高考化學一輪復(fù)習-第三單元-第16講-碳、硅及其化合物課件

第16講碳、硅及其化合物第三單元元素及化合物1.2011考綱展示2012高考導(dǎo)視1.掌握碳、硅元素單質(zhì)及其重要化合物的主要性2．了解碳的化合物對環(huán)境質(zhì)量的影響。1.以碳單質(zhì)及其化合物的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系為基礎(chǔ)綜合考查元素及化合物知識。2．以CO的還原性為命題點，綜合考查化學實驗設(shè)計和氧化還原反應(yīng)。3．以硅及其化合物，設(shè)計無機化工流程圖與化學基本概念、理論相結(jié)合的綜合考查。2.考點1碳和硅2ⅣAⅣA32C+O22COC+O2CO23C+Fe2O32Fe+3CO↑Si+2F2===SiF4Si+4HF===SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑Si+O2SiO2Si+2H2SiH43.SiO2+2C

Si+2CO↑半導(dǎo)體材料計算機芯片太陽能電池4.

1．碳和硅在自然界存在形態(tài)是什么？

答：碳在自然界的存在形態(tài)有單質(zhì)和化合態(tài)，單質(zhì)如石墨、金剛石等，化合態(tài)有CO2、碳酸鹽、有機物等；硅在自然界的存在形態(tài)只有化合態(tài)，主要以硅酸鹽形式存在。

2．硅既能與酸反應(yīng)，也能與堿反應(yīng)，是否為兩性元素？

答：硅不是兩性元素，因只能與氫氟酸反應(yīng)。能與堿反應(yīng)是硅的特性。_______________________。C＋H2OH2＋CO

3．工業(yè)生產(chǎn)水煤氣的原理用化學方程式表示為_________5.

1．(2010年廣東廣州檢測)有些科學家提出硅是“21世紀的能源”，這主要是由于作為半導(dǎo)體材料的硅在太陽能發(fā)電過程中具有重要的作用。下列關(guān)于硅的說法不正確的是()

A．高純度的單質(zhì)硅被廣泛用于制作計算機芯片

B．硅可由二氧化硅還原制得

C．常溫時硅與水、空氣和酸不反應(yīng)，但能與氫氟酸反應(yīng)

D．自然界硅元素的貯量豐富，并存在大量的單質(zhì)硅

解析：自然界的硅存在形態(tài)為化合態(tài)，通常與氧元素、金屬元素等構(gòu)成硅酸鹽。

答案：D6.2．在SiO2＋3CSiC＋2CO↑反應(yīng)中，氧化劑和還原劑)B．60∶36D．1∶2的質(zhì)量比為( A．36∶30 C．2∶1

答案：D7.考點2碳和硅的氧化物

1．一氧化碳

(1)物理性質(zhì) 通常情況下，CO是無色無味的氣體，難溶于水。

(2)化學性質(zhì)

CO的化學性質(zhì)主要表現(xiàn)為可燃性和還原性。 ①CO燃燒時的火焰呈________，干燥小燒杯罩于火焰之上，無水霧，沾有澄清石灰水的燒杯罩上時出現(xiàn)渾濁，此法可以檢驗CO。淡藍色3CO＋Fe2O33CO2＋2Fe

②作為還原劑時，主要應(yīng)用于高爐煉鐵，主要反應(yīng)為________________________________。 此外CO是有毒氣體，吸入過量會導(dǎo)致血紅蛋白與CO結(jié)合而阻礙輸氧功能。8.2．二氧化碳和二氧化硅酸性酸性CO2+H2OH2CO3SiO2+4HF===SiF4↑+2H2OSiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2OCO2+2NaOH===Na2CO3+H2OCO2+NaOH===NaHCO3SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClOCO2+Na2CO3+H2O===2NaHCO3↓9.10.

答：不能，SiO2

易與堿液反應(yīng)生成Na2SiO3，Na2SiO3

水溶液是一種礦物膠，有很強的黏合性。

3．能否用SiO2

與水作用制備H2SiO3?

