碳硅单质及无机金属材料

四川省宜宾市一中高2015级化学教研组2017-2018学年下期第14周《碳、硅单质及无机金属材料》教学设计设计人：张亮审核组长：李春艳课题元碳、硅单质及无机金属材料总课时班级（类型）学习目标1.了解C、Si元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及应用。2.了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。重、难点学习环节和内容学生活动教师反思考点一碳、硅单质及氧化物1.C、Si单质的存在形态、物理性质及用途(1)自然界中的碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有化合态。碳单质主要有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。(2)单质的结构、物理性质与用途比较碳硅结构金刚石：空间网状结构，石墨：层状结构晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构物理性质金刚石熔点高、硬度大石墨熔点高、质软，有滑腻感晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高用途金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池2.碳、硅单质的化学性质——还原性碳、硅的最外层都是4个电子，位于元素周期表的第ⅣA族，不容易失也不容易得电子，通常化学性质稳定，但在一定条件下也能与许多物质发生化学反应，一般表现为还原性(如图)。(1)碳的还原性碳有重要的用途，除了在氧气中燃烧利用其热能外，还能用于金属冶炼(如铜)、制取粗硅、生产水煤气等，完成上图转化关系中①～④的化学方程式。①CO2＋Ceq\o(=,\s\up7(△))2CO；②SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑；③C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))CO＋H2；④2CuO＋Ceq\o(=,\s\up7(△))2Cu＋CO2↑。碳的还原性还表现为可将强氧化性的浓硫酸、浓硝酸分别还原为SO2和NO2，本身被氧化为CO2。(2)硅的化学性质不活泼，在常温下只能与氟气(F2)、氢氟酸(HF)、强碱反应，不能与氢气、氧气、氯气、硫酸、硝酸反应，加热时能与氧气、氯气反应。完成上图转化关系中⑥～⑧的化学方程式。⑥Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiCl4；⑦Si＋2F2=SiF4；⑧Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。3.二氧化硅和二氧化碳的比较物质二氧化硅二氧化碳结构立体网状结构，不存在单个分子存在单个CO2分子主要物理性质硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水化学性质与水反应不反应CO2＋H2OH2CO3与酸反应只与氢氟酸反应：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O不反应与碱(NaOH)反应SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)CO2少量：CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O；CO2过量：CO2＋NaOH=NaHCO3与盐反应如与Na2CO3反应：SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑如与Na2SiO3反应：Na2SiO3＋H2O＋CO2(不足)=H2SiO3↓＋Na2CO3或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足量)=H2SiO3↓＋2NaHCO3与碱性氧化物反应如与CaO反应：SiO2＋CaOeq\o(=,\s\up7(高温))CaSiO3如与Na2O反应：Na2O＋CO2=Na2CO3用途光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐深度思考1.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”(1)12C、13C、14C是碳的三种同素异形体(×)解析12C、13C、14C互称同位素，碳元素的三种常见的同素异形体为金刚石、石墨和C60。(2)硅在自然界中只以化合态的形式存在(√)(3)晶体硅熔点高硬度大，故可用于制作半导体材料(×)(4)Si和SiO2都可用于制造光导纤维(×)解析Si可用于制造半导体，SiO2用于制造光导纤维。(5)非金属性：C＞Si，则热稳定性：CH4＞SiH4(√)(6)SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸(×)解析SiO2可溶于氢氟酸：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。2.从元素周期表的位置看，碳和硅均为ⅣA族元素，自然界中有碳的多种单质存在，自然界中有硅的单质吗？为什么？答案没有，因为硅有很强的亲氧性，在地壳形成时硅与氧易结合，难分离，因而硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。3.写出除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法：(1)CO(CO2)：____________________________________________________________。(2)CO2(CO)：____________________________________________________________。(3)CO2(HCl)：___________________________________________________________。