2023屆新高考新教材化學(xué)魯科版一輪學(xué)案-第4章第14講　碳、硅及無機(jī)非金屬材料

第14講碳、硅及無機(jī)非金屬材料復(fù)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)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)及其重要化合物對環(huán)境質(zhì)量的影響。3．知道無機(jī)非金屬材料等常見材料類型，結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)材料組成、性能及應(yīng)用的聯(lián)系。證據(jù)推理與模型認(rèn)知：能從物質(zhì)類別和元素價(jià)態(tài)變化的視角說明物質(zhì)的轉(zhuǎn)化路徑。加強(qiáng)物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等化學(xué)視角與真實(shí)情境素材之間的聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)的視角看待和解決實(shí)際問題?？键c(diǎn)一碳及其化合物1．碳單質(zhì)(1)存在形式：有金剛石、石墨、無定形碳、足球烯，它們互為同素異形體。(2)結(jié)構(gòu)金剛石：正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；石墨：平面正六邊形層狀結(jié)構(gòu)。(3)物理性質(zhì)：金剛石熔點(diǎn)高、硬度大；石墨熔點(diǎn)高、質(zhì)軟，有滑膩感。(4)主要化學(xué)性質(zhì)——還原性①與O2反應(yīng)O2足量：C＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃),\s\do5())CO2；O2不足：2C＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃),\s\do5())2CO。②與氧化物反應(yīng)CuO：2CuO＋Ceq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())2Cu＋CO2↑(冶煉金屬)；SiO2：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())Si＋2CO↑(制取粗硅)；H2O：C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())CO＋H2(制取水煤氣)。2．一氧化碳(1)物理性質(zhì)：無色氣體，有毒，難溶于水。(2)化學(xué)性質(zhì)——還原性①燃燒：2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃),\s\do5())2CO2，淡藍(lán)色火焰；②還原CuO：CuO＋COeq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())Cu＋CO2(冶煉金屬)。3．二氧化碳(CO2)(1)一種無色、無味的氣體，能溶于水，固態(tài)CO2俗稱干冰。(2)分別與H2O、Na2O、Ca(OH)2(足量、澄清)、Mg反應(yīng)。(3)CO2在自然界中的循環(huán)CO2的主要來源大量含碳燃料的燃燒自然界消耗CO2的主要反應(yīng)①溶于江水、海水中：CO2＋H2OH2CO3；②光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為O2；③巖石的風(fēng)化：CaCO3＋H2O＋CO2=Ca(HCO3)2[微思考]寫出除去下列氣體中混有的雜質(zhì)(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì))可采取的方法：(1)CO(CO2)：。(2)CO2(CO)：。(3)CO2(HCl)：。提示：(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)通過盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶4．碳酸(H2CO3)弱酸性、不穩(wěn)定性。碳酸(H2CO3)只能在水中存在。H2CO3在水中與CO2共存，因此常把CO2＋H2O當(dāng)碳酸用。5．碳酸的酸式鹽與正鹽的比較(1)在水中的溶解性①含K＋、Na＋、NHeq\o\al(＋,4)的正鹽易溶于水，其余一般不溶于水；酸式鹽均能溶于水。②一般來說，在相同溫度下，難溶性正鹽溶解度小于其酸式鹽溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2>CaCO3；可溶性正鹽溶解度大于其酸式鹽溶解度，如溶解度Na2CO3>NaHCO3。(2)熱穩(wěn)定性一般來說，熱穩(wěn)定性順序：①正鹽>酸式鹽>碳酸，如穩(wěn)定性Na2CO3>NaHCO3>H2CO3；②可溶性正鹽>難溶性正鹽，如CaCO3高溫分解，而K2CO3不易分解。(1)12C、13C、14C是碳的三種同素異形體。()(2)金剛石和石墨由相同的元素組成，因此它們具有相同的性質(zhì)。