（通用版）2020高考化学一轮复习第四章非金属及其化合物4.1点点突破碳、硅及其重要化合物学案（含解析）.doc

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1、1第四章 非金属及其化合物考纲要求 教学建议1.了解常见非金属元素(如H、C、N、O、Si、S、Cl 等)单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。2.了解常见非金属元素(如H、C、N、O、Si、S、Cl 等)单质及其重要化合物对环境的影响。3.以上各部分知识的综合应用。本章既是化学学科的基础，也是高考的重点。共安排 12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；1012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 11、12 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 12个课时分三个层级，从知识

2、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。第 1课时 点点突破碳、硅及其重要化合物知识点一 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。软(4)主要化学性质还原性可燃性 2CO 2(不足) 2CO、CO 2(足量)= = = = =点 燃 CO2= = = = =点 燃 与氧化物反应CuO：2CuOC 2CuCO 2(冶炼金属)= = = = =

3、 SiO2：SiO 22C Si2CO(制取粗硅)= = = = =高 温 H2O：CH 2O(g) COH 2(制取水煤气)= = = = =高 温 与强氧化性酸反应浓 H2SO4：C2H 2SO4(浓) CO22SO 22H 2O= = = = = 浓 HNO3：C4HNO 3(浓) CO24NO 22H 2O= = = = = 22一氧化碳(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：2COO 2 2CO2，淡蓝色火焰；= = = = =点 燃 还原 CuO：CuOCO CuCO 2(冶炼金属)。= = = = = 3二氧化碳(CO 2)(1)物理性质：CO

4、2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、Na 2O、Ca(OH) 2(足量、澄清)、Mg 反应的方程式分别为CO2H 2OH 2CO3、Na 2OCO 2=Na2CO3、CO 2Ca(OH) 2=CaCO3H 2O 2MgCO 22MgOC。= = = = =点 燃 (3)CO2在自然界中的循环CO 2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：CO 2H 2OH 2CO3；b光合作用将 CO2转化为 O2；c岩石的风化：CaCO 3H 2OCO 2=Ca(HCO3)2。(4)CO、CO 2气体的除杂方法CO中

5、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；CO 2、SO 2通入 CaCl2或 BaCl2溶液均无沉淀产生4碳酸(H 2CO3)弱酸性、不稳定性。碳酸(H 2CO3)只能在水中存在。H 2CO3在水中与 CO2共存，因此常把CO2H 2O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

6、均能溶于水。4一般来说，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3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：Na 2CO3溶液NaHCO 3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CaCO 3与盐酸反应的离子方程式：CaCO32H =H2OCO 2Ca 2 。Ca(HCO 3)2与盐

7、酸反应的离子方程式：HCO H =H2OCO 2。3(5)与碱的反应Na 2CO3与 Ca(OH)2反应的离子方程式：CO Ca 2 =CaCO3。23NaHCO 3与足量 Ca(OH)2反应的离子方程式：HCO Ca 2 OH =CaCO3H 2O。3Ca(OH)2与足量 NaHCO3反应的离子方程式：Ca2 2OH 2HCO =CaCO3CO 2H 2O。3 23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：Na 2CO3NaHCO3()(3)(2018江苏高考)饱和 Na2CO3溶液与 C

8、aSO4固体反应的离子方程式：CO CaSO 423 CaCO3SO ()24(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 ()23(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 CO

9、2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，CO 2过量，沉淀溶解()2(2018江苏高考)CO 2是自然界碳循环中的重要物质。下列过程会引起大气中 CO24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，CO 2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 C5C 11的烃类混合物D图中 a的名称是 2甲基丁烷解析：选 B

10、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(CH 2)n，(CH 2)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 C5C 11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

11、的氢化物 SiH4，加热时还能与 Cl2、O 2化合分别生成 SiCl4、SiO 2。涉及的化学方程式如下：与非金属单质反应Error!与氢氟酸反应：Si4HF= =SiF42H 2。与 NaOH溶液反应：Si2NaOHH 2O=Na2SiO32H 2。(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：SiO 22C5Si2CO。= = = = =高 温 粗硅提纯：Si2Cl 2 SiCl4，SiCl 42H 2 Si4HCl。= = = = =高 温 = = = = =高 温 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 Cl

12、2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(SiO 2)(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。SiO 2是由 Si和 O按原子个数比 12 直接构成。Si、SiC、Si 3N4、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，不溶于水与水反应 不反应与酸反应 只与氢氟酸反应：SiO 24HF= =SiF42H 2O与碱反应如与 NaOH反应：SiO 22NaOH= =Na2Si

13、O3H 2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)与盐反应如与 Na2CO3反应：SiO2Na 2CO3 Na2SiO3CO 2= = = = =高 温 化学性质与碱性氧化物反应 如与 CaO反应：CaOSiO 2 CaSiO3= = = = =高 温 用途 光导纤维、光学仪器、电子部件提醒 SiO 2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(H 2SiO3)6(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

14、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= =2NaClH 2SiO3。b与 CO2水溶液反应的化学方程式：Na2SiO3H 2OCO 2=Na2CO3H 2SiO3。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(Na 2SiO3)可表示为 Na2OSiO2，石棉(CaMg 3Si4O12)可表示为 CaO3MgO4SiO2。提醒 Na 2SiO3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、H 2O反应，要密封保存。可溶性碳酸盐、

15、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：Na2CO3SiO 2 Na2SiO3CO 2；= = = = =高 温 CaCO3SiO 2 CaSiO3CO 2。= = = = =高 温 (2)新型无机非金属材料7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

16、 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：CaCO3 CaO CaSiO3() 高 温 SiO2 高 温(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：SiO2 SiCl4 Si() HCl(

17、aq) H2 高 温(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：SiO SO 2H 2O=H2SiO3 SO ()23 23(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：SiO 22C Si(粗)2CO= = = = =高 温 Si(粗)2Cl 2 SiCl4= = = = = SiCl 42H 2 Si

18、(纯)4HCl= = = = =高 温 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8C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(Na 2SiO3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(SiO

19、2：65%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= =Na2SiO3H 2O解析：选 A A 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，Na 2SiO3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= =Na2SiO3H 2O不属于复分解反应，错误。9