2024高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第四章第3課時(shí)碳硅及其化合物教案魯科版

PAGE8-第3課時(shí)碳、硅及其化合物[課型標(biāo)簽:學(xué)問(wèn)課基礎(chǔ)課]學(xué)問(wèn)點(diǎn)一碳及其重要化合物1.碳單質(zhì)(1)存在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和用途存在形態(tài)游離態(tài)和化合態(tài)結(jié)構(gòu)金剛石:空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);石墨:層狀結(jié)構(gòu)同素異形體金剛石、石墨、C60、C70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、有滑膩感用途金剛石用作切割刀具,石墨用作電極、鉛筆芯、高溫潤(rùn)滑劑(2)碳的化學(xué)性質(zhì)2.碳的氧化物(1)一氧化碳①物理性質(zhì)、用途無(wú)色、無(wú)味的有毒氣體,難溶于水,可作氣體燃料和冶金工業(yè)的還原劑。②化學(xué)性質(zhì)a.可燃性:2CO+O22CO2。b.還原性:工業(yè)煉鐵原理:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。(2)二氧化碳①物理性質(zhì)無(wú)色、無(wú)味的氣體,能溶于水(1∶1),固態(tài)CO2俗稱干冰。②化學(xué)性質(zhì)(3)用途制飲料、滅火劑、干冰可用于人工降雨、化工原料。(4)CO2在自然界中的循環(huán)①CO2的主要來(lái)源:大量含碳燃料的燃燒。②自然界消耗CO2的主要反應(yīng):a.溶于江水、海水中:CO2+H2OH2CO3;b.光合作用:6CO2+6H2OC6H12O6+6O2;c.巖石的風(fēng)化:CaCO3+H2O+CO2Ca(HCO3)2。[名師點(diǎn)撥]1.除去碳的氧化物中的雜質(zhì)氣體常用方法(1)CO中混有CO2,通過(guò)盛有澄清石灰水(或氫氧化鈉溶液)的洗氣瓶。(2)CO2中混有CO,通過(guò)裝有灼熱CuO的硬質(zhì)玻璃管。(3)CO2中混有SO2、HCl,通過(guò)盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶。2.碳酸的酸式鹽和正鹽的比較(1)在水中的溶解性①含K+、Na+、N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(lái)說(shuō),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(lái)說(shuō),熱穩(wěn)定性依次為正鹽>酸式鹽>碳酸,如穩(wěn)定性:Na2CO3>NaHCO3>H2CO3?？扇苄哉}>難溶性正鹽,如CaCO3高溫分解,而K2CO3不易分解。1.(2024·江蘇常州田家炳高級(jí)中學(xué)月考)國(guó)務(wù)院印發(fā)的《限制溫室氣體排放工作方案》中,明確提出到2024年,單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2024年下降18%,碳排放總量得到有效限制,下列說(shuō)法不正確的是(D)A.CO2屬于酸性氧化物B.運(yùn)用氫能源替代化石燃料可削減CO2排放C.可用Na2CO3溶液捕獲(汲取)CO2D.CO2是導(dǎo)致酸雨發(fā)生的主要緣由解析:二氧化碳和堿反應(yīng)生成鹽和水,故其是酸性氧化物,A正確;氫氣的燃燒產(chǎn)物是水,故運(yùn)用氫能代替化石燃料可以削減二氧化碳的排放,B正確;碳酸鈉溶液可以汲取二氧化碳生成碳酸氫鈉,C正確;酸雨是由NO2和SO2導(dǎo)致的,與CO2無(wú)關(guān),D不正確。2.用四種溶液進(jìn)行試驗(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(B)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,接著通CO2至過(guò)量,渾濁消逝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,接著通CO2至過(guò)量,渾濁消逝,再加入足量NaOH溶液,又變渾濁澄清石灰水解析:A項(xiàng),由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3,Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3,因而會(huì)析出NaHCO3晶體,正確;B項(xiàng),CO2+Na2SiO3+H2ONa2CO3+H2SiO3↓,CO2+Na2CO3+H2O2NaHCO3,H2SiO3與CO2不反應(yīng),渾濁不會(huì)消逝,錯(cuò)誤;C項(xiàng),CO2+Ca(ClO)2+H2OCaCO3↓+2HClO,溶液變渾濁,加入品紅溶液,被HClO氧化褪色,正確;D項(xiàng),首先CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O,接著通CO2,生成可溶于水的Ca(HCO3)2,再加入足量的NaOH,則:2NaOH+Ca(HCO3)2CaCO3↓+Na2CO3+2H2O,溶液又變渾濁,正確。