()(3)石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸姆磻?yīng)屬于氧化還原反應(yīng)。()(4)向空氣中排放二氧化碳會(huì)形成酸雨。()(5)向CaCl2溶液中通入CO2氣體，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁消失。()(6)氨化的飽和食鹽水中通入足量的CO2氣體，會(huì)析出晶體。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)√[典例]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。[解析](1)除去混合氣體中的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，以排除對下面實(shí)驗(yàn)的干擾。(2)根據(jù)一氧化碳有毒和能燃燒的性質(zhì)考慮尾氣處理；所以點(diǎn)燃尾氣生成二氧化碳，排到空氣中；反應(yīng)方程式為2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃),\s\do5())2CO2。(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。[答案](1)吸收CO2(2)點(diǎn)燃2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃),\s\do5())2CO2(3)B中無明顯現(xiàn)象，裝置C中黑色粉末變成光亮的紅色，D中澄清石灰水變渾濁[延伸探究](1)該實(shí)驗(yàn)的尾氣是否需要處理？為什么？如何處理？(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，先停止通入氣體還是先熄滅酒精燈？提示：(1)尾氣需要處理，因?yàn)槲矚庵泻幸谎趸迹谎趸加卸?；將CO點(diǎn)燃生成CO2才能排放到空氣中。(2)應(yīng)先熄滅酒精燈，之后再停止通入氣體防止倒吸。[對點(diǎn)練1](碳元素的同素異形體)近年來科學(xué)家制造出大量的新物質(zhì)，對下列三種物質(zhì)的相關(guān)說法錯(cuò)誤的是()石墨烯：從石墨中分離出來，是最薄、最堅(jiān)硬的納米材料石墨炔：平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的全碳分子，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性納米碳管：具有優(yōu)良的場發(fā)射性能，制作陰極顯像管、儲(chǔ)氫材料A．石墨烯具有良好的導(dǎo)電性B．上述三種物質(zhì)與金剛石互為同素異形體C．石墨炔孔徑略大于H2分子的直徑，可作H2的提純薄膜D．上述三種物質(zhì)與濃硫酸都能發(fā)生反應(yīng)，但反應(yīng)產(chǎn)物不同解析：D石墨烯和銅有著一樣出色的導(dǎo)電性，因此具有良好的導(dǎo)電性，A正確；題述三種物質(zhì)均為碳的單質(zhì)，與金剛石互為同素異形體，B正確；碳原子半徑大于氫原子，則石墨炔孔徑大于H2分子的直徑，可以容納H2分子，則石墨炔是理想的H2提純薄膜，C正確；題述三種物質(zhì)都是碳的單質(zhì)，在加熱條件與濃硫酸都能發(fā)生反應(yīng)，且反應(yīng)產(chǎn)物相同，D錯(cuò)誤。[對點(diǎn)練2](二氧化碳的應(yīng)用)通過資源化利用的方式將CO2轉(zhuǎn)化為具有工業(yè)價(jià)值的產(chǎn)品(如圖所示)，是一種較為理想的碳中和方式，下列說法中正確的是()A．CO2經(jīng)催化分解為C、CO、O2的反應(yīng)為放熱反應(yīng)B．除去Na2CO3固體中少量NaHCO3可用熱分解的方法C．過氧化尿素和SO2都能使品紅溶液褪色，其原理相同D．由CO2和H2合成甲醇，原子利用率達(dá)100%解析：B該反應(yīng)應(yīng)為吸熱反應(yīng)，A錯(cuò)誤；碳酸氫鈉受熱易分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳，因此除去Na2CO3固體中少量NaHCO3可用熱分解的方法，B正確；過氧化尿素使品紅溶液褪色是利用它的強(qiáng)氧化性，而二氧化硫使品紅溶液褪色是利用它與品紅化合生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)，原理不相同，C錯(cuò)誤；由碳氧原子個(gè)數(shù)比可知，二氧化碳與氫氣合成甲醇的原子利用率不是100%，D錯(cuò)誤。[對點(diǎn)練3](自然界中的碳循環(huán))研究CO2在海洋中的轉(zhuǎn)移和歸宿，是當(dāng)今海洋科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域。(1)溶于海水的CO2主要以4種無機(jī)碳形式存在，其中HCOeq\o\al(－,3)占95%。寫出CO2溶于水產(chǎn)生HCOeq\o\al(－,3)的方程式：。(2)在海洋碳循環(huán)中，通過下圖所示的途徑固碳。①寫出鈣化作用的離子方程式：。