答：SiO2不溶于水，不能直接將它與水作用制備H2SiO3。

4．怎樣除去CO2中的雜質(zhì)氣體CO?

答：將氣體通過灼熱的CuO粉末。1．哪些物質(zhì)的主要成分是SiO2，試寫出這些物質(zhì)的名稱。答：石英、水晶、硅石、硅藻土、光纖。2．盛堿性溶液的瓶子能否用玻璃塞(或中和滴定時所用標準堿液能否用酸式滴定管來盛裝)?11.A．①②B．②④C．④⑤D．③④

解析：SiO2

為酸性氧化物，不與HNO3、鹽酸等酸發(fā)生反應(yīng)，但能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)；SiO2不溶于水，也不與水反應(yīng)，但能與強堿溶液反應(yīng)。

答案：C液中，能與二氧化硅起化學反應(yīng)的是()

3．在①濃硝酸、②水、③王水、④氫氟酸、⑤氫氧化鉀溶12.②根據(jù)反應(yīng)SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑可推知硅酸酸性比碳酸強 ③二氧化碳通入硅酸鈉溶液中可以制得硅酸 ④二氧化硅常被用來制造光導(dǎo)纖維A．①②B．②③C．③④D．①④

解析：SiO2

可與HF反應(yīng)，反應(yīng)②是由于CO2

在高溫下逸出反應(yīng)體系，并不能說明硅酸酸性比碳酸酸性強。

答案：C4．下列說法正確的是()

①二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟堿反應(yīng)，但不能與任何酸反應(yīng)13.考點3硅酸及硅酸鹽1．硅酸不溶于水強H2SiO3+2NaOH===Na2SiO3+2H2OH2SiO3SiO2+H2O14.2.硅酸鹽水玻璃粘合劑耐火材料(1)硅酸鈉：其水溶液(濃)俗名_______，無色粘稠液體，可防腐劑做________、_________、_________。

(2)硅酸鹽工業(yè)：玻璃和水泥的比較15.16.②向硅酸鈉溶液中通入二氧化碳氣體(適量或過量)，有沉淀析出Na2SiO3

＋CO2

＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3(適量)Na2SiO3＋2CO2＋H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3(過量)2．普通的硅酸鹽材料稱為傳統(tǒng)無機非金屬材料。新型無機非金屬材料是什么？試舉例兩種材料。

答：具有特殊結(jié)構(gòu)和特殊性能的無機非金屬材料稱作新型無機非金屬材料。如陶瓷、水泥、玻璃等屬于傳統(tǒng)無機非金屬材；高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、生物陶瓷、透明陶瓷等屬于新型無機非金屬材料。1．如何制備硅酸，寫出相應(yīng)的化學方程式。答：①向硅酸鈉溶液中滴入鹽酸，有沉淀析出Na2SiO3＋HCl===H2SiO3↓＋2NaCl17.5．化學與科學發(fā)展、生產(chǎn)、生活密切相關(guān)。下列有關(guān)說法中錯誤的是()

A．衛(wèi)生部公布的首批非法食品添加劑中的三聚氰胺是一種含氮量很高的蛋白質(zhì)

B．“神七”飛船返回艙的絕熱層所使用的是耐高溫、抗氧化的新型材料

C．“碳納米泡沫”被稱為第五形態(tài)的單質(zhì)碳，與石墨互為同素異形體

D．陶瓷、玻璃、水泥是使用量最大的無機非金屬材料，都屬于硅酸鹽產(chǎn)品18.

