2019届一轮复习苏教版专题4第1单元含硅矿物与信息材料学案 14页

专题　非金属及其化合物 第一单元　含硅矿物与信息材料 考纲定位 全国卷5年考情 ‎1.掌握碳、硅单质及其重要化合物的主要性质及应用。‎ ‎2.了解碳、硅单质及其重要化合物对环境质量的影响。‎ ‎3.了解常见的无机非金属材料。‎ ‎4.了解碳、硅及其重要化合物的制备方法。‎ ‎2017年：Ⅱ卷T13(B)、T26(2)；Ⅲ卷T11(C)、T27(2)‎ ‎2016年：Ⅱ卷T7；Ⅲ卷T7(D)‎ ‎2015年：Ⅰ卷T26；Ⅱ卷T7(A)、T13(D)‎ ‎2014年： Ⅰ卷T8(A、C)、T13(D)；Ⅱ卷 T7(A、D)、T9(B)、T10(C)‎ ‎2013年：Ⅰ卷T7(D)；Ⅱ卷T9(B)、T10(C)‎ 考点1| 碳、硅及其氧化物 ‎(对应学生用书第59页)‎ ‎ [考纲知识整合]‎ ‎1．碳、硅单质的存在形式 碳 硅 存在 形式 既有游离态，又有化合态 因有亲氧性，所以仅有化合态 单质 金刚石、石墨、C60等同素异形体 晶体硅和无定形硅两大类 ‎2．碳、硅单质的结构、物理性质与用途 ‎ (1)碳、硅单质的结构 ‎ 金刚石：空间网状结构；石墨：层状结构；‎ ‎ 晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构。‎ ‎ (2)碳、硅的物理性质和用途(用短线连接起来)：‎ ‎ 【提示】　①—c　②—a　③—e　④—b　⑤—d ‎3．碳、硅的化学性质(写出有关化学方程式)‎ ‎ (1)碳的化学性质 ‎ ‎ ‎ (2)硅的化学性质 ‎ ‎ ‎ ①与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。‎ ‎ ②与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。‎ ‎ ③与O2反应：Si＋O2SiO2。‎ ‎4．工业制备纯硅(写出有关化学方程式)‎ ‎ ‎ ‎ 提醒：(1)自然界中没有游离态硅，工业上常用焦炭在电炉中还原SiO2得到粗硅。　(2)Si的还原性强于C，但C能还原SiO2生成Si，且氧化产物为CO：‎2C＋SiO2Si＋2CO↑，其原因是产物CO为气体，它的放出降低了生成物浓度，促使反应向正反应方向进行。且该反应必须在隔绝空气的条件下进行。‎ ‎5．碳、硅的氧化物 ‎ (1)一氧化碳的性质及应用 ‎ ①物理性质：无色无味的气体，难溶于水，能使人中毒的原因是与人体内血红蛋白相结合，因缺氧而中毒。‎ ‎ ②化学性质及应用(写出有关化学方程式)‎ ‎ a．可燃性：2CO＋O22CO2，可作燃料。‎ ‎ b．还原性：CO还原Fe2O3的反应为3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，可用于冶炼金属。‎ ‎ (2)CO2与SiO2性质的比较 ‎ ①共性 ‎ 均属于酸性氧化物，均能与碱、金属氧化物反应，写出二者与NaOH溶液(足量)反应的离子方程式：CO2＋2OH－===CO＋H2O、SiO2＋2OH－===SiO＋H2O；二者与CaO反应的化学方程式：CO2＋CaO===CaCO3、SiO2＋CaOCaSiO3。‎ ‎ ②差异性 ‎ a．SiO2与氢氟酸反应的化学方程式：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。‎ ‎ b．SiO2与Na2CO3、CaCO3的反应——工业制玻璃 ‎ SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑；‎ ‎ SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑。‎ ‎ c．CO2与H2O反应的化学方程式：CO2＋H2OH2CO3。‎ ‎ d．SiO2为高硬度、高熔沸点的固体，不溶于水，而CO2为低熔沸点的气体，可溶于水。‎ ‎ (3)SiO2与CO2的用途 ‎ ①CO2：制饮料、碳酸盐，干冰用作制冷剂，作灭火剂，干冰用作人工降雨。‎ ‎ ②SiO2：光导纤维、制光学仪器、电子部件，水晶可制作饰品。‎ ‎ (4)CO2的制法 ‎ 用大理石与稀盐酸或稀硝酸发生反应的离子方程式：‎ ‎ CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O。‎ ‎ 提醒：(1)CO2与水反应生成碳酸，但SiO2不溶于水，不能用SiO2与水反应制备硅酸。　(2)SiO2既能与HF反应，又能与NaOH溶液反应，但SiO2不是两性氧化物。　(3)不能利用大理石与稀H2SO4反应制CO2，因为CaCO3与H2SO4反应生成的CaSO4微溶，覆盖在CaCO3的表面，阻止反应的继续进行。‎ ‎[高考命题点突破]‎ 命题点1　碳及其氧化物的主要性质及其探究 ‎1．下列说法正确的是________(填序号)。