第1講無機非金屬材料的主角 硅 考點突破題型透析 學科素養(yǎng)技能提升 考點二碳 硅的氧化物 突破CO2與堿反應的定量計算 考綱要求 第四章常見非金屬及其化合物 考點三硅酸與硅酸鹽 考綱要求 1 了解碳 硅元素單質及其重要化合物的主要性質以及應用 2 了解碳 硅元素單質及其重要化合物對環(huán)境質量的影響 3 以新材料 新技術為背景考查C Si元素及其重要化合物的性質及應用 考點一碳 硅單質的存在與性質 知識梳理思維深化 1 單質的存在形態(tài) 物理性質 游離態(tài) 化合態(tài) 化合態(tài) 小 良導 高 大 高 大 2 化學性質碳 硅在參與化學反應時 一般表現還原性 知識梳理思維深化 考點一碳 硅單質的存在與性質 知識梳理思維深化 考點一碳 硅單質的存在與性質 考點一碳 硅單質的存在與性質 2 非金屬單質跟堿溶液作用一般無H2產生 但Si能跟堿液作用放出H2 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 知識梳理思維深化 考點一碳 硅單質的存在與性質 1 從元素周期表的位置看 碳和硅均為 A元素 自然界中有碳的多種單質存在 自然界中有硅的單質嗎 為什么 提示 沒有 因為硅有很強的親氧性 在地殼形成時硅與氧易結合 難分離 因而硅在自然界中主要以氧化物和硅酸鹽形式存在 知識梳理思維深化 考點一碳 硅單質的存在與性質 2 將下列物質與性質及用途連線 知識梳理思維深化 考點一碳 硅單質的存在與性質 提示 知識梳理思維深化 考點一碳 硅單質的存在與性質 3 寫出工業(yè)上制備硅的化學方程式 知識梳理思維深化 1 在全球氣候變暖的背景下 以低能耗 低污染為基礎的 低碳經濟 成為發(fā)展趨向 下列不屬于 促進低碳經濟 宗旨的是 A 提高能源效率 尋找替代能源 保護森林以及生態(tài)友好型消費B 推廣以液化石油氣代替天然氣作民用燃料C 推廣利用二氧化碳與環(huán)氧丙烷和琥珀酸酐的三元共聚物的生物降解材料D 推廣 綠色環(huán)保 計劃 吸收空氣中CO2并利用廉價能源合成汽油 用液化石油氣代替天然氣不會減少CO2的排放 題組設計思維建模 題組一一種時尚經濟 低碳經濟 解析 答案 B 2 在丹麥首都哥本哈根召開了世界氣候大會 商討 京都議定書 一期承諾到期后的后續(xù)方案 即2012年至2020年的全球減排協(xié)議 大會倡導 節(jié)能減排 和 低碳經濟 的綠色環(huán)保主題 中國宣布了2020年二氧化碳排放量下降40 45 的減排目標 下列不符合這一主題的是 A 自備購物布袋 不用塑料方便袋B 開發(fā)新能源 如太陽能 風能等 減少對化石能源的依賴C 推廣煤的氣化 液化技術 提供清潔燃料和化工原料D 給汽車安裝尾氣處理器 給汽車安裝尾氣處理器能減少污染 但不會減少CO2的排放 解析 答案 題組設計思維建模 題組一一種時尚經濟 低碳經濟 D 3 石墨烯的結構示意圖如圖所示 下列關于石墨烯的敘述正確的是 A 石墨烯可導電 說明它是電解質B 石墨烯 金剛石 C60 碳納米泡沫 四種物質都是碳的單質C 由C 石墨 s C 金剛石 s H 1 9kJ mol 1知金剛石比石墨烯穩(wěn)定D 盡量使用含C的產品 減少使用含C的產品 此舉符合 促進低碳經濟 的宗旨 解析 答案 題組二碳 硅性質與新技術 新材料 題組設計思維建模 圖顯 隱 B 1 正誤判斷 正確的打 錯誤的打 2 2013 廣東高考 11C 高溫下用焦炭還原SiO2制取粗硅 3 2013 新課標全國卷 7D 黑火藥由硫黃 硝石 木炭三種物質按一定比例混合制成 4 2012 新課標全國卷 8B 單質硅是將太陽能轉變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧?1 