2008高考化学复习 碳族元素 无机非金属材料

2008高考化学复习 碳族元素 无机非金属材料

‎2008高考化学复习 第七章 碳族元素 无机非金属材料 ‎◆本章知识网络 ‎1．碳及其化合物 ‎2．硅及其化合物 ‎3.材料 金属材料 ‎ 传统型 材料 无机非金属材料 ‎ 新型 高分子材料 ◆ 考纲要求：‎ 1． 解碳族元素的性质及其递变规律。‎ 2． 握硅和二氧化碳的晶体结构、性质和用途。‎ ◆ 教材导读 一、碳族元素 1． 组成和结构特点。‎ ⑴．碳族元素包括 、 、 、 、 五种元素，位于元素周期表的 族。‎ ⑵．碳族元素原子最外层有 个电子，在化学反应中不易 或 电子，易形成 键。主要化合价有 和 ，其中 和 有负价。碳族元素在化合物中多以 价稳定，而铅在化合物中则以 价稳定。‎ 2． 性质的递变规律。‎ 随着原子序数的增大，碳族元素的原子半径依次 ，由 元素逐渐转变为 元素，即 性逐渐增强， 性逐渐减弱；最高价含氧酸的酸性 ，碱性 ；气态氢化物的稳定性 ，还原性 。‎ 二、硅和二氧化碳 1． 硅 ⑴．硅的存在和结构及主要物理性质 ①在自然界中的硅全部以 态存在，是构成 和 的主要成分。在地壳中硅的含量在所有元素中居 位，仅次于 。‎ ②单质硅有 和 两种，其中 的结构类似于金刚石，属于 晶体，空间结构为 。‎ ③晶体硅是 色，有 光泽，硬度 ，熔沸点 ，是良好的 材料。‎ ⑵．硅的化学性质 常温下化学性质 ，只能与 、 和 反应。‎ 写出以上反应的化学方程式 、 、 。‎ ⑶．高纯硅的制法 ① SiO2 + C （粗制硅）‎ ② Si + 2Cl2SiCl4‎ ‎③ SiCl4 + 2H2Si + 4HCl ‎2．二氧化硅 ⑴．晶体结构 ，硬度 ，熔沸点 ， 导电， 溶于水。‎ ⑵．化学性质 ‎①与碱性氧化物、强碱等反应 ‎ CaO：‎ ‎ Na2CO3：‎ ‎ NaOH：‎ ‎②与HF的反应：‎ ‎ C：‎ ‎③氧化性：与 ‎ ‎ Mg：‎ ⑶用途：制造 、 、 的原料和建筑材料。‎ ‎◆ 要点解读 一、硅的特殊性 ‎1．硅的还原性比碳强，而碳在高温下却能从二氧化硅中还原出硅。‎ SiO2 + 2CSi + 2CO↑‎ ‎2．非金属单质一般不与弱氧化性酸反应，而硅不但能与氢氟酸反应，而且还有H2生成。‎ Si + 4HF==== SiF4↑ + 2H2↑‎ ‎3．非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气，而硅却不然。‎ Si + 2NaOH + H2O==== Na2SiO3 + 2H2↑‎ ‎4．虽然SiO2是硅酸的酸酐，但却不能用SiO2与水反应制备硅酸，而只能用可溶性硅酸盐跟酸作用来制备。‎ ‎5．酸性氧化物一般不与酸反应（除氧化还原反应外），而二氧化硅却能与氢氟酸反应。‎ ‎6．非金属氧化物一般是分子晶体，而二氧化硅却是原子晶体。‎ ‎7．无机酸一般易溶于水，而硅酸和原硅酸却难溶于水。