新高考化學一輪復習碳及其化合物無機非金屬材料課件（52張）

第4講碳及其化合物無機非金屬材料第四章內(nèi)容索引0102強基礎增分策略增素能精準突破研專項前沿命題03【課程標準】1.結合真實情境中的應用實例或通過實驗探究,了解碳、硅及其重要化合物的主要性質。2.認識碳、硅及其重要化合物在生產(chǎn)中的應用和對生態(tài)環(huán)境的影響。強基礎增分策略一、碳及其化合物1.碳單質(1)存在形式:碳單質有金剛石、石墨、C60等,它們互為

同素異形體

。

(2)三種重要的碳單質碳單質金剛石石墨C60碳原子的排列方式空間網(wǎng)狀結構,碳原子形成正四面體結構片層狀結構,層內(nèi)碳原子形成正六邊形“足球”形狀分子,碳原子形成正五邊形和正六邊形物理性質熔點高,硬度大,不導電熔點高,硬度小,能導電不導電(3)化學性質

2.碳的兩種氧化物(1)一氧化碳(CO)

無色無味氣體,有毒性,難溶于水①可燃性:可作燃料,2CO+O22CO2。②還原性:可用于冶煉金屬,CO還原Fe2O3:

3CO+Fe2O32Fe+3CO2

。

(2)二氧化碳(CO2)

無色無味氣體,能溶于水,固態(tài)俗稱干冰①CO2具有酸性氧化物的通性,能與堿、堿性氧化物、某些鹽等反應。向Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2,反應的化學方程式為

Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO

。

②CO2具有氧化性,點燃時能與金屬Mg等反應,如2Mg+CO2

2MgO+C。3.碳酸(H2CO3)二元弱酸、不穩(wěn)定,其酸性比鹽酸弱,常用CO2+H2O代替H2CO3。應用提升

CO2在自然界中的循環(huán)①CO2的主要來源:大量含碳燃料的燃燒。②自然界消耗CO2的主要反應:CO2+H2OH2CO3(溶于江水、海水中);光合作用將CO2轉化為O2;CaCO3+H2O+CO2===

Ca(HCO3)2(巖石的風化)。易錯辨析

判斷正誤:正確的畫“√”,錯誤的畫“×”。(1)12g石墨和12g金剛石均含有NA個碳原子。(

√

)(2)活性炭具有吸附性,故可用于去除異味和殺菌消毒。(

×

)(3)碳酸鋇難溶于水,故可用于胃腸X射線造影檢查。(

×

)(4)向BaCl2溶液中通入少量CO2:。(

×

)二、無機非金屬材料1.硅酸鹽材料(1)常見硅酸鹽材料比較硅酸鹽水泥玻璃陶瓷生產(chǎn)原料

石灰石

、

黏土

純堿

、石灰石、

石英

黏土

主要設備水泥回轉窯玻璃窯陶瓷窯主要成分—Na2SiO3、CaSiO3和SiO2—(2)生產(chǎn)玻璃過程中的兩個重要反應:(3)硅酸鹽的結構在硅酸鹽中,Si和O構成了硅氧四面體,其結構如圖所示:硅氧四面體結構的特殊性,決定了硅酸鹽材料大多具有硬度

大

、熔點

高

、難溶于水、化學性質穩(wěn)定、耐腐蝕等特點。

2.新型無機非金屬材料(1)硅和二氧化硅①硅在元素周期表中的位置及存在硅位于元素周期表第三周期、第

ⅣA

族,處于金屬與非金屬的過渡位置,是應用最為廣泛的半導體材料。硅在自然界中主要以

硅酸鹽

和

氧化物

(如水晶、瑪瑙)的形式存在。

硅具有親氧性,自然界中不存在硅單質②硅的性質和用途

③二氧化硅的性質和用途

微點撥Na2SiO3的水溶液俗稱水玻璃,水玻璃具有黏結力強、耐高溫等特性,可以用作黏合劑和防火劑。(2)新型無機非金屬材料

材料類型主要特性示例用途高溫結構陶瓷能承受高溫,強度高氮化硅陶瓷汽輪機葉片、軸承、永久性模具等半導體陶瓷具有電學特性二氧化錫陶瓷集成電路中的半導體光學材料具有光學特性光導纖維光纜、醫(yī)療、照明等生物陶瓷具有生物功能氧化鋁陶瓷人造骨骼、人造關節(jié)、接骨螺釘旁欄邊角