②同位素示蹤法證實(shí)光合作用釋放出的O2只來自H2O。用18O標(biāo)記物質(zhì)的光合作用的化學(xué)方程式如下，將其補(bǔ)充完整：＋eq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(葉綠體))(CH2O)x＋x18O2＋xH2O答案：(1)CO2＋H2OH2CO3、H2CO3H＋＋HCOeq\o\al(－,3)(2)①2HCOeq\o\al(－,3)＋Ca2＋=CaCO3↓＋CO2↑＋H2O②xCO22xHeq\o\al(18,2)O考點(diǎn)二硅及其化合物無機(jī)非金屬材料一、硅單質(zhì)1．存在：硅單質(zhì)主要有晶體和無定形兩大類。2．物理性質(zhì)：帶有金屬光澤的灰黑色固體，熔點(diǎn)高，硬度大，有脆性。3．化學(xué)性質(zhì)(1)常溫下不活潑，一般不與其他物質(zhì)反應(yīng)，但可以與氟氣、氫氟酸、堿反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為：與氟氣：Si＋2F2=SiF4；與氫氟酸：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑；與堿：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。(2)在加熱或者點(diǎn)燃的條件下可以與氫氣、氧氣、氯氣等反應(yīng)，與氧氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為Si＋O2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())SiO2。4．硅的工業(yè)制法及提純eq\x(石英砂)eq\o(→,\s\up7(①焦炭),\s\do5(高溫))eq\x(粗硅)eq\o(→,\s\up7(②氯氣),\s\do5(加熱))SiCl4eq\o(→,\s\up7(③氫氣),\s\do5(高溫))eq\x(高純硅)涉及的化學(xué)方程式：①SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())Si＋2CO↑；②Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())SiCl4；③SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())Si＋4HCl。5．用途：(1)良好的半導(dǎo)體材料；(2)太陽能電池；(3)計(jì)算機(jī)芯片。二、二氧化硅1．存在(1)自然界中，碳元素既有游離態(tài)，又有化合態(tài)，而硅元素僅有化合態(tài)，主要以氧化物和硅酸鹽的形式存在。(2)天然SiO2有晶體和無定形兩種，統(tǒng)稱硅石。2．物理性質(zhì)：熔點(diǎn)高，硬度大，難溶于水。3．結(jié)構(gòu)SiO2晶體有多種晶型，其基本結(jié)構(gòu)單元為硅氧四面體(如圖甲所示)，硅氧四面體通過氧原子相互連接為空間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(如圖乙所示)。每個(gè)硅原子與4個(gè)氧原子相連，而每個(gè)氧原子與2個(gè)硅原子相連，故SiO2晶體中Si和O的比例為1∶2。4．化學(xué)性質(zhì)(1)SiO2可以與堿反應(yīng)，生成硅酸鹽，如與氫氧化鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O。(2)在高溫條件下可以與碳酸鹽反應(yīng)，如與碳酸鈣反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())CaSiO3＋CO2↑。(3)在高溫條件下，能夠與堿性氧化物反應(yīng)，如與氧化鈣反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2＋CaOeq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())CaSiO3。(4)常溫下與氫氟酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。5．用途光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器等。①SiO2是H2SiO3的酸酐，但SiO2不與水反應(yīng)，不能用SiO2直接與水作用制備H2SiO3。②氫氟酸能與SiO2反應(yīng)，故氫氟酸不能盛放在玻璃瓶中而應(yīng)存放在塑料瓶中。三、硅酸、硅酸鹽1．硅酸(1)物理性質(zhì)硅酸的溶解度小，新制備的硅酸為透明、膠凍狀，干燥硅膠多孔，吸水性和吸附性強(qiáng)。(2)化學(xué)性質(zhì)①弱酸性：酸性比碳酸弱，與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2SiO3＋2NaOH=Na2SiO3＋2H2O。②不穩(wěn)定性：受熱易分解，反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())SiO2＋H2O。