解析：蛋白質(zhì)是天然有機高分子化合物，三聚氰胺不是蛋白質(zhì)。

答案：A6．下列材料的特性及用途敘述不正確的是()

A．氧化鋁陶瓷具有兩性，可用來制造人造牙齒

B．氮化硅陶瓷耐高溫且不易傳熱，可用來制造柴油機

C．光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)光的性能很強，是非常好的通訊材料

D．人造剛玉硬度高，用于制造剛玉球磨機

解析：根據(jù)不同材料的特性及相應(yīng)用途來判斷。氧化鋁陶瓷對人體無毒，不溶于水，強度高，耐磨損、耐酸堿腐蝕，對人體組織的適應(yīng)性好，所以可用來制人造牙齒，但不具有兩性。

答案：A19.熱點1CO2

與強堿反應(yīng)反應(yīng)原理：NaOHNa2CO3NaHCO3反應(yīng)后溶質(zhì)成分的判斷也可用數(shù)軸表示： 圖3－16－120.

溶質(zhì)的成分X≤1∶1NaHCO31∶1<X<2∶1Na2CO3、NaHCO3X＝2∶1Na2CO3X>2∶1NaOH、Na2CO321.D．低溫蒸干溶液，所得固體的質(zhì)量為原溶液中NaOH的質(zhì)量＋4.4g

解析：根據(jù)n(NaOH)＝0.15mol，n(CO2)＝0.1mol，n(CO2)∶n(NaOH)＝2∶3，可確定溶質(zhì)為Na2CO3、NaHCO3。低溫蒸干溶液過程，所得固體的質(zhì)量＜(原溶液中NaOH的質(zhì)量＋4.4g)，會有水的生成。答案：AC【典例1】(雙選)向0.50L0.3mol/L的NaOH溶液中緩慢通)入CO2

氣體至溶液增重4.4g，下列說法正確的是(A．增重的4.4g為參加反應(yīng)的CO2

的質(zhì)量B．溶質(zhì)為Na2CO3C．溶質(zhì)為Na2CO3、NaHCO322.氣體的體積關(guān)系圖象正確的是(氣體的溶解和離子的水解忽略不計)()

1．向含有0.2molNaOH和0.1molBa(OH)2

的溶液中持續(xù)穩(wěn)定地通入CO2

氣體，當通入氣體為8.96L(0℃，1.01×105

Pa)時立即停止，則這一過程中，溶液中離子的物質(zhì)的量與通入CO223.

解析：當未通入CO2

氣體時，溶液中離子的物質(zhì)的量為0.2molNa＋、0.1molBa2＋、0.4molOH－；當通入2.24LCO2氣體時，發(fā)生反應(yīng)①Ba2＋＋CO2＋2OH－===BaCO3↓＋H2O，此時溶液中離子的物質(zhì)的量為0.2molNa＋、0.2molOH－；當通入4.48LCO2

時，發(fā)生反應(yīng)②2OH－＋CO2===CO32－＋H2O，此時溶液中離子的物質(zhì)的量為0.2molNa＋、0.1molCO32－；當通入6.72LCO2

時，發(fā)生反應(yīng)③CO32－＋CO2＋H2O===2HCO3－，此時溶液中離子的物質(zhì)的量為0.2molNa＋、0.2molHCO3－；當通入8.96LCO2時，發(fā)生反應(yīng)④BaCO3＋CO2＋H2O===Ba(HCO3)2，此時溶液中離子的物質(zhì)的量為0.2molNa＋、0.1molBa2＋、0.4molHCO3－。對比圖象可知選項C正確。答案：C24.熱點2HCO3－

、CO32－

的檢驗

(1)CO32－的檢驗 ①原理：CO32－＋Ca2＋===CaCO3↓ ②方法：向待檢驗溶液中滴加一定量的Ca2＋或Ba2＋的可溶性鹽溶液，有白色沉淀生成。再加入適量的鹽酸．白色沉淀溶解且生成無色，無味的氣體，則待檢溶液中有CO32－。

(2)HCO3－的檢驗 ①原理：HCO3－＋H＋===H2O＋CO2↑ ②檢驗方法：向待檢驗溶液中滴加足量的Ca2＋或Ba2＋可溶性鹽溶液無明顯現(xiàn)象，再向溶液中加入足量的酸。若溶液中有無色、無味的氣體生成，則待檢溶液中有HCO3－。25.【典例2】可以肯定溶液中大量存在CO32－