‎ 二、二氧化硅与干冰对比 物质 二氧化硅 干冰 化学式 SiO2‎ CO2‎ 晶体类型 原子晶体 分子晶体 主要物理性质 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 ‎①与水反应 不反应 CO2 + H2O H2CO3‎ ‎②与酸反应 SiO2 + 4HF==SiF4↑ + 2H2O 不反应 ‎③与碱反应 SiO2 + 2NaOH==Na2SiO3 + H2O盛碱液的试剂瓶用橡皮塞 CO2 + 2NaOH==Na2CO3 + H2O或CO2 + NaOH==NaHCO3‎ ‎④与盐反应 SiO2 + Na2CO3Na2SiO3 + CO2↑‎ SiO2的难挥发性 ‎ Ca(ClO)2 + CO2 + H2O==CaCO3↓ + 2HClO CO2 + Na2CO3 + H2O==2NaHCO3‎ ‎⑤与碱性氧化物反应 ‎ SiO2 + CaOCaSiO3‎ CO2 + Na2ONa2CO3‎ 三、除去CO、CO2气体中混有的杂质（括号内为杂质）‎ ‎1．CO(CO2) ：通过盛有澄清石灰水的洗气瓶。‎ ‎2．CO2(CO)：通过盛放灼热CuO的硬质玻璃官。‎ ‎3．CO2(O2)：通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管。‎ ‎4．CO2(SO2)：通过饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液。‎ ‎5．CO2(HCl)：通过饱和NaHCO3溶液。‎ ‎6．CO2(H2S)：通过CuSO4溶液。‎ 四、碳酸盐性质的一般规律 ‎1．溶解性规律：碱金属的正盐溶解度大于酸式盐；碱土金属（第ⅡA族）的正盐溶解度小于酸式盐。‎ ‎2．稳定性：难溶性的碳酸盐，(NH4)2CO3及酸式盐受热易分解；可溶性的碳酸盐较稳定，受热难分解。‎ ‎3．酸式盐与碱反应时的产物要根据相对用量判断。如：在Ca(HCO3)2溶液中滴加NaOH溶液：Ca(HCO3)2 + NaOH==CaCO3↓ + NaHCO3 + H2O(NaOH少量) Ca(HCO3)2 + 2NaOH==CaCO3↓+ Na2CO3 + 2H2O(NaOH过量)‎ ‎4．CO32- 和HCO3-检验：利用正盐和酸式盐的溶解性可区别CO32- 和HCO3-，如BaCl2溶液。利用CO32- 或HCO3-与H+反应产生CO2的方法，检验CO32- 或HCO3-。‎ ‎◆名题导思 例1 下列关于碳族元素及其化合物性质的描述中，不正确的是（ ）‎ ‎ A、除Pb外、+4价化合物是稳定的 ‎ B、RO与RO2（除CO2外）均不跟水反应 ‎ C、RH4的稳定性随相对分子质量的增大而增大 ‎ D、RH4的沸点从碳到铅逐渐升高 解析：Pb为+2价稳定，其余碳族元素均以+4价稳定，A正确；氧化物除CO2外，其余（如CO、SiO2、PbO等）均难溶于水，也不与水反应，B正确；RH4的稳定性与非金属性有关，与式量无关，C错；Sn、Pb为典型金属元素，无氢化物存在，D错。‎ 答案：CD 例2 （1）图瓦卢是由多个珊瑚礁形成的岛国，由于大气中CO2含量的剧增，大量珊瑚礁（主要成分是碳酸钙）被海水侵蚀，其原因是（用化学方程式表示）： 。‎ ‎（2）温室效应导致海平面上升，引起温室效应的人为原因主要是： 。‎ ‎（3）为了控制温室效应，各国科学家提出了不少方法和设想。友人根据液态CO2密度大于海水密度的事实，设想将CO2液化后，送入深海海底。以减小大气中CO2的浓度。为使CO2液化，可采用的措施是（ ）‎ ‎ A、减压、升温 B、增压、升温 C、减压、降温 D、增压、降温 ‎（4）科学家研究发现，用“汽水”（一种能释放CO2的弱酸性溶液）浇灌植物能促进植物的生长。