答案(1)通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶(2)通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管(3)通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶4.写出除去下列固体粉末中混有杂质(括号内为杂质)可采取的方法，写出有关反应的方程式。(1)CaCO3(SiO2)___________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)SiO2(CaCO3)___________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)SiO2(NH4Cl)___________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)在固体混合物中加入足量氢氧化钠溶液，充分反应后，过滤、洗涤。SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O(2)在固体混合物中加入足量稀盐酸，充分反应后，过滤、洗涤。CaCO3＋2HCl=CaCl2＋CO2↑＋H2O(3)方法一：在固体中加入适量水溶解、过滤。方法二：将固体混合物在坩埚中充分灼烧，除去NH4Cl。NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋HCl↑解析(1)可根据SiO2可溶于NaOH溶液除去。(2)可根据CaCO3可溶于盐酸除去。(3)可根据NH4Cl的热稳定性，或NH4Cl易溶于水的性质除去。题组一碳及氧化物的性质及应用1.近年来科学家制造出大量的新物质，对下列三种物质的相关说法错误的是()石墨烯：从石墨中分离出来，是最薄、最坚硬的纳米材料石墨炔：平面网状结构的全碳分子，具有优良的化学稳定性纳米碳管：具有优良的场发射性能，制作阴极显像管、储氢材料A.石墨烯具有良好的导电性B.上述三种物质与金刚石互为同素异形体C.石墨炔孔径略大于H2分子的直径，可作H2的提纯薄膜D.上述三种物质与浓硫酸都能发生反应，但反应产物不同答案D解析A项，石墨烯是一种新发现的材料，它的物理性质是拉力好、导电性和导热性好、硬度大、熔点高等；B项，同种元素的不同单质互称同素异形体；C项，碳原子半径大于氢原子，则石墨炔孔径大于H2分子的直径，可以容纳H2分子；D项，碳与浓硫酸反应产物均为二氧化碳和二氧化硫。2.(2016·石家庄质检)下列关于碳和碳的化合物的说法不正确的是()A.过多CO2排放会导致“温室效应”，应提倡“低碳生活”B.一氧化碳易与血液中的血红蛋白结合C.金刚石和石墨都是碳单质，但原子排列方式不同，物理性质差别很大D.石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应答案D解析A项，二氧化碳是一种温室气体；B项，一氧化碳有毒，容易与血红蛋白结合；C项，金刚石是空间立体网状结构，硬度大熔点高，石墨是层状结构，每一层是平面网状结构，质软，可导电，物理性质差别较大；D项，二者的转化属于化学反应，但反应中没有元素化合价的改变，不属于氧化还原反应。题组二硅和二氧化硅的特性3.(2016·广州模拟)硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是()A.硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B.粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应C.反应Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑中，Si为还原剂，NaOH和H2O为氧化剂D.硅能与氢氟酸反应，则硅可以与盐酸反应答案A解析由粗硅制备单晶硅的过程一般为Sieq\o(→,\s\up7(Cl2))SiCl4eq\o(→,\s\up7(H2))Si＋HCl，都是氧化还原反应，B项错误；Si与烧碱溶液反应时，H2O是氧化剂，C项错误；硅不能与盐酸反应，D项错误。4.(2016·樟树一模)由下列实验事实得出的结论正确的是()A.由SiO2不能与水反应生成H2SiO3，可知SiO2不是H2SiO3的酸酐B.由SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑，可知碳的非金属性大于硅C.CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性H2CO3＞H2SiO3D.SiO2可与NaOH溶液反应，也可与氢氟酸反应，可知SiO2为两性氧化物答案C解析二氧化硅难溶于水，硅酸分解生成二氧化硅，二氧化硅是硅酸的酸酐，故A错误；该反应中C的还原性大于Si的还原性，无法比较C、Si的非金属性，非金属性应根据氢化物稳定性、最高价含氧酸的酸性、单质氧化性等比较，故B错误；碳酸酸性大于硅酸，可以强酸制备弱酸，CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性H2CO3＞H2SiO3，故C正确；两性氧化物是指和酸、碱反应生成盐和水的氧化物，二氧化硅和氢氟酸反应是因其特殊性，不能和其他酸发生反应，二氧化硅和碱溶液反应生成盐和水，是酸性氧化物，故D错误。5.二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。a～e是对①～⑤反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行的判断，其中正确的是()①SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O②SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑③SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O④Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑⑤SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高温))SiC＋2CO↑a.