(新课改省份专用)2020版高考化学一轮复习第四章第一节碳、硅及无机非金属材料学案(含解析).doc
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1、1第一节 碳、硅及无机非金属材料考点(一) 碳及其化合物 【精讲精练快冲关】知能学通1碳单质(1)碳单质的存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯,它们互为同素异形体。(2)结构金刚石:正四面体形空间网状结构;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、质软,有滑腻感,电的良导体。(4)主要化学性质还原性与 O2反应O2足量:CO 2 CO2;O 2不足:2CO 2 2CO。= = = = =点 燃 = = = = =点 燃 与氧化物反应CuO:2CuOC 2CuCO 2(冶炼金属);= = = = = SiO2:SiO 22C Si2CO(制取粗硅);= =
2、 = = =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。= = = = = (5)用途:金刚石用于制造切割刀具;石墨用于制造电极、铅笔芯。2一氧化碳(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)一种
3、无色、无味的气体,能溶于水,固态 CO2俗称干冰。(2)与 H2O、Na 2O、Ca(OH) 2(足量、澄清)、Mg 反应的化学方程式分别为 CO2H 2OH2CO3、Na 2OCO 2=Na2CO3、CO 2Ca(OH) 2=CaCO3H 2O、2MgCO 222MgOC。= = = = =点 燃 (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的主要反应溶于江水、海水中:CO 2H 2O H2CO3;光合作用将 CO2转化为 O2;岩石的风化:CaCO 3H 2OCO 2=Ca(HCO3)24.碳酸(H 2CO3)弱酸性、不稳定性。碳酸(H 2CO3)只能存
4、在于水中。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:Na 2CO3NaHCO3。(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:Na 2CO3NaHCO3H2CO3;可溶性正盐难溶性正盐,如 CaCO3高温分解,而 K2CO3不易分解。(3)水溶液酸碱性强弱物质的量浓度相同时,正盐溶液
5、的 pH 大于其酸式盐溶液,如 pH:Na 2CO3溶液NaHCO 3溶液。题点练通1.(2019合肥瑶海区模拟)碳和碳的化合物间的部分转化关系如图所示,下列说法正确的是( )A由碳酸转化成 X 一定要在加热条件下进行B由碳转化为 X 一定发生的是化合反应C物质 X 一定是二氧化碳D若使一氧化碳转化成 X,只能通过一氧化碳在空气(或氧气)中燃烧获得解析:选 C 由转化关系图可知,X 是二氧化碳,碳酸在常温下就容易分解生成二氧化3碳,故 A 错误,C 正确;在高温的条件下,碳能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳,该反应属于置换反应,故 B 错误;一氧化碳还可以通过还原氧化铁或还原氧化铜等方法转化成二氧
6、化碳,故 D 错误。2将足量 CO2通入 KOH 和 Ca(OH)2的混合稀溶液中,生成沉淀的物质的量( n)和通入CO2体积( V)的关系正确的是( )解析:选 D 依次发生的反应为 Ca(OH)2CO 2=CaCO3H 2O,2KOH CO 2=K2CO3H 2O,K 2CO3 CO2H 2O=2KHCO3,CaCO 3CO 2H2O=Ca(HCO3)2。3确定混合气体(CO、CO 2)中含有 CO 气体的实验设计方法如图所示。请回答下列问题:(1)填写下列指定装置的作用。A:_。B: _。E:_。F: _。(2)写出 C 中的化学方程式:_。(3)确定混合气体中含有 CO 气体的实验现象
