北京专用2019版高考化学一轮复习第10讲无机非金属材料的主角--碳硅课件.ppt

第10讲无机非金属材料的主角 碳 硅 一 碳及其化合物1 碳的单质碳 教材研读 2 碳的氧化物 下列有关该方法的叙述中正确的是 能耗大是该方法的一大缺点 整个过程中 只有一种物质可以循环利用 反应分离 环节中 分离物质的基本操作是蒸发结晶 过滤 该方法可减少碳排放 捕捉到的CO2还可用来制备甲醇等产品A B C D 自测1 碳捕捉技术 是指通过一定的方法将工业生产中产生的CO2分离出来并利用 如可利用NaOH溶液来 捕捉 CO2 其基本过程如下图所示 部分条件及物质未标出 D 答案D 该方法中高温反应炉中CaCO3分解产生CO2 需要消耗较多能量 整个过程中NaOH和CaO均可循环利用 从捕捉室中得到的溶液中含有大量的Na2CO3 加入CaO后生成CaCO3和NaOH 通过过滤的方法即可分离 捕捉到的CO2可与H2反应制备甲醇 CO2 3H2CH3OH H2O 自测2用四种溶液进行实验 下表中 操作及现象 与 溶液 对应关系错误的是 B 答案B由于相同温度下 Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度 因此向饱和Na2CO3溶液中通入CO2 会析出NaHCO3晶体 A项正确 B项 CO2 Na2SiO3 H2ONa2CO3 H2SiO3 CO2 Na2CO3 H2O2NaHCO3 H2SiO3与CO2不反应 浑浊不会消失 C项 CO2 Ca ClO 2 H2OCaCO3 2HClO 溶液变浑浊后加入品红溶液 品红被HClO氧化而褪色 D项 首先发生反应CO2 Ca OH 2CaCO3 H2O 继续通CO2 生成可溶于水的Ca HCO3 2 再加入足量的NaOH 发生反应2NaOH Ca HCO3 2CaCO3 Na2CO3 2H2O 溶液又变浑浊 二 硅及其化合物 一 硅单质1 结构及物理性质2 化学性质硅的化学性质不活泼 常温下只能与F2 氢氟酸 强碱溶液反应 在加热条件下 能与O2 Cl2等少数非金属单质化合 写出下列相关反应的化学方程式 3 工业制备 1 制粗硅 SiO2 2CSi 2CO 2 粗硅的提纯 Si 2Cl2SiCl4 SiCl4 2H2Si 4HCl 二 硅的重要化合物1 二氧化硅SiO22 硅酸H2SiO3 3 硅酸盐 1 Na2SiO3Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃 a 贮存 盛Na2SiO3溶液的试剂瓶不能用玻璃塞 b 变质 Na2SiO3水溶液在空气中易变质 反应的离子方程式为Si CO2 H2OH2SiO3 胶体 C 2 硅酸盐的氧化物表示法a 书写顺序 低价金属氧化物写在前 高价金属氧化物写在后 活泼金属氧化物写在前 不活泼金属氧化物写在后 b 书写原则 分子中各原子数目比不变 各元素化合价不变且代 数和为零 若系数配置出现分数时应化为正整数 如长石 KAlSi3O8 可表示为K2O Al2O3 6SiO2 自测3判断正误 正确的划 错误的划 1 Si和SiO2都用于制造光导纤维 2 硅胶可用作食品干燥剂 3 SiO2既能与KOH溶液反应又能与浓盐酸反应 4 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 5 合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料 6 粗硅SiCl4Si 各步转化均能一步实现 7 SiO2可与HF反应 因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中 8 高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅 9 硅酸钠溶液应保存在带玻璃塞的试剂瓶中 10 水玻璃可用于生产黏合剂和木材防火剂 自测4 1 从在元素周期表的位置看 碳和硅均为 A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 2 从在元素周期表的位置看 硅的还原性比碳强 但碳能与SiO2反应制取Si 试从化学平衡的角度认识该反应发生的原因 答案 1 没有 因为硅有很强的亲氧性 易与氧结合 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 2 2C SiO2Si 2CO 由于CO气体的逸出 促使反应正向进行 三 无机非金属材料1 材料的分类 2 传统无机非金属材料 3 