(3)制備：通過可溶性硅酸鹽與其他酸反應(yīng)制得，如Na2SiO3溶液與鹽酸反應(yīng)：Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3(膠體)。(4)用途：硅膠可用作干燥劑、催化劑的載體等。2．硅酸鹽(1)硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。(2)硅酸鈉：硅酸鈉溶液俗稱水玻璃，是無色黏稠液體，常用于制備黏合劑、防腐劑、耐火材料。四、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)原料石灰石、黏土純堿、石灰石、石英黏土主要設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯陶瓷窯(2)玻璃生產(chǎn)中的兩個(gè)重要反應(yīng)：Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())CaSiO3＋CO2↑。2．新型無機(jī)非金屬材料，如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、光導(dǎo)纖維、生物陶瓷、壓電陶瓷等。[微思考]能否依據(jù)反應(yīng)Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())Na2SiO3＋CO2↑說明H2SiO3的酸性比H2CO3強(qiáng)？提示：不能。強(qiáng)酸＋弱酸鹽=強(qiáng)酸鹽＋弱酸，該規(guī)律僅適用于常溫下水溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，而該反應(yīng)是在高溫且熔融態(tài)下進(jìn)行的，只能從化學(xué)平衡移動(dòng)角度去解釋反應(yīng)發(fā)生的原因——CO2為氣體，能及時(shí)分離出反應(yīng)體系，使化學(xué)平衡向右移動(dòng)，直至反應(yīng)結(jié)束。(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)SiO2是酸性氧化物，可溶于強(qiáng)堿(NaOH)，不溶于任何酸。()(5)玻璃是一種晶體，有較高的熔點(diǎn)。()(6)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)×[典例]二氧化硅又稱硅石，是制備硅及含硅化合物的重要原料。部分轉(zhuǎn)化過程如圖所示，下列說法正確的是()A．SiO2既能發(fā)生②反應(yīng)，又能發(fā)生③反應(yīng)，說明SiO2屬于兩性氧化物B．④反應(yīng)是水泥工業(yè)的化學(xué)反應(yīng)原理之一，⑤反應(yīng)可證明H2CO3酸性強(qiáng)于H2SiO3C．①反應(yīng)的生成物除Si外還有CO2，硅膠可用作催化劑的載體D．除了粗硅的制備和提純過程中涉及的反應(yīng)外，圖中所示其他反應(yīng)都是非氧化還原反應(yīng)[解析]A．SiO2能與HF反應(yīng)SiF4和H2O，能與NaOH反應(yīng)生成硅酸鈉和氫氣，不符合兩性氧化物的定義，不屬于兩性氧化物，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B.SiO2與Na2CO3的反應(yīng)是工業(yè)上制玻璃的反應(yīng)，硅酸鈉與CO2的反應(yīng)可用于驗(yàn)證H2CO3酸性強(qiáng)于H2SiO3，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．SiO2在高溫下與C反應(yīng)，生成Si單質(zhì)和CO，產(chǎn)物中不存在CO2，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D.除了粗硅的制備和提純過程中涉及的反應(yīng)外，圖中所示其他反應(yīng)都是非氧化還原反應(yīng)，D項(xiàng)正確。[答案]D[延伸探究](1)轉(zhuǎn)化過程①能否說明碳的還原性大于硅？(2)轉(zhuǎn)化過程⑤能否說明碳酸的酸性比硅酸的強(qiáng)？并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明二者酸性強(qiáng)弱關(guān)系。提示：(1)不能。該反應(yīng)是在高溫條件下發(fā)生的反應(yīng)，通常條件下發(fā)生的反應(yīng)才能用于氧化性、還原性強(qiáng)弱的比較。(2)能。向硅酸鈉溶液中通入二氧化碳?xì)怏w，溶液變渾濁，證明碳酸酸性強(qiáng)于硅酸。[對點(diǎn)練1](二氧化硅的性質(zhì)及用途)二氧化硅廣泛存在于自然界中，在日常生活、生產(chǎn)、科研及新型材料等方面有著重要的用途。