反应①中SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃b.反应②中SiO2表现出氧化性c.反应③中SiO2表现了酸性氧化物的通性d.反应④符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐的道理e.反应⑤中SiO2未参加氧化还原反应A.aceB.bdeC.cdeD.ab答案B解析通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是③，因此a、c判断错误；反应②是一个置换反应，其中二氧化硅被还原，表现出氧化性，b判断正确；反应④是一个复分解反应，用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d判断正确；反应⑤中碳的化合价由0价变为－4和＋2价，硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因此二氧化硅没有参加氧化还原反应，e判断也正确。熟记硅及其化合物的特殊性质(1)硅单质的特殊性①Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑；②非金属单质一般不跟非氧化性酸反应，但Si能与HF反应：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑；③非金属单质大多为非导体，但Si为半导体。(2)含硅化合物的特殊性①SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3；②酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO2能跟HF反应：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O；③无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水；④因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入少量CO2能发生下列反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3，但在高温下SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑也能发生。题组三硅的制取方法6.从石英砂制取高纯硅的主要化学反应如下：①SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si(粗)＋2CO↑②Si(粗)＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiCl4③SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si(纯)＋4HCl关于上述反应的叙述不正确的是()A.①③是置换反应，②是化合反应B.高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅C.任一反应中，每消耗或生成28g硅，均转移4mol电子D.高温下在炉子里将石英砂、焦炭、氯气、氢气按比例混合就能得到高纯硅答案D解析在氧化还原反应中，还原剂的还原性比还原产物的还原性强，B正确；根据元素化合价的变化，每消耗或生成28g(1mol)硅，均转移4mol电子，C正确；题中的三个反应是在三个不同反应器中发生，D错误。7.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：eq\x(石英砂)eq\o(→,\s\up11(焦炭),\s\do4(高温))eq\x(粗硅)eq\o(→,\s\up11(HCl),\s\do4(573K以上))eq\x(SiHCl3粗)eq\o(→,\s\up7(粗馏))eq\x(SiHCl3纯)eq\o(→,\s\up11(H2),\s\do4(1357K))eq\x(高纯硅)①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式：____________________________。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H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式：___________________________________________；H2还原SiHCl3过程中若混有O2，可能引起的后果是___________________________。(2)化学研究性学习小组在探究硅的制取方法时，从资料查阅到下列信息：Ⅰ.Mg在高温条件下可与SiO2反应；Ⅱ.金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐和SiH4；Ⅲ.SiH4在空气中自燃。他们根据信息进行实验，当用足量稀H2SO4溶解第①步实验获得的固体产物时，发现有爆鸣声和火花；然后过滤、洗涤、干燥；最后称量、计算，测得其产率只有预期值的63%左右。①第Ⅰ步实验发生反应的化学方程式是______________________________________________________________________________________________________________。②用稀H2SO4溶解第Ⅰ步实验获得固体产物时，产生爆鸣声和火花的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)①SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1357K))Si＋3HCl②SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl高温下，H2遇O2发生爆炸(2)①2Mg＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))2MgO＋Si、2Mg＋Sieq\o(=,\s\up7(高温))Mg2Si②硅化镁与稀硫酸反应生成的SiH4可自燃，即发生反应Mg2Si＋2H2SO4=2MgSO4＋SiH4↑，SiH4＋2O2=SiO2＋2H2O解析(1)在SiHCl3中，把硅考虑为＋4价，则氢为－1价，氯为－1价，SiHCl3水解时，－1价氢还原水中＋1价的氢，生成氢气。