高考化学一轮复习-第三单元-第16讲-碳、硅及其化合物课件

第16讲碳、硅及其化合物第三单元元素及化合物1.2011考纲展示2012高考导视1.掌握碳、硅元素单质及其重要化合物的主要性2．了解碳的化合物对环境质量的影响。1.以碳单质及其化合物的相互转化关系为基础综合考查元素及化合物知识。2．以CO的还原性为命题点，综合考查化学实验设计和氧化还原反应。3．以硅及其化合物，设计无机化工流程图与化学基本概念、理论相结合的综合考查。2.考点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↑半导体材料计算机芯片太阳能电池4.

1．碳和硅在自然界存在形态是什么？

答：碳在自然界的存在形态有单质和化合态，单质如石墨、金刚石等，化合态有CO2、碳酸盐、有机物等；硅在自然界的存在形态只有化合态，主要以硅酸盐形式存在。

2．硅既能与酸反应，也能与碱反应，是否为两性元素？

答：硅不是两性元素，因只能与氢氟酸反应。能与碱反应是硅的特性。_______________________。C＋H2OH2＋CO

3．工业生产水煤气的原理用化学方程式表示为_________5.

1．(2010年广东广州检测)有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列关于硅的说法不正确的是()

A．高纯度的单质硅被广泛用于制作计算机芯片

B．硅可由二氧化硅还原制得

C．常温时硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应

D．自然界硅元素的贮量丰富，并存在大量的单质硅

解析：自然界的硅存在形态为化合态，通常与氧元素、金属元素等构成硅酸盐。

答案：D6.2．在SiO2＋3CSiC＋2CO↑反应中，氧化剂和还原剂)B．60∶36D．1∶2的质量比为( A．36∶30 C．2∶1

答案：D7.考点2碳和硅的氧化物

1．一氧化碳

(1)物理性质 通常情况下，CO是无色无味的气体，难溶于水。

(2)化学性质

CO的化学性质主要表现为可燃性和还原性。 ①CO燃烧时的火焰呈________，干燥小烧杯罩于火焰之上，无水雾，沾有澄清石灰水的烧杯罩上时出现浑浊，此法可以检验CO。淡蓝色3CO＋Fe2O33CO2＋2Fe

②作为还原剂时，主要应用于高炉炼铁，主要反应为________________________________。 此外CO是有毒气体，吸入过量会导致血红蛋白与CO结合而阻碍输氧功能。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

易与碱液反应生成Na2SiO3，Na2SiO3

水溶液是一种矿物胶，有很强的黏合性。

3．能否用SiO2

与水作用制备H2SiO3?

答：SiO2不溶于水，不能直接将它与水作用制备H2SiO3。

4．怎样除去CO2中的杂质气体CO?

答：将气体通过灼热的CuO粉末。1．哪些物质的主要成分是SiO2，试写出这些物质的名称。答：石英、水晶、硅石、硅藻土、光纤。2．盛碱性溶液的瓶子能否用玻璃塞(或中和滴定时所用标准碱液能否用酸式滴定管来盛装)?11.A．①②B．②④C．④⑤D．③④

解析：SiO2

为酸性氧化物，不与HNO3、盐酸等酸发生反应，但能与氢氟酸发生反应；SiO2不溶于水，也不与水反应，但能与强碱溶液反应。

答案：C液中，能与二氧化硅起化学反应的是()

3．在①浓硝酸、②水、③王水、④氢氟酸、⑤氢氧化钾溶12.②根据反应SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑可推知硅酸酸性比碳酸强 ③二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸 ④二氧化硅常被用来制造光导纤维A．①②B．②③C．③④D．①④

解析：SiO2

可与HF反应，反应②是由于CO2

在高温下逸出反应体系，并不能说明硅酸酸性比碳酸酸性强。

答案：C4．下列说法正确的是()

①二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟碱反应，但不能与任何酸反应13.考点3硅酸及硅酸盐1．硅酸不溶于水强H2SiO3+2NaOH===Na2SiO3+2H2OH2SiO3SiO2+H2O14.2.硅酸盐水玻璃粘合剂耐火材料(1)硅酸钠：其水溶液(浓)俗名_______，无色粘稠液体，可防腐剂做________、_________、_________。

(2)硅酸盐工业：玻璃和水泥的比较15.16.②向硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体(适量或过量)，有沉淀析出Na2SiO3

＋CO2

＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3(适量)Na2SiO3＋2CO2＋H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3(过量)2．普通的硅酸盐材料称为传统无机非金属材料。新型无机非金属材料是什么？试举例两种材料。

