（新課改省份專版）2022高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 4.1 點(diǎn)點(diǎn)突破 碳、硅及其重要化合物學(xué)案（含解析）

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1、（新課改省份專版）2022高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 4.1 點(diǎn)點(diǎn)突破 碳、硅及其重要化合物學(xué)案（含解析） 考試要求 教學(xué)建議 1.了解氯、氮、硫及其重要化合物的主要性質(zhì)。 2.認(rèn)識(shí)氯、氮、硫及其重要化合物在生產(chǎn)中的應(yīng)用和對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。 3.必做實(shí)驗(yàn)：不同價(jià)態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。 4.結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)非金屬及其化合物的多樣性。 5.了解通過化學(xué)反應(yīng)可以探索物質(zhì)性質(zhì)、實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化。 6.認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化在自然資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)中的重要價(jià)值。 　　本章既是化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)，也是高考的重點(diǎn)。共安排11課時(shí)給予細(xì)化落實(shí)。1～8課時(shí)重在落實(shí)教材基點(diǎn)、高考重點(diǎn)；9課時(shí)重在對(duì)本章知識(shí)的系統(tǒng)歸納和拓展；

2、10、11課時(shí)重在對(duì)高考必考題型的研究和指導(dǎo)。尤其需要指出的是10、11課時(shí)是對(duì)整個(gè)“元素及其化合物”知識(shí)的歸納和拔高。 從學(xué)習(xí)層級(jí)來(lái)說(shuō)，這11個(gè)課時(shí)分三個(gè)層級(jí)，從知識(shí)到能力到高考，層層遞進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣、步步提能。循此路徑復(fù)習(xí)，讓考生學(xué)得扎實(shí)、考得明白。 知識(shí)點(diǎn)一　碳及其重要化合物 1．碳單質(zhì) (1)存在：碳單質(zhì)的存在形式有金剛石、石墨、木炭、足球烯，它們互為同素異形體。 (2)結(jié)構(gòu)：金剛石：正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；石墨：平面正六邊形層狀結(jié)構(gòu)。 (3)物理性質(zhì)：金剛石熔點(diǎn)高、硬度大；石墨熔點(diǎn)高、質(zhì)，有滑膩感，是電的良導(dǎo)體。 (4)主要化學(xué)性質(zhì)——還原性 可燃性 2C＋O2(不足

3、)2CO、C＋O2(足量)CO2 與氧化 物反應(yīng) CuO：2CuO＋C2Cu＋CO2↑(冶煉金屬) SiO2：SiO2＋2CSi＋2CO↑(制取粗硅) H2O：C＋H2O(g)CO＋H2(制取水煤氣) 與強(qiáng)氧化 性酸反應(yīng) 濃H2SO4：C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O 濃HNO3：C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 2．一氧化碳(CO) (1)物理性質(zhì) 無(wú)色氣體，有毒，難溶于水。 (2)化學(xué)性質(zhì)——還原性 ①燃燒：2CO＋O22CO2，淡藍(lán)色火焰； ②還原CuO：CuO＋COCu＋CO2(冶煉金屬)。 3．二氧化碳(CO2

4、) (1)物理性質(zhì)：CO2是一種無(wú)色、無(wú)味的氣體，能溶于水，固態(tài)CO2俗稱干冰。 (2)化學(xué)性質(zhì)：與H2O、Na2O、Ca(OH)2(足量、澄清)、Mg反應(yīng)的方程式分別為CO2＋H2OH2CO3、Na2O＋CO2===Na2CO3、CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O 2Mg＋CO22MgO＋C。 (3)CO2在自然界中的循環(huán) ①CO2的主要來(lái)源：大量含碳燃料的燃燒。 ②自然界消耗CO2的主要反應(yīng)： a．溶于江水、海水中：CO2＋H2OH2CO3； b．光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為O2； c．巖石的風(fēng)化：CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2。

