2019-2020年高三化学一轮复习 含硅矿物与信息材料学案.doc

2019-2020年高三化学一轮复习 含硅矿物与信息材料学案复习目标1.了解C,Si单质及其重要化合物的主要性质及其应用。2.了解常见的无机非金属材料的性质及用途【基础知识梳理】一、C、Si单质性质及其用途的比较。碳硅存在形态既有游离态，又有化合态；主要单质有：金刚石、石墨、C60等同素异形体在地壳中的含量仅次于，全部以化合态存在；主要单质有：晶体硅和无定性硅两大类单质的物理性质金刚石熔点很高，硬度很大；石墨熔点很高（比金刚石高）硬度较小，能导电，有滑腻感。晶体硅，灰黑色，有金属光泽；与金刚石相似，熔点很高，硬度很大；是良好的半导体材料。化学性质与非金属单质反应与O2反应（氧气过量）（氧气少量）与O2、Cl2反应：与氧化物反应与Fe2O3、SiO2反应： 与FeOSi+2FeO 2 Fe+SiO2与酸反应与浓硫酸、浓硝酸反应： 只与氢氟酸反应： 与碱反应与碱不反应与NaOH溶液反应： 用途金刚石用作切割工具；石墨用作电极、铅笔芯。含硅4的硅钢具有很高的导磁性，主要用作变压器铁芯；含硅15的硅钢具有很好的耐酸性能，作为耐酸材料；制光电池等二、CO2和SiO2的比较物 质二氧化硅二氧化碳晶体类型物理性质硬度大、熔沸点高、常温下为固体、不溶于水熔沸点低，常温下为气体，微溶于水化学性质与水反应不反应与酸反应不反应与碱反应 盛碱液的试剂瓶用橡皮塞 或 与盐反应SiO2 + Na2CO3 SiO2 + CaCO3 Ca(ClO)2 + CO2 + H2O = CO2 + Na2CO3 + H2O = 与碱性氧化物反应SiO2 + CaO CO2 + Na2O 三、硅酸及硅酸盐1.硅酸物理性质：与一般的无机含氧酸不同，硅酸 溶于水。化学性质：弱酸性：是二元弱酸，酸性比碳酸 ，与NaOH溶液反应的化学方程式为： 。不稳定性：受热易分解，化学方程式为： 制备：通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得，如Na2SiO3溶液与盐酸反应： 用途：硅胶可用作干燥剂、催化剂的载体等。2、硅酸盐硅酸盐：硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。硅酸钠：硅酸钠溶液俗称 ，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。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。长石（KAlSi3O8）可表示为 。（注意：硅酸盐写法与氧化物写法中各元素的化合价保持不变，原子个数比相等；表示顺序一般为：活泼金属的氧化物较活泼金属的氧化物二氧化硅水。四、无极非金属材料1.传统的无极非金属材料硅酸盐材料是传统的无机非金属材料：玻璃、水泥、各种陶瓷等都是以黏土、石英和长石等为原料生产的硅酸盐制品，比较如下硅酸盐产品水 泥玻 璃陶瓷原 料反应原理发生复杂的物理化学变化（不作要求）主要设备陶瓷窑主要成分3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3反应条件高温高温2.新型无极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，强度高氮化硅陶瓷模具等汽轮机叶片、轴承、永久性半导体陶瓷具有电学特性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钉人造骨、人造关节、接骨螺【要点名师透析】1. 硅及其化合物的特殊性质（1）硅非金属单质一般为非导体，如硫，但Si却为半导体；非金属单质与碱反应一般是非金属既作氧化剂又作还原剂，而Si与碱反应只作还原剂；C、Si同属A族，还原性是Si大于C，而C却能将Si从SiO2中还原出来(条件是高温)，原因是产物CO气体迅速从反应体系中逸出，SiO22CSi2CO；非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，而Si能与HF发生反应， Si4HF=SiF42H2；（2）硅的化合物酸性氧化物一般不与酸发生非氧化还原反应，但SiO2却能与HF作用， SiO24HF=SiF42H2O；无机酸一般可溶于水，而H2SiO3及H4SiO4却难溶于水；Na2SiO3水溶液俗名为“水玻璃”，但它与玻璃却大相径庭，Na2SiO3水解显强碱性，俗名“泡花碱”，但它却不是碱，而是盐。