高考化学第41讲 碳硅及无机非金属材料教学案专题热点重点题型解析版.docx
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高考化学第41讲碳硅及无机非金属材料教学案专题热点重点题型解析版
1.了解碳元素、硅元素的单质的主要性质及应用。
2.了解碳元素、硅元素的重要化合物的主要性质及应用。
3.了解碳元素、硅元素的单质及其重要化合物对环境质量的影响。
热点题型一 碳、硅单质及其重要化合物的性质
例1、(2018年江苏卷)下列有关物质性质与用途具有对应关系的是
A.NaHCO3受热易分解,可用于制胃酸中和剂
B.SiO2熔点高硬度大,可用于制光导纤维
C.Al2O3是两性氧化物,可用作耐高温材料
D.CaO能与水反应,可用作食品干燥剂
【答案】D
【变式探究】【20**江苏卷】下列有关物质性质与用途具有对应关系的是
A.Na2O2吸收CO2产生O2,可用作呼吸面具供氧剂
B.ClO2具有还原性,可用于自来水的杀菌消毒
C.SiO2硬度大,可用于制造光导纤维
D.NH3易溶于水,可用作制冷剂
【答案】A
【解析】过氧化钠可以和二氧化碳反应生成氧气,A正确;因二氧化氯具有氧化性才用于自来水的杀菌消毒,B错误;二氧化硅透光性好,用于制造光导纤维,C错误;液氨气化时吸收大量热,所以氨可用作制冷剂,D错误。
【变式探究】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判断,其中正确的是( )
①SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O
②SiO2+2C
Si+2CO↑
③SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O
④Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑
⑤SiO2+3C
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酸酐的道理
e.反应⑤中SiO2未参加氧化还原反应
A.aceB.bde
C.cdeD.ab
【答案】B
【提分秘籍】碳、硅单质的特殊性
(1)Si的还原性强于C,但C能还原SiO2生成Si,且氧化产物为CO:
2C+SiO2
Si+2CO↑,其原因是产物CO为气体,它的放出降低了生成物浓度,促使反应向正反应方向进行。
(2)非金属单质跟碱溶液作用一般无H2产生,但Si能跟碱液作用放出H2,如Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑。
(3)CO2是温室气体,但CO2不是污染性气体。
(4)酸性氧化物一般和水反应生成相应的酸,但SiO2不与水反应。
(5)SiO2是酸性氧化物,SiO2却既能与酸(氢氟酸)反应又能与NaOH溶液反应。
(6)非金属单质一般不与非氧化性酸反应,但Si却能与HF反应。
【举一反三】
下列说法正确的是( )
A.所有非金属单质的熔点都很低
B.所有非金属单质都是绝缘体
C.硅是计算机芯片的重要材料,二氧化硅是光导纤维的主要成分
D.粗硅的制备:
SiO2+C
Si+CO2↑
【答案】C
热点题型二硅酸盐及无机非金属材料
例2、【20**北京卷】根据SO2通入不同溶液中实验现象,所得结论不正确的是
溶液
现象
结论
A
含HCl、BaCl2的
溶液
产生白色沉淀
SO2有还原性
B
H2S溶液
产生黄色沉淀
SO2有氧化性
C
酸性KMnO4溶液
紫色溶液褪色
SO2有漂白性
D
Na2SiO3溶液
产生胶状沉淀
酸性:
H2SO3>H2SiO3
【答案】C
【解析】H2O2将SO2氧化成硫酸根离子,硫酸根离子与BaCl2反应生成硫酸钡沉淀,该反应中二氧化硫被氧化,表现了还原性,A正确;SO2与H2S反应生成S单质,该反应中SO2中+4价S元素被还原生成0价的单质S,二氧化硫被还原,做氧化剂,B正确;酸性KMnO4溶液能够氧化SO2,导致溶液褪色,SO2表现了还原性,C错误;Na2SiO3溶液中通入二氧化硫生成H2SiO3,说明亚硫酸的酸性较强,即酸性:
H2SO3>H2SiO3,D正确。
【变式探究】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Si3N4
B.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SiO2
D.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
【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。
【答案】D
【提分秘籍】
(1)不要混淆二氧化硅和硅的用途。
用于制作光导纤维的是SiO2,用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅。
(2)熟悉几种常见饰品的主要成分。
水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO2;珍珠的主要成分是CaCO3;钻石是金刚石;宝石的主要成分是Al2O3。
