（新课改省份专版）2022高考化学一轮复习 4.1 点点突破 碳、硅及其重要化合物学案（含解析）

（新课改省份专版）2022高考化学一轮复习 4.1 点点突破 碳、硅及其重要化合物学案（含解析）考试要求教学建议1.了解氯、氮、硫及其重要化合物的主要性质。2.认识氯、氮、硫及其重要化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。3.必做实验：不同价态含硫物质的转化。4.结合实例认识非金属及其化合物的多样性。5.了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化。6.认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。本章既是化学学科的基础，也是高考的重点。共安排11课时给予细化落实。18课时重在落实教材基点、高考重点；9课时重在对本章知识的系统归纳和拓展；10、11课时重在对高考必考题型的研究和指导。尤其需要指出的是10、11课时是对整个“元素及其化合物”知识的归纳和拔高。从学习层级来说，这11个课时分三个层级，从知识到能力到高考，层层递进、环环相扣、步步提能。循此路径复习，让考生学得扎实、考得明白。知识点一碳及其重要化合物 1碳单质(1)存在：碳单质的存在形式有金刚石、石墨、木炭、足球烯，它们互为同素异形体。(2)结构：金刚石：正四面体空间网状结构；石墨：平面正六边形层状结构。(3)物理性质：金刚石熔点高、硬度大；石墨熔点高、质，有滑腻感，是电的良导体。(4)主要化学性质还原性可燃性2CO2(不足)2CO、CO2(足量)CO2与氧化物反应CuO：2CuOC2CuCO2(冶炼金属)SiO2：SiO22CSi2CO(制取粗硅)H2O：CH2O(g)COH2(制取水煤气)与强氧化性酸反应浓H2SO4：C2H2SO4(浓)CO22SO22H2O浓HNO3：C4HNO3(浓)CO24NO22H2O2一氧化碳(CO)(1)物理性质无色气体，有毒，难溶于水。(2)化学性质还原性燃烧：2COO22CO2，淡蓝色火焰；还原CuO：CuOCOCuCO2(冶炼金属)。3二氧化碳(CO2)(1)物理性质：CO2是一种无色、无味的气体，能溶于水，固态CO2俗称干冰。(2)化学性质：与H2O、Na2O、Ca(OH)2(足量、澄清)、Mg反应的方程式分别为CO2H2OH2CO3、Na2OCO2=Na2CO3、CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O 2MgCO22MgOC。(3)CO2在自然界中的循环CO2的主要来源：大量含碳燃料的燃烧。自然界消耗CO2的主要反应：a溶于江水、海水中：CO2H2OH2CO3；b光合作用将CO2转化为O2；c岩石的风化：CaCO3H2OCO2=Ca(HCO3)2。(4)CO、CO2气体的除杂方法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；CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液均无沉淀产生4碳酸(H2CO3)弱酸性、不稳定性。碳酸(H2CO3)只能在水中存在。H2CO3在水中与CO2共存，因此常把CO2H2O当碳酸用。5碳酸的酸式盐和正盐的比较(1)在水中的溶解性含K、Na、NH的正盐易溶于水，其余一般不溶于水；酸式盐均能溶于水。一般来说，在相同温度下，难溶性正盐溶解度小于其酸式盐溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2CaCO3；可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度，如溶解度Na2CO3NaHCO3。(2)水溶液酸碱性强弱物质的量浓度相同时，正盐溶液的pH大于其酸式盐溶液，如pH：Na2CO3溶液NaHCO3溶液。(3)热稳定性一般来说，热稳定性顺序为正盐酸式盐碳酸，如稳定性Na2CO3NaHCO3H2CO3。可溶性正盐难溶性正盐，如CaCO3高温分解，而K2CO3不易分解。(4)与酸的反应CaCO3与盐酸反应的离子方程式：CaCO32H=H2OCO2Ca2。Ca(HCO3)2与盐酸反应的离子方程式：HCOH=H2OCO2。(5)与碱的反应Na2CO3与Ca(OH)2反应的离子方程式：COCa2=CaCO3。NaHCO3与足量Ca(OH)2反应的离子方程式：HCOCa2OH=CaCO3H2O。Ca(OH)2与足量NaHCO3反应的离子方程式：Ca22OH2HCO=CaCO3CO2H2O。对点训练1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)(2018全国卷)碳酸钡可用于胃肠X射线造影检查()(2)(2018天津高考)溶解度：Na2CO3NaHCO3()(3)(2018江苏高考)饱和Na2CO3溶液与CaSO4固体反应的离子方程式：COCaSO4CaCO3SO()(4)(2016全国卷)燃料燃烧产物CO2是温室气体之一()(5)(2016四川高考)将某溶液与稀盐酸反应产生的气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，说明该溶液中一定含有CO()(6)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()(7)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()(8)向CaCl2溶液中通入CO2，无明显现象，若先通入NH3再通入CO2，溶液会变浑浊()(9)向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2气体，有晶体析出()(10)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()2(2018江苏高考)CO2是自然界碳循环中的重要物质。下列过程会引起大气中CO2含量上升的是()A光合作用B自然降雨C化石燃料的燃烧 D碳酸盐的沉积解析：选C化石燃料燃烧产生大量CO2，会引起大气中CO2含量上升。3(2017北京高考)我国在CO2催化加氢制取汽油方面取得突破性进展，CO2转化过程示意图如下：下列说法不正确的是()A反应的产物中含有水B反应中只有碳碳键形成C汽油主要是C5C11的烃类混合物D图中a的名称是2甲基丁烷解析：选B反应是CO2与H2反应生成了CO，根据元素守恒可推断有H2O生成，A项正确；反应是CO与H2反应生成(CH2)n，(CH2)n中还含有碳氢键，B项错误；由示意图可知，汽油的主要成分是C5C11的烃类混合物，C项正确；根据a的球棍模型，可得其结构简式为CH3CH(CH3)CH2CH3，系统名称为2甲基丁烷，D项正确。知识点二硅及其化合物、无机非金属材料1硅(Si)(1)硅的存在硅在自然界中以化合态存在，在地壳中的含量仅次于氧。(2)物理性质灰黑色，硬度大，熔、沸点高，具有金属光泽。