高三化學(xué)總復(fù)習(xí)課件第四章非金屬及其化合物4-12

第12講碳、硅及無機(jī)非金屬材料[考綱要求]1.掌握碳、硅元素單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。2.了解碳、硅元素單質(zhì)及其重要化合物對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響。3.了解常見無機(jī)非金屬材料的性質(zhì)和用途。高頻考點(diǎn)一碳、硅單質(zhì)及其氧化物1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。(1)金剛石和石墨物理性質(zhì)有較大差別的原因是碳原子的排列不同。(√)(2)碳燃燒可生成CO或CO2，但硅與氧氣反應(yīng)只能生成SiO2。(√)(3)非金屬性：C>Si，則熱穩(wěn)定性：CH4>SiH4。(√)(4)晶體硅熔點(diǎn)高硬度大，故可用于制作半導(dǎo)體材料。(×)(5)12C、13C、14C是碳的三種同素異形體。(×)(6)硅的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料。(√)(7)1molSi和1molSiO2晶體中均有4NA個(gè)共價(jià)鍵。(×)2．(1)從元素周期表的位置看，碳和硅均為ⅣA族元素，自然界中有碳的多種單質(zhì)存在，自然界中有硅的單質(zhì)嗎？為什么？【答案】

沒有，因?yàn)楣栌泻軓?qiáng)的親氧性，在地殼形成時(shí)硅與氧易結(jié)合，難分離，因而硅在自然界中主要以氧化物和硅酸鹽的形式存在。(2)從元素周期表的位置看，硅的還原性比碳強(qiáng)，但碳能與SiO2反應(yīng)制取Si，試從化學(xué)平衡的角度認(rèn)識(shí)該反應(yīng)發(fā)生的原因?！敬鸢浮?/p>

不能；此反應(yīng)中生成的CO2氣體脫離反應(yīng)體系有利于反應(yīng)的向右進(jìn)行，與其氧化物對(duì)應(yīng)酸的強(qiáng)弱無關(guān)；而強(qiáng)酸制弱酸的規(guī)律一般適用于在溶液中發(fā)生的反應(yīng)。【答案】

(1)通過盛有濃NaOH溶液的洗氣瓶(2)通過盛放灼熱CuO的硬質(zhì)玻璃管(3)通過盛放灼熱銅網(wǎng)的硬質(zhì)玻璃管(4)通過飽和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液(5)通過飽和NaHCO3溶液(6)通過CuSO4溶液一、碳、硅單質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1．碳、硅元素的原子結(jié)構(gòu)與存在2.碳、硅單質(zhì)的物理性質(zhì)【注意】

(1)碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致物理性質(zhì)不同，但化學(xué)性質(zhì)相似。(2)同素異形體之間的轉(zhuǎn)化是化學(xué)變化，但不是氧化還原反應(yīng)。3．碳、硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)——還原性碳、硅的最外層都是__個(gè)電子，位于元素周期表的第_____族，不容易失也不容易得電子，通常化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，但在一定條件下也能與許多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，一般表現(xiàn)為還原性(如圖)。ⅣA4【注意】

工業(yè)上常用焦炭在電爐中還原SiO2得到粗硅，但反應(yīng)需隔絕空氣(或O2)，生成的是CO而不是CO2。2．二氧化碳和二氧化硅的比較2．(2017·信陽模擬)為檢驗(yàn)二氧化碳?xì)怏w中是否混有一氧化碳，某課外興趣小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置：根據(jù)裝置回答問題：(1)A裝置的作用是________。(2)實(shí)驗(yàn)后怎樣處理尾氣________，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。(3)若實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到________，則證明原氣體中一定含有一氧化碳?！窘馕觥?/p>

(1)除去混合氣體的CO2時(shí)，可先將混合氣體通入盛有濃NaOH溶液的洗氣瓶中，故A裝置的作用是吸收CO2，以排除對(duì)下面實(shí)驗(yàn)的干擾。(2)CO有毒，故將CO點(diǎn)燃生成CO2才能排放到空氣中。(3)CO還原CuO的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是黑色粉末變成紅色，故利用這一現(xiàn)象來證明原氣體中一定含有CO?！痉椒偨Y(jié)】