5、(4)CO、CO2氣體的除雜方法 CO中混有CO2 通過盛有NaOH溶液的洗氣瓶，然后干燥氣體 CO2中混有CO 通過盛有灼熱CuO的硬質(zhì)試管 CO2中混有少量SO2或HCl 通過盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶，然后干燥氣體 ①澄清石灰水只用于檢驗(yàn)CO2，不能用于除去混合氣體中的CO2，應(yīng)用NaOH溶液除去； ②CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液均無(wú)沉淀產(chǎn)生 4．碳酸(H2CO3) 弱酸性、不穩(wěn)定性。碳酸(H2CO3)只能在水中存在。H2CO3在水中與CO2共存，因此常把CO2＋H2O當(dāng)碳酸用。 5．碳酸的酸式鹽和正鹽的比較 (1)在水中的溶解性 ①含K＋

6、、Na＋、NH的正鹽易溶于水，其余一般不溶于水；酸式鹽均能溶于水。 ②一般來(lái)說(shuō)，在相同溫度下，難溶性正鹽溶解度小于其酸式鹽溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2>CaCO3；可溶性正鹽溶解度大于其酸式鹽溶解度，如溶解度Na2CO3>NaHCO3。 (2)水溶液酸堿性強(qiáng)弱 物質(zhì)的量濃度相同時(shí)，正鹽溶液的pH大于其酸式鹽溶液，如pH：Na2CO3溶液>NaHCO3溶液。 (3)熱穩(wěn)定性 一般來(lái)說(shuō)，熱穩(wěn)定性順序?yàn)檎}>酸式鹽>碳酸，如穩(wěn)定性Na2CO3>NaHCO3>H2CO3?？扇苄哉}>難溶性正鹽，如CaCO3高溫分解，而K2CO3不易分解。 (4)與酸的反應(yīng) ①CaCO3與鹽酸反應(yīng)的

7、離子方程式： CaCO3＋2H＋===H2O＋CO2↑＋Ca2＋。 ②Ca(HCO3)2與鹽酸反應(yīng)的離子方程式： HCO＋H＋===H2O＋CO2↑。 (5)與堿的反應(yīng) ①Na2CO3與Ca(OH)2反應(yīng)的離子方程式： CO＋Ca2＋===CaCO3↓。 ②NaHCO3與足量Ca(OH)2反應(yīng)的離子方程式： HCO＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O。 Ca(OH)2與足量NaHCO3反應(yīng)的離子方程式： Ca2＋＋2OH－＋2HCO===CaCO3↓＋CO＋2H2O。 [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。 (1)(2018·全國(guó)卷Ⅱ)

8、碳酸鋇可用于胃腸X射線造影檢查(×) (2)(2018·天津高考)溶解度：Na2CO3

9、至過量，渾濁消失(√) (8)向CaCl2溶液中通入CO2，無(wú)明顯現(xiàn)象，若先通入NH3再通入CO2，溶液會(huì)變渾濁(√) (9)向飽和Na2CO3溶液中通入過量的CO2氣體，有晶體析出(√) (10)向NaAlO2溶液中通入CO2氣體，一開始有白色沉淀生成，CO2過量，沉淀溶解(×) 2．(2018·江蘇高考)CO2是自然界碳循環(huán)中的重要物質(zhì)。下列過程會(huì)引起大氣中CO2含量上升的是(　　) A．光合作用　　　　　　 B．自然降雨 C．化石燃料的燃燒 D．碳酸鹽的沉積 解析：選C　化石燃料燃燒產(chǎn)生大量CO2，會(huì)引起大氣中CO2含量上升。 3．(2017·北京高考)我國(guó)在CO2催化

10、加氫制取汽油方面取得突破性進(jìn)展，CO2轉(zhuǎn)化過程示意圖如下： 下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．反應(yīng)①的產(chǎn)物中含有水 B．反應(yīng)②中只有碳碳鍵形成 C．汽油主要是C5～C11的烴類混合物 D．圖中a的名稱是2-甲基丁烷 解析：選B　反應(yīng)①是CO2與H2反應(yīng)生成了CO，根據(jù)元素守恒可推斷有H2O生成，A項(xiàng)正確；反應(yīng)②是CO與H2反應(yīng)生成(CH2)n，(CH2)n中還含有碳?xì)滏I，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由示意圖可知，汽油的主要成分是C5～C11的烴類混合物，C項(xiàng)正確；根據(jù)a的球棍模型，可得其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3CH(CH3)CH2CH3，系統(tǒng)名稱為2-甲基丁烷，D項(xiàng)正確。 知識(shí)點(diǎn)二　硅及其化合物、無(wú)機(jī)非