必修第二冊P22閱讀教材“資料卡片·高純硅的制備”,判斷下列說法的正誤。(1)粗硅制備過程中,C與Si在高溫下可能反應生成SiC。(

√

)(2)Si與HCl的反應中,HCl起氧化劑和酸的作用。(

×

)(3)Si與HCl、SiHCl3與H2反應中,Si元素均被還原。(

×

)(4)利用石英砂制取高純硅的過程,需要耗費大量的能源。(

√

)應用提升

高純硅的制備工業(yè)上制備高純硅,一般需要先制得純度為98%左右的粗硅,再以其為原料制備高純硅,原理圖示如下:易錯辨析

判斷正誤:正確的畫“√”,錯誤的畫“×”。(1)工業(yè)上用焦炭和石英制取粗硅反應的化學方程式為SiO2+CSi+CO2↑。(

×

)(2)SiO2既能與NaOH溶液反應,又能與氫氟酸反應,因此SiO2是兩性氧化物。(

×

)(3)Si和SiO2都可用于制造光導纖維、集成電路板。(

×

)(4)將SO2通入Na2SiO3溶液,產(chǎn)生膠狀沉淀,則酸性:H2SO3>H2SiO3。(

√

)增素能精準突破考點一碳及其化合物的性質與應用【能力概述】【新教材·新高考】新教材變化

增加“碳納米材料”,介紹了富勒烯、碳納米管、石墨烯等的結構、性能及用途新高考高頻考點

從近兩年新高考試題來看,碳及其化合物的性質與應用、碳納米材料的用途等仍是新高考命題的考查點。預測考向

預測2023年高考可能會在選擇題中考查碳及其化合物的性質、轉化及應用典例突破草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其=5.4×10-2,=5.4×10-5。草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水,而其鈣鹽難溶于水。草酸晶體(H2C2O4·2H2O)無色,熔點為101℃,易溶于水,受熱脫水、升華,170℃以上分解?；卮鹣铝袉栴}:(1)甲組同學按照如圖所示的裝置,通過實驗檢驗草酸晶體的分解產(chǎn)物。裝置C中可觀察到的現(xiàn)象是

,由此可知草酸晶體分解的產(chǎn)物中有

。裝置B的主要作用是

。

(2)乙組同學認為草酸晶體分解的產(chǎn)物中含有CO,為進行驗證,選用甲組實驗中的裝置A、B和下圖所示的部分裝置(可以重復選用)進行實驗。①乙組同學的實驗裝置中,依次連接的合理順序為A、B、

。裝置H反應管中盛有的物質是

。

②能證明草酸晶體分解產(chǎn)物中有CO的現(xiàn)象是

。

答案

(1)氣泡逸出、澄清石灰水變渾濁CO2冷凝(水蒸氣、草酸等),防止草酸進入裝置C反應生成沉淀,干擾CO2的檢驗(2)①F、D、G、H、D、I

CuO②H中黑色粉末變?yōu)榧t色,其后的D中澄清石灰水變渾濁解析

(1)乙二酸的分解產(chǎn)物中含有二氧化碳,因此在裝置C中產(chǎn)生氣泡,澄清石灰水變渾濁;由于草酸易升華,在澄清石灰水中會生成白色沉淀草酸鈣,故在檢驗CO2之前必須將草酸蒸氣除去,以免對二氧化碳的檢驗產(chǎn)生干擾,利用裝置B中的冰水冷凝即可除去草酸蒸氣。(2)①檢驗CO可用灼熱的氧化銅,由于實驗中需檢驗生成物二氧化碳,所以在CO還原氧化銅之前必須預先將草酸分解生成的二氧化碳除去。因此裝置的連接順序是:首先使B中逸出的氣體通過濃氫氧化鈉溶液將二氧化碳除去,并用澄清石灰水檢驗二氧化碳是否除盡;然后將氣體進行干燥以免玻璃管H炸裂,再通入玻璃管H使CO還原氧化銅。檢驗生成的二氧化碳仍需使用澄清石灰水。最后,用排水法收集未反應完的CO,以免污染空氣,故裝置的連接順序是A、B、F、D、G、H、D、I。②若分解產(chǎn)物中含有CO,則玻璃管中黑色的氧化銅變?yōu)榧t色,其后的澄清石灰水會變渾濁?？碱}點睛