2 3 4 答案 高考真題明確考向 2 2011 高考山東卷 某短周期非金屬元素的原子核外最外層電子數是次外層電子數的一半 該元素 A 在自然界中只以化合態(tài)的形式存在B 單質常用作半導體材料和光導纖維C 最高價氧化物不與酸反應D 氣態(tài)氫化物比甲烷穩(wěn)定 A 答案 高考真題明確考向 考點二碳 硅的氧化物 知識梳理思維深化 1 一氧化碳 1 物理性質 色氣體 溶于水 2 化學性質 可燃性 CO燃燒的化學方程式為 燃燒時發(fā)出 色的火焰 還原性 CO還原CuO的化學方程式為 無 有毒 難 淡藍 2 二氧化碳和二氧化硅的比較 知識梳理思維深化 考點二碳 硅的氧化物 空間立體網狀 大 高 固 低 知識梳理思維深化 考點二碳 硅的氧化物 SiO2 SiO2 2NaOH 4HF SiF4 2H2O Na2SiO3 H2O 1 CO燃燒發(fā)出淡藍色火焰 該氣體有毒 處理時可用酒精燈點燃 2 CO2是溫室氣體 但CO2不是污染性氣體 3 酸性氧化物一般和水反應生成相應的酸 但SiO2不與水反應 4 SiO2是酸性氧化物 SiO2既能與酸 氫氟酸 反應又能與NaOH溶液反應 5 飽和Na2CO3溶液 KOH溶液 水玻璃 澄清石灰水可以保存在玻璃瓶中 但不能用玻璃塞 而氫氟酸不能保存在玻璃瓶中 保存在鉛皿容器或塑料瓶中 知識梳理思維深化 考點二碳 硅的氧化物 指出下列反應中SiO2所表現的化學性質或作用 在A E選項中選擇正確答案填入括號內 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O SiO2 4HF SiF4 2H2O 知識梳理思維深化 考點二碳 硅的氧化物 A 作為玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蝕B 強氧化性C 酸性氧化物的通性D 將揮發(fā)性的酸酐從其鹽中置換出來E 未參加氧化還原反應提示 C D B E A 知識梳理思維深化 考點二碳 硅的氧化物 1 除去下列氣體中混有的雜質 括號內為雜質 可采取的方法 1 CO CO2 2 CO2 CO 3 CO2 O2 4 CO2 SO2 5 CO2 HCl 6 CO2 H2S 1 通過盛有濃NaOH溶液的洗氣瓶 2 通過盛放灼熱CuO的硬質玻璃管 3 通過盛放灼熱銅網的硬玻璃管 4 通過飽和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液 5 通過飽和NaHCO3溶液 6 通過CuSO4溶液 題組設計思維建模 題組一氣體 固體的提純 答案 2 如何用所提供的試劑和方法除去各粉末狀混合物中的雜質 括號內為雜質 將所選答案的編號填入下表內相應的空格內 如果不需要外加試劑 則對應答案欄可空著 可供選擇的試劑 A 鹽酸B 氫氧化鈉溶液C 氧氣D 水E 二氧化碳可選用的操作 水洗 加熱 高溫灼燒 過濾 結晶 解析 答案 題組設計思維建模 題組一氣體 固體的提純 1 B 2 D 3 A 4 A 5 6 可根據二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物 它可跟強堿反應 不跟酸 氫氟酸除外 反應 它受熱不分解等性質 而三氧化二鐵 碳酸鈣跟鹽酸反應 硅酸 氯化銨能受熱分解 通過一定操作 除去雜質 除雜過程中所發(fā)生反應的化學方程式如下 1 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 2 不發(fā)生 3 Fe2O3 6HCl 2FeCl3 3H2O 4 CaCO3 2HCl CaCl2 CO2 H2O 3 正誤判斷 