11、金屬材料 1．硅(Si) (1)硅的存在 硅在自然界中以化合態(tài)存在，在地殼中的含量?jī)H次于氧。 (2)物理性質(zhì) 灰黑色，硬度大，熔、沸點(diǎn)高，具有金屬光澤。 (3)化學(xué)性質(zhì) 常溫下與F2、HF、NaOH反應(yīng)；加熱時(shí)能與H2化合生成不穩(wěn)定的氫化物SiH4，加熱時(shí)還能與Cl2、O2化合分別生成SiCl4、SiO2。涉及的化學(xué)方程式如下： ①與非金屬單質(zhì)反應(yīng) ②與氫氟酸反應(yīng)：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 ③與NaOH溶液反應(yīng)： Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 (4)制備方法 ①制取粗硅：工業(yè)上，用焦炭在電爐中還原SiO2得到含有少量雜質(zhì)的粗

12、硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 ②粗硅提純：Si＋2Cl2SiCl4，SiCl4＋2H2Si＋4HCl。 [提醒]　①用焦炭還原SiO2，產(chǎn)物是CO而不是CO2。 ②粗硅中含碳等雜質(zhì)，與Cl2反應(yīng)生成的SiCl4中含有CCl4等雜質(zhì)，經(jīng)過分餾提純SiCl4后，再用H2還原，得到高純度硅。 (5)主要用途 ①良好的半導(dǎo)體材料；②太陽(yáng)能電池；③計(jì)算機(jī)芯片。 2．二氧化硅(SiO2) (1)二氧化硅的組成 二氧化硅存在于沙子、石英、水晶、瑪瑙(含雜質(zhì)的石英)等中。SiO2是由Si和O按原子個(gè)數(shù)比1∶2直接構(gòu)成。Si、SiC、Si3N4、BN等也是直接由原子構(gòu)成的。 (2)二氧化

13、硅的性質(zhì)及用途 物理性質(zhì) 硬度大，熔、沸點(diǎn)高，常溫下為固體，不溶于水 化學(xué)性質(zhì) 與水反應(yīng) 不反應(yīng) 與酸反應(yīng) 只與氫氟酸反應(yīng)：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 與堿反應(yīng) 如與NaOH反應(yīng)：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛堿液的試劑瓶用橡膠塞) 與鹽反應(yīng) 如與Na2CO3反應(yīng)： SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ 與堿性氧 化物反應(yīng) 如與CaO反應(yīng)：CaO＋SiO2CaSiO3 用途 光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器、電子部件 [提醒]?、賁iO2是H2SiO3的酸酐，但SiO2不與水反應(yīng)，不能用SiO2直接與水作用制備H

14、2SiO3。 ②氫氟酸能與SiO2反應(yīng)，故氫氟酸不能盛放在玻璃瓶中，而應(yīng)存放在塑料瓶中。 3．硅酸和硅酸鹽 (1)硅酸(H2SiO3) (2)硅酸鹽(如Na2SiO3) ①白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱水玻璃，有黏性，水溶液顯堿性。 ②與酸性較硅酸強(qiáng)的酸反應(yīng)： a．與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式： Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。 b．與CO2水溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式： Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。 ③用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。 (3)硅酸鹽組成的表示 通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式

15、表示硅酸鹽的組成。如硅酸鈉(Na2SiO3)可表示為Na2O·SiO2，石棉(CaMg3Si4O12)可表示為CaO·3MgO·4SiO2。 [提醒]?、貼a2SiO3的水溶液是一種黏合劑，是制備硅膠和木材防火劑等的原料；Na2SiO3易與空氣中的CO2、H2O反應(yīng)，要密封保存。 ②可溶性碳酸鹽、硅酸鹽的水溶液呈堿性，保存該溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，應(yīng)用橡膠塞。 4．無(wú)機(jī)非金屬材料 (1)傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料 ①常見硅酸鹽材料比較 水泥 玻璃 陶瓷 生產(chǎn)原料 石灰石、黏土 純堿、石灰石、石英 黏土 主要設(shè)備 水泥回轉(zhuǎn)窯 玻璃窯 陶瓷窯 ②玻璃生產(chǎn)中的兩個(gè)