‎ ‎ (1)(2017·全国Ⅲ卷)燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放 ‎ (2)(2016·全国Ⅱ卷)燃料燃烧产物CO2是温室气体之一 ‎ (3)(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 ‎ (4)(2016·四川高考)标准状况下，‎5.6 L CO2气体中含有氧原子数为0.5NA ‎ (5)(2016·海南高考)将澄清石灰水滴入某溶液证明其中存在CO ‎ (6)(2014·全国Ⅱ卷)利用如图装置除去CO气体中的CO2气体 ‎ (7)(2015·江苏高考)元素碳的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体 ‎ (8)(2013·江苏高考)甲、乙、丙均含有相同的某种元素，它们之间具有转化关系：甲乙丙，若甲为焦炭，则丁可能是O2‎ ‎ (9)(2017·全国Ⅲ卷)含石墨烯的电极中石墨烯作用主要是提高电极的导电性 ‎ 【答案】　(2)(4)(8)(9)‎ ‎2．甲气体可发生如下变化：‎ ‎ 甲气体乙气体丙气体乙气体丁固体。则甲、乙、丙、丁分别为(　　) 【导学号：91720143】‎ ‎ A．CO2、CO、O2、CaO ‎ B．O2、CO、CO2、CaCO3‎ ‎ C．O2、CO2、CO、CaCO3‎ ‎ D．CO、CO2、O2、Ca(OH)2‎ ‎ C　[根据实验过程中的现象可依次确定丁为CaCO3，乙为CO2，丙为CO，甲为O2。]‎ ‎3．(2018·信阳模拟)为检验二氧化碳气体中是否混有一氧化碳，某课外兴趣小组的同学设计了如图所示的实验装置：‎ ‎ 根据装置回答问题：‎ ‎ (1)A装置的作用是_______________________________________________。‎ ‎ (2)实验后怎样处理尾气________，发生反应的化学方程式为_______________________________________________________________。‎ ‎ (3)若实验时观察到________________________________________________‎ ‎ _______________________________________________________________，‎ ‎ 则证明原气体中一定含有一氧化碳。‎ ‎ 【解析】　(1)除去混合气体中的CO2时，可先将混合气体通入盛有浓NaOH溶液的洗气瓶中，故A装置的作用是吸收CO2，以排除对下面实验的干扰。‎ ‎ (2)CO有毒，故将CO点燃生成CO2才能排放到空气中。‎ ‎ (3)CO还原CuO的实验现象是黑色粉末变成红色，故利用这一现象来证明原气体中一定含有CO。‎ ‎ 【答案】　(1)吸收CO2‎ ‎ (2)点燃　2CO＋O22CO2‎ ‎ (3)B中无明显现象，装置C中黑色粉末变成光亮的红色，D中澄清石灰水变浑浊 各装置的作用是：‎ 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 C——CO还原CuO：CO＋CuOCu＋CO2‎ D——验证CO的氧化产物CO2‎ 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 确定混合气体中含有CO气体的实验现象是：‎ C中的物质由黑色变成光亮的红色，B中无明显现象，D中的澄清石灰水变浑浊。‎ ‎　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。‎ ‎ (1)CO(CO2)：____________________________________________________。‎ ‎ (2)CO2(CO)：____________________________________________________。‎ ‎ (3)CO2(O2)：_____________________________________________________。‎ ‎ (4)CO2(SO2)：____________________________________________________。‎ ‎ (5)CO2(HCl)：____________________________________________________。‎ ‎ 【答案】　(1)通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶　(2)通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管　(3)通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管　(4)通过盛有饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液的洗气瓶　(5)通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶 命题点2　硅及其氧化物的主要性质及应用 ‎4．下列说法正确的是________(填序号)。