答：具有特殊结构和特殊性能的无机非金属材料称作新型无机非金属材料。如陶瓷、水泥、玻璃等属于传统无机非金属材；高温结构陶瓷、生物陶瓷、透明陶瓷等属于新型无机非金属材料。1．如何制备硅酸，写出相应的化学方程式。答：①向硅酸钠溶液中滴入盐酸，有沉淀析出Na2SiO3＋HCl===H2SiO3↓＋2NaCl17.5．化学与科学发展、生产、生活密切相关。下列有关说法中错误的是()

A．卫生部公布的首批非法食品添加剂中的三聚氰胺是一种含氮量很高的蛋白质

B．“神七”飞船返回舱的绝热层所使用的是耐高温、抗氧化的新型材料

C．“碳纳米泡沫”被称为第五形态的单质碳，与石墨互为同素异形体

D．陶瓷、玻璃、水泥是使用量最大的无机非金属材料，都属于硅酸盐产品18.

解析：蛋白质是天然有机高分子化合物，三聚氰胺不是蛋白质。

答案：A6．下列材料的特性及用途叙述不正确的是()

A．氧化铝陶瓷具有两性，可用来制造人造牙齿

B．氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用来制造柴油机

C．光导纤维传导光的性能很强，是非常好的通讯材料

D．人造刚玉硬度高，用于制造刚玉球磨机

解析：根据不同材料的特性及相应用途来判断。氧化铝陶瓷对人体无毒，不溶于水，强度高，耐磨损、耐酸碱腐蚀，对人体组织的适应性好，所以可用来制人造牙齿，但不具有两性。

答案：A19.热点1CO2

与强碱反应反应原理：NaOHNa2CO3NaHCO3反应后溶质成分的判断也可用数轴表示： 图3－16－120.

溶质的成分X≤1∶1NaHCO31∶1<X<2∶1Na2CO3、NaHCO3X＝2∶1Na2CO3X>2∶1NaOH、Na2CO321.D．低温蒸干溶液，所得固体的质量为原溶液中NaOH的质量＋4.4g

解析：根据n(NaOH)＝0.15mol，n(CO2)＝0.1mol，n(CO2)∶n(NaOH)＝2∶3，可确定溶质为Na2CO3、NaHCO3。低温蒸干溶液过程，所得固体的质量＜(原溶液中NaOH的质量＋4.4g)，会有水的生成。答案：AC【典例1】(双选)向0.50L0.3mol/L的NaOH溶液中缓慢通)入CO2

气体至溶液增重4.4g，下列说法正确的是(A．增重的4.4g为参加反应的CO2

的质量B．溶质为Na2CO3C．溶质为Na2CO3、NaHCO322.气体的体积关系图象正确的是(气体的溶解和离子的水解忽略不计)()

1．向含有0.2molNaOH和0.1molBa(OH)2

的溶液中持续稳定地通入CO2

气体，当通入气体为8.96L(0℃，1.01×105

Pa)时立即停止，则这一过程中，溶液中离子的物质的量与通入CO223.

解析：当未通入CO2

气体时，溶液中离子的物质的量为0.2molNa＋、0.1molBa2＋、0.4molOH－；当通入2.24LCO2气体时，发生反应①Ba2＋＋CO2＋2OH－===BaCO3↓＋H2O，此时溶液中离子的物质的量为0.2molNa＋、0.2molOH－；当通入4.48LCO2

时，发生反应②2OH－＋CO2===CO32－＋H2O，此时溶液中离子的物质的量为0.2molNa＋、0.1molCO32－；当通入6.72LCO2

时，发生反应③CO32－＋CO2＋H2O===2HCO3－，此时溶液中离子的物质的量为0.2molNa＋、0.2molHCO3－；当通入8.96LCO2时，发生反应④BaCO3＋CO2＋H2O===Ba(HCO3)2，此时溶液中离子的物质的量为0.2molNa＋、0.1molBa2＋、0.4molHCO3－。对比图象可知选项C正确。答案：C24.热点2HCO3－

、CO32－

的检验

(1)CO32－的检验 ①原理：CO32－＋Ca2＋===CaCO3↓ ②方法：向待检验溶液中滴加一定量的Ca2＋或Ba2＋的可溶性盐溶液，有白色沉淀生成。再加入适量的盐酸．白色沉淀溶解且生成无色，无味的气体，则待检溶液中有CO32－。

(2)HCO3－的检验 ①原理：HCO3－＋H＋===H2O＋CO2↑ ②检验方法：向待检验溶液中滴加足量的Ca2＋或Ba2＋可溶性盐溶液无明显现象，再向溶液中加入足量的酸。若溶液中有无色、无味的气体生成，则待检溶液中有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，有大量白色沉淀产生