的理由是()

A．加入AgNO3

溶液，有大量白色沉淀產(chǎn)生

B．加入酸，有無色無味氣體產(chǎn)生

C．加入BaCl2

溶液時有白色沉淀產(chǎn)生，再加稀鹽酸沉淀溶解，產(chǎn)生可使澄清石灰水變渾濁的無色無味的氣體

D．加入Ba(OH)2

溶液有白色沉淀產(chǎn)生，再加稀鹽酸如C所述

＋2H＋===Ba2＋＋CO2↑＋H2O，其現(xiàn)象與CO32－反應(yīng)現(xiàn)象相同，D錯誤。

答案：C

解析：溶液中含有Cl－、SO32－

時，可與AgNO3

溶液反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀，A錯誤；HCO3－與酸反應(yīng)會產(chǎn)生無色無味氣體CO2，B錯誤；向含有HCO3－的溶液中加入Ba(OH)2

時：HCO3－

＋OH－＋Ba2＋===BaCO3↓＋H2O，再加鹽酸，BaCO326.()

A．若加入AgNO3

溶液，可生成白色沉淀，加稀鹽酸沉淀不消失，則可確定該溶液中一定含有Cl－離子

B．若加入Ba(NO3)2

溶液，能生成白色沉淀，加稀鹽酸沉淀不消失，可確定溶液中一定含有SO42－離子

2．關(guān)于某無色溶液中所含離子的鑒定，下列判斷正確的是C．若通入Cl2

后，溶液變?yōu)辄S色，加入淀粉溶液后變藍色，可確定溶液中含有I－離子D．若加入鹽酸，生成無色無味的氣體且能使澄清的石灰水變渾濁，則原溶液中一定含有大量的CO32－離子27.鹽酸沉淀不消失，A錯誤；Ba(NO3)2溶液中含有NO3時，加入H+時會形成強氧化性的硝酸，能將SO2-3氧化為SO42－，解析：若硫酸根加入AgNO3

溶液，可生成白色沉淀，加?。詿o法判斷SO42－來自反應(yīng)生成的還是原來的SO42－，B錯誤；生成無色無味的氣體且能使澄清的石灰水變渾濁是CO2

，但是可以是CO32－

或HCO3－與鹽酸反應(yīng)得到，D錯誤。答案：C28.29.30.③硅是制造太陽能電池和光導(dǎo)纖維的主要原料④減少CO2

排放，可遏制全球氣候變暖⑤純鐵比碳素鋼易生銹A．①③⑤C．②④⑤B．②③④D．①②④

解析：太陽能電池板的材料是硅，而光導(dǎo)纖維材料則是二氧化硅；碳素鋼內(nèi)碳和鐵可以形成原電池，加速生銹。

答案：D)1．(2011年廣東深圳調(diào)研)下列敘述中，正確的是(①汽車尾氣中的氮氧化物與光化學煙霧的形成有關(guān)②大量燃燒含硫燃料是形成酸雨的主要原因31.合而成，下列敘述正確的是()

2．(2010年廣東佛山模擬)我國研制的新型“連續(xù)纖維增韌”航空材料宇航服，其主要成分由碳化硅、陶瓷和碳纖維復(fù)

A．它耐高溫，抗氧化

B．它比鋼鐵輕、硬，但質(zhì)地較脆

C．它有固定的熔、沸點

D．它是一種新型有機高分子材料

解析：宇航服是混合物，且有很好的韌性，所用材料均耐高溫、不易氧化，故選A。

答案：A32.素是()單質(zhì)氧化物酸或堿鹽A．硅B．硫C．銅D．鐵

3．(2010年廣東佛山模擬)能實現(xiàn)下列物質(zhì)間直接轉(zhuǎn)化的元

解析：二氧化硅、氧化銅、氧化鐵或四氧化三鐵都不與水反應(yīng)，而二氧化硫或三氧化硫與水反應(yīng)生成對應(yīng)的酸，故選B。

答案：B33.確的是()①硅是構(gòu)成一些巖石和礦物的基本元素②水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品③高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導(dǎo)纖維④陶瓷是人類應(yīng)用很早的硅酸鹽材料A．①②C．①④B．②③D．③④