‎ ‎ (1)(2016·全国Ⅲ卷)因为HF与SiO2反应，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记 ‎ (2)(2016·江苏高考)下列转化在一定条件下能够实现：SiO2SiCl4Si ‎ (3)Si→SiO2→H2SiO3→SiO2→SiO均能一步转化 ‎ (4)(2016·上海高考)用NaOH溶液不能分离氧化铁中混有的二氧化硅 ‎ (5)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O体现了SiO2为酸性氧化物的性质 ‎ (6)硅的最高价氧化物可用于制造光导纤维，光导纤维能导电 ‎ (7)(2015·安徽高考)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 ‎ (8)(2014·海南高考)Si和SiO2都用于制造光导纤维 ‎ (9)(2013·广东高考)SiO2可与HF反应，因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中 ‎ (10)存放NaOH溶液的试剂瓶应用橡皮塞，不用玻璃塞的理由是玻璃中含有的SiO2与NaOH反应生成Na2SiO3‎ ‎ 【答案】　(1)(5)(9)(10)‎ ‎5．(2018·临沂模拟)据报道，科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解，从中提取一种叫做生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料，将少量这种材料掺入混凝土中，即可制备出超高强度的高性能混凝土。下列关于二氧化硅的说法正确的是(　　)‎ ‎ A．二氧化硅溶于水生成硅酸，所以二氧化硅属于酸性氧化物 ‎ B．将二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以得到硅酸 ‎ C．因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳 ‎ 酸强 ‎ D．水晶是比较纯净的二氧化硅，沙子的主要成分是硅酸盐 ‎ B　[A项，SiO2与H2O不反应；C项，H2SiO3酸性比H2CO3弱；D项，沙子的主要成分为SiO2。]‎ ‎(1)一般情况下，碱性氧化物与酸反应，酸性氧化物与碱反应，不与酸反应，但SiO2是酸性氧化物，却能与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，所以不能用玻璃容器盛放氢氟酸，可以用氢氟酸刻蚀玻璃。‎ ‎(2)一般情况下，酸性氧化物与水反应能生成相应的酸，如CO2＋H2OH2CO3，但SiO2不溶于水，不与水反应。‎ ‎(3)一般情况下，因为碳酸的酸性比硅酸强，可发生反应，如Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，即符合“较强酸制较弱酸”的复分解反应规律。而SiO2与Na2CO3、CaCO3高温可以发生反应：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑(原理是：难挥发性物质制备易挥发性物质)。‎ 命题点3　CO2与碱反应的产物判断 ‎6．往100 mL NaOH溶液中通入CO2，充分反应后，在减压和较低温度下，小心将溶液蒸干，得白色固体M。通入CO2的体积V(CO2)/mL(标准状况下，下同)与M的质量W/g的关系如图。 【导学号：91720144】‎ ‎ (1)A点时，白色固体M的化学式为________，通入CO2的体积为________mL。‎ ‎ (2)C点时，白色固体M的化学式为________，通入CO2的体积为________mL。‎ ‎ (3)推算B点时M的组成________(用化学式表示)及通入CO2气体的体积为________mL。‎ ‎ 【解析】　首先NaOH转化为Na2CO3，继续通CO2又转化为NaHCO3，结合图形得出：A点M为Na2CO3，V(CO2)＝1 120 mL；C点M为NaHCO3，V(CO2)＝2 240 mL；B点为Na2CO3和NaHCO3的混合物，由守恒法求出V(CO2)＝1‎ ‎ 792 mL。‎ ‎ 【答案】　(1)Na2CO3　1 120　(2)NaHCO3　2 240‎ ‎ (3)Na2CO3和NaHCO3　1 792‎ 当n(OH－)∶n(CO2)的值不同时产物如下：‎ 命题点4　硅的实验室制备探究 ‎7．硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：‎ ‎ (1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：‎ ‎ 高纯硅 ‎ ①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式：___________________‎ ‎ _______________________________________________________________。‎ ‎ ②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式：____________________‎ ‎ _______________________________________________________________；‎ ‎ H2还原SiHCl3过程中若混有O2，可能引起的后果是__________________‎ ‎ ______________________________________________________________。