正確的劃 錯誤的劃 1 向C6H5ONa溶液中通入CO2氣體 溶液變渾濁 2 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 3 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 4 向CaCl2溶液中通入CO2 無明顯現象 再通入NH3至呈堿性 變渾濁 5 向飽和Na2CO3溶液中通入過量的CO2氣體 有晶體析出 6 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 7 向飽和NaCl的氨溶液中通入過量CO2氣體 有晶體析出 1 2 3 4 5 6 7 題組設計思維建模 題組二CO2與鹽溶液反應的判斷 答案 熟記可用CO2制取的弱酸 或酚 碳酸酸性比硅酸 次氯酸 苯酚 偏鋁酸等強 將CO2氣體通入Na2SiO3 NaClO NaAlO2鹽溶液中 均能發(fā)生反應而生成相應的弱酸和碳酸 氫 鹽 這是 強酸制弱酸 原理的應用 如 題組設計思維建模 題組二CO2與鹽溶液反應的判斷 CO2 Na2SiO3 H2O Na2CO3 H2SiO3 或CO2 Na2SiO3 2H2O H4SiO4 Na2CO3 CO2 Ca ClO 2 H2O CaCO3 2HClOCO2 過量 NaAlO2 2H2O Al OH 3 NaHCO3CO2 少量 2NaAlO2 3H2O 2Al OH 3 Na2CO3 題組設計思維建模 4 將足量CO2通入KOH和Ca OH 2的混合稀溶液中 生成沉淀的物質的量 n 和通入CO2體積 V 的關系正確的是 題組設計思維建模 題組三CO2與堿反應的定性判斷 答案 D 解析 CO2與KOH和Ca OH 2都會反應 但存在著競爭 如果先與KOH反應 則反應后生成的K2CO3立即會與Ca OH 2反應生成CaCO3 因此 可以看成CO2先與Ca OH 2反應 所以通CO2后立即有CaCO3生成 第二步還要判斷CO2是先跟KOH反應還是先與生成的CaCO3反應 同樣可以采用假設法判斷 即如果先與CaCO3反應 則生成的Ca HCO3 2又會與KOH反應 因此應是先與KOH反應 此過程生成沉淀的物質的量不變 當KOH反應完全 再與CaCO3反應 直至沉淀完全溶解 故選D CO2與堿反應順序的判斷當有多種組分與一種物質反應時 判斷反應順序的方法 先假設與其中的一種組分反應 若產物還能與另一種組分反應 則假設錯誤 如將CO2通入KOH Ba OH 2混合溶液中 假設CO2先與KOH反應 則生成的K2CO3會與Ba OH 2繼續(xù)反應生成BaCO3 故假設錯誤 應該是CO2先與Ba OH 2反應 題組設計思維建模 題組三CO2與堿反應的定性判斷 判斷正誤 正確的劃 錯誤的劃 1 2013 廣東高考 10D 因為SiO2可與HF反應 所以氫氟酸不能保存在玻璃瓶中 2 2013 福建高考 6A 石英只能用于生產光導纖維 3 2012 山東高考 11B 盛放NaOH溶液時 使用帶玻璃塞的磨口瓶 4 2012 天津高考 2B SiO2與酸 堿均不反應 5 2012 廣東高考 12B 因SiO2有導電性 所以SiO2可用于制備光導纖維 6 2011 江蘇高考 3B 二氧化硅不與任何酸反應 可用石英制造耐酸容器 高考真題明確考向 題組三CO2與堿反應的定性判斷 高考真題明確考向 7 2010 山東高考 13A SiO2是酸性氧化物 能與NaOH溶液反應 8 2010 福建高考 9D Si SiO2 H2SiO3均能一步轉化 9 2010 江蘇高考 4A 二氧化硅是生產光纖制品的基本原料 10 2010 上海高考 2B 二氧化硅的分子式是SiO2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 