4．(2009年廣東理基)下列關(guān)于硅單質(zhì)及其化合物的說法正

解析：②中的水泥和玻璃是硅酸鹽制品，而水晶的主要成分是二氧化硅，是氧化物，不屬于硅酸鹽；制造光導(dǎo)纖維的是二氧化硅而不是單質(zhì)硅，故③錯誤。

答案：C34.

5．(2010年廣東廣州調(diào)研)華裔科學家高錕因“在光纖傳輸信息領(lǐng)域中的突破性成就”獲得2009年諾貝爾物理學獎，下列有關(guān)硅材料的說法正確的是()A．光纖的主要成分是高純度的單質(zhì)硅B．金剛砂的主要成分是二氧化硅C．28g硅含有6.02×1023

個電子D．28Si、29Si、30Si是不同的核素

解析：光纖的主要成分為高純度的二氧化硅，A錯；金剛砂的主要成分為碳化硅，B錯；1個硅原子中含有14個電子，因此28g硅含有電子的數(shù)目為

28g28g/mol×14×6.02×1023

mol－1＝8.428×1024，C錯。

答案：D35.

6．(2011年廣東東莞調(diào)研)高嶺土化學組成為Al2O3(25%～34%)、SiO2(40%～50%)、Fe2O3(0.5%～3.0%)以及少量雜質(zhì)和水分。已知氧化鋁有多種不同的結(jié)構(gòu)，化學性質(zhì)也有差異，且一定條件下可相互轉(zhuǎn)化；高嶺土中的氧化鋁難溶于酸。聚合氯化鋁是一種新型、高效絮凝劑和凈水劑，其單體是液態(tài)的堿式氯化鋁[Al2(OH)nCl6－n]。用高嶺土制備堿式氯化鋁的工藝流程如圖3－16－2。根據(jù)流程圖回答下列問題：(1)“煅燒”的目的是____________________________________________________________________________________。36.圖3－16－2

(2)實驗室用36.5%的濃鹽酸(密度約為1.2g/cm3)配制4.00mol/L950mL的鹽酸，需要用到的儀器有燒杯、玻璃棒、量筒、酸式滴定管、__________________、________等。

(3)“溶解”過程反應(yīng)的離子方程式有________________________________________、____________________________。

(4)加適量鋁粉的主要作用是____________________________________________。(5)“蒸發(fā)濃縮”需保持溫度在90～100℃，可采用的加熱方法是________________。37.

解析：(1)煅燒的過程發(fā)生的變化有物理變化和化學變化，主要是為了使原料利于進行下一步處理。由題給信息知，高嶺土中的氧化鋁難溶于酸，所以煅燒是為了改變氧化鋁的結(jié)構(gòu)，使其在下一步反應(yīng)中能被酸溶解；(2)配制950mL鹽酸的濃度是4.00mol/L，故應(yīng)使用1000mL容量瓶定容，同時還缺少儀器膠頭滴管；(4)溶解過程鹽酸過量，產(chǎn)生鐵離子，加鋁置換除去鐵離子；(5)需要控制加熱溫度在一定范圍時，當加熱溫度低于100℃時選用水浴，加熱溫度高于100℃時選用油浴、沙浴等。38.(2)1000mL容量瓶膠頭滴管

(3)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2OFe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O (4)除去溶液中的鐵離子

(5)水浴加熱

答案：(1)改變高嶺土中氧化鋁的結(jié)構(gòu)，使其能溶于酸39.1．(2007廣東)下列說法正確的是()

