（新課改省份專版）2022高考化學一輪復習 4.1 點點突破 碳、硅及其重要化合物學案（含解析）考試要求教學建議1.了解氯、氮、硫及其重要化合物的主要性質(zhì)。2.認識氯、氮、硫及其重要化合物在生產(chǎn)中的應(yīng)用和對生態(tài)環(huán)境的影響。3.必做實驗：不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。4.結(jié)合實例認識非金屬及其化合物的多樣性。5.了解通過化學反應(yīng)可以探索物質(zhì)性質(zhì)、實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化。6.認識物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化在自然資源綜合利用和環(huán)境保護中的重要價值。本章既是化學學科的基礎(chǔ)，也是高考的重點。共安排11課時給予細化落實。18課時重在落實教材基點、高考重點；9課時重在對本章知識的系統(tǒng)歸納和拓展；10、11課時重在對高考必考題型的研究和指導。尤其需要指出的是10、11課時是對整個“元素及其化合物”知識的歸納和拔高。從學習層級來說，這11個課時分三個層級，從知識到能力到高考，層層遞進、環(huán)環(huán)相扣、步步提能。循此路徑復習，讓考生學得扎實、考得明白。知識點一碳及其重要化合物 1碳單質(zhì)(1)存在：碳單質(zhì)的存在形式有金剛石、石墨、木炭、足球烯，它們互為同素異形體。(2)結(jié)構(gòu)：金剛石：正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；石墨：平面正六邊形層狀結(jié)構(gòu)。(3)物理性質(zhì)：金剛石熔點高、硬度大；石墨熔點高、質(zhì)，有滑膩感，是電的良導體。(4)主要化學性質(zhì)還原性可燃性2CO2(不足)2CO、CO2(足量)CO2與氧化物反應(yīng)CuO：2CuOC2CuCO2(冶煉金屬)SiO2：SiO22CSi2CO(制取粗硅)H2O：CH2O(g)COH2(制取水煤氣)與強氧化性酸反應(yīng)濃H2SO4：C2H2SO4(濃)CO22SO22H2O濃HNO3：C4HNO3(濃)CO24NO22H2O2一氧化碳(CO)(1)物理性質(zhì)無色氣體，有毒，難溶于水。(2)化學性質(zhì)還原性燃燒：2COO22CO2，淡藍色火焰；還原CuO：CuOCOCuCO2(冶煉金屬)。3二氧化碳(CO2)(1)物理性質(zhì)：CO2是一種無色、無味的氣體，能溶于水，固態(tài)CO2俗稱干冰。(2)化學性質(zhì)：與H2O、Na2O、Ca(OH)2(足量、澄清)、Mg反應(yīng)的方程式分別為CO2H2OH2CO3、Na2OCO2=Na2CO3、CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O 2MgCO22MgOC。(3)CO2在自然界中的循環(huán)CO2的主要來源：大量含碳燃料的燃燒。自然界消耗CO2的主要反應(yīng)：a溶于江水、海水中：CO2H2OH2CO3；b光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為O2；c巖石的風化：CaCO3H2OCO2=Ca(HCO3)2。(4)CO、CO2氣體的除雜方法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(zhì)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(yīng)用NaOH溶液除去；CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液均無沉淀產(chǎn)生4碳酸(H2CO3)弱酸性、不穩(wěn)定性。碳酸(H2CO3)只能在水中存在。H2CO3在水中與CO2共存，因此常把CO2H2O當碳酸用。5碳酸的酸式鹽和正鹽的比較(1)在水中的溶解性含K、Na、NH的正鹽易溶于水，其余一般不溶于水；酸式鹽均能溶于水。一般來說，在相同溫度下，難溶性正鹽溶解度小于其酸式鹽溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2>CaCO3；可溶性正鹽溶解度大于其酸式鹽溶解度，如溶解度Na2CO3>NaHCO3。(2)水溶液酸堿性強弱物質(zhì)的量濃度相同時，正鹽溶液的pH大于其酸式鹽溶液，如pH：Na2CO3溶液>NaHCO3溶液。(3)熱穩(wěn)定性一般來說，熱穩(wěn)定性順序為正鹽>酸式鹽>碳酸，如穩(wěn)定性Na2CO3>NaHCO3>H2CO3?？扇苄哉}>難溶性正鹽，如CaCO3高溫分解，而K2CO3不易分解。(4)與酸的反應(yīng)CaCO3與鹽酸反應(yīng)的離子方程式：CaCO32H=H2OCO2Ca2。Ca(HCO3)2與鹽酸反應(yīng)的離子方程式：HCOH=H2OCO2。(5)與堿的反應(yīng)Na2CO3與Ca(OH)2反應(yīng)的離子方程式：COCa2=CaCO3。NaHCO3與足量Ca(OH)2反應(yīng)的離子方程式：HCOCa2OH=CaCO3H2O。