題組三CO2與堿反應的定性判斷 答案 考點三硅酸與硅酸鹽 知識梳理思維深化 1 硅酸硅酸 溶于水 其酸性比碳酸 硅酸 填 能 或 不能 使紫色石蕊試液變紅色 1 硅酸不穩(wěn)定 受熱易分解 2 硅酸能與堿溶液反應 如與NaOH溶液反應的化學方程式為 3 硅酸在水中易聚合形成膠體 硅膠吸附水分能力強 常用作 不 弱 不能 H2SiO3 2NaOH Na2SiO3 2H2O 干燥劑 2 硅酸鹽 1 概念 的總稱 是構成地殼巖石的主要成分 2 表示方法 硅酸鹽礦物的成分復雜 多用氧化物的形式表示它們的組成 如硅酸鈉 Na2SiO3 寫成 3 硅酸鈉 Na2SiO3 白色 可溶于水的粉末狀固體 其水溶液俗稱 有黏性 水溶液顯堿性 它能與酸性較硅酸強的酸反應 化學方程式分別為與鹽酸反應 與CO2水溶液反應 用途 黏合劑 礦物膠 耐火阻燃材料 知識梳理思維深化 考點三硅酸與硅酸鹽 由硅 氧和金屬組成的化合物 Na2O SiO2 水玻璃 Na2SiO3 2HCl 2NaCl H2SiO3 Na2SiO3 CO2 H2O H2SiO3 Na2CO3 3 無機非金屬材料 1 傳統(tǒng)無機非金屬材料 如水泥 玻璃 陶瓷等硅酸鹽材料 常見硅酸鹽材料 2 新型無機非金屬材料 如 等 知識梳理思維深化 考點三硅酸與硅酸鹽 高溫結構陶瓷 光導纖維 生物陶瓷 壓電陶瓷 1 硅膠常用作袋裝食品 瓶裝藥品等的干燥劑 2 水玻璃俗稱泡花堿 是混合物 3 光導纖維不導電而導光 是一種新型無機非金屬材料 知識梳理思維深化 考點三硅酸與硅酸鹽 用氧化物形式表示下列硅酸鹽的組成 1 鉀長石 KAlSi3O8 2 石棉 CaMg3Si4O12 3 三硅酸鎂 Mg2Si3O8 nH2O 4 鉀云母KH2Al3Si3O12 5 青石棉Na2Fe5Si8O22 OH 2 提示 1 K2O Al2O3 6SiO2 2 CaO 3MgO 4SiO2 3 2MgO 3SiO2 nH2O 4 K2O 3Al2O3 6SiO2 2H2O 5 Na2O 3FeO Fe2O3 8SiO2 H2O 知識梳理思維深化 考點三硅酸與硅酸鹽 知識梳理思維深化 硅酸鹽改寫成氧化物形式的方法技巧氧化物的順序 活潑金屬氧化物 較活潑金屬氧化物 二氧化硅 水 氧化物前系數配置原則 除氧元素外 其他元素按配置前后原子個數守恒原則配置系數 注意事項 氧化物之間以 隔開 系數配置出現分數應化為整數 考點三硅酸與硅酸鹽 1 世界著名的科技史專家 英國劍橋大學的李約瑟博士考證說 中國至少在距今3000年以前 就已經使用玻璃了 下列有關玻璃的說法不正確的是 A 制普通玻璃的原料主要是石灰石和黏土B 玻璃在加熱熔化時沒有固定的熔點C 普通玻璃的成分主要是硅酸鈉 硅酸鈣和二氧化硅D 盛放燒堿溶液的試劑瓶不能用玻璃塞 是為了防止燒堿跟二氧化硅生成硅酸鈉而使瓶塞與瓶口粘在一起 制普通玻璃的原料主要有石灰石 純堿和石英 A項不正確 普通玻璃是混合物 沒有固定的熔點 B項正確 C D項正確 題組設計思維建模 題組一無機非金屬材料的組成 性質及應用 解析 答案 A 2 開發(fā)新材料是現代科技發(fā)展的方向之一 下列有關材料說法正確是 A 氮化硅陶瓷是新型無機非金屬材料B C60屬于原子晶體 用于制造納米材料C 纖維素乙酸酯屬于天然高分子材料D 單晶硅常用于制造光導纖維 C60是分子晶體 不是原子晶體 B項不正確 纖維素乙酸酯是人工合成的 不是天然高分子材料 C項錯誤 制造光導纖維的材料是SiO2而不是Si D項不正確 解析 答案 題組設計思維建模 題組一無機非金屬材料的組成 性質及應用 A 3 2012年我國載人飛船再次升空 顯示出我國航天技術已進入世界一流 