A．硅材料廣泛用于光纖通訊

B．工藝師利用鹽酸刻蝕石英制作藝術(shù)品

C．水晶項鏈和餐桌上的瓷盤都是硅酸鹽制品

D．粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應(yīng)

解析：硅與生活密切相關(guān)，B中刻蝕石英用氫氟酸，C中水晶成分為二氧化硅，D中粗硅與氯氣反應(yīng)再還原成硅是氧化還原反應(yīng)。

答案：A40.2．下列物質(zhì)屬于新型無機非金屬材料的是()①陶瓷②水泥③玻璃④半導(dǎo)體材料⑤氧化鋁高溫陶瓷⑥氮化硅高溫陶瓷⑦光導(dǎo)纖維⑧人造寶石⑨人造金剛石⑩人造發(fā)光材料A．全部B．①②③C．④⑤⑥⑦D．④⑤⑥⑦⑧⑨⑩答案：D41.

3．德國化學家格哈德·埃特爾獲得2007年度諾貝爾化學獎，因他在“固體表面化學過程”研究中作出的貢獻。表面化學反應(yīng)在工農(nóng)業(yè)操作中有著重要作用：金屬表面暴露在潮濕的空氣中時生銹；電子工業(yè)中，制作半導(dǎo)體元件。下列有關(guān)敘述正確的是()

A．二氧化硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是半導(dǎo)體材料

B．二氧化硅制作的光導(dǎo)纖維非常細，導(dǎo)光能力很強

C．純凈的硅酸鈉晶體俗稱“水玻璃”

D．玻璃在加熱熔化時有固定的熔點

解析：A中二氧化硅是絕緣體，硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是半導(dǎo)體材料；C中硅酸鈉的水溶液俗稱“水玻璃”；D中玻璃是混合物，無固定的熔點。

答案：B42.4．下列敘述不正確的是()A．金剛砂的成分是Al2O3，可用作砂紙、砂輪的磨料B．水晶和瑪瑙的主要成分都是SiO2C．含硅的鋼具有良好的導(dǎo)磁性D．利于環(huán)保、節(jié)能的太陽能電池可用硅材料制作解析：A中金剛砂的成分是SiC。答案：A43.5．下列關(guān)于碳和硅的敘述中，正確的是()

A．其氧化物都能與NaOH溶液反應(yīng)

B．其單質(zhì)在加熱時都能跟O2

反應(yīng)

C．其氧化物都能溶于水生成相應(yīng)的酸

D．碳和硅兩種元素共有兩種單質(zhì)

解析：CO不能與NaOH溶液反應(yīng)，A錯；SiO2

不能溶于水，也不生成相應(yīng)的酸，C錯；碳有金剛石、石墨等同素異形體，硅有晶體硅和無定形硅，D錯。

答案：B44.

6．有一不純的鋁樣品中含有硅和鐵兩種雜質(zhì)，現(xiàn)取兩份等質(zhì)量的樣品分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)，充分反應(yīng)后生成等質(zhì)量的氣體．則此不純的鋁樣品中含鐵和硅的質(zhì)量之比為()A．4∶1B．2∶1C．3∶1D．1∶1

解析：反應(yīng)的離子方程式：鹽酸中Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑；氫氧化鈉中Si＋2OH－＋H2O===SiO32－＋2H2↑、2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－

＋3H2↑。樣品中，由Al生成的H2相等，總氣體質(zhì)量相等，則由Fe、Si生成的H2

量相等，F(xiàn)e和Si的物質(zhì)的量之比為2∶1，質(zhì)量比為(2×56)∶28＝4∶1。

答案：A45.7．(2008廣東)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)還原法是當前制備高純硅的主要方法，生產(chǎn)過程示意圖如下：①寫出由純SiHCl3

制備高純硅的化學反應(yīng)方程式________________________________________。46.

②整個制備過程必須嚴格控制無水無氧。SiHCl3

遇水劇烈反應(yīng)生成H2S