在设计制备纯硅的实验题中，常遇到的知识点有：(1)高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si(粗)＋2CO↑(2)粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(300℃))SiHCl3＋H2(3)粗硅与干燥Cl2反应制得SiCl4：Si(粗)＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(高温))SiCl4(4)SiHCl3与过量H2在高温下反应制得纯硅：SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si(纯)＋3HCl(5)SiCl4与过量H2在高温下反应制得纯硅：SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si(纯)＋4HCl(6)SiO2＋2Mgeq\o(=,\s\up7(高温))2MgO＋Si(7)SiHCl3、SiCl4能与水发生反应：SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑SiCl4＋3H2O=H2SiO3↓＋4HCl(8)SiH4在空气中易自燃：SiH4＋2O2=SiO2＋2H2O考点二硅酸盐及无机非金属材料1.硅酸和硅酸钠(1)硅酸硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊溶液变红色。①硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))SiO2＋H2O。②硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为H2SiO3＋2NaOH=Na2SiO3＋2H2O。③硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作干燥剂。(2)硅酸钠(Na2SiO3)①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。②它能与酸性比硅酸强的酸反应，分别写出以下化学方程式：与盐酸反应：Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓。与CO2水溶液反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3。③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。2.无机非金属材料(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。①常见硅酸盐材料比较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②玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑。(2)新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。深度思考1.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”(1)玻璃是一种晶体，有较高的熔点()(2)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱()(3)传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料()(4)光导纤维、碳纳米管、氮化硅结构陶瓷等都是新型无机非金属材料()(5)高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点()(6)普通玻璃、石英玻璃、水泥、玛瑙都属于硅酸盐产品()答案(1)×(2)×(3)√(4)√(5)√(6)×解析(1)普通玻璃是非晶体。2.玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑。由上述两个反应能说明H2SiO3的酸性比碳酸强吗？为什么？答案不能；此反应中生成的CO2气体脱离反应体系有利于反应向右进行，与其氧化物对应酸的强弱无关；强酸制弱酸的规律一般适用于在溶液中发生的反应。3.实验室中要熔化烧碱固体，现有三种坩埚：石英坩埚、陶瓷坩埚、铁坩埚。你认为选哪一种？简述选择的依据。答案选择铁坩埚。依据：铁不与烧碱反应，而石英坩埚、陶瓷坩埚中都含有SiO2，能与NaOH反应使得坩埚受损。题组一无机非金属材料的组成性质及应用1.下列关于硅材料的说法不正确的是()A.钢化玻璃与普通玻璃的主要成分基本相同B.制普通玻璃的原料是石灰石、纯碱和石英砂C.陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料D.水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂答案D解析钢化玻璃是普通玻璃经一定物理方法处理后得到的，A项正确；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，是混合物，D项不正确。2.硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是()A.氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4B.碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承C.光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2D.二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2答案D解析A项，在氮化硅中N元素为－3价，Si元素为＋4价，则化学式为Si3N4，正确；D项，在SiO2晶体中，一个硅原子与周围4个氧原子形成4个硅氧单键，错误。3.