a～e是對①～⑤反應(yīng)中SiO2所表現(xiàn)的化學(xué)性質(zhì)或作用進(jìn)行的判斷，其中正確的是()①SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O②SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())Si＋2CO↑③SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O④Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())Na2SiO3＋CO2↑⑤SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())SiC＋2CO↑a．反應(yīng)①中SiO2作為玻璃的成分被消耗，用于刻蝕玻璃b．反應(yīng)②中SiO2表現(xiàn)出氧化性c．反應(yīng)③中SiO2表現(xiàn)了酸性氧化物的通性d．反應(yīng)④符合用難揮發(fā)性的酸酐制取易揮發(fā)性的酸酐的道理e．反應(yīng)⑤中SiO2未參加氧化還原反應(yīng)A．a(chǎn)ce B．bdeC．cde D．a(chǎn)b解析：B通常用氫氟酸來刻蝕玻璃，與之對應(yīng)的反應(yīng)是③，因此a、c判斷錯(cuò)誤；反應(yīng)②是一個(gè)置換反應(yīng)，其中二氧化硅被還原，表現(xiàn)出氧化性，b判斷正確；反應(yīng)④是一個(gè)復(fù)分解反應(yīng)，用難揮發(fā)的二氧化硅制取易揮發(fā)的二氧化碳，d判斷正確；反應(yīng)⑤中碳的化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)椋?和＋2價(jià)，硅的化合價(jià)和氧的化合價(jià)都沒有改變，因此二氧化硅沒有參加氧化還原反應(yīng)，e判斷也正確。[對點(diǎn)練2](硅的制備與提純)硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣。請回答下列問題：(1)制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)還原法是當(dāng)前制備高純硅的主要方法，生產(chǎn)過程示意圖如下：eq\x(石英砂)eq\o(→,\s\up7(焦炭),\s\do5(高溫))eq\x(粗硅)eq\o(→,\s\up7(HCl),\s\do5(573K以上))eq\x(\a\al(SiHCl3,粗))eq\o(→,\s\up7(精餾),\s\do5())eq\x(\a\al(SiHCl3,純))eq\o(→,\s\up7(H2),\s\do5(1357K))eq\x(高純硅)①寫出由純SiHCl3制備高純硅的化學(xué)反應(yīng)方程式：。②整個(gè)制備過程必須嚴(yán)格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì)，寫出配平的化學(xué)反應(yīng)方程式：；H2還原SiHCl3過程中若混有O2，可能引起的后果是。(2)化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組在探究硅的制取方法時(shí)，從資料查閱到下列信息：Ⅰ.Mg在高溫條件下可與SiO2反應(yīng)；Ⅱ.金屬硅化物與稀H2SO4反應(yīng)生成硫酸鹽和SiH4；Ⅲ.SiH4在空氣中自燃。他們根據(jù)信息進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用足量稀H2SO4溶解第Ⅰ步實(shí)驗(yàn)獲得的固體產(chǎn)物時(shí)，發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花；然后過濾、洗滌、干燥；最后稱量、計(jì)算，測得其產(chǎn)率只有預(yù)期值的63%左右。①第Ⅰ步實(shí)驗(yàn)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是。②用稀H2SO4溶解第Ⅰ步實(shí)驗(yàn)獲得固體產(chǎn)物時(shí)，產(chǎn)生爆鳴聲和火花的原因是。答案：(1)①SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1357K),\s\do5())Si＋3HCl②SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl高溫下，H2遇O2發(fā)生爆炸(2)①2Mg＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())2MgO＋Si、2Mg＋Sieq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())Mg2Si或4Mg＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Mg2Si＋2MgO②硅化鎂與稀硫酸反應(yīng)生成的SiH4可自燃，即發(fā)生反應(yīng)Mg2Si＋2H2SO4=2MgSO4＋SiH4↑，SiH4＋2O2=SiO2＋2H2O[對點(diǎn)練3](無機(jī)非金屬材料)平昌冬奧會(huì)“北京8分鐘”主創(chuàng)團(tuán)隊(duì)用石墨烯制作了－20℃能發(fā)熱4h的智能服飾；用鋁合金管材和碳纖維制作了高2.35m、重量僅為10kg的熊貓木偶，向世界展現(xiàn)了新時(shí)代的中國形象。下列說法不正確的是()A．石墨烯是能導(dǎo)熱的金屬材料B．