高考第一轮复习——无机非金属材料的主角—碳和硅资料

高考第一轮复习——无机非金属材料的主角—碳和硅资料

第 1页 版权所有 不得复制 年级 高三 学科 化学 版本 人教新课标版 课程标题 高考第一轮复习——无机非金属材料的主角—碳和硅 编稿老师 刘学超 一校 张琦锋 二校 林卉 审核 张美玲 一、考纲要求 1. 了解 C、Si元素的单质及其重要化合物的主要性质及应用。 2. 了解 C、Si元素的单质及其重要化合物对环境质量的影响。 3. 以上知识的综合应用。 二、考题规律 C和 Si的单质及其化合物的知识在高考中经常有所涉及、主要以选择题的形式来考查。 1. 对 C、Si元素的单质及其化合物知识的考查，主要是以实验探究、框图推断为主要命 题形式。 2. 对硅及其化合物在生产、生活中的应用的考查。通常是以新材料、新技术为背景考查 常识性知识，难度较小。 三、考向预测 C和 Si的单质及其化合物的知识在高考中主要涉及：1. 金刚石、石墨、C60、晶体硅、 二氧化碳、二氧化硅的结构和性质的比较；2. 碳和一氧化碳的还原性、一氧化碳和二氧化 碳的制取、收集、检验和鉴别；3. CO2和 NaOH、SiO2与 C、NaOH等反应产物的确定及计 算；4. 典型的碳酸盐的性质及应用；5. 化学理论在硅酸盐工业实际中的应用；6. 推测新型 无机非金属材料的结构特点或分析其用途。尤其应注意碳、硅的单质及其化合物与基本理论 和实验等内容结合的题目。 一、碳、硅及其重要化合物 第 2页 版权所有 不得复制 二、碳、硅元素的单质及其化合物的特性 （1）一般情况，非金属元素单质的熔、沸点低，硬度小，但硅、金刚石的熔、沸点高， 硬度大，其中金刚石为硬度最大的物质。 （2）一般情况，非金属元素的单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。 （3）一般情况，较强氧化剂＋较强还原剂＝较弱氧化剂＋较弱还原剂，而碳却还原出 比它更强的还原剂：SiO2＋2C Si＋2CO↑，FeO＋C Fe＋CO↑。 （4）非金属单质与碱反应一般是非金属既作氧化剂又作还原剂，而 Si与碱溶液反应却 只作还原剂：Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑。 （5）一般情况，较活泼金属＋酸―→盐＋氢气，然而 Si是非金属，却能与氢氟酸发生 反应：Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑。 （6）一般情况，碱性氧化物＋酸―→盐＋水，SiO2是酸性氧化物却能与氢氟酸反应： SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O（SiF4不属于盐）。 （7）无机酸一般能溶于水，而 H2SiO3及 H4SiO4却难溶于水。 （8）H2CO3的酸性大于 H2SiO3，所以有 Na2SiO3＋CO2＋H2O＝H2SiO3↓＋Na2CO3，但 高温下：Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑也能发生（CO2离开反应体系）。 第 3页 版权所有 不得复制 （9）一般情况，非常活泼的金属（Na、K等）才能够置换出水中的氢，但 C＋H2O（g） CO＋H2。 （10）一般情况，酸性氧化物与水反应生成相应的酸，如 CO2＋H2O H2CO3，但 SiO2不溶于水，不与水反应。 三、CO2和 SiO2的比较 物质 二氧化碳 二氧化硅 结构特点 由 CO2分子构成 由硅、氧原子构成的网状结构 物理 性质 熔沸点 低 高 溶解性 可溶 不溶 化 学 性 质 与水反应 CO2＋H2O H2CO3 不反应 与酸反应 不反应 SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O 与碱反应 （如 NaOH） CO2＋2NaOH＝Na2CO3＋H2O或 CO2＋NaOH＝NaHCO3 SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O （盛碱液的试剂瓶不能用玻璃塞） 与碱性氧 化物反应 与 CaO反应： CO2＋CaO＝CaCO3 与 CaO反应： SiO2+CaO CaSiO3 与盐反应（如 Na2CO3） Na2CO3＋CO2＋H2O＝2NaHCO3 Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑ 用途 饮料、制纯碱 光导纤维、化学仪器、光学仪器、钟 表、电子部件等 四、传统无机非金属材料 （1）普通玻璃 ①主要原料：纯碱、石灰石、石英。 ②生产中主要化学方程式为 Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑； CaCO3＋SiO2 CaSiO3＋CO2↑。 ③主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2。 （2）普通硅酸盐水泥 ①主要原料：石灰石、黏土。 ②主要成分（写出名称和化学式）： 硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸二钙（2CaO·SiO2）、铝酸三钙（3CaO·Al2O3）。 ③主要性能：水硬性。 （3）陶瓷——主要是传统硅酸盐陶瓷，它们都是以黏土为原料，经高温烧结而成。 聚焦热点 1：硅及其化合物的特性及应用 例 1 硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是（ ） A. 硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 B. 粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 C. 反应：Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑中，Si为还原剂，NaOH和 H2O为氧化剂 第 4页 版权所有 不得复制 D. 二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧化硅是两性氧化物 分析：粗硅提纯涉及的反应：Si＋2Cl2 SiCl4、SiCl4＋2H2 Si＋4HCl都是氧化 还原反应，故 B 错；硅与氢氧化钠溶液反应实际分两步：①Si＋3H2O＝H2SiO3＋2H2↑， ②H2SiO3＋2NaOH＝Na2SiO3＋2H2O。其中反应①为氧化还原反应，反应②为非氧化还原反 应，因此 NaOH既不是氧化剂，也不是还原剂，只是反应物，起氧化作用的只是水，故 C 错；SiO2与氢氟酸反应，不属于酸性氧化物与酸的一般反应，在此反应中 SiO2没有表现碱 性，故 D错。 答案：A 点评：由本题的 C项可联想到金属 Al与 NaOH溶液的反应，该反应的实质也分两步： 2Al＋6H2O＝2Al（OH）3＋3H2↑，Al（OH）3＋NaOH＝NaAlO2＋2H2O。前者为置换反应， 也是氧化还原反应，其中铝是还原剂；后者为复分解反应，NaOH既不是氧化剂，也不是还 原剂。 例 2 下列表述正确的是（ ） ①人造刚玉的熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅 ②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐 ③三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料 ④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛 ⑤光导纤维的材料是二氧化硅，光纤通信优点：信息传输量大。 A.①②③ B.②④ C. ③④⑤ D.③⑤ 分析：人造刚玉的成分是氧化铝；玛瑙的主要成分是二氧化硅；水泥是硅酸盐工业产品， 属于硅酸盐材料；石英玻璃具有很好的折光性能，可以制作精密仪器和镜片，添加 Cu2O的 为有色眼镜；利用二氧化硅做光导纤维的村料可使图像清晰。 答案：D 点评：学习中要善于关注身边的化学，如钻石——金刚石、玛瑙——SiO2、甘油——丙 三醇等。 例 3 下列实验流程中，X为第三周期两种重要元素的氧化物的混合物。反应②、④是 工业上的重要反应，部分物质及反应条件没有列出。 请回答： （1）写出 A、B和 E的化学式： A____ __，B_ _____，E__ ____。 （2）写出 C溶液转化为 C固体的过程中 HCl气流的作用：_______________________。 （3）写出①、③和④反应的化学反应方程式（若是离子反应的写离子方程式）： ①____________________________________________________________________； ③____________________________________________________________________； 第 5页 版权所有 不得复制 ④____________________________________________________________________。 