新高考化学一轮复习碳及其化合物无机非金属材料课件（52张）

第4讲碳及其化合物无机非金属材料第四章内容索引0102强基础增分策略增素能精准突破研专项前沿命题03【课程标准】1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解碳、硅及其重要化合物的主要性质。2.认识碳、硅及其重要化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。强基础增分策略一、碳及其化合物1.碳单质(1)存在形式:碳单质有金刚石、石墨、C60等,它们互为

同素异形体

。

(2)三种重要的碳单质碳单质金刚石石墨C60碳原子的排列方式空间网状结构,碳原子形成正四面体结构片层状结构,层内碳原子形成正六边形“足球”形状分子,碳原子形成正五边形和正六边形物理性质熔点高,硬度大,不导电熔点高,硬度小,能导电不导电(3)化学性质

2.碳的两种氧化物(1)一氧化碳(CO)

无色无味气体,有毒性,难溶于水①可燃性:可作燃料,2CO+O22CO2。②还原性:可用于冶炼金属,CO还原Fe2O3:

3CO+Fe2O32Fe+3CO2

。

(2)二氧化碳(CO2)

无色无味气体,能溶于水,固态俗称干冰①CO2具有酸性氧化物的通性,能与碱、碱性氧化物、某些盐等反应。向Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2,反应的化学方程式为

Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO

。

②CO2具有氧化性,点燃时能与金属Mg等反应,如2Mg+CO2

2MgO+C。3.碳酸(H2CO3)二元弱酸、不稳定,其酸性比盐酸弱,常用CO2+H2O代替H2CO3。应用提升

CO2在自然界中的循环①CO2的主要来源:大量含碳燃料的燃烧。②自然界消耗CO2的主要反应:CO2+H2OH2CO3(溶于江水、海水中);光合作用将CO2转化为O2;CaCO3+H2O+CO2===

Ca(HCO3)2(岩石的风化)。易错辨析

判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)12g石墨和12g金刚石均含有NA个碳原子。(

√

)(2)活性炭具有吸附性,故可用于去除异味和杀菌消毒。(

×

)(3)碳酸钡难溶于水,故可用于胃肠X射线造影检查。(

×

)(4)向BaCl2溶液中通入少量CO2:。(

×

)二、无机非金属材料1.硅酸盐材料(1)常见硅酸盐材料比较硅酸盐水泥玻璃陶瓷生产原料

石灰石

、

黏土

纯碱

、石灰石、

石英

黏土

主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑主要成分—Na2SiO3、CaSiO3和SiO2—(2)生产玻璃过程中的两个重要反应:(3)硅酸盐的结构在硅酸盐中,Si和O构成了硅氧四面体,其结构如图所示:硅氧四面体结构的特殊性,决定了硅酸盐材料大多具有硬度

大

、熔点

高

、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。

2.新型无机非金属材料(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,处于金属与非金属的过渡位置,是应用最为广泛的半导体材料。硅在自然界中主要以

硅酸盐

和

氧化物

(如水晶、玛瑙)的形式存在。

硅具有亲氧性,自然界中不存在硅单质②硅的性质和用途

③二氧化硅的性质和用途

微点拨Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃,水玻璃具有黏结力强、耐高温等特性,可以用作黏合剂和防火剂。(2)新型无机非金属材料

材料类型主要特性示例用途高温结构陶瓷能承受高温,强度高氮化硅陶瓷汽轮机叶片、轴承、永久性模具等半导体陶瓷具有电学特性二氧化锡陶瓷集成电路中的半导体光学材料具有光学特性光导纤维光缆、医疗、照明等生物陶瓷具有生物功能氧化铝陶瓷人造骨骼、人造关节、接骨螺钉旁栏边角

必修第二册P22阅读教材“资料卡片·高纯硅的制备”,判断下列说法的正误。(1)粗硅制备过程中,C与Si在高温下可能反应生成SiC。(

√

)(2)Si与HCl的反应中,HCl起氧化剂和酸的作用。(

×

)(3)Si与HCl、SiHCl3与H2反应中,Si元素均被还原。(

×

)(4)利用石英砂制取高纯硅的过程,需要耗费大量的能源。(

√

)应用提升

高纯硅的制备工业上制备高纯硅,一般需要先制得纯度为98%左右的粗硅,再以其为原料制备高纯硅,原理图示如下:易错辨析

判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)工业上用焦炭和石英制取粗硅反应的化学方程式为SiO2+CSi+CO2↑。(

×

)(2)SiO2既能与NaOH溶液反应,又能与氢氟酸反应,因此SiO2是两性氧化物。(

×

)(3)Si和SiO2都可用于制造光导纤维、集成电路板。(

×

)(4)将SO2通入Na2SiO3溶液,产生胶状沉淀,则酸性:H2SO3>H2SiO3。(

√

)增素能精准突破考点一碳及其化合物的性质与应用【能力概述】【新教材·新高考】新教材变化

增加“碳纳米材料”,介绍了富勒烯、碳纳米管、石墨烯等的结构、性能及用途新高考高频考点

从近两年新高考试题来看,碳及其化合物的性质与应用、碳纳米材料的用途等仍是新高考命题的考查点。预测考向

预测2023年高考可能会在选择题中考查碳及其化合物的性质、转化及应用典例突破草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其=5.4×10-2,=5.4×10-5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水,而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色,熔点为101℃,易溶于水,受热脱水、升华,170℃以上分解。回答下列问题:(1)甲组同学按照如图所示的装置,通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是