鋁合金是密度較低的金屬材料C．碳纖維是耐低溫的無機(jī)非金屬材料D．新型材料種類多、用途廣解析：A石墨烯是碳的一種單質(zhì)，屬于無機(jī)非金屬材料，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；鋁合金的密度較小，屬于金屬材料，故B項(xiàng)正確；碳纖維是由有機(jī)纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料，屬于無機(jī)非金屬材料，故C項(xiàng)正確；人們依據(jù)生產(chǎn)生活的需要研制出很多種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項(xiàng)正確。[對點(diǎn)練4](硅酸鹽的性質(zhì)及表示方法)青石棉是一種致癌物質(zhì)，是《鹿特丹公約》中受限制的46種化學(xué)品之一，其化學(xué)式為Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸處理時(shí)，還原產(chǎn)物只有NO，下列說法不正確的是()A．青石棉是一種硅酸鹽產(chǎn)品B．青石棉中含有一定量的石英晶體C．青石棉的化學(xué)組成可表示為Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2OD．1mol青石棉能使1molHNO3被還原解析：B硅酸鹽指的是硅、氧與其他化學(xué)元素(主要是鋁、鐵、鈣、鎂、鉀、鈉等)結(jié)合而成的化合物的總稱，故青石棉是一種硅酸鹽產(chǎn)品，A項(xiàng)正確；雖然青石棉可用氧化物形式來表示，但不代表含有一定量的石英晶體，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)說法正確；1molNa2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O跟足量硝酸反應(yīng)時(shí)，失去3mol電子，而還原產(chǎn)物只有NO，故能使1molHNO3被還原，D項(xiàng)正確。[練后歸納]硅酸鹽改寫成氧化物形式的方法(1)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，不同氧化物間以“·”隔開。(2)各元素的化合價(jià)保持不變，且滿足化合價(jià)代數(shù)和為零，各元素原子個(gè)數(shù)比符合原來的組成。(3)當(dāng)計(jì)量數(shù)配置出現(xiàn)分?jǐn)?shù)時(shí)應(yīng)化為整數(shù)。如正長石：KAlSi3O8不能寫成eq\f(1,2)K2O·eq\f(1,2)Al2O3·3SiO2，應(yīng)寫成K2O·Al2O3·6SiO2。1．CO2與鹽溶液反應(yīng)產(chǎn)物的判斷一般從強(qiáng)酸制弱酸的角度去分析，同時(shí)注意生成碳酸鹽的類型。(1)CO2的用量不同產(chǎn)物不同，如：CO2(過量)＋Na[Al(OH)4]=Al(OH)3↓＋NaHCO3；CO2(少量)＋2Na[Al(OH)4]=2Al(OH)3↓＋Na2CO3＋H2O；(2)與CO2用量無關(guān)。CO2＋ONa＋H2O→OH＋NaHCO3、CO2＋NaClO＋H2O=HClO＋NaHCO3。2．CO2與堿反應(yīng)產(chǎn)物的判斷(1)CO2與單一組分反應(yīng)(如CO2通入NaOH溶液)產(chǎn)物的分析①反應(yīng)原理②反應(yīng)后溶質(zhì)成分的判斷x＝eq\f(nNaOH,nCO2)溶質(zhì)成分x≤1∶1NaHCO31∶1<x<2∶1Na2CO3、NaHCO3x＝2∶1Na2CO3x>2∶1NaOH、Na2CO3③用數(shù)軸來表示(2)CO2與多組分[如CO2通入NaOH、Ca(OH)2的混合溶液]，反應(yīng)的順序是①Ca(OH)2＋CO2=CaCO3↓＋H2O；②2NaOH＋CO2=Na2CO3＋H2O；③Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3；④CaCO3＋CO2＋H2O=Ca(HCO3)2。1．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答案：B2．將足量的CO2不斷通入KOH、Ba(OH)2、K[Al(OH)4]的混合溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量與通入CO2的體積的關(guān)系可表示為()解析：C將CO2通入KOH、Ba(OH)2、K[Al(OH)4]的混合溶液中，依次發(fā)生如下反應(yīng)：①Ba(OH)2＋CO2=BaCO3↓＋H2O②2KOH＋CO2=K2CO3＋H2O③2K[Al(OH)4]＋CO2=2Al(OH)3↓＋K2CO3＋H2O④K2CO3＋CO2＋H2O=2KHCO3⑤BaCO3＋H2O＋CO2=Ba(HCO3)2根據(jù)沉淀生成和溶解的情況，對照圖像可知，C正確。3．向300mLKOH溶液中緩慢通入一定量的CO2氣體，充分反應(yīng)后，在減壓低溫下蒸發(fā)溶液得到白色固體，請回答下列問題：(1)由于CO2通入量不同，所得到的白色固體的量及組成也不同，試推斷有幾種可能的組成，試分別列出。