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(D)解析:依次發(fā)生的反應(yīng)為Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O,2KOH+CO2K2CO3+H2O,K2CO3+CO2+H2O2KHCO3,CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2。學(xué)問(wèn)點(diǎn)二硅及其化合物、無(wú)機(jī)非金屬材料1.硅的單質(zhì)(1)硅的存在:硅在自然界中以化合態(tài)存在,在地殼中的含量?jī)H次于氧。(2)物理性質(zhì):灰黑色,硬度大,熔、沸點(diǎn)高,具有金屬光澤。(3)化學(xué)性質(zhì):常溫下與F2、HF、NaOH反應(yīng);加熱時(shí)能與H2化合生成不穩(wěn)定的氫化物SiH4,加熱時(shí)還能與Cl2、O2化合分別生成SiCl4、SiO2。涉及的化學(xué)方程式如下:①與非金屬單質(zhì)反應(yīng)②與氫氟酸反應(yīng):Si+4HFSiF4↑+2H2↑。③與NaOH溶液反應(yīng):Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑。(4)制法:SiO2+2CSi+2CO↑。(5)用途:①良好的半導(dǎo)體材料;②太陽(yáng)能電池;③計(jì)算機(jī)芯片。2.二氧化硅(1)自然界中的存在沙子和石英的主要成分是二氧化硅,透亮的石英晶體即水晶,它是SiO2(寫化學(xué)式)晶體,有很高的熔點(diǎn)和很大的硬度。(2)二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)二氧化硅是一種酸性氧化物,能與堿、堿性氧化物及部分鹽反應(yīng):①與燒堿溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O;②高溫時(shí)與氧化鈣反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaO+SiO2CaSiO3;③與碳酸鹽(如Na2CO3、CaCO3等)反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。(3)其他性質(zhì)①常溫下可與氫氟酸反應(yīng),化學(xué)方程式為SiO2+4HFSiF4↑+2H2O;②高溫與碳反應(yīng)生成Si或SiC,化學(xué)方程式分別為SiO2+2CSi+2CO↑;SiO2+3CSiC+2CO↑。(4)用途①以SiO2為主要成分的沙子是基本的建筑材料;②電子工業(yè)的重要部件、光學(xué)儀器;③是信息高速馬路的骨架——光導(dǎo)纖維的主要成分;④用石英、瑪瑙制作飾物和工藝品。3.硅酸、硅酸鹽(1)硅酸①硅酸的物理性質(zhì)硅酸不溶于水,其酸性比碳酸弱,硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊試液變紅色。②硅酸的化學(xué)性質(zhì)ⅰ.硅酸不穩(wěn)定,受熱易分解:H2SiO3SiO2+H2O。ⅱ.硅酸能與堿溶液反應(yīng),如與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2SiO3+2NaOHNa2SiO3+2H2O。ⅲ.硅酸在水中易聚合形成膠體。硅膠吸附水分實(shí)力強(qiáng),常用作干燥劑。(2)硅酸鹽①代表物硅酸鈉的性質(zhì)硅酸鈉為白色、可溶于水的粉末狀固體,其水溶液俗稱水玻璃,有黏性,水溶液顯堿性。硅酸鈉能與酸性比硅酸強(qiáng)的酸反應(yīng):與鹽酸反應(yīng):Na2SiO3+2HCl2NaCl+H2SiO3↓。與CO2水溶液反應(yīng):Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3↓+Na2CO3。②硅酸鹽的用途:黏合劑(礦物膠),耐火阻燃材料。③硅酸鹽組成的表示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,石棉(CaMg3Si4O12)可表示為CaO·3MgO·4SiO2。4.無(wú)機(jī)非金屬材料(1)傳統(tǒng)無(wú)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+SiO2Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。(2)新型無(wú)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。