新型无机非金属材料 如 高温结构陶瓷 光导纤维等 主要特性 能承受高温 高强度 具有电学 光学特性 具有生物功能 自测5判断正误 正确的划 错误的划 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和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐 4 传统无机非金属材料是指玻璃 水泥 陶瓷等硅酸盐材料 5 新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的许多缺点 6 高温结构陶瓷材料具有耐高温 耐酸碱腐蚀 硬度大 耐磨损 密度小等优点 自测6大多数物质的俗名是根据其特殊的物理性质或用途得来的 下列物质的俗名与主要成分的化学式或用途不相符的一组是 A 答案A石英主要用于生产玻璃 光导纤维等 晶体硅用于制作集成电路板 考点突破 考点一碳 硅及其化合物的性质 考点二CO2与碱 盐的反应 1 碳和硅的单质都不溶于水和一般的溶剂 它们的熔 沸点都很高 碳 硅的单质在常温下化学性质稳定 高温时活泼性增强 主要表现为还原性 主要内容见下表 考点一碳 硅及其化合物的性质 2 二氧化碳与二氧化硅的比较 知识拓展一 碳及其化合物的规律小结1 除杂质 1 CO中混有CO2 通过盛有NaOH溶液的洗气瓶 2 CO2中混有CO 通过装有灼热CuO的硬质玻璃管 3 CO2中混有SO2 HCl 通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶 2 CO2在自然界中的循环 1 CO2的主要来源 大量含碳燃料的燃烧 2 自然界消耗CO2的主要反应 溶于江水 海水中 CO2 H2OH2CO3 光合作用将CO2转化为O2 岩石的风化 CaCO3 H2O CO2Ca HCO3 2 3 碳酸的酸式盐和正盐的比较 1 在水中的溶解性 含K Na N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 2 CaCO3 可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度 如溶解度Na2CO3 NaHCO3 2 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Na2CO3 NaHCO3 H2CO3 可溶性正盐 难溶性正盐 如CaCO3高温分解 而K2CO3不易分解 二 碳 硅及其化合物的 反常现象 1 一般情况下 非金属元素单质熔 沸点低 硬度小 但硅 金刚石熔 沸点高 硬度大 其中金刚石为自然界中天然存在的硬度最大的物质 2 一般情况下 非金属单质为绝缘体 但硅为半导体 石墨为电的良导体 3 一般情况下 较强氧化剂 较强还原剂较弱氧化剂 较弱还原剂 而碳却能还原出比它还原性更强的物质 SiO2 2CSi 2CO FeO CFe CO 因CO逸出降低了生成物浓度 使反应向右进行 4 非金属单质与碱反应一般是非金属单质既作氧化剂又作还原剂 且不产生H2 如Cl2 2NaOHNaCl NaClO H2O 而Si与强碱溶液反应时Si 只作还原剂 且产生H2 Si 2NaOH H2ONa2SiO3 2H2 5 一般情况下 较活泼 金属 非氧化性 酸盐 H2 非金属单质无此性质 而硅不但能与氢氟酸反应 且有H2生成 Si 4HFSiF4 2H2 6 一般情况下 碱性氧化物 酸盐 水 SiO2是酸性氧化物 却能与氢氟酸反应 SiO2 4HFSiF4 2H2O SiF4不属于盐 7 一般情况下 无机酸能溶于水 而H2SiO3 或H4SiO4 却难溶于水 8 一般情况下 较强酸 较弱酸的盐较弱酸 较强酸的盐 溶液中的反应 因为H2CO3的酸性强于H2SiO3 所以水玻璃在空气中易变质 Na2SiO3 CO2 H2OH2SiO3 胶体 Na2CO3 但在高温下 Na2CO3 SiO2Na2SiO3 CO2 也能发生 CO2离开反应体系使反应向右进行 9 一般情况下 非常活泼的金属 Na K等 才能够置换出水中的氢 但C也能置换出H2O g 中的H C H2O g CO H2 10 一般情况下 非金属氧化物与水反应生成相应的酸 如CO2 H2OH2CO3 但SiO2不溶于水 也不与水反应 典例1 2017北京理综 6 古丝绸之路贸易中的下列商品 主要成分属于无机物的是 A 答案A瓷器的主要成分是硅酸盐 属于无机物 丝绸的主要成分是蛋白质 属于有机物 茶叶 中草药的主要成分是有机物 1 1二氧化硅 SiO2 又称硅石 