(2)若通入CO2氣體2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，得到11.9g白色固體，請通過計(jì)算確定：此白色固體是由哪些物質(zhì)組成的？其質(zhì)量分別為多少？KOH的物質(zhì)的量濃度為多少？解析：(1)可能發(fā)生的反應(yīng)有：CO2不足時(shí)，CO2＋2KOH=K2CO3＋H2O①CO2過量時(shí)，CO2＋KOH=KHCO3②其中eq\f(nCO2,nKOH)分別為eq\f(1,2)、1。所以可確定eq\f(1,2)、1為臨界點(diǎn)。畫數(shù)軸：根據(jù)數(shù)軸、列表得出結(jié)果。(2)根據(jù)題意：n(CO2)＝eq\f(2.24L,22.4L·mol－1)＝0.1mol，若生成的固體全部為K2CO3，則其質(zhì)量為0.1mol×138g·mol－1＝13.8g，若生成的固體全部為KHCO3，則其質(zhì)量為0.1mol×100g·mol－1＝10g。現(xiàn)固體質(zhì)量為11.9g。所以，此固體為K2CO3和KHCO3的混合物。設(shè)K2CO3和KHCO3的物質(zhì)的量分別為amol、bmol，則有：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a＋b＝0.1,138a＋100b＝11.9，))解得a＝b＝0.05，所以，白色固體中m(K2CO3)＝0.05mol×138g·mol－1＝6.9g；m(KHCO3)＝0.05mol×100g·mol－1＝5g，反應(yīng)中消耗n(KOH)＝2amol＋bmol＝0.15mol。故c(KOH)＝eq\f(0.15mol,0.3L)＝0.5mol·L－1。答案：(1)eq\f(nCO2,nKOH)固體組成0<比值<eq\f(1,2)KOH、K2CO3＝eq\f(1,2)K2CO3eq\f(1,2)<比值<1K2CO3和KHCO3≥1KHCO3(2)白色固體為K2CO3和KHCO3的混合物，質(zhì)量分別為K2CO36.9g和KHCO35gc(KOH)＝0.5mol·L－11．(2021·山東卷，1)有利于實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的是()A．風(fēng)能發(fā)電 B．糧食釀酒C．燃煤脫硫 D．石油裂化解析：A碳達(dá)峰是指我國承諾2030年前，二氧化碳的排放不再增長，達(dá)到峰值之后逐步降低；碳中和是指通過植樹造林、節(jié)能減排等形式，抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳排放量，實(shí)現(xiàn)二氧化碳“零排放”，故選A。2．(2021·浙江1月選考，21)鋁硅酸鹽型分子篩中有許多籠狀空穴和通道(如圖)，其骨架的基本結(jié)構(gòu)單元是硅氧四面體和鋁氧四面體，化學(xué)組成可表示為Ma[(AlO2)x·(SiO2)y]·zH2O(M代表金屬離子)。下列推測不正確的是()A．常采用水玻璃、偏鋁酸鈉在強(qiáng)酸溶液中反應(yīng)后結(jié)晶制得分子篩B．若a＝eq\f(x,2)，則M為二價(jià)陽離子C．調(diào)節(jié)eq\f(y,x)(硅鋁比)的值，可以改變分子篩骨架的熱穩(wěn)定性D．分子篩中的籠狀空穴和通道，可用于篩分分子解析：AA．偏鋁酸鈉在強(qiáng)酸性溶液中不能穩(wěn)定存在容易形成Al3＋，不可以利用偏鋁酸鈉在強(qiáng)酸性溶液中制備分子篩，A錯(cuò)誤；B.設(shè)M的化合價(jià)為m，則根據(jù)正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算，m×eq\f(x,2)＋x×(－1)＝0，解得m＝＋2，B正確；C．調(diào)節(jié)硅鋁比可以改變分子篩的空間結(jié)構(gòu)，從而改變分子篩的穩(wěn)定性，C正確；D.調(diào)節(jié)硅鋁比可以調(diào)節(jié)分子篩的孔徑，根據(jù)分子篩孔徑的大小可以篩分不同大小的分子，D正確。3．(2020·全國卷Ⅱ，9)二氧化碳的過量排放可對海洋生物的生存環(huán)境造成很大影響，其原理如下圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．海水酸化能引起HCOeq\o\al(－,3)濃度增大、COeq\o\al(2－,3)濃度減小B．海水酸化能促進(jìn)CaCO3的溶解，導(dǎo)致珊瑚礁減少C．CO2能引起海水酸化，其原理為HCOeq\o\al(－,3)H＋＋COeq\o\al(2－,3)D．使用太陽能、氫能等新能源可改善珊瑚的生存環(huán)境解析：CA．海水酸化，H＋濃度增大，平衡H＋＋COeq\o\al(2－,3)HCOeq\o\al(－,3)正向移動(dòng)，COeq\o\al(2－,3)濃度減小，HCOeq\o\al(－,3)濃度增大，A正確；B.海水酸化，COeq\o\al(2－,3)濃度減小，導(dǎo)致CaCO3溶解平衡正向移動(dòng)，促進(jìn)了CaCO3溶解，導(dǎo)致珊瑚礁減少，B正確；C．CO2引起海水酸化的原理為：CO2＋H2OH2CO3H＋＋HCOeq\o\al(－,3)，HCOeq