飛船應用了許多尖端的合成材料 據報道我國科學家近年來研制出一種新型 連續(xù)纖維增韌 航空材料 其主要成分是由碳化硅 陶瓷和碳纖維復合而成的 下列相關敘述不正確的是 A 它耐高溫抗氧化B 它比鋼鐵輕 硬 但質地較脆C 它沒有固定熔點D 它是一種新型無機非金屬材料 由題目信息中 連續(xù)纖維增韌 可知 該航天服的韌性很好 質地并不是很脆 B錯誤 解析 答案 題組設計思維建模 題組一無機非金屬材料的組成 性質及應用 B 1 不要混淆二氧化硅和硅的用途 用于制作光導纖維的是SiO2 用于制作半導體材料 計算機芯片的是晶體硅 2 水晶 石英 瑪瑙的主要成分是SiO2 珍珠的主要成分是CaCO3 鉆石是金剛石 寶石的主要成分是Al2O3 題組設計思維建模 題組一無機非金屬材料的組成 性質及應用 4 A B C D E五種物質中均含有同一種非金屬元素 它們能發(fā)生如圖所示的轉化關系 該元素 用R表示 的單質能與NaOH溶液反應生成鹽 Na2RO3 和氫氣 請回答下列問題 1 寫出各物質的化學式 A B C D E 題組二碳 硅及其化合物的綜合推斷 題組設計思維建模 2 寫出反應 的化學方程式 該反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為 3 寫出反應 的離子方程式 4 寫出反應 的離子方程式 5 H2CO3的酸性強于E的 請用離子方程式予以證明 解答本題的 突破口 1 是非金屬元素R的單質能與NaOH溶液反應生成鹽 Na2RO3 和氫氣 說明是硅及其化合物之間的轉化 突破口 2 是反應條件 高溫 A在高溫條件下 能與焦炭 CaCO3發(fā)生反應 則A為SiO2 從而順藤摸瓜推知B為CaSiO3 D為Si E為H2SiO3 解析 答案 題組設計思維建模 題組二碳 硅及其化合物的綜合推斷 題組設計思維建模 題組二碳 硅及其化合物的綜合推斷 解答硅及其化合物的推斷題 高溫反應條件 特征反應 單質與堿反應 鹽溶液與過量鹽酸反應產生白色沉淀等往往是推斷題的 突破口 1 正誤判斷 正確的劃 錯誤的劃 1 2014 四川高考 1B 硅膠可作袋裝食品的干燥劑 2 2012 新課標全國卷 8D 合成纖維和光導纖維都是新型無機非金屬材料 高考真題明確考向 答案 1 2 3 4 5 下列判斷正確的是 A 氣體甲一定是純凈物B 沉淀甲是硅酸和硅酸鎂的混合物 高考真題明確考向 解析 C 答案 圖顯 隱 數軸分析法突破CO2與堿反應的定量計算1 判斷可能發(fā)生的反應 寫出化學方程式 2 按恰好完全反應 確定相關物質的物質的量之比 好尋找臨界點 3 畫數軸 確定討論范圍 進行判斷和計算 如CO2與NaOH溶液的反應CO2 2NaOH Na2CO3 H2OCO2 NaOH NaHCO3當n OH n CO2 的值不同時產物如下 突破CO2與堿反應的定量計算 突破CO2與堿反應的定量計算 典例 向300mLKOH溶液中緩慢通入一定量的CO2氣體 充分反應后 在減壓低溫下蒸發(fā)溶液得到白色固體 請回答下列問題 1 由于CO2通入量不同 所得到的白色固體的量及組成也不同 試推斷有幾種可能的組成 并分別列出 2 若通入CO2氣體2 24L 標準狀況 得到11 9g白色固體 請通過計算確定 此白色固體是由哪些物質組成的 其質量分別為多少 KOH的物質的量濃度為多少 1 可能發(fā)生的反應有 CO2不足時 CO2 2KOH K2CO3 H2O CO2過量時 CO2 KOH KHCO3 解析 突破CO2與堿反應的定量計算 解析 突破CO2與堿反應的定量計算 答案 解析 1 2 白色固體為K2CO3和KHCO3的混合物 質量分別為K2CO36 9g和KHCO35g c KOH 0 5mol L 1 突破CO2與堿反應的定量計算