分析：由反应②的条件推断是电解法制备金属单质，应为电解氯化物，故 C 是氯化钠 或氯化镁。C溶液蒸干制 C固体需在 HCl气流中，这是为防止水解而采取的方法，故确定 C 是氯化镁，由此知 X中含氧化镁。同时由题意知 A应当是一种不能与盐酸反应的氧化物， 但 A可以与 NaOH溶液反应，故第三周期元素的氧化物中符合条件的 A只能是二氧化硅。 A与 B的反应我们虽然没有学过，但是可以从二氧化硅与氧化钙的反应迁移得来。 答案：（1）SiO2 MgO MgSiO3 （2）抑制氯化镁水解 （3）①SiO2＋2OH－ ＝SiO32 － ＋H2O ③MgSiO3＋2H＋ ＝H2SiO3＋Mg2＋ ④SiO2＋Na2CO3 Na2SiO3＋CO2↑ 点评：这道题目的解题关键是：①混合物 X 的成分一种可溶于稀盐酸，另一种可溶于 NaOH溶液；②由 C溶液得 C固体需在 HCl气流中，则 C为易水解的盐。对于框图推断题， 在全面系统地掌握元素及化合物性质的基础上，抓住某些元素的特殊性质为解题的突破口和 切入点，如本题中的反应②、④是工业上的重要反应，工业上在高温的条件下有碳酸钠参与 的反应，就可以联想到玻璃工业。 聚焦热点 2：碳及其化合物的特性及应用 例 1 航天科学技术测得，三氧化二碳（C2O3）是金星大气层的成分之一。下列有关 C2O3的说法正确的是（ ） A. C2O3和 CO2是同素异形体 B. C2O3和 CO的燃烧产物都是 CO2 C. C2O3和 CO都是酸性氧化物 D. C2O3和 CO2都是碳酸的酸酐 分析：C2O3和 CO的组成元素相同，且碳均未达到最高价，故可以燃烧生成 CO2。同素 异形体是研究同种元素形成的不同单质的问题。CO不能和酸或碱反应生成盐，故属于不成 盐氧化物。酸和相应酸酐中的中心元素应保持价态相同，故 C2O3不是碳酸的酸酐。 答案：B 点评：这道题目主要考查了一些重要的概念：同素异形体、酸性氧化物、酸酐。需要准 确地理解这些概念才能得出正确的答案。 例 2 可以肯定溶液中大量存在 CO32 － 的理由是（ ） A. 加入 AgNO3 溶液，有大量白色沉淀产生 B. 加入酸，有无色无味气体产生 C. 加入 BaCl2 溶液时有白色沉淀产生，再加稀盐酸沉淀溶解，产生可使澄清石灰水变 浑浊的无色无味的气体 D. 加入 Ba（OH）2 溶液有白色沉淀产生，再加稀盐酸如 C所述 分析：溶液中含有 Cl－、SO32 － 时，可与 AgNO3 溶液反应产生白色沉淀，A 错误； HCO3 －与酸反应会产生无色无味气体 CO2，B 错误；向含有 HCO3 －的溶液中加入 Ba（OH） 2 时：HCO3 － ＋OH－ ＋Ba2＋=BaCO3↓＋H2O，再加盐酸，BaCO3＋2H＋=Ba2＋＋CO2↑＋H2O， 其现象与 CO32 － 反应现象相同，D 错误。 答案：C 点评：离子的检验要注意一定要排除干扰性的离子，同时要注意具体的操作过程。 例 3 10℃时加热 NaHCO3饱和溶液，测得发生如下变化： 温度/℃ 10 20 30 加热煮沸后冷却到 50 第 6页 版权所有 不得复制 pH 8.3 8.4 8.5 8.8 （1）甲同学认为，该溶液的 pH升高的原因是 HCO3 － 的水解程度增大，故碱性增强， 该反应的离子方程式为____________。 （2）乙同学认为，溶液 pH升高的原因是 NaHCO3受热分解，生成了 Na2CO3，并推断 Na2CO3 的水解程度____（填“大于”或“小于”）NaHCO3，该分解反应的化学方程式为 _________。 （3）丙同学认为甲、乙的判断都不充分。丙认为： ①只要在加热煮沸的溶液中加入足量的试剂 X，若产生沉淀，则________（填“甲”或 “乙”）判断正确，试剂 X是_____ ___。 A. Ba（OH）2溶液 B. BaCl2溶液 C. NaOH溶液 D. 澄清的石灰水 ②将加热后的溶液冷却到 10℃，若溶液的 pH________ （填“高于”、“低于”或“等于”） 8.3，则甲判断正确。 ③查阅资料，发现 NaHCO3的分解温度为 150℃，丙断言________（填“甲”或“乙”） 判断错误，理由是_____________ 分析：NaHCO3是强碱弱酸盐，水解显碱性，而且 CO 2－3 的水解程度大于 HCO － 3的水解 程度。四种物质中只有 BaCl2与 Na2CO3反应生成沉淀，而不与 NaHCO3反应，其中与 Ba （OH）2溶液、澄清的石灰水与 Na2CO3、NaHCO3反应均能生成沉淀。