【典例1】不能用磨口玻璃瓶贮存的一组物质是 （ ） A溴水 氯水 碘水 B氢溴酸 盐酸 氢硫酸C浓硫酸 浓硝酸 浓盐酸 DNaOH溶液 Na2CO3溶液 水玻璃二、CO2与碱的反应及HCO3 、CO32 的检验1.CO2 与强碱反应反应原理： NaOH Na2CO3 NaHCO3反应后溶质成分的判断可用数轴表示：溶质的成分X11NaHCO311X21NaOH、Na2CO32.HCO3 、CO32 的检验 (1)CO32 的检验原理：CO32Ca2=CaCO3方法：向待检验溶液中滴加一定量的 Ca2或 Ba2的可溶性盐溶液，有白色沉淀生成。再加入适量的盐酸白色沉淀溶解且生成无色，无味的气体，则待检溶液中有 CO32。 (2)HCO3 的检验原理：HCO3H=H2OCO2检验方法：向待检验溶液中滴加足量的 Ca2或 Ba2可溶性盐溶液无明显现象，再向溶液中加入足量的酸。若溶液中有无色、无味的气体生成，则待检溶液中有 HCO3。【典例2】将足量CO2气体通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物质是A.Na2SiO3 B.Na2CO3、Na2SiO3 C.Na2CO3、SiO2 D.SiO2【感悟高考真题】1.下列实验方案中，不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的是A.取a克混合物充分加热，减重b克B.取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体C.取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克D.取a克混合物与足量Ba（OH）2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b克固体。2.下列关于化学与生产、生活的认识不正确的是A.CO2、CH4、N2等均是造成温室效应的气体B.使用清洁能源是防止酸雨发生的重要措施之一C.节能减排符合低碳经济的要求D.合理开发利用可燃冰（固态甲烷水合物）有助于缓解能源紧缺3. “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，其基本过程如图所示（部分条件及物质未标出）。下列有关该方法的叙述中正确的是（ ）。A能耗大是该方法的一大缺点B整个过程中，只有一种物质可以循环利用C“反应分离”环节中，分离物质的基本操作是蒸发结晶、过滤D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4.某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素A.在自然界中只以化合态的形式存在 B.单质 常用作半导体材料和光导纤维C.最高价氧化物不与酸反应 D.气态氢化物比甲烷稳定4.下列叙述正确的是ALi在氧气中燃烧主要生成 B将SO2通入溶液可生成沉淀C将CO2通入次氯酸钙溶液可生成次氯酸5.下列各组物质中，满足下图物质一步转化关系的选项是XYZANaNaOHNaHCO3BCuCuSO4Cu(OH)2CCCOCO2DSiSiO2H2SiO36.下列推断正确的是ASiO2 是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应BNa2O、Na2O2组成元素相同，与 CO2反应产物也相同CCO、NO、 NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在D新制氯水显酸性，向其中滴加少量紫色石蕊试液，充分振荡后溶液呈红色7.下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是 硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料ABCD8.单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用炭在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅（反应温度450500），四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图相关信息如下：四氯化硅遇水极易水解；硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；有关物质的物理常数见下表：物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸点/57.712.8315熔点/70.0107.2升华温度/180300162请回答下列问题：（1）写出装置A中发生反应的离子方程式 。