7、:_。(4)写出除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法。CO(CO 2):_。CO 2(CO):_。答案:(1)A:除去混合气体中的 CO2气体 B:检验混合气体中 CO2是否除尽 E:除去尾气中的 CO2气体 F:除去尾气中的 CO 气体,防止污染环境(2)COCuO CuCO 2= = = = = (3)B 中无明显现象,C 中的物质由黑色变成红色,D 中的澄清石灰水变浑浊(4)通过盛有浓 NaOH 溶液的洗气瓶,再通过盛有浓硫酸的洗气瓶 通过盛放灼热CuO 的硬质玻璃管4归 纳 拓 展 CO2通入稀的碱溶液中反应产物的判断(以 KOH 为例)可能发生的反应:CO 22KOH
8、= =K2CO3H 2O CO2KOH= =KHCO3 当 时,只发生反应,产物为 K2CO3、H 2O;n KOHn CO2 21当 时,只发生反应,产物为 KHCO3;n KOHn CO2 11当 时,反应、都发生,产物为 KHCO3、K 2CO3、H 2O。 11n KOHn CO2 214.(2018浙江 11 月选考)已知草酸(H 2C2O4)是一种弱酸,157 升华,170 以上分解可放出 CO2和 CO;可与酸性 KMnO4溶液反应;其钠盐易溶于水,钙盐难溶于水。下列说法正确的是( )A草酸受热产生的气体,用足量的 NaOH 溶液充分吸收后,可收集得到纯净的 COB草酸受热产生的
9、气体通过灼热的氧化铜,若出现黑色变红色现象,则说明产生的气体中一定有 COC草酸受热产生的气体直接通入足量的澄清石灰水中,若能产生白色浑浊现象,则说明产生的气体中一定有 CO2DH 2C2O4与酸性 KMnO4溶液反应的离子方程式为5H2C2O42MnO 6H =2Mn2 10CO 28H 2O 4解析:选 D A 选项,收集到的气体还含有水蒸气,不正确;B 选项,草酸 157 升华为气体,且草酸具有还原性,也可以将氧化铜还原为铜,不正确;C 选项,草酸 157 升华为气体,通入足量的澄清石灰水会生成草酸钙沉淀,不正确;D 选项,根据题意,在酸性条件下高锰酸钾可以把草酸氧化为二氧化碳,正确。5
10、(2018全国卷节选)K 3Fe(C2O4)33H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体,可用于晒制蓝图。某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物,按如图所示装置进行实验。(1)通入氮气的目的是_。(2)实验中观察到装置 B、F 中澄清石灰水均变浑浊,装置 E 中固体变为红色,由此判断热分解产物中一定含有_、_。5(3)为防止倒吸,停止实验时应进行的操作是_。(4)样品完全分解后,装置 A 中的残留物含有 FeO 和 Fe2O3,检验 Fe2O3存在的方法是_。解析:(1)空气中含有 O2,为防止 Fe2 被 O2氧化,应先通入 N2,隔绝空气,且使反应产生的气体全部进入后续装置。(2)B 中澄清石
11、灰水变浑浊,证明分解过程中产生 CO2;F中澄清石灰水变浑浊,E 中固体变为红色,说明 E 中发生反应:CuOCO CuCO 2,所以分解产物中一定含有 CO。(3)实验结束时,为了防= = = = = 止倒吸,应先熄灭装置 A、E 的酒精灯,冷却后停止通入氮气。(4)检验 Fe2O3的方法是取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,滴入 12 滴 KSCN 溶液,溶液变红色,证明含有Fe2O3。答案:(1)隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置(2)CO2 CO(3)先熄灭装置 A、E 的酒精灯,冷却后停止通入氮气(4)取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,滴入 12 滴 KSCN 溶液,溶