原因是它能（ ）‎ ‎①加强呼吸作用 ②加强光合作用 ③改良碱性土壤、调节pH ④加强植物蒸腾作用 ‎ A、①② B、②③ C、③④ D、②③④‎ ‎（5）快速、有效地减缓大气中CO2大量增加的生态学措施是（ ）‎ ‎ A、使用天然气等燃料 B、控制全球人口增长 C、植树造林、保护森林 D、立即减少煤和石油的燃烧 解析： 本题以二氧化碳的性质为载体，综合考查学生的环保意识，引导学生关注社会，关注未来。题目选材新颖，涉及面广，起点高，落点低，具有很强的时代性。‎ 二氧化碳微溶于水，溶于水后回与碳酸钙反应，导致碳酸钙溶解。增大压强，降低温度会使气体的溶解度增大。‎ 植物的呼吸作用放出CO2，植物蒸腾作用与外界温度及水分有关，与CO2的浓度无关；植物的光合作用需要吸收CO2,且CO2溶于土壤的水生成碳酸，碳酸电离的H+可以改良碱性土壤、调节pH，促进植物对Ca2+的吸收。所以“汽水”浇灌植物能促进植物的生长。‎ 随着社会的进步，对能源的消耗也将进一步增多，所以不可能立即减少煤和石油的燃烧，使用天然气等燃料也会产生CO2，只有绿色植物的光合作用会吸收大量的CO2，且见效快。‎ 答案：（1）CaCO3+CO2+H2O==Ca(HCO3)2 （2）大量燃烧煤、石油等矿物燃料 ‎ ‎（3）D （4）B （5）C 例3 某二价金属碳酸盐和碳酸氢盐的混合物跟足量盐酸反应，消耗H+和产生CO2的物质的量之比为6：5，该混合物中碳酸盐和碳酸氢盐的物质的量之比为（ ）‎ A、1：1 B、1：2 C、1：3 D、1：4‎ 解析：设二价金属为M，正盐的物质的量为x，酸式盐的物质的量为y，则有：‎ MCO3 + 2HCl==MCl2 + CO2↑+ H2O M(HCO3)2 + 2HCl==MCl2 + 2CO2↑+ 2H2O ‎ x 2x x y 2y 2y 由题意得： =，解得= 答案：A 例4 下图是石英晶体平面示意图，‎ ‎ Si O Si O Si ‎ O O O ‎ Si O Si O Si ‎ O O O ‎ Si O Si O Si Si ‎ O ‎ O ‎ O ‎ O ‎ ‎4 - ‎ 它实际上是立体的网状结构，其中硅氧原子个数之比为 。‎ ‎ ‎ 原硅酸根离子SiO4-的结构可表示为 ，二聚硅酸根离子Si2O6- 中，只有硅氧键，‎ ‎ ‎ 它的结构可表示为 。 ‎ ‎ O O 6-‎ 答案：1：2 O Si O Si O ‎ O O 例5．某课外活动小组加热炭粉（过量）和氧化铜的混合物，再用右图装置，对获得的铜粉（含炭）样品进行实验。图中铁架台等装置已略去。请你帮助他们完成下列实验报告。‎ ‎（一）实验目的：__________________________________。‎ ‎（二）实验用品：仪器：天平、分液漏斗、锥形瓶、硬玻璃管、干燥管、酒精灯、洗气瓶等 药品：红褐色铜粉（含炭）样品、过氧化氢溶液、二氧化锰、碱石灰、浓硫酸等 ‎（三）实验内容：‎ ‎（四）计算：样品中铜的质量分数=_______________（用含W、m1、m2的代数式表示）‎ ‎（五）问题和讨论：‎ 实验完成后，老师评议说：按上述实验设计，即使G中反应完全、D中吸收完全，也不会得出正确的结果。经讨论，有同学提出在B与G之间加入一个装置。再次实验后，得到了较正确的结果。那么，原来实验所测得的铜的质量分数偏小的原因可能是___________，在B与G之间加入的装置可以是____________，其中盛放的药品是______________。