確認(rèn)混合氣體(CO、CO2)中含有CO氣體的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法考點(diǎn)2硅及其氧化物的性質(zhì)與制備4．(2018·南寧聯(lián)考)已知A是灰黑色的、有金屬光澤的固體單質(zhì)。根據(jù)如圖所示的物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，回答下列有關(guān)問題。(1)寫出B、C兩物質(zhì)的名稱：B________，C________。(2)寫出D→B的化學(xué)方程式：_______________________________________________________________________________________________。(3)寫出B→C的離子方程式：_______________________________________________________________________________________________。5．(2017·南昌模擬改編)單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料。通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì))，粗硅與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅(反應(yīng)溫度450～500℃)，四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是實(shí)驗(yàn)室制備四氯化硅的裝置示意圖。相關(guān)信息如下：a．四氯化硅遇水極易水解；b．硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物；c．有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見下表：物質(zhì)SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸點(diǎn)/℃57.712.8－315－熔點(diǎn)/℃－70.0－107.2－－－升華溫度/℃－－180300162請(qǐng)回答下列問題：(1)寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式________________________________________________。(2)裝置A中g(shù)管的作用是________________________；裝置C中的試劑是________；裝置E中的h瓶需要冷卻的理由是________________________________________________________________________。(3)裝置E中h瓶收集到的粗產(chǎn)物可通過精餾(類似多次蒸餾)得到高純度四氯化硅，精餾后的殘留物中，除鐵元素外還可能含有的元素是________(填寫元素符號(hào))。【解析】

制四氯化硅是由粗硅與Cl2反應(yīng)得到的，所以必須先制得Cl2，因SiCl4極易水解，所以Cl2須干燥，再根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析提純SiCl4的方法。(1)書寫的是離子方程式，B裝置中盛放飽和食鹽水除去HCl，C裝置中用濃硫酸除水以制得干燥純凈的Cl2；(2)A中g(shù)管作用為平衡壓強(qiáng)，使液體順利流下；h瓶用冷卻液冷卻的主要目的是得到SiCl4；(3)精餾粗產(chǎn)物得到SiCl4，溫度應(yīng)控制在57.7℃，此時(shí)BCl3變?yōu)闅怏w，但AlCl3、FeCl3、PCl5均殘留在瓶中，所以殘留的元素是Fe、Al、P、Cl。高頻考點(diǎn)二硅酸、硅酸鹽及無機(jī)非金屬材料1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。(1)玻璃是一種晶體，有較高的熔點(diǎn)(×)(2)水玻璃是一種特殊的玻璃，泡花堿屬于堿(×)(3)向一定濃度的Na2SiO3溶液中通入適量CO2出現(xiàn)白色沉淀，證明H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性強(qiáng)(√)2．(1)填寫下列材料主要成分的化學(xué)式。①剛玉________；②大理石、石灰石________；③普通玻璃________；④石英、水晶________。【答案】

①Al2O3

②CaCO3

③Na2SiO3、CaSiO3、SiO2

④SiO2(2)硅酸鹽可用氧化物的形式表示其組成，能說明硅酸鹽是由氧化物組成的嗎？【答案】

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。1．硅酸【思考】

如何通過實(shí)驗(yàn)證明硅酸的酸性比碳酸的弱？【提示】

向硅酸鈉溶液中通入CO2氣體，若溶液變渾濁，說明H2CO3的酸性強(qiáng)于H2SiO3。(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__________，長(zhǎng)石(KAlSi3O8)可表示為___________________?！咀⒁狻?/p>

(1)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。(2)硅酸鹽大多難溶于水，常見可溶性硅酸鹽是硅酸鈉，其水溶液稱為泡花堿或水玻璃，但卻是鹽溶液。硅膠(mSiO2·nH2O)是一種很好的無毒干燥劑。Na2O·SiO2K2O·Al2O3·6SiO23．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。①常見硅酸鹽材料比較水泥玻璃陶瓷生產(chǎn)原料_______、黏土____、____、石灰石黏土主要設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃熔窯陶瓷窯石灰石純堿石英(2)新型無機(jī)非金屬材料①高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：如氮化硅陶瓷具有較高的硬度和耐磨性、較強(qiáng)的抗化學(xué)侵蝕性和電絕緣性等。②生物陶瓷：對(duì)機(jī)體無排異反應(yīng)，不會(huì)引起代謝作用異常。

③壓電陶瓷：具有壓電效應(yīng)?！咀⒁狻?/p>

(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。(2)NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用帶磨口玻璃塞而使用橡膠塞。2．(2018·新疆伊犁質(zhì)檢)壽山石主要成分為葉蠟石，葉蠟石組成為Al2O3·4SiO2·H2O，下列觀點(diǎn)不正確的是(

)A．壽山石雕刻作品要避免與酸、堿接觸B．壽山石顏色豐富多彩是因?yàn)楹胁煌螒B(tài)的金屬氧化物C．潮濕的空氣可能導(dǎo)致壽山石作品表面溶解變質(zhì)D．久置于干燥空氣中可能會(huì)導(dǎo)致壽山石作品脫水變質(zhì)【解析】

根據(jù)壽山石的主要成分，可知其能與酸或堿發(fā)生反應(yīng)，A正確；壽山石中含有不同形態(tài)的Al2O3，造成其色彩豐富，B正確；其中的氧化物Al2O3和SiO2不溶于水也不和水反應(yīng)，在潮濕的空氣中不會(huì)溶解變質(zhì)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；久置于干燥空氣中，會(huì)失去其中的結(jié)晶水變質(zhì)，D正確?！敬鸢浮?/p>

