探究情境:過氧化鋇是一種白色或帶灰白色重質(zhì)粉末,通常含有一氧化鋇。在空氣中緩慢分解,不溶于水,但能緩慢水解,接觸稀酸或含二氧化碳的水會生成過氧化氫,與水化合可生成BaO2·8H2O。熔點(diǎn)為450℃,沸點(diǎn)為800℃,有強(qiáng)氧化性,有毒,有腐蝕性?！镜淅?/p>

(2020北京化學(xué),15)H2O2是一種重要的化學(xué)品,其合成方法不斷發(fā)展。

①I為分解反應(yīng),產(chǎn)物除BaO、O2外,還有一種紅棕色氣體。該反應(yīng)的化學(xué)方程式是

。

②Ⅱ?yàn)榭赡娣磻?yīng),促進(jìn)該反應(yīng)正向進(jìn)行的措施是

。

③Ⅲ中生成H2O2,反應(yīng)的化學(xué)方程式是

。

④減壓能夠降低蒸餾溫度,從H2O2的化學(xué)性質(zhì)角度說明Ⅴ中采用減壓蒸餾的原因:

。

(2)電化學(xué)制備方法:已知反應(yīng)2H2O2==2H2O+O2↑能自發(fā)進(jìn)行,反向不能自發(fā)進(jìn)行,通過電解可以實(shí)現(xiàn)由H2O和O2為原料制備H2O2,如圖為制備裝置示意圖。①a極的電極反應(yīng)式是

。

②下列說法正確的是

。

A.該裝置可以實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B.電極b連接電源負(fù)極C.該方法相較于早期制備方法具有原料廉價,對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)解析

(1)①Ⅰ為分解反應(yīng),產(chǎn)物除BaO、O2外,還有一種紅棕色氣體,該氣體為NO2。根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子得失守恒配平該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Ba(NO3)22BaO+O2↑+4NO2↑;②Ⅱ?yàn)锽aO與氧氣反應(yīng)生成BaO2,該反應(yīng)是可逆反應(yīng),反應(yīng)的化學(xué)方程式為2BaO(s)+O2(g)2BaO2(s),正反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng),促進(jìn)該反應(yīng)正向進(jìn)行的措施是增大壓強(qiáng)、增大氧氣的濃度、降低溫度等;③Ⅲ中過氧化鋇與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋇和H2O2,反應(yīng)的化學(xué)方程式為BaO2+2HCl==BaCl2+H2O2;④H2O2受熱易分解,采用減壓能夠降低蒸餾溫度,防止雙氧水分解導(dǎo)致產(chǎn)率降低。(2)①根據(jù)題意分析可知,a極的電極反應(yīng)式是O2+2H++2e-==H2O2;②2H2O2==2H2O+O2↑能自發(fā)進(jìn)行,反向不能自發(fā)進(jìn)行。圖示裝置屬于電解池,電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置,故A正確;根據(jù)分析,電極b為陽極,電解池陽極與電源正極連接,故B錯誤;該裝置中的總反應(yīng)為2H2O+O22H2O2,則制取H2O2的原料為氧氣和水,具有來源廣泛,原料廉價,對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),故C正確。答案

(1)①2Ba(NO3)22BaO+O2↑+4NO2↑

②增大壓強(qiáng)或增大氧氣的濃度或降低溫度③BaO2+2HCl==BaCl2+H2O2

④H2O2受熱易分解(2)①O2+2H++2e-==H2O2

②AC方法規(guī)律1.解題策略無論推斷題屬于哪種形式,均遵循這樣的推斷思路:迅速瀏覽、整體掃描、產(chǎn)生印象、尋找“突破口”,突破口由點(diǎn)到面、隨時檢驗(yàn),注意聯(lián)系、大膽假設(shè)、全面分析(正推或逆推),驗(yàn)證確認(rèn)。解題的關(guān)鍵是仔細(xì)審題,依據(jù)物質(zhì)的特性或特征轉(zhuǎn)化來確定“突破口”,順藤摸瓜,進(jìn)而完成全部未知物的推斷。2.熟悉常見的轉(zhuǎn)化關(guān)系(1)直線型轉(zhuǎn)化關(guān)系。熟記元素的單質(zhì)及其化合物間的連續(xù)變化。①連續(xù)氧化型:②價態(tài)不變型:(鋁土礦

提純氧

化鋁)(工業(yè)提鎂

部分流程)(2)交叉型轉(zhuǎn)化。

(3)三角轉(zhuǎn)化。

下列說法中不正確的是(

)A.當(dāng)X是強(qiáng)酸時,A、B、C、D、E、F中均含同一種元素,F可能是H2SO4B.當(dāng)X是強(qiáng)堿時,A、B、C、D、E、F中均含同一種元素,F是HNO3和Cl2的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)D.當(dāng)X是強(qiáng)酸時,C在常溫下是氣態(tài)單質(zhì)答案D

解析

根據(jù)圖中的轉(zhuǎn)化關(guān)系可知,A一定是弱酸的銨鹽,當(dāng)X是強(qiáng)酸時,A、B、C、D、E、F分別是NH4S、H2S、S、SO2、SO3、H2SO4;當(dāng)X是強(qiáng)堿時,A、B、C、D、E、F分別是NH4S、NH3、N2、NO、NO2、HNO3。由上述分析可知,當(dāng)X是強(qiáng)酸時,F是H2SO4,故A正確;由上述分析可知,當(dāng)X是強(qiáng)堿時,F是HNO3,故B正確;無論B是H2S還是NH3,B和Cl2的反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng),故