Ca(OH)2與足量NaHCO3反應(yīng)的離子方程式：Ca22OH2HCO=CaCO3CO2H2O。對點訓練1判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“×”)。(1)(2018·全國卷)碳酸鋇可用于胃腸X射線造影檢查(×)(2)(2018·天津高考)溶解度：Na2CO3<NaHCO3(×)(3)(2018·江蘇高考)飽和Na2CO3溶液與CaSO4固體反應(yīng)的離子方程式：COCaSO4CaCO3SO()(4)(2016·全國卷)燃料燃燒產(chǎn)物CO2是溫室氣體之一()(5)(2016·四川高考)將某溶液與稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水，石灰水變渾濁，說明該溶液中一定含有CO(×)(6)向Na2SiO3溶液中通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁消失(×)(7)向Ca(ClO)2溶液中通入CO2氣體，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁消失()(8)向CaCl2溶液中通入CO2，無明顯現(xiàn)象，若先通入NH3再通入CO2，溶液會變渾濁()(9)向飽和Na2CO3溶液中通入過量的CO2氣體，有晶體析出()(10)向NaAlO2溶液中通入CO2氣體，一開始有白色沉淀生成，CO2過量，沉淀溶解(×)2(2018·江蘇高考)CO2是自然界碳循環(huán)中的重要物質(zhì)。下列過程會引起大氣中CO2含量上升的是()A光合作用B自然降雨C化石燃料的燃燒 D碳酸鹽的沉積解析：選C化石燃料燃燒產(chǎn)生大量CO2，會引起大氣中CO2含量上升。3(2017·北京高考)我國在CO2催化加氫制取汽油方面取得突破性進展，CO2轉(zhuǎn)化過程示意圖如下：下列說法不正確的是()A反應(yīng)的產(chǎn)物中含有水B反應(yīng)中只有碳碳鍵形成C汽油主要是C5C11的烴類混合物D圖中a的名稱是2­甲基丁烷解析：選B反應(yīng)是CO2與H2反應(yīng)生成了CO，根據(jù)元素守恒可推斷有H2O生成，A項正確；反應(yīng)是CO與H2反應(yīng)生成(CH2)n，(CH2)n中還含有碳氫鍵，B項錯誤；由示意圖可知，汽油的主要成分是C5C11的烴類混合物，C項正確；根據(jù)a的球棍模型，可得其結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH(CH3)CH2CH3，系統(tǒng)名稱為2­甲基丁烷，D項正確。知識點二硅及其化合物、無機非金屬材料1硅(Si)(1)硅的存在硅在自然界中以化合態(tài)存在，在地殼中的含量僅次于氧。(2)物理性質(zhì)灰黑色，硬度大，熔、沸點高，具有金屬光澤。(3)化學性質(zhì)常溫下與F2、HF、NaOH反應(yīng)；加熱時能與H2化合生成不穩(wěn)定的氫化物SiH4，加熱時還能與Cl2、O2化合分別生成SiCl4、SiO2。涉及的化學方程式如下：與非金屬單質(zhì)反應(yīng)與氫氟酸反應(yīng)：Si4HF=SiF42H2。與NaOH溶液反應(yīng)：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。(4)制備方法制取粗硅：工業(yè)上，用焦炭在電爐中還原SiO2得到含有少量雜質(zhì)的粗硅：SiO22CSi2CO。粗硅提純：Si2Cl2SiCl4，SiCl42H2Si4HCl。提醒用焦炭還原SiO2，產(chǎn)物是CO而不是CO2。粗硅中含碳等雜質(zhì)，與Cl2反應(yīng)生成的SiCl4中含有CCl4等雜質(zhì)，經(jīng)過分餾提純SiCl4后，再用H2還原，得到高純度硅。(5)主要用途良好的半導體材料；太陽能電池；計算機芯片。2二氧化硅(SiO2)(1)二氧化硅的組成二氧化硅存在于沙子、石英、水晶、瑪瑙(含雜質(zhì)的石英)等中。SiO2是由Si和O按原子個數(shù)比12直接構(gòu)成。Si、SiC、Si3N4、BN等也是直接由原子構(gòu)成的。(2)二氧化硅的性質(zhì)及用途物理性質(zhì)硬度大，熔、沸點高，常溫下為固體，不溶于水化學性質(zhì)與水反應(yīng)不反應(yīng)與酸反應(yīng)只與氫氟酸反應(yīng)：SiO24HF=SiF42H2O與堿反應(yīng)如與NaOH反應(yīng)：SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(盛堿液的試劑瓶用橡膠塞)與鹽反應(yīng)如與Na2CO3反應(yīng)：SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2與堿性氧化物反應(yīng)如與CaO反應(yīng)：CaOSiO2CaSiO3用途光導纖維、光學儀器、電子部件提醒SiO2是H2SiO3的酸酐，但SiO2不與水反應(yīng)，不能用SiO2直接與水作用制備H2SiO3。氫氟酸能與SiO2反應(yīng)，故氫氟酸不能盛放在玻璃瓶中，而應(yīng)存放在塑料瓶中。