,由此可知草酸晶体分解的产物中有

。装置B的主要作用是

。

(2)乙组同学认为草酸晶体分解的产物中含有CO,为进行验证,选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。①乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为A、B、

。装置H反应管中盛有的物质是

。

②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是

。

答案

(1)气泡逸出、澄清石灰水变浑浊CO2冷凝(水蒸气、草酸等),防止草酸进入装置C反应生成沉淀,干扰CO2的检验(2)①F、D、G、H、D、I

CuO②H中黑色粉末变为红色,其后的D中澄清石灰水变浑浊解析

(1)乙二酸的分解产物中含有二氧化碳,因此在装置C中产生气泡,澄清石灰水变浑浊;由于草酸易升华,在澄清石灰水中会生成白色沉淀草酸钙,故在检验CO2之前必须将草酸蒸气除去,以免对二氧化碳的检验产生干扰,利用装置B中的冰水冷凝即可除去草酸蒸气。(2)①检验CO可用灼热的氧化铜,由于实验中需检验生成物二氧化碳,所以在CO还原氧化铜之前必须预先将草酸分解生成的二氧化碳除去。因此装置的连接顺序是:首先使B中逸出的气体通过浓氢氧化钠溶液将二氧化碳除去,并用澄清石灰水检验二氧化碳是否除尽;然后将气体进行干燥以免玻璃管H炸裂,再通入玻璃管H使CO还原氧化铜。检验生成的二氧化碳仍需使用澄清石灰水。最后,用排水法收集未反应完的CO,以免污染空气,故装置的连接顺序是A、B、F、D、G、H、D、I。②若分解产物中含有CO,则玻璃管中黑色的氧化铜变为红色,其后的澄清石灰水会变浑浊。考题点睛

针对训练1.(2021湖南岳阳二模)灼热的焦炭与水蒸气反应所得产物为H2、CO和少量CO2。某校化学研究小组利用下图实验装置检验产物中的H2和CO(设气体均被充分吸收)。下列有关说法正确的是(

)A.②、③、⑤中依次盛装澄清石灰水、浓硫酸和氢氧化钠溶液B.为了实验安全性,应先点燃①处酒精灯,后点燃④处酒精灯C.当黑色氧化铜变红色,即可证明产物中一定含有H2和COD.若用碱石灰替换无水硫酸铜,也可达到检验H2和CO的目的答案

B解析

灼热的焦炭与水蒸气反应所得产物为H2、CO和少量CO2,要检验产物中的H2和CO,需要除去产物中的少量二氧化碳,通入装置④的气体需要干燥,因此②中盛放氢氧化钠溶液,③中盛放浓硫酸,④中反应后的气体中含有水蒸气和二氧化碳,因此无水硫酸铜变成蓝色,说明含有氢气,⑤中澄清石灰水变浑浊,说明含有一氧化碳。除去二氧化碳不能选用澄清石灰水,因为其浓度太小了,A错误;生成的氢气和一氧化碳容易燃烧,可能发生爆炸,为了实验安全性,应先点燃①处酒精灯,用生成的气体排尽装置内的空气后,经验纯后点燃④处酒精灯,B正确;当黑色氧化铜变红色,即可证明产物中一定含有H2和CO中的一种或两种,C错误;若用碱石灰替换无水硫酸铜,不能检验H2和CO,只能说明生成了H2和CO中的一种或两种,D错误。2.(2021湖南百校联盟联考)某科研小组探究用非贵金属催化剂对汽车尾气进行催化转化,实验装置如下:已知用草酸制备CO的反应为H2C2O4·2H2OCO↑+CO2↑+3H2O。下列说法错误的是(

)A.可用铜与稀硝酸反应制取NO并经无水CaCl2干燥B.制取并纯化CO时,将草酸分解产生的气体依次通过足量NaOH浓溶液、碱石灰C.设计装置b是为了收集生成的N2D.装置c中盛放的试剂可以是澄清石灰水答案