16、重要反應(yīng)： Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑； CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。 (2)新型無(wú)機(jī)非金屬材料 材料類別 主要特性 示例 用途 高溫結(jié)構(gòu) 陶瓷 能承受高溫，強(qiáng)度高 氮化硅陶瓷 汽輪機(jī)葉片、軸承、永久性模具等 半導(dǎo)體 陶瓷 具有電學(xué)特性 二氧化錫陶瓷 集成電路中的半導(dǎo)體 光學(xué)材料 具有光學(xué)特性 光導(dǎo)纖維 光纜通訊、醫(yī)療、照明等 生物陶瓷 具有生物功能 氧化鋁陶瓷 人造骨骼、人造關(guān)節(jié)、接骨螺釘 [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。 (1)(2018·天津高考)漢代燒制出“明如

17、鏡、聲如磬”的瓷器，其主要原料為黏土(√) (2)(2018·江蘇高考)因?yàn)镾iO2熔點(diǎn)高、硬度大，所以可用于制光導(dǎo)纖維(×) (3)(2017·江蘇高考)下列轉(zhuǎn)化能一步實(shí)現(xiàn)： CaCO3CaOCaSiO3(√) (4)(2016·全國(guó)卷Ⅲ)因?yàn)镠F與SiO2反應(yīng)，故用氫氟酸在玻璃器皿上刻蝕標(biāo)記(√) (5)(2016·江蘇高考)下列轉(zhuǎn)化在給定條件下能夠?qū)崿F(xiàn)： SiO2SiCl4Si(×) (6)(2016·海南高考)石英砂可用于生產(chǎn)單晶硅(√) (7)(2016·上海高考)用氫氧化鈉溶液不能分離氧化鐵中混有的二氧化硅(×) (8)(2016·四川高考)硅膠作袋裝食品的干燥劑

18、的過程中沒有發(fā)生化學(xué)變化(√) (9)(2015·山東高考)向Na2SiO3溶液中通入過量SO2的離子方程式：SiO＋SO2＋H2O===H2SiO3↓＋SO(×) (10)(2015·重慶高考)燒結(jié)黏土制陶瓷，不涉及化學(xué)反應(yīng)(×) 2．從石英砂制取高純硅的主要化學(xué)反應(yīng)如下： ①SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑ ②Si(粗)＋2Cl2SiCl4 ③SiCl4＋2H2Si(純)＋4HCl 關(guān)于上述反應(yīng)的敘述不正確的是(　　) A．①③是置換反應(yīng)，②是化合反應(yīng) B．高溫下，焦炭與氫氣的還原性均強(qiáng)于硅 C．任一反應(yīng)中，每消耗或生成28 g硅，均轉(zhuǎn)移4 mol電子 D．高溫下在

19、爐子里將石英砂、焦炭、氯氣、氫氣按比例混合就能得到高純硅 解析：選D　在氧化還原反應(yīng)中，還原劑的還原性比還原產(chǎn)物的強(qiáng)，B正確；根據(jù)元素化合價(jià)的變化，每消耗或生成28 g (1 mol)硅，均轉(zhuǎn)移4 mol電子，C正確；題中的三個(gè)反應(yīng)是在三個(gè)不同反應(yīng)器中發(fā)生，D錯(cuò)誤。 3．水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應(yīng)用于耐火材料、洗滌劑生產(chǎn)等領(lǐng)域，是一種重要的工業(yè)原料。如圖是用稻殼灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工藝流程： 下列說(shuō)法正確的是(　　) A．原材料稻殼灰價(jià)格低廉，且副產(chǎn)品活性炭有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值 B．操作A與操作B完全相同 C．該流程中硅元素的化合價(jià)發(fā)生改變 D．反應(yīng)器中發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)為SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O 解析：選A　A項(xiàng)，稻殼灰來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉，活性炭具有吸附性，有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，正確；B項(xiàng)，操作A為過濾，操作B為蒸發(fā)濃縮，是兩種不同的操作，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，SiO2中硅元素的化合價(jià)是＋4價(jià)，Na2SiO3中硅元素的化合價(jià)是＋4價(jià)，所以該流程中硅元素的化合價(jià)沒有發(fā)生改變，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由復(fù)分解反應(yīng)的概念可知，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O不屬于復(fù)分解反應(yīng)，錯(cuò)誤。