針對訓練1.(2021湖南岳陽二模)灼熱的焦炭與水蒸氣反應所得產(chǎn)物為H2、CO和少量CO2。某?；瘜W研究小組利用下圖實驗裝置檢驗產(chǎn)物中的H2和CO(設氣體均被充分吸收)。下列有關說法正確的是(

)A.②、③、⑤中依次盛裝澄清石灰水、濃硫酸和氫氧化鈉溶液B.為了實驗安全性,應先點燃①處酒精燈,后點燃④處酒精燈C.當黑色氧化銅變紅色,即可證明產(chǎn)物中一定含有H2和COD.若用堿石灰替換無水硫酸銅,也可達到檢驗H2和CO的目的答案

B解析

灼熱的焦炭與水蒸氣反應所得產(chǎn)物為H2、CO和少量CO2,要檢驗產(chǎn)物中的H2和CO,需要除去產(chǎn)物中的少量二氧化碳,通入裝置④的氣體需要干燥,因此②中盛放氫氧化鈉溶液,③中盛放濃硫酸,④中反應后的氣體中含有水蒸氣和二氧化碳,因此無水硫酸銅變成藍色,說明含有氫氣,⑤中澄清石灰水變渾濁,說明含有一氧化碳。除去二氧化碳不能選用澄清石灰水,因為其濃度太小了,A錯誤;生成的氫氣和一氧化碳容易燃燒,可能發(fā)生爆炸,為了實驗安全性,應先點燃①處酒精燈,用生成的氣體排盡裝置內(nèi)的空氣后,經(jīng)驗純后點燃④處酒精燈,B正確;當黑色氧化銅變紅色,即可證明產(chǎn)物中一定含有H2和CO中的一種或兩種,C錯誤;若用堿石灰替換無水硫酸銅,不能檢驗H2和CO,只能說明生成了H2和CO中的一種或兩種,D錯誤。2.(2021湖南百校聯(lián)盟聯(lián)考)某科研小組探究用非貴金屬催化劑對汽車尾氣進行催化轉化,實驗裝置如下:已知用草酸制備CO的反應為H2C2O4·2H2OCO↑+CO2↑+3H2O。下列說法錯誤的是(

)A.可用銅與稀硝酸反應制取NO并經(jīng)無水CaCl2干燥B.制取并純化CO時,將草酸分解產(chǎn)生的氣體依次通過足量NaOH濃溶液、堿石灰C.設計裝置b是為了收集生成的N2D.裝置c中盛放的試劑可以是澄清石灰水答案

C解析

CO、NO經(jīng)干燥后在催化劑作用下發(fā)生反應,轉化為無毒的CO2、N2,利用該原理可將汽車尾氣處理后排放。通入裝置a反應管前,氣體必須干燥,銅與稀硝酸反應生成NO,可用無水CaCl2干燥,A正確;草酸受熱分解產(chǎn)生的氣體通過足量NaOH濃溶液可以除去CO2,通過堿石灰干燥,還可除去可能存在的極少量CO2,最終只剩下干燥的CO氣體,B正確;裝置b為安全瓶,用于防倒吸,C錯誤;裝置c用于檢驗是否有CO2生成,故可以用澄清石灰水,D正確。歸納總結CO2和CO氣體的除雜及檢驗方法(1)除雜方法氣體除雜除雜方法CO中混有CO2通過盛有NaOH溶液的洗氣瓶,然后干燥氣體CO2中混有CO通過盛有灼熱CuO的硬質試管CO2中混有少量SO2或HCl通過盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶,然后干燥氣體(2)檢驗CO氣體:先通過灼熱氧化銅,固體由黑色變?yōu)榧t色,再將產(chǎn)生的氣體通過澄清石灰水,溶液變渾濁。[注意]①澄清石灰水只用于檢驗CO2,不能用于除去混合氣體中的CO2,應用NaOH溶液除去。②CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液均無沉淀產(chǎn)生?？键c二硅及其化合物、硅酸鹽材料【能力概述】【新教材·新高考】新教材變化