因此只有选择 BaCl2 溶液才能证明乙判断正确。若要证明甲判断正确，冷却后 pH应等于 8.3。 答案：（1） HCO3 － ＋H2O H2CO3＋OH－ （2）大于 2NaHCO3 Na2CO3＋CO2↑＋H2O （3）①乙 B②等于 ③乙 常压下加热 NaHCO3的水溶液，溶液的温度达不到 150℃ 点评：这道题目主要考查了碳的化合物 Na2CO3、NaHCO3的性质。在平时的复习中对 于相似的物质最好通过比较的方法来掌握它们的异同。这里要了解两者的水解能力、稳定性 等性质的不同。 聚焦热点 3：CO2与碱溶液的反应过程及产物判断 例 1 “碳捕捉技术”是指通过一定的方法将工业生产中产生的 CO2分离出来并利用。如 可利用 NaOH溶液来“捕捉”CO2，其基本过程如下图所示（部分条件及物质未标出）。 下列有关该方法的叙述中，正确的是（ ） A. 能耗大是该方法的一大缺点 B. 整个过程中，只有一种物质可以循环利用 C. “反应分离”环节中，分离物质的基本操作是蒸发结晶、过滤 D. 该方法可减少碳排放，捕捉到的 CO2还可用来制备甲醇等产品 分析：由题可知基本过程中有两个反应：①二氧化碳与氢氧化钠反应，②碳酸钙的高温 分解。A选项正确，循环利用的应该有 CaO和 NaOH 两种物质，B选项错误；“反应分离” 第 7页 版权所有 不得复制 过程中分离物质的操作应该是过滤，C选项错误；D选项中甲醇工业上可用 CO2制备。 答案：AD 点评：根据题中信息可知，捕捉室中的反应为二氧化碳与氢氧化钠反应，得到的 Na2CO3 和 CaO在溶液中反应得到 NaOH 和 CaCO3，由此可分析出各选项的正误。 例 2 向 0.50 L 0.3 mol/L 的 NaOH 溶液中缓慢通入 CO2 气体至溶液增重 4.4g，下 列说法正确的是（ ） A. 增重的 4.4g 为参加反应的 CO2 的质量 B. 溶质为 Na2CO3 C. 溶质为 Na2CO3、NaHCO3 D. 低温蒸干溶液，所得固体的质量为原溶液中 NaOH 的质量＋4.4g 分析：根据 n（NaOH）＝0.15 mol，n（CO2）＝0.1 mol，n（CO2）∶n（NaOH）＝2∶3， 可确定溶质为 Na2CO3、NaHCO3。低温蒸干溶液的过程，所得固体的质量＜（原溶液中 NaOH 的质量＋4.4 g），因有水的生成。 答案：AC 点评：CO2与 NaOH反应产物的判断方法：（1）当 CO2的物质的量小于或等于 NaOH 的物质的量的 1 2 时，反应只能生成 Na2CO3；（2）当 CO2的物质的量等于或大于 NaOH 的物 质的量时，生成的 Na2CO3会完全与 CO2反应转化为 NaHCO3；（3）只有当 CO2的物质的量 大于 NaOH 的物质的量的 1 2 ，且小于 NaOH 的物质的量时，才会生成 Na2CO3和 NaHCO3两 种产物。 例 3 向含有 0.2 mol NaOH 和 0.1 mol Ba（OH）2 的溶液中持续稳定地通入 CO2 气 体，当通入气体为 8.96 L（0℃，1.01×105 Pa）时立即停止，则这一过程中，溶液中离子的 物质的量与通入 CO2气体的体积关系图象正确的是（气体的溶解和离子的水解忽略不计） （ ） 分析：当未通入 CO2 气体时，溶液中离子的物质的量为 0.2mol Na＋、0.1 mol Ba2＋、0.4 mol OH－ ；当通入 2.24 L CO2气体时，发生反应①Ba2＋＋CO2＋2OH－=BaCO3↓＋H2O，此时 溶液中离子的物质的量为 0.2 mol Na＋、0.2 mol OH－；当通入 4.48 L CO2 时，发生反应 ②2OH－ ＋CO2=CO32 － ＋H2O，此时溶液中离子的物质的量为 0.2 mol Na＋、0.1 mol CO32 － ； 当通入 6.72 L CO2 时，发生反应③CO32 － ＋CO2＋H2O=2HCO3 － ，此时溶液中离子的物质的 第 8页 版权所有 不得复制 量为 0.2 mol Na＋、0.2 mol HCO3 －；当通入 8.96L CO2时，发生反应④BaCO3＋CO2＋H2O=Ba （HCO3）2，此时溶液中离子的物质的量为 0.2 mol Na＋、0.1mol Ba2＋、0.4 mol HCO3 － 。对 比图象可知选项 C正确。 答案：C 点评：这道题目要注意溶液中存在的离子种类以及量的关系，还要明确反应的先后顺序。 一、碳及其化合物的规律小结 1. 除杂质 （1）CO中混有 CO2，通过盛有 NaOH溶液的洗气瓶。 （2）CO2中混有 CO，通过有灼热 CuO的硬质玻璃管。 （3）CO2中混有 SO2、HCl，通过盛有饱和 NaHCO3溶液的洗气瓶。 2. CO2与“温室效应” （1）CO2的主要来源：大量燃烧含碳的燃料 （2）自然界消耗 CO2的主要反应 ①溶于江水、海水中：CO2＋H2O H2CO3 ②光合作用将 CO2转化为 O2 ③岩石的风化：CaCO3+CO2+H2O=Ca（HCO3）2 3. CO32 －、HCO3 － 的检验 （1）CO32 － 的检验 ①原理：CO32 － ＋Ca2＋=CaCO3↓ ②方法：向待检验溶液中滴加一定量的 Ca2＋或 Ba2＋的可溶性盐溶液，有白色沉淀生成。 再加入适量的盐酸，白色沉淀溶解且生成无色、无味的气体，则待检溶液中有 CO32 － 。 （2）HCO3 － 的检验 ①原理：HCO3 －＋H＋=H2O＋CO2↑ ②检验方法：向待检验溶液中滴加足量的 Ca2＋或 Ba2＋的可溶性盐溶液无明显现象，再 向溶液中加入足量的酸。若溶液中有无色、无味的气体生成，则待检溶液中有 HCO3 － 。 提醒：（1）不能用 Ca（OH）2溶液和 Ba（OH）2溶液检验 CO 2－3 和 HCO－ 3，原因是 OH－将 HCO － 3转化为 CO2－3 ； （2）加酸后可根据气体是否有气味排除 SO 2－3 的干扰； （3）不能只用加酸看是否有无色、无味气体产生的方法检验，因 CO 2－3 与 HCO － 3两种 离子都有该现象发生。 二、硅酸盐的表示方法 硅酸盐种类多，结构复杂，其组成的表示方法有两种： 1. 盐化学式法 如：硅酸钠 Na2SiO3，硅酸钙 CaSiO3等。此法一般用于组成较简单的硅酸盐。 2. 氧化物法 如：高岭土（Al2（Si2O5）（OH）4）Al2O3·2SiO2·2H2O 石棉：CaO·3MgO·4SiO2 沸石：Na2O·Al2O3·3SiO2·2H2O 云母：K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O 第 9页 版权所有 不得复制 滑石：3MgO·4SiO2·H2O 氧化物的顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水 氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。 氧化物之间以“·”隔开；系数配置出现分数应化为整数。 下一讲我们复习的内容是：富集在海水中的元素—氯及卤族元素。卤素是典型的非金属 元素，对其进行复习的方法是：以物质结构、元素周期律等理论为指导，抓住物质的结构、 性质、制法这一主线，要重点掌握氯单质及其化合物的性质；注重实验，密切联系实际，复 习时，必须围绕 Cl2的实验室制法、卤素单质的萃取、氯气的性质等实验展开。 （答题时间：60 分钟） 一、选择题 1. 据《参考消息》报道，有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点。假 如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不正 确的是（ ） A. 硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料 B. 自然界中存在大量单质硅 C. 硅燃烧放出的热量大，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制 D. 自然界中硅的贮量丰富 2. 下列做法不能体现低碳生活的是（ ） A. 减少食物加工过程 B. 注意节约用电 C. 尽量购买本地的、当季的食物 D. 大量使用薪柴，以其为燃料 3. 2008年 9月 27日 16时 41分，航天员翟志刚身着“飞天”航天服出舱活动，茫茫太空中 第一次留下中国人的足迹。“飞天”航天服是我国自行研制的，使用了多种新材料。下列对该 材料的说法错误的是（ ） A. 新材料的开发和应用，是社会发展和人类进步的一种标志 B. 水泥、玻璃、陶瓷属于新型无机非金属材料 C. 传统的无机非金属材料虽有不少优点，但质脆、经不起热冲击 D. 新型结构陶瓷具有承受高温、抗氧化、耐磨损、密度小等特点，可应用于宇航事业 4. 科学家发现 C60后，近年又合成了许多球形分子（富勒烯），如 C50、C70、C120、C540等， 它们互称为（ ） A. 同系物 B. 同分异构体 C. 同素异形体 D. 同位素 5. 四氯化硅还原法是当前制备较高纯度硅的一种方法，有关反应的化学方程式： SiCl4＋2H2 4HCl＋Si，下列说法不合理的是（ ） A. 反应制得的硅可用于制造半导体材料 B. 增大压强有利于加快上述反应的化学反应速率 C. 