C解析

CO、NO经干燥后在催化剂作用下发生反应,转化为无毒的CO2、N2,利用该原理可将汽车尾气处理后排放。通入装置a反应管前,气体必须干燥,铜与稀硝酸反应生成NO,可用无水CaCl2干燥,A正确;草酸受热分解产生的气体通过足量NaOH浓溶液可以除去CO2,通过碱石灰干燥,还可除去可能存在的极少量CO2,最终只剩下干燥的CO气体,B正确;装置b为安全瓶,用于防倒吸,C错误;装置c用于检验是否有CO2生成,故可以用澄清石灰水,D正确。归纳总结CO2和CO气体的除杂及检验方法(1)除杂方法气体除杂除杂方法CO中混有CO2通过盛有NaOH溶液的洗气瓶,然后干燥气体CO2中混有CO通过盛有灼热CuO的硬质试管CO2中混有少量SO2或HCl通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶,然后干燥气体(2)检验CO气体:先通过灼热氧化铜,固体由黑色变为红色,再将产生的气体通过澄清石灰水,溶液变浑浊。[注意]①澄清石灰水只用于检验CO2,不能用于除去混合气体中的CO2,应用NaOH溶液除去。②CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液均无沉淀产生。考点二硅及其化合物、硅酸盐材料【能力概述】【新教材·新高考】新教材变化

将硅及其化合物放在新型无机非金属材料中,删去了硅酸,“练习与应用”中涉及SiO2的性质新高考高频考点

从近两年新高考试题来看,硅及其化合物的性质与应用、硅酸盐材料仍是新高考命题的考查点。预测考向

预测2023年高考可能会在选择题中考查硅及其化合物的性质及应用、硅酸盐材料等典例突破(2020浙江7月选考,24)Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一,其相关性质的说法不正确的是(

)A.可发生反应:Ca3SiO5+4NH4ClCaSiO3+2CaCl2+4NH3↑+2H2OB.具有吸水性,需要密封保存C.能与SO2反应生成新盐D.与足量盐酸作用,所得固体产物主要为SiO2答案

D解析

Ca3SiO5可以写成CaSiO3·2CaO,可与NH4Cl反应生成CaCl2、NH3和H2O,A正确;水泥是由黏土和石灰石经高温烧制而成,具有吸水性,为防止吸水变硬,要将水泥密封保存,B正确;H2SO3的酸性比H2SiO3强,题给硅酸盐与SO2发生反应:Ca3SiO5+3SO2+H2O===3CaSO3+H2SiO3,C正确;Ca3SiO5与盐酸反应:Ca3SiO5+6HCl===3CaCl2+H2SiO3↓+2H2O,固体为H2SiO3,D错误。考题点睛

针对训练1.(2021浙江1月选考,21)铝硅酸盐型分子筛中有许多笼状空穴和通道(如图),其骨架的基本结构单元是硅氧四面体和铝氧四面体,化学组成可表示为Ma[(AlO2)x·(SiO2)y]·zH2O(M代表金属离子)。下列推测不正确的是(

)A.常采用水玻璃、偏铝酸钠在强酸溶液中反应后结晶制得分子筛B.若a=,则M为+2价阳离子C.调节(硅铝比)的值,可以改变分子筛骨架的热稳定性D.分子筛中的笼状空穴和通道,可用于筛分分子答案

A解析

偏铝酸钠在强酸性溶液中不能稳定存在,容易形成Al3+,不可以利用偏铝酸钠在强酸性溶液中制备分子筛,A错误;设M的化合价为m,则根据正负化合价代数和为0计算,m×+x×(-1)=0,解得m=+2,B正确;调节硅铝比可以改变分子筛的空间结构,从而改变分子筛的稳定性,C正确;调节硅铝比可以调节分子筛的孔径,根据分子筛孔径的大小可以筛分不同大小的分子,D正确。2.(2021北京石景山区一模)“中国芯”的发展离不开高纯单晶硅。从石英砂(主要成分为SiO2)制取高纯硅涉及的主要反应用流程图表示如下:下列说法不正确的是(

)A.反应①中氧化剂和还原剂之比为1∶2B.流程中HCl和H2可以循环利用C.反应①②③均为置换反应D.由②③反应推测,③为放热反应答案

D解析

反应①中SiO2与焦炭反应生成Si和CO,SiO2是氧化剂,C是还原剂,根据得失电子守恒推知,其物质的量之比为1∶2,A正确;②中消耗HCl生成H2,③中消耗H2生成HCl,故流程中HCl和H2可以循环利用,B正确;反应①②③都是“单质+化合物→新单质+新化合物”,故属于置换反应,C正确;反应③是SiHCl3与H2在1

100

℃时反应生成Si和HCl,应为吸热反应,D错误。归纳总结硅及其化合物的性质与应用的易错点(1)Si、SiO2都能与NaOH溶液、氢氟酸反应,但不能与其他酸反应。(2)SiO2是酸性氧化物,但不与水反应,不能用SiO2与水反应制备H2SiO3。(3)在溶液中,硅酸盐能与稀盐酸、CO2等反应析出H2SiO3沉淀,如Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓。研专项前沿命题非金属元素及其化合物的性质与应用

题型考查内容选择题考查知识基于教材中Cl、S、N、Si等元素及其化合物的性质与用途设置选择题,考查物质的性质、用途等核心素养科学态度与社会责任例题.(高考题组合)化学创造美好生活。下列说法不正确的是(

)A.氢氟酸可与SiO2反应,利用氢氟酸刻蚀石