12、液变红色,证明含有 Fe2O36(2015全国卷)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其K15.410 2 , K25.410 5 。草酸的钠盐和钾盐易溶于水,而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H 2C2O42H2O)无色,熔点为 101 ,易溶于水,受热脱水、升华,170 以上分解。回答下列问题:(1)甲组同学按照如图所示的装置,通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置 C 中可观察到的现象是_,由此可知草酸晶体分解的产物中有_。装置 B 的主要作用_。(2)乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有 CO,为进行验证,选用甲组实验中的装置A、B 和如图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。6乙组同学的实验
13、装置中,依次连接的合理顺序为 A、B、_。装置 H 反应管中盛有的物质是_。能证明草酸晶体分解产物中有 CO 的现象是_。(3)设计实验证明:草酸的酸性比碳酸的强_。草酸为二元酸_。解析:(1)结合草酸晶体(H 2C2O42H2O)的组成可知,澄清石灰水应是用来检验其分解产物 CO2的存在。因草酸晶体易升华,且草酸钙难溶于水,若草酸进入 C 装置,会干扰 CO2的检验,故装置 B 中冰水的主要作用是冷凝挥发出来的草酸。(2)要验证草酸晶体分解产物中还有 CO,只能通过检验 CO 与 CuO 反应的产物 CO2的存在来达到这一目的。因为草酸晶体的分解产物本身含有 CO2,会对 CO 的检验造成干
14、扰,所以在检验 CO 前应将分解产物中的 CO2除尽,可选用 F 装置来除去 CO2,D 装置用来检验 CO2是否除尽。将除去 CO2的气体通过盛有无水氯化钙的装置 G 干燥,然后通过盛有 CuO 的装置 H,CuO 将 CO 氧化为 CO2,再将气体通过盛有澄清石灰水的 D 装置,用来检验 CO2的存在。因 CO 有毒,最后可将尾气通过排水法收集。若前一个装置 D 中澄清石灰水不变浑浊,说明草酸晶体分解的产物CO2已除尽;H 中黑色 CuO 变红,同时其后的装置 D 中澄清石灰水变浑浊,说明草酸晶体分解产物中含有 CO。(3)根据强酸制弱酸的反应原理,可选择 NaHCO3中加入草酸溶液的实验
15、方法来证明草酸的酸性比碳酸的强。根据酸碱中和反应原理,可采用中和滴定的方法用 NaOH 标准溶液来滴定一定物质的量浓度的草酸溶液,根据反应的草酸与 NaOH 的物质的量的比值为 12,证明草酸是二元酸。答案:(1)有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊 CO 2 冷凝(水蒸气、草酸等),防止草酸进入装置 C 反应生成沉淀,干扰 CO2的检验(2)F、D、G、H、D、I CuO H 中黑色粉末变为红色,其后的 D 中澄清石灰水变浑浊(3)向盛有少量 NaHCO3的试管里滴加草酸溶液,有气泡产生 用 NaOH 标准溶液滴定草酸溶液,消耗 NaOH 的物质的量为草酸的 2 倍77(2019宁波模拟)一定条件下
16、,草酸铜晶体(CuC 2O4xH2O)受热分解的化学方程式为 CuC2O4xH2O CuOCOCO 2 xH2O。某化学兴趣小组设计如图装= = = = = 置,探究草酸铜晶体分解的气体产物。请回答下列问题:(1)该套实验装置的明显缺陷是_。(2)实验过程中观察到 B 中白色无水硫酸铜变成蓝色,C、F 中澄清石灰水变浑浊,E 中_ (填实验现象),则可证明草酸铜晶体热分解的气体产物是H2O、CO、CO 2。(3)该兴趣小组改变热分解反应条件,完全反应后发现 C 中白色沉淀量明显较先前实验多,而 E、F 中未见明显现象,请推测 A 装置中固体产物成分并设计一个实验方案,用化学方法验证固体产物_(
17、不考虑操作和药品的问题)。解析:实验中 A 为热分解装置,B 用于检验水,C 用于检验并吸收 CO2,D 为干燥装置,E 中 CO 与氧化铜在加热条件下反应生成 CO2,F 用于检验 CO2的生成,以证明 A 中生成CO,实验缺少尾气处理装置。(1)CO 有毒,可污染环境,从环保角度考虑,该套实验装置的明显缺陷是没有处理尾气。(2)实验过程中观察到 B 中白色无水硫酸铜变成蓝色,可证明生成水,C、F 中澄清石灰水变浑浊,且 E 中黑色固体变红色,可说明草酸铜晶体热分解的气体产物中有 CO、CO 2。(3)由于改变了反应条件,可能使分解生成的 CO 直接把 CuO 还原为 Cu 单质,这样没有
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