‎ ‎ (2)化学研究性学习小组在探究硅的制取方法时，从资料查阅到下列信息：‎ ‎ Ⅰ.Mg在高温条件下可与SiO2反应；‎ ‎ Ⅱ.金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐和SiH4；‎ ‎ Ⅲ.SiH4在空气中自燃 ‎ 他们根据信息进行实验，当用足量稀H2SO4溶解第Ⅰ步实验获得的固体产物时，发现有爆鸣声和火花；然后过滤、洗涤、干燥；最后称量、计算，测得其产率只有预期值的63%左右。‎ ‎ ①第Ⅰ步实验发生反应的化学方程式是______________________________‎ ‎ _______________________________________________________________。‎ ‎ ②用稀H2SO4溶解第Ⅰ 步实验获得固体产物时，产生爆鸣声和火花的原因是_________________________________________________________________‎ ‎ ________________________________________________________________。‎ ‎ 【解析】　在SiHCl3中，把硅考虑为＋4价，则氢为－1价，氯为－1价，SiHCl3水解时，－1价氢还原水中＋1价的氢，生成氢气。‎ ‎ 【答案】　(1)①SiHCl3＋H2Si＋3HCl ‎ ②SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl　高温下，H2遇O2发生爆炸 ‎ (2)①2Mg＋SiO22MgO＋Si、2Mg＋SiMg2Si ‎ ②硅化镁与稀硫酸反应生成的SiH4可自燃，即发生反应Mg2Si＋2H2SO4===2MgSO4＋SiH4↑，SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O 考点2| 硅酸及其盐和无机非金属材料 ‎(对应学生用书第62页)‎ ‎ [考纲知识整合]‎ ‎1．硅酸的性质、制备与应用(写出有关的化学方程式)‎ ‎ 提醒：硅胶制备 ‎ 硅酸在水中易聚合形成硅酸凝胶，经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为硅胶。‎ ‎2．硅酸盐 ‎ 由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。‎ ‎ (1)硅酸钠 ‎ ①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。‎ ‎ ②与酸性较硅酸强的酸反应 ‎ a．与盐酸反应的化学方程式：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。‎ ‎ b．与少量SO2的水溶液反应的离子方程式：‎ ‎ SiO＋SO2＋H2O===H2SiO3↓＋SO。‎ ‎ ③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。‎ ‎ (2)硅酸盐的组成 ‎ 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Na2O·SiO2，长石(K2Al2Si6O16)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。‎ ‎ 提醒：(1)氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。　(2)硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐是硅酸钠，其水溶液称为泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液。硅胶(mSiO2·nH2O)是一种很好的无毒干燥剂。‎ ‎3．无机非金属材料 ‎ (1)传统无机非金属材料 水泥 玻璃 陶瓷 生产原料 黏土、石灰石 纯碱、石灰石、石英 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 生产条件 高温 ‎ (2)新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。‎ ‎ (3)特殊功能的含硅物质 ‎ ①碳化硅具有金刚石结构，可用作磨料。‎ ‎ ②含硅元素4%的硅钢具有导磁性。‎ ‎ ③硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。‎ ‎ 提醒：玻璃生产中的两个重要反应：‎ ‎ Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑；‎ ‎ CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。‎ ‎[高考命题点突破]‎ 命题点1　硅酸及其盐和无机非金属材料 ‎1．下列说法正确的是________(填序号)。