‎ 解析：（1）此实验的目的是测定铜粉样品中铜的质量分数。‎ MnO2 ‎ ‎（3）A中装有H2O2，B中装有MnO2，所以打开A的活塞，B、E中有气泡产生，化学方程式为：‎ ‎2H2O2 2H2O+O2↑ 对C进行加热，则Cu、C均与O2反应，C中红褐色粉末将变成黑色，化学方程式为：2Cu+O22CuO C+O2CO2‎ ‎（4）w（Cu）=×100%=×100%‎ ‎（5）用如图的装置进行实验，因为有水蒸气被D装置吸收，导致m（C）增大，m（Cu）减小，使所测结果偏低。所以需要在B、C之间加一个干燥装置：洗气瓶、浓H2SO4（或干燥管、碱石灰）‎ ‎◆ 随堂演练 ‎1． 科学家预测114号元素为类铅，下列有关预测不正确的是（ ）‎ ‎ A、它的化合价有+2、+3、+4价 B、其晶体具有良好的导电性 ‎ C、电解类铅的硝酸盐和硝酸铜混合液时，阴极将析出类铅 ‎ D、最外层具有四个电子 ‎2．下列氧化物按其形成的含氧酸酸性递增顺序排列的是（ ）‎ ‎ A、SiO2 < CO2 < SO3 < P2O5‎ ‎ B、SiO2 < CO2 < P2O5 < SO3‎ ‎ C、CO2 < SiO2 < P2O5 < SO3‎ ‎ D、CO2 < P2O5 < SO3 < SiO2‎ ‎3．CO2通入下列各溶液中，不可能产生沉淀的是（ ）‎ ‎ A．氯化钙溶液 B．石灰水 ‎ ‎ C．饱和碳酸氢钠溶液 D．硅酸钠溶液 ‎ ‎4．固体熔化时必须破坏非极性共价键的是（ ）‎ ‎ A．冰 B．晶体硅 C．溴 D．二氧化硅 ‎ ‎5．最近，科学家研制得一种新的分子，它具有空心的类似足球状结构，分子式为C60。下列说法正确的是：（ ）‎ A．C60是一种新型的化合物　　　　　B．C60和石墨都是碳的同素异形体 ‎　C．C60中含离子键　　　　　　　　　D．C60的分子量是720‎ ‎6．石墨炸弹爆炸时能在方圆几百米范围内撒下大量石墨纤维，造成输电线、电厂设备损坏。这是由于石墨（ ）‎ A．有放射性 B．易燃、易爆 C．能导电 D．有剧毒 ‎7．以下说法正确的是 A.纳米材料是指一种称为“纳米”的新物质制成的材料 B.绿色食物是指不含任何化学物质的食品 C.生物固氮是指植物通过叶面直接吸收空气中的氮气 D.光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的 ‎8．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（ ）‎ ‎ A B C D ‎9．下列实验过程中产生的现象与对应的图形相符合的是（ ）‎ ‎　　 ‎ ‎ A B C D A、NaHSO3粉末加入HNO3溶液中 ‎ ‎　　B、H2S气体通入氯水中 ‎　　C、NaOH溶液滴入Ba(HCO3)2溶液中 D、CO2气体通入澄清石灰水中 ‎10．下面反应的离子方程式不正确的是（ ） ‎ ‎ A.石英和烧碱溶液反应:SiO２+2OH－=SiO3２－+H２O ‎ B.向小苏打溶液中加入石灰水至过量HCO3－+Ca２+＋OH－=CaCO３↓+H２O ‎ C.向烧碱溶液中通入过量的CO２ OH－+CO２=CO3２－+H２O ‎ D.向水玻璃中加入盐酸 SiO3２－+2H＋=H２ＳiO3↓‎ ‎11．已知A、B、C都是短周期元素，其原子序数A

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