化学家Seidel指出Si与NaOH溶液的反应，首先是Si与OH－反应，生成SiOeq\o\al(4－,4)，然后SiOeq\o\al(4－,4)迅速水解生成H4SiO4。下列有关说法正确的是()A.原硅酸钠(Na4SiO4)能迅速水解，且水解后呈碱性，故Na4SiO4为弱电解质B.石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均属于硅酸盐产品C.2HCl＋Na2SiO3=H2SiO3↓＋2NaCl说明Cl的非金属性强于SiD.半导体工业所说的“从沙滩到用户”是指将二氧化硅制成晶体硅答案D解析原硅酸钠(Na4SiO4)是强电解质，A项错误；石英玻璃的主要成分是SiO2，不属于硅酸盐产品，B项错误；HCl不是Cl的最高价氧化物对应的水化物，无法通过盐酸与硅酸钠的反应比较Cl、Si的非金属性强弱，C项错误。题组二无机非金属材料的组成性质及应用4.和田玉在我国至少有7000年的历史，也称为软玉，是我国玉文化的主体。和田玉是一种具有链状结构的含水钙镁硅酸盐，某种和田玉的化学成分为Ca2Mg3Fe2(Si4O11)2(OH)2，下列有关叙述正确的是()A.其化学式改写为氧化物的形式为2CaO·3MgO·Fe2O3·8SiO2·H2OB.它能够抵抗任何酸碱的腐蚀C.其中铁元素的化合价为＋3D.其中铁元素的化合价为＋2答案D解析假设和田玉中铁元素的化合价为＋x，根据化合物中各元素的化合价代数和为零，可得：(＋2)×2＋(＋2)×3＋(＋x)×2＋(＋4)×8＋(－2)×22＋(－1)×2＝0，即x＝2，所以其化学式改写为氧化物的形式为2CaO·3MgO·2FeO·8SiO2·H2O；硅酸盐一般耐酸碱的腐蚀，但不是所有的酸碱都不能腐蚀它，如氢氟酸可以和其中的硅元素反应生成SiF4气体，浓硝酸可以将其中所含的Fe2＋氧化成Fe3＋。5.(2016·新疆伊犁质检)寿山石主要成分为叶蜡石，叶蜡石组成为Al2O3·4SiO2·H2O，下列观点不正确的是()A.寿山石雕刻作品要避免与酸、碱接触B.寿山石颜色丰富多彩是因为含有不同形态的金属氧化物C.潮湿的空气可能导致寿山石作品表面溶解变质D.久置于干燥空气中可能会导致寿山石作品脱水变质答案C解析根据寿山石的主要成分，可知其能与酸或碱发生反应，A正确；寿山石中含有不同形态的Al2O3，造成其色彩丰富，B正确；其中的氧化物Al2O3和SiO2不溶于水也不和水反应，在潮湿的空气中不会溶解变质，C项错误；久置于干燥空气中，会失去其中的结晶水变质，D正确。6.硅与铝同周期。SiO2是硅酸盐玻璃(Na2CaSi6O14)的主要成分，Na2CaSi6O14也可写成Na2O·CaO·6SiO2。盛放NaOH溶液的试剂瓶若用玻璃瓶塞容易形成黏性的硅酸盐而无法打开，发生反应的化学方程式为__________________________________________________________________________________________________________________________。长石是铝硅酸盐，不同类长石其氧原子的物质的量分数相同。由钠长石的化学式NaAlSi3O8可推知钙长石的化学式为__________________________________________________。答案SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2OCaAl2Si2O8解析根据不同类长石其氧原子的物质的量分数相同，结合化合价代数和是0可写出钙长石的化学式。硅酸盐改写成氧化物形式的方法(1)氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物间以“·”隔开。(2)各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。(3)当计量数配置出现分数时应化为整数。如正长石：KAlSi3O8不能写成eq\f(1,2)K2O·eq\f(1,2)Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。1.CO2与盐溶液反应产物或现象的判断一般从强酸制弱酸的角度去分析。由于碳酸比硅酸、次氯酸、苯酚、Al(OH)3(偏铝酸)的酸性强，能用CO2制取上述弱酸，常涉及的变化如下：eq\o(→,\s\up11(CaCl2溶液、CH3COO2Ca溶液),\s\do4(酸性比H2CO3强的酸对应的盐))不反应CO2eq\o(→,\s\up11(Na2CO3溶液),\s\do4(自身对应的盐))NaHCO3CO2＋Na2SiO3＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓(或CO2＋Na2SiO3＋2H2O=H4SiO4↓＋Na2CO3)CO2＋Ca(ClO)2＋H2O=CaCO3↓＋2HClOCO2＋ONa＋H2O→OH＋NaHCO3CO2(过量)＋NaAlO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋NaHCO3CO2(少量)＋2NaAlO2＋3H2O=2Al(OH)3↓＋Na2CO32.CO2与碱反应产物的判断(1)CO2与单一组分反应(如CO2通入NaOH溶液)产物的分析①反应原理NaOHeq\o(→,\s\up7(少量CO2))Na2CO3eq\o(→,\s\up7(CO2))NaHCO3②反应后溶质成分的判断x＝eq\f(nNaOH,nCO2)溶质成分x≤1∶1NaHCO31∶1＜x＜2∶1Na2CO3、NaHCO3x＝2∶1Na2CO3x＞2∶1NaOH、Na2CO3③用数轴来表示(2)CO2与多组分[如CO2通入NaOH、Ca(OH)2的混合溶液]，反应的顺序是①Ca(OH)2＋CO2=CaCO3↓＋H2O②2NaOH＋CO2=Na2CO3＋H2O③Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3④CaCO3＋CO2＋H2O=Ca(HCO3)2专题训练题组一CO2与盐溶液反应产物或现象1.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)向C6H5ONa溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊(√)解析生成苯酚浊液。