B．加入酸，有无色无味气体产生

C．加入BaCl2

溶液时有白色沉淀产生，再加稀盐酸沉淀溶解，产生可使澄清石灰水变浑浊的无色无味的气体

D．加入Ba(OH)2

溶液有白色沉淀产生，再加稀盐酸如C所述

＋2H＋===Ba2＋＋CO2↑＋H2O，其现象与CO32－反应现象相同，D错误。

答案：C

解析：溶液中含有Cl－、SO32－

时，可与AgNO3

溶液反应产生白色沉淀，A错误；HCO3－与酸反应会产生无色无味气体CO2，B错误；向含有HCO3－的溶液中加入Ba(OH)2

时：HCO3－

＋OH－＋Ba2＋===BaCO3↓＋H2O，再加盐酸，BaCO326.()

A．若加入AgNO3

溶液，可生成白色沉淀，加稀盐酸沉淀不消失，则可确定该溶液中一定含有Cl－离子

B．若加入Ba(NO3)2

溶液，能生成白色沉淀，加稀盐酸沉淀不消失，可确定溶液中一定含有SO42－离子

2．关于某无色溶液中所含离子的鉴定，下列判断正确的是C．若通入Cl2

后，溶液变为黄色，加入淀粉溶液后变蓝色，可确定溶液中含有I－离子D．若加入盐酸，生成无色无味的气体且能使澄清的石灰水变浑浊，则原溶液中一定含有大量的CO32－离子27.盐酸沉淀不消失，A错误；Ba(NO3)2溶液中含有NO3时，加入H+时会形成强氧化性的硝酸，能将SO2-3氧化为SO42－，解析：若硫酸根加入AgNO3

溶液，可生成白色沉淀，加稀－所以无法判断SO42－来自反应生成的还是原来的SO42－，B错误；生成无色无味的气体且能使澄清的石灰水变浑浊是CO2

，但是可以是CO32－

或HCO3－与盐酸反应得到，D错误。答案：C28.29.30.③硅是制造太阳能电池和光导纤维的主要原料④减少CO2

排放，可遏制全球气候变暖⑤纯铁比碳素钢易生锈A．①③⑤C．②④⑤B．②③④D．①②④

解析：太阳能电池板的材料是硅，而光导纤维材料则是二氧化硅；碳素钢内碳和铁可以形成原电池，加速生锈。

答案：D)1．(2011年广东深圳调研)下列叙述中，正确的是(①汽车尾气中的氮氧化物与光化学烟雾的形成有关②大量燃烧含硫燃料是形成酸雨的主要原因31.合而成，下列叙述正确的是()

2．(2010年广东佛山模拟)我国研制的新型“连续纤维增韧”航空材料宇航服，其主要成分由碳化硅、陶瓷和碳纤维复

A．它耐高温，抗氧化

B．它比钢铁轻、硬，但质地较脆

C．它有固定的熔、沸点

D．它是一种新型有机高分子材料

解析：宇航服是混合物，且有很好的韧性，所用材料均耐高温、不易氧化，故选A。

答案：A32.素是()单质氧化物酸或碱盐A．硅B．硫C．铜D．铁

3．(2010年广东佛山模拟)能实现下列物质间直接转化的元

解析：二氧化硅、氧化铜、氧化铁或四氧化三铁都不与水反应，而二氧化硫或三氧化硫与水反应生成对应的酸，故选B。

答案：B33.确的是()①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料A．①②C．①④B．②③D．③④

4．(2009年广东理基)下列关于硅单质及其化合物的说法正

解析：②中的水泥和玻璃是硅酸盐制品，而水晶的主要成分是二氧化硅，是氧化物，不属于硅酸盐；制造光导纤维的是二氧化硅而不是单质硅，故③错误。

答案：C34.

5．(2010年广东广州调研)华裔科学家高锟因“在光纤传输信息领域中的突破性成就”获得2009年诺贝尔物理学奖，下列有关硅材料的说法正确的是()A．光纤的主要成分是高纯度的单质硅B．金刚砂的主要成分是二氧化硅C．28g硅含有6.02×1023

个电子D．28Si、29Si、30Si是不同的核素

解析：光纤的主要成分为高纯度的二氧化硅，A错；金刚砂的主要成分为碳化硅，B错；1个硅原子中含有14个电子，因此28g硅含有电子的数目为

28g28g/mol×14×6.02×1023

mol－1＝8.428×1024，C错。

答案：D35.