3硅酸和硅酸鹽(1)硅酸(H2SiO3)(2)硅酸鹽(如Na2SiO3)白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱水玻璃，有黏性，水溶液顯堿性。與酸性較硅酸強的酸反應(yīng)：a與鹽酸反應(yīng)的化學方程式：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3。b與CO2水溶液反應(yīng)的化學方程式：Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3。用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。(3)硅酸鹽組成的表示通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸鹽的組成。如硅酸鈉(Na2SiO3)可表示為Na2O·SiO2，石棉(CaMg3Si4O12)可表示為CaO·3MgO·4SiO2。提醒Na2SiO3的水溶液是一種黏合劑，是制備硅膠和木材防火劑等的原料；Na2SiO3易與空氣中的CO2、H2O反應(yīng)，要密封保存?？扇苄蕴妓猁}、硅酸鹽的水溶液呈堿性，保存該溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，應(yīng)用橡膠塞。4無機非金屬材料(1)傳統(tǒng)無機非金屬材料常見硅酸鹽材料比較水泥玻璃陶瓷生產(chǎn)原料石灰石、黏土純堿、石灰石、石英黏土主要設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯陶瓷窯玻璃生產(chǎn)中的兩個重要反應(yīng)：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2；CaCO3SiO2CaSiO3CO2。(2)新型無機非金屬材料材料類別主要特性示例用途高溫結(jié)構(gòu)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通訊、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(guān)節(jié)、接骨螺釘對點訓練1判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“×”)。(1)(2018·天津高考)漢代燒制出“明如鏡、聲如磬”的瓷器，其主要原料為黏土()(2)(2018·江蘇高考)因為SiO2熔點高、硬度大，所以可用于制光導纖維(×)(3)(2017·江蘇高考)下列轉(zhuǎn)化能一步實現(xiàn)：CaCO3CaOCaSiO3()(4)(2016·全國卷)因為HF與SiO2反應(yīng)，故用氫氟酸在玻璃器皿上刻蝕標記()(5)(2016·江蘇高考)下列轉(zhuǎn)化在給定條件下能夠?qū)崿F(xiàn)：SiO2SiCl4Si(×)(6)(2016·海南高考)石英砂可用于生產(chǎn)單晶硅()(7)(2016·上海高考)用氫氧化鈉溶液不能分離氧化鐵中混有的二氧化硅(×)(8)(2016·四川高考)硅膠作袋裝食品的干燥劑的過程中沒有發(fā)生化學變化()(9)(2015·山東高考)向Na2SiO3溶液中通入過量SO2的離子方程式：SiOSO2H2O=H2SiO3SO(×)(10)(2015·重慶高考)燒結(jié)黏土制陶瓷，不涉及化學反應(yīng)(×)2從石英砂制取高純硅的主要化學反應(yīng)如下：SiO22CSi(粗)2COSi(粗)2Cl2SiCl4SiCl42H2Si(純)4HCl關(guān)于上述反應(yīng)的敘述不正確的是()A是置換反應(yīng)，是化合反應(yīng)B高溫下，焦炭與氫氣的還原性均強于硅C任一反應(yīng)中，每消耗或生成28 g硅，均轉(zhuǎn)移4 mol電子D高溫下在爐子里將石英砂、焦炭、氯氣、氫氣按比例混合就能得到高純硅解析：選D在氧化還原反應(yīng)中，還原劑的還原性比還原產(chǎn)物的強，B正確；根據(jù)元素化合價的變化，每消耗或生成28 g (1 mol)硅，均轉(zhuǎn)移4 mol電子，C正確；題中的三個反應(yīng)是在三個不同反應(yīng)器中發(fā)生，D錯誤。3水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應(yīng)用于耐火材料、洗滌劑生產(chǎn)等領(lǐng)域，是一種重要的工業(yè)原料。如圖是用稻殼灰(SiO2：65%70%、C：30%35%)制取水玻璃的工藝流程：下列說法正確的是()A原材料稻殼灰價格低廉，且副產(chǎn)品活性炭有較高的經(jīng)濟價值B操作A與操作B完全相同C該流程中硅元素的化合價發(fā)生改變D反應(yīng)器中發(fā)生的復分解反應(yīng)為SiO22NaOH=Na2SiO3H2O解析：選AA項，稻殼灰來源廣泛、價格低廉，活性炭具有吸附性，有較高的經(jīng)濟價值，正確；B項，操作A為過濾，操作B為蒸發(fā)濃縮，是兩種不同的操作，錯誤；C項，SiO2中硅元素的化合價是4價，Na2SiO3中硅元素的化合價是4價，所以該流程中硅元素的化合價沒有發(fā)生改變，錯誤；D項，由復分解反應(yīng)的概念可知，SiO22NaOH=Na2SiO3H2O不屬于復分解反應(yīng)，錯誤。