(2)向Na2SiO3溶液中通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失(×)解析H2SiO3不溶于CO2。(3)向Ca(ClO)2溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失(√)解析开始生成CaCO3沉淀，CO2过量时，CaCO3又与CO2、H2O反应生成Ca(HCO3)2。(4)向CaCl2溶液中通入CO2，无明显现象，若先通入NH3再通CO2，溶液会变浑浊(√)解析CO2在CaCl2溶液中的溶解度小，产生的COeq\o\al(2－,3)很小，Qc＜Ksp，因而不会产生沉淀，CO2在氨水碱性溶液中溶解度大，产生COeq\o\al(2－,3)浓度大，因而能产生CaCO3沉淀。(5)向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2气体，有晶体析出(√)解析NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小。(6)向NaAlO2溶液中通入CO2气体，一开始有白色沉淀生成，CO2过量，沉淀溶解(×)解析Al(OH)3不能溶于H2CO3。(7)向饱和NaCl的氨溶液中通入过量CO2气体，有晶体析出(√)解析会析出NaHCO3晶体。题组二CO2与碱反应产物2.将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2体积(V)的关系正确的是()答案D解析CO2与KOH和Ca(OH)2都会反应，但存在着竞争，如果先与KOH反应，则反应后生成的K2CO3立即会与Ca(OH)2反应生成CaCO3，因此，可以看成CO2先与Ca(OH)2反应，所以通CO2后立即有CaCO3生成。第二步还要判断CO2是先跟KOH反应还是先与生成的CaCO3反应，同样可以采用假设法判断，即如果先与CaCO3反应，则生成的Ca(HCO3)2又会与KOH反应，因此是先与KOH反应，此过程生成沉淀的物质的量不变，当KOH反应完全，再与CaCO3反应，直至沉淀完全溶解，故选D。3.标准状况下，将3.36LCO2气体通入200mL1.00mol·L－1NaOH溶液中，充分反应后溶液中c(COeq\o\al(2－,3))与c(HCOeq\o\al(－,3))的比值为(不考虑COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)的水解)()A.1∶1B.1∶2C.2∶1D.1∶3答案B解析n(CO2)＝eq\f(3.36L,22.4L·mol－1)＝0.150mol，n(NaOH)＝0.200L×1.00mol·L－1＝0.200moleq\f(nNaOH,nCO2)＝eq\f(0.2mol,0.15mol)＝eq\f(4,3)，即1＜eq\f(nNaOH,nCO2)＜2，反应产物为Na2CO3、NaHCO3，设其物质的量分别为x、y，则eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(2x＋y＝0.2mol,x＋y＝0.15mol))，解得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＝0.05mol,y＝0.10mol))，所以eq\f(nCO\o\al(2－,3),nHCO\o\al(－,3))＝eq\f(1,2)。4.向300mLKOH溶液中缓慢通入一定量的CO2气体，充分反应后，在减压低温下蒸发溶液得到白色固体，请回答下列问题：(1)由于CO2通入量不同，所得到的白色固体的量及组成也不同，试推断有几种可能的组成，并分别列出。(2)若通入CO2气体2.24L(标准状况)，得到11.9g白色固体，请通过计算确定：此白色固体是由哪些物质组成的？其质量分别为多少？KOH的物质的量浓度为多少？答案(1)eq\f(nCO2,nKOH)固体组成0＜比值＜eq\f(1,2)KOH、K2CO3＝eq\f(1,2)K2CO3eq\f(1,2)＜比值＜1K2CO3和KHCO3≥1KHCO3(2)白色固体为K2CO3和KHCO3的混合物质量分别为K2CO36.9g和KHCO35gc(KOH)＝0.5mol·L－1解析(1)可能发生的反应有：CO2不足时，CO2＋2KOH=K2CO3＋H2O ①CO2过量时，CO2＋KOH=KHCO3 ②其中eq\f(nCO2,nKOH)分别为eq\f(1,2)、1。所以可确定eq\f(1,2)、1为临界点。画数轴：根据数轴、列表得出结果。(2)根据题意：n(CO2)＝eq\f(2.24L,22.4L·mol－1)＝0.1mol，若生成的固体全部为K2CO3，则其质量为0.1mol×138g·mol－1＝13.8g，若生成的固体全部为KHCO3，则其质量为0.1mol×100g·mol－1＝10g。现固体质量为11.9g。所以，此固体为K2CO3和KHCO3的混合物。设K2CO3和KHCO3的物质的量分别为amol、bmol，则有：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a＋b＝0.1,138a＋100b＝11.9))，解得a＝b＝0.05，所以，白色固体中m(K2CO3)＝0.05mol×138g·mol－1＝6.9g；m(KHCO3)＝0.05mol×100g·mol－1＝5g，反应中消耗n(KOH)＝2amol＋bmol＝0.15mol。故c(KOH)＝eq\f(0.15mol,0.3L)＝0.5mol·L－1。1.高考选项正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”(1)硅胶可用作食品干燥剂(√)(2015·全国卷Ⅱ，7A)(2)Si和SiO2都用于制造光导纤维(×)(2014·海南，10D)(3)SiO2既能和NaOH溶液反应又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物(×)(2015·安徽理综，9D)(4)SiO2既能与KOH溶液反应又能与浓盐酸反应(×)(2014·福建理综，9②改编)解析SiO2是酸性氧化物，不能与盐酸反应。(5)SiO2eq\o(→,\s\up7(HCl(aq)))SiCl4eq\o(→,\s\up11(H2),\s\do4(高温))Si，各步转化能够在给定条件下实现(×)(2016·江苏，9A)解析SiO2不能与盐酸反应。2.[2