（2）装置A中g管的作用是 ；装置C中的试剂是 ；装置E中的h瓶需要冷却的理由是 。（3）装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏（类似多次蒸馏）得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是 （填写元素符号）。（4）为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素还原成Fe2,再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是：5Fe2MnO48H5Fe3Mn24H2O滴定前是否要滴加指示剂？ （填“是”或“否”），请说明理由 。某同学称取5.000g残留物后，经预处理后在容量瓶中配制成100 mL溶液，移取25.00 mL试样溶液，用1.000102 mol/L KMnO4标准溶液滴定。达到滴定终点时，消耗标准溶液20.00 mL，则残留物中铁元素的质量分数是 9.胃舒平主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁(Mg2Si3O8.nH2O)等化合物。1)三硅酸镁的氧化物形式为 ，某元素与镁元素不同周期但在相邻一族，且性质和镁元素十分相似，该元素原子核外电子排布式为 。2)铝元素的原子核外共有 种不同运动状态的电子、 种不同能级的电子。3)某元素与铝元素同周期且原子半径比镁原子半径大，该元素离子半径比铝离子半径 (填“大”或“小”)，该元素与铝元素的最高价氧化物的水化物之间发生反应的离子方程式为： 4) Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是 。aAl2O3、MgO和SiO2都不溶于水 bAl2O3、MgO和SiO2都是白色固体 cAl2O3、MgO和SiO2都是氧化物 dAl2O3、MgO和SiO2都有很高的熔点【考点模拟演练】一、选择题1. “低碳经济”是以低能耗、低污染、低排放为基础的可持续发展经济模式。下列说法与“低碳经济”不符合的是A大力研发新型有机溶剂替代水作为萃取剂B加强对煤、石油、天然气等综合利用的研究，提高燃料的利用率 C利用CO2合成聚碳酸酯类可降解塑料，实现“碳”的循环利用D甲烷和乙醇的燃烧热分别是891.0 kJmol1、1366.8 kJmol1，利用甲烷更“低碳” 2. xx年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。石墨烯具有优异的电学性能及出色的热力学稳定性。它的结构如右图，下列说法不正确的是 A石墨烯与金刚石、石墨、C60互为同素异形体B石墨烯导电，属于化学变化C石墨烯中碳原子间以共价键相连D12 g石墨烯中含有碳原子数目约为6.02l023个3.下图的实验装置用来分离CO2和CO气体并干燥。图中a为止水夹，b为分液漏斗的活塞，通过Y型管和止水夹分别接c、d两球胆，现装置内的空气已排尽。为使实验成功，甲、乙、丙分别盛放的溶液是（ ） A.NaHCO3饱和溶液 12 molL1盐酸 18.4 molL1H2SO4 B.Na2CO3饱和溶液 2 molL1H2SO4 NaOH饱和溶液 C.NaOH饱和溶液 2 molL1H2SO4 18.4 molL1H2SO4D.18.4 molL1H2SO4 NaOH饱和溶液 18.4 molL1H2SO44.半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”，即由SiO2制取Si。制取过程中不涉及的化学反应是( )A.2C+SiO2 Si+2CO B.SiO22NaOH = Na2SiO3H2OC.Si2Cl2 SiCl4 D.SiCl42H2 Si4HCl5.下列离子方程式书写正确的是( )A.往澄清石灰水中通入过量的二氧化碳：Ca2+2OH-+CO2 = CaCO3+H2OB.往碳酸钠溶液中加入二氧化硅：CO32-+SiO2 = SiO32-+CO2C.二氧化硅与烧碱溶液反应：SiO2+2OH- = SiO32-+H2D.硅酸与烧碱溶液中和：H2SiO3+2OH- = SiO32-+2H2O6.下列说法正确的是( )A工业制水泥、玻璃、陶瓷都要用到石灰石 B刚玉、红宝石、蓝宝石主要成分是氧化铝C石英、硅石、水晶、珍珠、玛瑙主要成分都是SiO2D二氧化硅是酸性氧化物，能抗浓硫酸、浓硝酸的腐蚀，故能抗氢卤酸(HX)的腐蚀7.