將硅及其化合物放在新型無機非金屬材料中,刪去了硅酸,“練習與應用”中涉及SiO2的性質新高考高頻考點

從近兩年新高考試題來看,硅及其化合物的性質與應用、硅酸鹽材料仍是新高考命題的考查點。預測考向

預測2023年高考可能會在選擇題中考查硅及其化合物的性質及應用、硅酸鹽材料等典例突破(2020浙江7月選考,24)Ca3SiO5是硅酸鹽水泥的重要成分之一,其相關性質的說法不正確的是(

)A.可發(fā)生反應:Ca3SiO5+4NH4ClCaSiO3+2CaCl2+4NH3↑+2H2OB.具有吸水性,需要密封保存C.能與SO2反應生成新鹽D.與足量鹽酸作用,所得固體產(chǎn)物主要為SiO2答案

D解析

Ca3SiO5可以寫成CaSiO3·2CaO,可與NH4Cl反應生成CaCl2、NH3和H2O,A正確;水泥是由黏土和石灰石經(jīng)高溫燒制而成,具有吸水性,為防止吸水變硬,要將水泥密封保存,B正確;H2SO3的酸性比H2SiO3強,題給硅酸鹽與SO2發(fā)生反應:Ca3SiO5+3SO2+H2O===3CaSO3+H2SiO3,C正確;Ca3SiO5與鹽酸反應:Ca3SiO5+6HCl===3CaCl2+H2SiO3↓+2H2O,固體為H2SiO3,D錯誤?？碱}點睛

針對訓練1.(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),其骨架的基本結構單元是硅氧四面體和鋁氧四面體,化學組成可表示為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、偏鋁酸鈉在強酸溶液中反應后結晶制得分子篩B.若a=,則M為+2價陽離子C.調(diào)節(jié)(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,可用于篩分分子答案

A解析

偏鋁酸鈉在強酸性溶液中不能穩(wěn)定存在,容易形成Al3+,不可以利用偏鋁酸鈉在強酸性溶液中制備分子篩,A錯誤;設M的化合價為m,則根據(jù)正負化合價代數(shù)和為0計算,m×+x×(-1)=0,解得m=+2,B正確;調(diào)節(jié)硅鋁比可以改變分子篩的空間結構,從而改變分子篩的穩(wěn)定性,C正確;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。2.(2021北京石景山區(qū)一模)“中國芯”的發(fā)展離不開高純單晶硅。從石英砂(主要成分為SiO2)制取高純硅涉及的主要反應用流程圖表示如下:下列說法不正確的是(

)A.反應①中氧化劑和還原劑之比為1∶2B.流程中HCl和H2可以循環(huán)利用C.反應①②③均為置換反應D.由②③反應推測,③為放熱反應答案

D解析

反應①中SiO2與焦炭反應生成Si和CO,SiO2是氧化劑,C是還原劑,根據(jù)得失電子守恒推知,其物質的量之比為1∶2,A正確;②中消耗HCl生成H2,③中消耗H2生成HCl,故流程中HCl和H2可以循環(huán)利用,B正確;反應①②③都是“單質+化合物→新單質+新化合物”,故屬于置換反應,C正確;反應③是SiHCl3與H2在1

100

℃時反應生成Si和HCl,應為吸熱反應,D錯誤。歸納總結硅及其化合物的性質與應用的易錯點(1)Si、SiO2都能與NaOH溶液、氫氟酸反應,但不能與其他酸反應。(2)SiO2是酸性氧化物,但不與水反應,不能用SiO2與水反應制備H2SiO3。(3)在溶液中,硅酸鹽能與稀鹽酸、CO2等反應析出H2SiO3沉淀,如Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓。研專項前沿命題非金屬元素及其化合物的性質與應用

題型考查內(nèi)容選擇題考查知識基于教材中Cl、S、N、Si等元素及其化合物的性質與用途設置選擇題,考查物質的性質、用途等核心素養(yǎng)科學態(tài)度與社會責任例題.(高考題組合)化學創(chuàng)造美好生活。下列說法不正確的是(

)A.氫氟酸可與SiO2反應,利用氫氟酸刻蝕石