6．(2011年广东东莞调研)高岭土化学组成为Al2O3(25%～34%)、SiO2(40%～50%)、Fe2O3(0.5%～3.0%)以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝[Al2(OH)nCl6－n]。用高岭土制备碱式氯化铝的工艺流程如图3－16－2。根据流程图回答下列问题：(1)“煅烧”的目的是____________________________________________________________________________________。36.图3－16－2

(2)实验室用36.5%的浓盐酸(密度约为1.2g/cm3)配制4.00mol/L950mL的盐酸，需要用到的仪器有烧杯、玻璃棒、量筒、酸式滴定管、__________________、________等。

(3)“溶解”过程反应的离子方程式有________________________________________、____________________________。

(4)加适量铝粉的主要作用是____________________________________________。(5)“蒸发浓缩”需保持温度在90～100℃，可采用的加热方法是________________。37.

解析：(1)煅烧的过程发生的变化有物理变化和化学变化，主要是为了使原料利于进行下一步处理。由题给信息知，高岭土中的氧化铝难溶于酸，所以煅烧是为了改变氧化铝的结构，使其在下一步反应中能被酸溶解；(2)配制950mL盐酸的浓度是4.00mol/L，故应使用1000mL容量瓶定容，同时还缺少仪器胶头滴管；(4)溶解过程盐酸过量，产生铁离子，加铝置换除去铁离子；(5)需要控制加热温度在一定范围时，当加热温度低于100℃时选用水浴，加热温度高于100℃时选用油浴、沙浴等。38.(2)1000mL容量瓶胶头滴管

(3)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2OFe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O (4)除去溶液中的铁离子

(5)水浴加热

答案：(1)改变高岭土中氧化铝的结构，使其能溶于酸39.1．(2007广东)下列说法正确的是()

A．硅材料广泛用于光纤通讯

B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品

C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品

D．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应

解析：硅与生活密切相关，B中刻蚀石英用氢氟酸，C中水晶成分为二氧化硅，D中粗硅与氯气反应再还原成硅是氧化还原反应。

答案：A40.2．下列物质属于新型无机非金属材料的是()①陶瓷②水泥③玻璃④半导体材料⑤氧化铝高温陶瓷⑥氮化硅高温陶瓷⑦光导纤维⑧人造宝石⑨人造金刚石⑩人造发光材料A．全部B．①②③C．④⑤⑥⑦D．④⑤⑥⑦⑧⑨⑩答案：D41.

3．德国化学家格哈德·埃特尔获得2007年度诺贝尔化学奖，因他在“固体表面化学过程”研究中作出的贡献。表面化学反应在工农业操作中有着重要作用：金属表面暴露在潮湿的空气中时生锈；电子工业中，制作半导体元件。下列有关叙述正确的是()

A．二氧化硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是半导体材料

B．二氧化硅制作的光导纤维非常细，导光能力很强

C．纯净的硅酸钠晶体俗称“水玻璃”

D．玻璃在加热熔化时有固定的熔点

解析：A中二氧化硅是绝缘体，硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是半导体材料；C中硅酸钠的水溶液俗称“水玻璃”；D中玻璃是混合物，无固定的熔点。

答案：B42.4．下列叙述不正确的是()A．金刚砂的成分是Al2O3，可用作砂纸、砂轮的磨料B．水晶和玛瑙的主要成分都是SiO2C．含硅的钢具有良好的导磁性D．利于环保、节能的太阳能电池可用硅材料制作解析：A中金刚砂的成分是SiC。答案：A43.5．下列关于碳和硅的叙述中，正确的是()

A．其氧化物都能与NaOH溶液反应

B．其单质在加热时都能跟O2

反应

C．其氧化物都能溶于水生成相应的酸

D．碳和硅两种元素共有两种单质

解析：CO不能与NaOH溶液反应，A错；SiO2

不能溶于水，也不生成相应的酸，C错；碳有金刚石、石墨等同素异形体，硅有晶体硅和无定形硅，D错。

答案：B44.

6．有一不纯的铝样品中含有硅和铁两种杂质，现取两份等质量的样品分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，充分反应后生成等质量的气体．则此不纯的铝样品中含铁和硅的质量之比为()A．4∶1B．2∶1C．3∶1D．1∶1

解析：反应的离子方程式：盐酸中Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑；氢氧化钠中Si＋2OH－＋H2O===SiO32－＋2H2↑、2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－

＋3H2↑。样品中，由Al生成的H2相等，总气体质量相等，则由Fe、Si生成的H2

量相等，Fe和Si的物质的量之比为2∶1，质量比为(2×56)∶28＝4∶1。

答案：A45.7．(2008广东)硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：

(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：①写出由纯SiHCl3

制备高纯硅的化学反应方程式________________________________________。46.

②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3

遇水剧烈反应生成H2S