(3)化学性质常温下与F2、HF、NaOH反应；加热时能与H2化合生成不稳定的氢化物SiH4，加热时还能与Cl2、O2化合分别生成SiCl4、SiO2。涉及的化学方程式如下：与非金属单质反应与氢氟酸反应：Si4HF=SiF42H2。与NaOH溶液反应：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。(4)制备方法制取粗硅：工业上，用焦炭在电炉中还原SiO2得到含有少量杂质的粗硅：SiO22CSi2CO。粗硅提纯：Si2Cl2SiCl4，SiCl42H2Si4HCl。提醒用焦炭还原SiO2，产物是CO而不是CO2。粗硅中含碳等杂质，与Cl2反应生成的SiCl4中含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度硅。(5)主要用途良好的半导体材料；太阳能电池；计算机芯片。2二氧化硅(SiO2)(1)二氧化硅的组成二氧化硅存在于沙子、石英、水晶、玛瑙(含杂质的石英)等中。SiO2是由Si和O按原子个数比12直接构成。Si、SiC、Si3N4、BN等也是直接由原子构成的。(2)二氧化硅的性质及用途物理性质硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水化学性质与水反应不反应与酸反应只与氢氟酸反应：SiO24HF=SiF42H2O与碱反应如与NaOH反应：SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)与盐反应如与Na2CO3反应：SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2与碱性氧化物反应如与CaO反应：CaOSiO2CaSiO3用途光导纤维、光学仪器、电子部件提醒SiO2是H2SiO3的酸酐，但SiO2不与水反应，不能用SiO2直接与水作用制备H2SiO3。氢氟酸能与SiO2反应，故氢氟酸不能盛放在玻璃瓶中，而应存放在塑料瓶中。3硅酸和硅酸盐(1)硅酸(H2SiO3)(2)硅酸盐(如Na2SiO3)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。与酸性较硅酸强的酸反应：a与盐酸反应的化学方程式：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3。b与CO2水溶液反应的化学方程式：Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3。用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。(3)硅酸盐组成的表示通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成。如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2OSiO2，石棉(CaMg3Si4O12)可表示为CaO3MgO4SiO2。提醒Na2SiO3的水溶液是一种黏合剂，是制备硅胶和木材防火剂等的原料；Na2SiO3易与空气中的CO2、H2O反应，要密封保存。可溶性碳酸盐、硅酸盐的水溶液呈碱性，保存该溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，应用橡胶塞。4无机非金属材料(1)传统无机非金属材料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玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2；CaCO3SiO2CaSiO3CO2。(2)新型无机非金属材料材料类别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通讯、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、接骨螺钉对点训练1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)(2018天津高考)汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器，其主要原料为黏土()(2)(2018江苏高考)因为SiO2熔点高、硬度大，所以可用于制光导纤维()(3)(2017江苏高考)下列转化能一步实现：CaCO3CaOCaSiO3()(4)(2016全国卷)因为HF与SiO2反应，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记()(5)(2016江苏高考)下列转化在给定条件下能够实现：SiO2SiCl4Si()(6)(2016海南高考)石英砂可用于生产单晶硅()(7)(2016上海高考)用氢氧化钠溶液不能分离氧化铁中混有的二氧化硅()(8)(2016四川高考)硅胶作袋装食品的干燥剂的过程中没有发生化学变化()(9)(2015山东高考)向Na2SiO3溶液中通入过量SO2的离子方程式：SiOSO2H2O=H2SiO3SO()(10)(2015重庆高考)烧结黏土制陶瓷，不涉及化学反应()2从石英砂制取高纯硅的主要化学反应如下：SiO22CSi(粗)2COSi(粗)2Cl2SiCl4SiCl42H2Si(纯)4HCl关于上述反应的叙述不正确的是()A是置换反应，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28 g硅，均转移4 mol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解析：选D在氧化还原反应中，还原剂的还原性比还原产物的强，B正确；根据元素化合价的变化，每消耗或生成28 g (1 mol)硅，均转移4 mol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。3水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2：65%70%、C：30%35%)制取水玻璃的工艺流程：下列说法正确的是()A原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值B操作A与操作B完全相同C该流程中硅元素的化合价发生改变D反应器中发生的复分解反应为SiO22NaOH=Na2SiO3H2O解析：选AA项，稻壳灰来源广泛、价格低廉，活性炭具有吸附性，有较高的经济价值，正确；B项，操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误；C项，SiO2中硅元素的化合价是4价，Na2SiO3中硅元素的化合价是4价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，错误；D项，由复分解反应的概念可知，SiO22NaOH=Na2SiO3H2O不属于复分解反应，错误。