是制备硅及其化合物的重要原料 如图所示 下列说法正确的是 A SiO2既能与HF反应 又能与NaOH反应 属于两性氧化物B 盛放Na2CO3溶液的试剂瓶不能用玻璃塞C 硅胶吸水后不能重复使用 D 图中所示转化反应都是氧化还原反应 B 答案BA项 两性氧化物是指与酸和碱反应均生成盐和水的氧化物 SiO2与HF反应生成的SiF4不属于盐类 C项 吸水后的硅胶加热失水后可以继续使用 D项 图中SiO2与碳酸钠的反应 硅酸的生成及硅酸分解等均为非氧化还原反应 1 2某同学为了验证碳和硅两种元素非金属性的相对强弱 用下图所示装置进行实验 夹持仪器已略去 气密性已检验 实验操作步骤 打开弹簧夹1 关闭弹簧夹2 并打开活塞a 滴加盐酸 A中看到白色沉淀时 关闭活塞a 请回答 1 B中反应的离子方程式是 2 通过步骤 得知盐酸具有的性质是 填字母 A 挥发性B 还原性C 氧化性D 酸性 3 C装置的作用是 X是 写化学式 4 为了验证碳的非金属性强于硅 步骤 中未写的操作和现象是 D中反应的化学方程式是 5 碳 硅的非金属性逐渐减弱的原因是 从原子结构角度加以解释 答案 1 CaCO3 2H Ca2 CO2 H2O 2 AD 3 除HCl气体NaHCO3 4 关闭弹簧夹1 打开弹簧夹2 当D中出现白色胶状沉淀后Na2SiO3 CO2 H2OH2SiO3 Na2CO3 5 碳和硅位于同一主族 从上到下 原子半径逐渐增大 得电子的能力减弱 非金属性减弱解析B中CaCO3与盐酸反应的离子方程式为CaCO3 2H Ca2 CO2 H2O 此反应表明盐酸具有酸性 A中生成的白色沉淀是AgCl沉淀 表明盐酸具有挥发性 C装置是用NaHCO3溶液除去CO2中混有的HCl气体 以保证与Na2SiO3溶液反应生成白色胶状沉淀的是CO2 D中反应的化学方程式为CO2 Na2SiO3 H2OH2SiO3 Na2CO3 该反应说明碳酸的酸性强于硅酸 则碳的非金属性强于硅 1 CO2与碱溶液的反应 1 反应原理NaOHNa2CO3NaHCO3 2 反应后溶质成分的判断 考点二CO2与碱 盐的反应 也可用数轴来表示 2 CO2与盐溶液的反应 1 与NaAlO2溶液的反应2Al CO2 少量 3H2O2Al OH 3 CAl CO2 过量 2H2OAl OH 3 HC 2 与Na2SiO3溶液的反应Si CO2 少量 H2OH2SiO3 胶体 C Si 2CO2 过量 2H2OH2SiO3 胶体 2HC 3 往饱和Na2CO3溶液中通入CO2气体 反应为 Na2CO3 CO2 H2O2NaHCO3 4 往漂白粉溶液中不断通入CO2气体的反应为 Ca ClO 2 CO2 H2OCaCO3 2HClOCaCO3 CO2 H2OCa HCO3 2 典例2化学与社会 生活密切相关 对下列现象或事实的解释正确的是 C 答案C生活中常用热的纯碱溶液洗去油污 其原因不是Na2CO3与油污直接发生反应 而是纯碱水解使溶液呈碱性 油污在碱性条件下水解生成可溶于水的高级脂肪酸盐和甘油 A错误 漂白粉在空气中久置变质 是因为发生了反应 Ca ClO 2 CO2 H2OCaCO3 2HClO 2HClO2HCl O2 B错误 K2CO3与NH4Cl混合使用 因发生相互促进的水解反应生成NH3而降低肥效 C正确 FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作的反应原理是2FeCl3 Cu2FeCl2 CuCl2 D错误 2 1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 C 与c HC 的比值为 不考虑C HC的水解 A 1 1B 1 2C 2 1D 1 3 B 答案Bn CO2 0 15mol n NaOH 0 2L 1 00mol L 1 0 20mol 1 2 则反应产物为Na2CO3 NaHCO3 设其物质的量分别为x y 则 解得 所以 2 2将足量的CO2不断通入KOH Ba OH 2 KAlO2的混合溶液中 生成沉淀的物质的量与所通入CO2的体积关系如图所示 下列关于整个反应过程中的叙述不正确的是 A Oa段反应的化学方程式是Ba OH 2 CO2BaCO3 H2OB ab段与cd段所发生的反应是相同的C de段沉淀减少是由于BaCO3固体消失 D bc段反应的离子方程式是2Al 3H2O CO22Al OH 3 C B 答案BCO2优先与Ba OH 2反应 图像中Oa段 然后与KOH反应 图像中ab段 接着与KAlO2反应 图像中bc段 再与K2CO3反应 图像中cd段 最后与BaCO3反应 图像中de段