C3．(2017·洛陽模擬)胃舒平主要成分是氫氧化鋁，同時(shí)含有三硅酸鎂(Mg2Si3O8·nH2O)等化合物。(1)三硅酸鎂的氧化物形式為________________________。(2)Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是________。a．Al2O3、MgO和SiO2都是白色固體b．Al2O3、MgO和SiO2都是金屬氧化物c．Al2O3、MgO和SiO2都有很高的熔點(diǎn)【解析】

(1)Mg2Si3O8·nH2O改寫成氧化物的形式為2MgO·3SiO2·nH2O。(2)Al2O3、MgO和SiO2均具有很高的熔點(diǎn)，故可作為耐火材料?！敬鸢浮?/p>

(1)2MgO·3SiO2·nH2O

(2)c考點(diǎn)2無機(jī)非金屬材料4．(2016·孝感統(tǒng)考)硅是構(gòu)成無機(jī)非金屬材料的一種主要元素，下列有關(guān)硅的化合物的敘述錯(cuò)誤的是(

)A．氮化硅陶瓷是一種新型無機(jī)非金屬材料，其化學(xué)式為Si3N4B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔點(diǎn)高，可用于制作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和軸承C．光導(dǎo)纖維是一種新型無機(jī)非金屬材料，其主要成分為SiO2D．二氧化硅為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其晶體中硅原子和硅氧單鍵個(gè)數(shù)之比為1∶2【解析】

A項(xiàng)，在氮化硅中N元素為－3價(jià)，Si元素為＋4價(jià)，則化學(xué)式為Si3N4，正確；D項(xiàng)，在SiO2晶體中，一個(gè)硅原子與周圍4個(gè)氧原子形成4個(gè)硅氧單鍵，錯(cuò)誤?！敬鸢浮?/p>

D5．(2018·湖北八校聯(lián)考)鋼化玻璃俗稱普通玻璃的化身，是普通玻璃經(jīng)一定物理方法處理后得到的。鋼化玻璃一般不會(huì)發(fā)生自爆現(xiàn)象，但當(dāng)鋼化玻璃中含有硫化鎳結(jié)核時(shí)就有可能發(fā)生自爆現(xiàn)象。下列有關(guān)說法中錯(cuò)誤的是(

)A．制取鋼化玻璃的原料為石灰石、純堿和石英B．鋼化玻璃是一種新型無機(jī)非金屬材料C．制取鋼化玻璃的主要反應(yīng)都是非氧化還原反應(yīng)D．在碳素鋼中加入鎳等合金元素可以制得不銹鋼及各種特種鋼難點(diǎn)專攻(十)

CO2與鹽或堿反應(yīng)產(chǎn)物的判斷考點(diǎn)1

CO2與鹽溶液的反應(yīng)1．向下列溶液中通入足量的CO2，最終無沉淀生成的是(

)①Ca(OH)2溶液②Na2SiO3溶液③飽和Na2CO3溶液④CaCl2溶液⑤漂白粉溶液⑥NaAlO2溶液A．①③⑤

B．①④⑤C．②④⑥

D．①④⑥【解析】

最終②有H2SiO3沉淀，③有NaHCO3晶體，⑥有Al(OH)3沉淀且不溶解?！敬鸢浮?/p>

B2．用四種溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對(duì)應(yīng)關(guān)系錯(cuò)誤的是(

)選項(xiàng)操作及現(xiàn)象溶液A通入CO2，溶液變渾濁飽和Na2CO3溶液B通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通CO2至過量，渾濁消失Na2SiO3溶液C通入CO2，溶液變渾濁，再加入品紅溶液，紅色褪去Ca(ClO)2溶液D通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通CO2至過量，渾濁消失，再加入足量NaOH溶液，又變渾濁澄清石灰水【解析】

Na2SiO3溶液與過量CO2反應(yīng)生成H2SiO3和NaHCO3，H2SiO3不溶于水?！敬鸢浮?/p>

B考點(diǎn)2

CO2與混合液的反應(yīng)3．將足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量(n)和通入CO2體積(V)的關(guān)系正確的是(

)4．將足量的CO2不斷通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀與通入CO2的量的關(guān)系可表示為(

)【方法總結(jié)】CO2與多組分混合液反應(yīng)順序的判斷當(dāng)有多種組分與一種物質(zhì)反應(yīng)時(shí)，判斷反應(yīng)順序的方法：先假設(shè)與其中的一種組分反應(yīng)，若產(chǎn)物還能與另一種組分反應(yīng)，則假設(shè)錯(cuò)誤。如將CO2通入KOH、Ba(OH)2混合溶液中，假設(shè)CO2先與KOH反應(yīng)，則生成的K2CO3會(huì)與Ba