(3)了解用氧化物的形式表示复杂硅酸盐的方法。
①书写顺序:
较活泼的金属氧化物·较不活泼的金属氧化物·SiO2·水。
②各元素的化合价保持不变,各元素原子个数比符合原来的组成。
【举一反三】
下列有关硅及硅酸盐材料的说法正确的是( )
A.硅酸钠属于盐,不属于碱,所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中
B.反应①:
Na2SiO3+H2O+CO2===Na2CO3+H2SiO3↓;
反应②:
Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑,两反应是相互矛盾的,不可能都能发生
C.普通玻璃、石英玻璃,水泥等均属于硅酸盐材料
D.祖母绿的主要成分为Be3Al2Si6O18,用氧化物形式表示为3BeO·Al2O3·6SiO2
【答案】D
热点题型三无机非金属材料的制备及应用
例3.单质Z是一种常见的半导体材料,可由X通过如下图所示的路线制备。
其中X为Z的氧化物;Y为氢化物,分子结构与甲烷相似。
回答下列问题:
(1)能与X发生化学反应的酸是________;由X制备Mg2Z的化学方程式为__________________。
(2)由Mg2Z生成Y的化学反应方程式为___________,Y分子的电子式为_______。
(3)Z、X中共价键的类型分别是________、________。
【解析】由单质Z是一种常见的半导体材料可知Z为Si,则X为SiO2,Y为SiH4,然后按其性质解题。
【答案】
(1)氢氟酸 SiO2+2Mg
O2↑+Mg2Si
(2)Mg2Si+4HCl===2MgCl2+SiH4↑
(3)非极性键 极性键
【提分秘籍】
(1)传统无机非金属材料。
①三种硅酸盐工业生产的比较。
②主要用途:
陶瓷、玻璃、水泥是主要建筑材料,也广泛应用于生活中。
(2)新型无机非金属材料。
①高温结构陶瓷:
如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学侵蚀性和电绝缘性等。
②生物陶瓷:
对机体无排异反应,不会引起代谢作用异常。
③压电陶瓷:
具有压电效应。
【举一反三】
在工业中利用镁制取硅:
2Mg+SiO2
2MgO+Si,同时有副反应发生:
2Mg+Si
Mg2Si,Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4(硅烷),SiH4在常温下是一种不稳定、易分解的气体。
如图是进行Mg与SiO2反应的实验装置:
(1)由于氧气的存在对该实验有较大影响,实验中应通入气体X作为保护气,试管中的固体药品可选用________(填字母)。
a.石灰石b.锌粒c.纯碱
(2)实验开始时,必须先通入X气体,再加热反应物,其理由是____________________,当反应开始后,移走酒精灯反应能继续进行,其原因是_____________。
(3)反应结束后,待冷却至常温时,往反应后的混合物中加入稀盐酸。
可观察到闪亮的火星,产生此现象的原因用化学方程式表示为____________________。
【答案】
(1)b
(2)让氢气排尽装置内的空气,避免空气中的成分对实验的影响 该反应为放热反应,可利用自身放出的热量维持反应进行 (3)Mg2Si+4HCl===2MgCl2+SiH4↑、SiH4+2O2===SiO2+2H2O
1.(2018年江苏卷)下列有关物质性质与用途具有对应关系的是
A.NaHCO3受热易分解,可用于制胃酸中和剂
B.SiO2熔点高硬度大,可用于制光导纤维
C.Al2O3是两性氧化物,可用作耐高温材料
D.CaO能与水反应,可用作食品干燥剂
【答案】D
【解析】A项,NaHCO3能与HCl反应,NaHCO3用于制胃酸中和剂,NaHCO3用于制胃酸中和剂与NaHCO3受热易分解没有对应关系;B项,SiO2传导光的能力非常强,用于制光导纤维,SiO2用于制光导纤维与SiO2熔点高硬度大没有对应关系;C项,Al2O3的熔点很高,用作耐高温材料,Al2O3用作耐高温材料与Al2O3是两性氧化物没有对应关系;D项,CaO能与水反应,用于食品干燥剂,CaO用于食品干燥剂与CaO与水反应有对应关系;答案选D。
1.【20**北京卷】根据SO2通入不同溶液中实验现象,所得结论不正确的是
溶液
现象
结论
A
含HCl、BaCl2的
溶液
产生白色沉淀
SO2有还原性
B
H2S溶液
产生黄色沉淀
SO2有氧化性
C
酸性KMnO4溶液
紫色溶液褪色
SO2有漂白性
D
Na2SiO3溶液
产生胶状沉淀
酸性:
H2SO3>H2SiO3
【答案】C
2.【20**江苏卷】下列有关物质性质与用途具有对应关系的是
A.Na2O2吸收CO2产生O2,可用作呼吸面具供氧剂
B.ClO2具有还原性,可用于自来水的杀菌消毒
C.SiO2硬度大,可用于制造光导纤维
D.NH3易溶于水,可用作制冷剂
【答案】A
【解析】过氧化钠可以和二氧化碳反应生成氧气,A正确;因二氧化氯具有氧化性才用于自来水的杀菌消毒,B错误;二氧化硅透光性好,用于制造光导纤维,C错误;液氨气化时吸收大量热,所以氨可用作制冷剂,D错误。