[名師點(diǎn)撥]硅及其化合物的特別性質(zhì)物質(zhì)一般規(guī)律硅及其化合物的特性Si硅還原性強(qiáng)于碳2C+SiO2Si+2CO↑非金屬單質(zhì)與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)一般不產(chǎn)生H2硅可與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)產(chǎn)生H2非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應(yīng)Si+4HFSiF4↑+2H2↑非金屬單質(zhì)一般為絕緣體硅為半導(dǎo)體SiO2酸性氧化物一般與水反應(yīng)生成相應(yīng)酸SiO2不溶于水,也不與水反應(yīng)酸性氧化物一般不與酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)SiO2+4HFSiF4↑+2H2O“較強(qiáng)酸制較弱酸”是復(fù)分解反應(yīng)的一般規(guī)律,H2CO3酸性大于H2SiO3,故可發(fā)生反應(yīng):Na2SiO3+CO2+H2ONa2CO3+H2SiO3↓以下反應(yīng)不能說(shuō)明酸性的強(qiáng)弱:Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑H2SiO3無(wú)機(jī)酸一般易溶于水硅酸難溶于水1.(2024·全國(guó)Ⅰ卷)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)有著親密的關(guān)系。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(A)A.“雨過(guò)天晴云破處”所描述的瓷器青色,來(lái)自氧化鐵B.著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)解析:陶瓷是以自然黏土以及各種自然礦物為主要原料,經(jīng)過(guò)粉碎混勻、成型和煅燒制得的各種日用品、工藝制品。氧化鐵為紅棕色固體,瓷器的青色不行能來(lái)自氧化鐵,故A錯(cuò)誤。2.(2024·福建廈門外國(guó)語(yǔ)學(xué)校月考)下列敘述正確的是(A)A.NH4F的水溶液不能存放在玻璃試劑瓶中B.SiO2有導(dǎo)電性,所以SiO2可用于制備光導(dǎo)纖維C.“天宮一號(hào)”運(yùn)用的碳纖維,是一種新型有機(jī)高分子材料D.石英玻璃的主要成分是硅酸鹽,可制作化學(xué)精密儀器解析:NH4F水解生成氫氟酸,氫氟酸能夠腐蝕玻璃,所以NH4F的水溶液不能存放在玻璃試劑瓶中,A正確;SiO2有導(dǎo)光性,所以SiO2可用于制備光導(dǎo)纖維,B錯(cuò)誤;碳纖維,主要成分為碳單質(zhì),屬于無(wú)機(jī)物,C錯(cuò)誤;石英成分為二氧化硅,不屬于硅酸鹽,D錯(cuò)誤。3.由二氧化硅制高純硅的流程如下,下列推斷中錯(cuò)誤的是(D)A.①②③均屬于氧化還原反應(yīng)B.H2和HCl均可循環(huán)利用C.SiO2是一種堅(jiān)硬難熔的固體D.SiHCl3摩爾質(zhì)量為135.5g解析:反應(yīng)①為SiO2+2CSi+2CO↑,反應(yīng)②為Si(粗)+3HClSiHCl3+H2,反應(yīng)③為SiHCl3+H2Si(純)+3HCl,三個(gè)方程式中均有元素化合價(jià)的改變,均屬于氧化還原反應(yīng),故A正確;由生產(chǎn)高純硅的流程示意圖可知,H2和HCl既是反應(yīng)物,又是生成物,所以可重復(fù)利用的物質(zhì)是H2和HCl,故B正確;SiO2是空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),硬度大、熔點(diǎn)高,故C正確;SiHCl3摩爾質(zhì)量為135.5g/mol,故D錯(cuò)誤。4.(2024·福建永安三中月考)現(xiàn)有如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系,水和部分產(chǎn)物已略去。已知:①X和Z是兩種透亮、不溶于水的堅(jiān)硬固體,其中Z無(wú)固定熔點(diǎn),是現(xiàn)代建筑不行缺少的裝飾和采光材料;②無(wú)色氣體A是引起溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w;③B、D均犯難溶于水的白色固體;④高純度的F是運(yùn)用最廣泛的半導(dǎo)體材料。據(jù)此回答下列問(wèn)題:(1)Z的名稱是,工藝師在Z表面刻蝕花紋圖案需用的試劑為(填名稱)。

(2)由X、Y制F的化學(xué)方程式為

,此反應(yīng)中Y作(填“氧化”或“還原”)劑。

(3)轉(zhuǎn)化①的化學(xué)方程式為

;轉(zhuǎn)化②(A少量)的離子方程式為

。

解析:①X、Z為透亮、不溶于水的堅(jiān)硬固體,Z無(wú)固定熔點(diǎn),是現(xiàn)代建筑不行缺少的裝飾和采光材料,推斷為玻璃,X為SiO2;②無(wú)色氣體A是引起溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w,A為CO2;③B、D均犯難溶于水的白色固體,由流程分析可知B為CaCO3,D為H2SiO3;④高純度F是運(yùn)用最廣泛的半導(dǎo)體材料,F為Si。由流程可知Y為C,C為Na2SiO3。(1)Z無(wú)固定熔點(diǎn),是現(xiàn)代