四氯化硅可以由粗硅与氯气通过化合反应制得 D. 混入少量空气对上述反应无影响 第 10页 版权所有 不得复制 ﹡6. 如下图所示的直型石英玻璃封管中充有 CO气体，左端放置不纯的镍（Ni）粉。在 一定条件下，Ni可以与 CO（g）发生如下反应： ，但 Ni粉中的杂质不与 CO（g）发生反应。 玻璃管内左右两端的温度分别稳定在 350K和 470K，经过足够长的时间后，右端的主要物 质是 （ ） A. 纯 Ni（s）和 Ni（CO）4（g） B. 纯 Ni（s）和 CO（g） C. 不纯 Ni（s）和 CO（g） D. 不纯 Ni（s）和 Ni（CO）4（g） 7. 汉代器物上的颜料“汉紫”至今尚没有发现其自然存在的记载。20世纪 80年代科学家进 行超导材料研究时，偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡（化学式：BaCuSi2Ox，Cu为＋2价）， 下列有关“汉紫”的说法中不正确的是（ ） A. 用盐的形式表示：BaSiO3·CuSiO3 B. 用氧化物的形式表示：BaO·CuO·2SiO2 C. 易溶于强酸、强碱 D. 性质稳定，不易褪色 8. 酸根 RO 2－3 所含电子数比硝酸根 NO － 3的电子数多 8，则下列说法正确的是（ ） A. R和 N为同族元素 B. RO 2－3 中 R的化合价与 NO － 3中 N的化合价相等 C. RO 2－3 既能被氧化又能被还原 D. R原子的电子层数比 N的电子层数多 1 9. 下列除去杂质的方法，正确的是（ ） A. 除去 N2中的少量 O2：通过灼热的 CuO粉末，收集气体 B. 除去 CO2中的少量 HCl：通入 Na2CO3溶液，收集气体 C. 除去 KCl溶液中的少量MgCl2：加入适量 NaOH溶液，过滤 D. 除去 FeCl2溶液中的少量 FeCl3：加入足量铁屑，充分反应后过滤 ﹡10. 用 4种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是（ ） 选项 操作及现象 溶 液 A 通入 CO2，溶液变浑浊。再升温至 65℃以上，溶液变澄清 C6H5ONa 溶液 B 通入 CO2，溶液变浑浊。继续通 CO2至过量，浑浊消失 Na2SiO3溶液 C 通入 CO2，溶液变浑浊。再加入品红溶液，红色褪去 Ca（ClO）2溶液 D 通入 CO2，溶液变浑浊。继续通 CO2至过量，浑浊消失。再加 入足量 NaOH溶液，又变浑浊 Ca（OH）2溶液 11. 对于ⅣA族元素，下列叙述中不正确的是（ ） A. SiO2和 CO2中，Si和 O，C和 O之间都是共价键 B. C、Si和 Ge的最外层电子数都是 4，次外层电子数都是 8 C. CO2和 SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应 D. 该族元素的主要化合价是＋4和＋2 12. 下列离子方程式不正确的是（ ） A. 石英与烧碱溶液反应：SiO2＋2OH－＝SiO2－3 ＋H2O B. 硅与烧碱溶液反应：Si＋2OH－ ＋H2O＝SiO2－3 ＋2H2↑ C. 向小苏打溶液中加入过量的石灰水：2HCO－ 3＋Ca2＋＋2OH－ ＝CaCO3↓＋2H2O＋CO2－3 D. 往水玻璃中加入盐酸：2H＋＋SiO2－3 ＝H2SiO3↓ 第 11页 版权所有 不得复制 二、非选择题 13. 已知 A、B、C三种元素均为短周期元素，它们的原子序数关系为 C>B>A。A元素原 子的最外层电子数是次外层电子数的 2倍，B和 C可形成 BC4型化合物。用化学符号填空： （1）三种元素中 A是_____________，B是____________，C是____________。 （2）A、B、C的最高价氧化物对应的水化物分别是________、________、________， 在这些水化物中，酸性最弱的是________。 （3）BC4的电子式是________。 （4）已知 BC4不能在空气中燃烧，理由是____________________________________。 （5）用离子方程式表示出用 B的氧化物制得 B的氧化物对应水化物的原理 。 14. 温室效应，又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。大气中的二氧化碳浓度增加， 阻止地球热量的散失，使地球上可感觉到的气温升高，这就是有名的“温室效应”。 （1）二氧化碳除可被绿色植物吸收外，水也是吸收二氧化碳的主力军。