1.【20**年高考海南卷】下列叙述错误的是()
A.氦气可用于填充飞艇B.氯化铁可用于硬水的软化
C.石英砂可用于生产单晶硅D.聚四乙烯可用于厨具表面涂层
【答案】B
【解析】氦气性质稳定,故可用于填充飞艇,A正确;硬水的软化指的是除去水中的Ca2+、Mg2+,加入氯化铁只能水解产生氢氧化铁胶体吸附悬浮物,用于水的净化,B错误;石英砂主要成分为SiO2,可用碳还原得到粗硅,经提纯得单晶硅,C正确;聚四乙烯具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点,几乎不溶于所有的溶剂,故可用于不粘锅的涂层,D正确。
2.【20**年高考江苏卷】在给定的条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是()
A.SiO2
SiCl4
Si
B.FeS2
SO2
H2SO4
C.N2
NH3
NH4Cl(aq)
D.MgCO3
MgCl2(aq)
Mg
【答案】C
1.【20**新课标Ⅱ卷理综化学】食品干燥剂应无毒、无味、无腐蚀性及环境友好。
下列说法错误的是()
A.硅胶可用作食品干燥剂
B.P2O5不可用作食品干燥剂
C.六水合氯化钙可用作食品干燥剂
D.加工后具有吸水性的植物纤维可用作食品干燥剂
【答案】C
【解析】A.硅胶多孔,吸附水分能力强,且没有毒,常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂,A正确;B.P2O5是酸性氧化物吸水生成磷酸或偏硫酸,酸有腐蚀性,而偏磷酸有毒,因此不可用作食品干燥剂,B正确;C.氯化钙检验吸水性,而六水合氯化钙不具有吸水性,不能用作食品干燥剂,C错误;D.加工后具有吸水性的植物纤维没有毒,没有腐蚀性,因此可用作食品干燥剂,D正确,答案选C。
2.【20**安徽理综化学】下列有关说法正确的是()
A.在酒精灯加热条件下,Na2CO3、NaHCO3固体都能发生分解
B.Fe(OH)3胶体无色、透明,能发生丁达尔现象
C.H2、SO2、CO2三种气体都可用浓硫酸干燥
D.SiO2既能和氢氧化钠溶液反应也能和氢氟酸反应,所以是两性氧化物
【答案】C
【解析】A、Na2CO3固体受热不易分解,故A错误;B、Fe(OH)3胶体是红褐色,故B错误;C、以上三种气体都不与浓硫酸反应,能用浓硫酸干燥,故C正确;D、SiO2和氢氟酸反应,没有生成盐和水,不
是两性氧化物,故D错误;此题选C。
3.【20**江苏化学】给定条件下,下列选项中所示的物质间转化均能一步实现的是()
A.粗硅
SiCl4
Si
B.Mg(OH)2
MgCl2(aq)
Mg
C.Fe2O3
FeCl3(aq)
无水FeCl3
D.AgNO3(aq)
[Ag(NH3)2]OH(aq)
Ag
【答案】A
1.(20**·海南卷)下列关于物质应用和组成的说法正确的是( )
A.P2O5可用于干燥Cl2和NH3
B.“可燃冰”主要成分是甲烷和水
C.CCl4可用于鉴别溴水和碘水
D.Si和SiO2都用于制造光导纤维
【答案】BC 【解析】NH3是碱性气体而P2O5是酸性氧化物,A项错误;CCl4可以从溴水和碘水中分别萃取出Br2和I2,且二者在CCl4中的颜色不同,C项正确;光导纤维的主要成分是SiO2,D项错误。
2.(20**·四川卷)化学与生活密切相关。
下列说法不正确的是( )
A.乙烯可作水果的催熟剂
B.硅胶可作袋装食品的干燥剂
C.福尔马林可作食品的保鲜剂
D.氢氧化铝可作胃酸的中和剂
【答案】C【解析】乙烯可以作生物调节剂,催熟果实,A正确;硅胶具有吸水性,可以作干燥剂,B正确;福尔马林中含有的甲醛具有毒性,不能作为食品的保鲜剂,C错误;氢氧化铝具有两性,可以中和胃酸,作胃酸中和剂,D正确。
3.(20**·天津卷)运用相关化学知识进行判断,下列结论错误的是( )
A.某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应
B.NH4F水溶液中含有HF,因此NH4F溶液不能存放于玻璃试剂瓶中
C.可燃冰主要是甲烷与水在低温高压下形成的水合物晶体,因此可存在于海底
D.增大反应物浓度可加快反应速率,因此用浓硫酸与铁反应能增大生成H2的速率
4.(20**·福建卷)常温下,下列各组物质中,Y既能与X反应又能与Z反应的是( )
X
Y
Z
①
NaOH溶液
Al(OH)3
稀硫酸
②
KOH溶液
SiO2
浓盐酸
③
O2
N2
H2
④
FeCl3溶液
Cu
浓硝酸
A.①③ B.①④ C.②④ D.②③
【答案】B 【解析】①中Y是两性氢氧化物,常温下既能与NaOH溶液反应又能与稀硫酸反应;②中SiO2不能与浓盐酸反应;③中N2与O2在高温或者放电的条件下反应生成NO;N2与H2在高温高压、催化剂的条件下反应生成NH3;④中在常温下,2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2,4HNO3(浓)+Cu===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,B项正确。
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