下列说法中，正确的是A 水晶和陶瓷的主要成分都属于硅酸盐 B 单质硅是制造光导纤维的材料C 硅酸钠是制备硅胶和木材防火剂的原料 D 工业上用盐酸刻蚀玻璃8.下列各项操作中，不发生“先产生沉淀，然后沉淀又溶解”现象的是（ ） 向饱和碳酸钠溶液中通入过量的CO2； 向Fe（OH）3胶体中逐滴加入过量的稀盐酸； 向AgNO3溶液中逐滴加入过量氨水； 向硅酸钠溶液中逐滴加入过量的盐酸 A B C D9.将足量的CO2不断通入KOH、Ba（OH）2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀与通入CO2体积的关系可表示为10.下列物质中，不含有硅酸盐的是()A水玻璃B硅芯片 C黏土 D普通水泥11硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是()A硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 B粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应C反应：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2中，Si为还原剂，NaOH和H2O为氧化剂D盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅12.如右图所示，下列说法中正确的是()A若碳酸钠和碳酸氢钠均过量，加入的盐酸的浓度和体积相等，则图中加入 碳酸钠，图中加入碳酸氢钠B若碳酸钠和碳酸氢钠均过量，加入的盐酸的浓度和体积相等，则图中加入 的是碳酸氢钠，图中加入的是碳酸钠C若盐酸的浓度和体积相等，加入碳酸钠和碳酸氢钠的质量相等且都完全反应， 则图中加入的是碳酸钠，图中加入的是碳酸氢钠D不论酸与碳酸钠、碳酸氢钠的用量关系如何，都是图中加入碳酸钠，图 中加入碳酸氢钠13下列说法中，不正确的是()ASiO2和CO2都是酸性氧化物，均可与NaOH溶液反应 BSiO2不能与任何酸发生反应CSiO2和CO2在一定条件下，均可与CaO发生反应DSiO2不溶于水，而CO2可与水反应，生成H2CO314.过量的CO2通入下列溶液中，最终出现浑浊的是()A氯化钙溶液 B石灰水 C饱和亚硫酸钠溶液 D水玻璃15.根据要求完成下列各小题实验目的。（a、b为弹簧夹，加热及固定装置已略去） NaHCO3饱和溶液Na2SiO3溶液ABaCl2溶液H2S溶液铜片浓硫酸abNaOH溶液（1）验证碳、硅非金属性的相对强弱。（已知酸性：亚硫酸碳酸） 连接仪器、 、加药品后，打开a关闭b，然后滴入浓硫酸，加热。 铜与浓硫酸反应的化学方程式是 。装置A中试剂是 。 能说明碳的非金属性比硅强的实验现象是 。（2）验证SO2的氧化性、还原性和酸性氧化物的通性。 在（1）操作后打开b，关闭a。 H2S溶液中有浅黄色浑浊出现，化学方程式是 。 BaCl2溶液中无明显现象，将其分成两份，分别滴加下列溶液，将产生的沉淀的化学式填入下表相应位置。滴加的溶液氯水氨水沉淀的化学式 写出其中SO2显示还原性生成沉淀的离子方程式 。16.某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，用不同的方法做了以下实验。如图I所示。只根据图、所示实验，能够达到实验目的是（填装置序号） ；图、所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为 ；与实验相比，实验的优点是（填选项序号） ；A比复杂 B比安全 C比操作简便D可以做到用一套装置同时进行两个对比实验，而不行若用实验验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性，则试管B中装入的固体最好是（填化学式） 。将碳酸氢钠溶液与澄清石灰水混合并充分反应。当碳酸氢钠与氢氧化钙的物质的量之比为2:1时，所得溶液中溶质的化学式为 ，请设计实验检验所得溶液中溶质的阴离子 。请设计一个可鉴别碳酸钠和碳酸氢钠实验（写出实验原理） 。17.取等物质的量浓度的NaOH溶液两份A和B，每份10 mL，分别向A、B中通入不等量的CO2，再继续向两溶液中逐滴加入0.1 molL-1的盐酸，标准状况下产生的CO2气体体积与所加的盐酸溶液体积之间关系如图所示，试回答下列问题：原NaOH溶液的物质的量浓度为 。曲线A表明，原NaOH溶液中通入CO2后，所得溶液中溶质的物质的量之比为 。曲线B表明，原NaOH溶液中通入CO2后，所得溶液加盐酸后产生CO2气体体积（标准状况）的最大值为 mL。