‎ ‎ (1)(2016·全国Ⅲ卷)HF与SiO2反应实际应用是氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记 ‎ (2)(2015·全国Ⅱ卷)硅胶可用作食品干燥剂 ‎ (3)(2014·全国Ⅰ卷)如图：①中为浓硝酸，②中为Na2CO3，③中为Na2SiO3溶液，可证明酸性：硝酸＞碳酸＞硅酸 ‎ (4)(2012·全国卷)合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料 ‎ (5)陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐 ‎ (6)(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 ‎ (7)(2016·四川高考)pH＝2的溶液中可能大量存在Na＋、NH、SiO ‎ (8)(2016·江苏高考)向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸的离子方程式：Na2SiO3＋‎ ‎ 2H＋===H2SiO3↓＋2Na＋‎ ‎ (9)(2015·山东高考)向Na2SiO3溶液中通入过量SO2的离子方程式：SiO＋SO2＋H2O===H2SiO3↓＋SO ‎ (10)(2015·重庆高考)烧结黏土制陶瓷，不涉及化学反应 ‎ 【答案】　(1)(2)(6)‎ ‎2．青石棉是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀HNO3溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是(　　)‎ ‎ A．青石棉是一种硅酸盐材料 ‎ B．青石棉中含有一定量的石英晶体 ‎ C．青石棉的化学组成可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O ‎ D．1 mol青石棉能使1 mol HNO3被还原 ‎ B　[青石棉是一种硅酸盐，Si元素以盐的形式存在，不含有SiO2晶体。]‎ ‎(1)氧化物的一般书写顺序：活泼金属氧化物―→较活泼金属氧化物―→二氧化硅―→水。‎ ‎(2)氧化物前计量数的配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置计量数，且不同氧化物间以“·”隔开。‎ ‎(3)当计量数配置出现分数时一般应化为整数。如正长石：KAlSi3O8将K2O·Al2O3·3SiO2，写成K2O·Al2O3·6SiO2，但原子个数比不变。‎ 命题点2　硅及其化合物的转化关系及应用 ‎3．SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是 (　　) ‎ ‎【导学号：91720145】‎ ‎ A．图中所有反应都不属于氧化还原反应 ‎ ‎ B．硅酸盐的化学性质稳定，常用于制造光导纤维 ‎ C．可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙 ‎ D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高 ‎ C　[图中SiO2与CaO、CaCO3、Na2CO3反应不属于氧化还原反应，SiO2与C、Si与Cl2、SiCl4与H2的反应属于氧化还原反应，A错误；光导纤维的主要成分是SiO2而不是硅酸盐，B错误；玻璃没有固定的熔点，D错误。]‎ ‎4．已知A是灰黑色的、有金属光泽的固体单质。根据如图所示的物质之间的转化关系，回答下列有关问题。‎ ‎ (1)写出B、C两物质的名称：B________、C________。‎ ‎ (2)写出D→B的化学方程式：______________________________________‎ ‎ _______________________________________________________________。‎ ‎ (3)写出B→C的离子方程式：______________________________________‎ ‎ _______________________________________________________________。‎ ‎ (4)(2017·全国Ⅱ卷)D不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为______________________________________________________________‎ ‎ _______________________________________________________________。‎ ‎ 【解析】　由题意知：A为Si，B为Na2SiO3，C为H2SiO3，D为SiO2。‎ ‎ 【答案】　(1)硅酸钠　硅酸　(2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　(3)SiO＋H2O＋CO2===CO＋H2SiO3↓‎ ‎ (4)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O