CO2溶于水存 在的平衡有：_______、____、________。 （2）无论是汽水还是啤酒，都充入了一定量的二氧化碳。试解释打开冰镇啤酒瓶把啤 酒倒入玻璃杯，杯中立即泛起大量泡沫的原理______________。 （3）为了减少 CO2的排放，可将 CO2进行回收处理，如将 CO2与 CH4在催化剂作用下 发生反应，其反应为：CO2（g）＋CH4（g） 2CO（g）＋2H2（g）；ΔH>0。在其他 条件不变的情况下，达到平衡后将体系体积压缩到原来的 1/2，下列有关该体系的说法正确 的是________。 A. 氢气的物质的量浓度减小 B. 正反应速率减慢，逆反应速率加快 C. 甲烷的物质的量增加 D. 重新平衡时 n（H2）/n（CH4）减小 ﹡15. 晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下： ①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅； ②粗硅与干燥的 HCl气体反应制得 SiHCl3：Si＋3HCl===== 300℃ SiHCl3＋H2； ③SiHCl3与过量的 H2在 1000℃～1100℃下反应制得纯硅。 已知 SiHCl3能与 H2O强烈反应，在空气中易自燃。请回答下列问题： （1）第①步制备粗硅的化学反应方程式为__________________________________。 （2）粗硅与 HCl 反应完全后，经冷凝得到的 SiHCl3（沸点 33.0℃）中含有少量 SiCl4 （沸点 57.6℃）和 HCl（沸点－84.7℃），提纯 SiHCl3采用的方法为 _。 （3）用 SiHCl3与过量 H2反应制备纯硅的装置如图（热源及夹持装置略去）： ①装置 B中的试剂是________。装置 C中的烧瓶需要加热，其目的是_______________。 ②反应一段时间后，装置 D中观察到的现象是________________________________， 装置 D不能采用普通玻璃管的原因是________________________________，装置 D中发生 反应的化学方程式为___________________________________。 ③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检验实验装置的气密性，控制好反应温度 第 12页 版权所有 不得复制 以及________________________________________________________________________。 ④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的 试剂（填写字母代号）是（ ） A. 碘水 B. 氯水 C. NaOH溶液 D. KSCN溶液 e. Na2SO3溶液 16. V、W、X、Y、Z是由周期表中 1～20号部分元素组成的 5 种化合物，其中 V、W、 X、Z均由两种元素组成。上述 5种化合物涉及的所有元素的原子序数之和等于 35。它们之 间的反应关系如下图： （1）5种化合物分别是 V________、W________、X________、Y________、Z________； （填化学式） （2）由上述 5种化合物中的某 2种化合物反应可生成一种新化合物，它包含了 5种化 合物中的所有元素，生成该化合物的化学方程式是____________________________； （3）V的电子式是________________。 第 13页 版权所有 不得复制 1. 解析：由于硅的亲氧性，自然界的硅都以二氧化硅或硅酸盐的形式存在，无单质硅。 答案：B 2. 解析：大量燃烧薪柴将产生大量 CO2，不能体现低碳生活。 答案：D 3. 解析：水泥、玻璃、陶瓷属于传统无机非金属材料，B错。 答案：B 4. 解析：C60、C50、C70、C120、C540等都是碳元素的不同单质，它们应互称为同素异形体。 答案：C 5. 解析：本题考查可逆反应。此反应可以制得较高纯度的硅，工业上用此反应制得的硅 生产半导体。对有气体参加的化学反应，增大压强能提高其反应速率，这个反应有气体参加， 故增大压强能提高其反应速率。反应中的四氯化硅是由粗硅与氯气通过化合反应制得。如果 反应中混入少量空气，制得的硅会和氧气发生反应生成 SiO2，使制得的不再是纯硅。故只 有 D不合理。 答案：D ﹡6. 解析：左端 350 K条件下 Ni（s）＋4CO（g）＝Ni（CO）4（g），反应混合气 CO、 Ni（CO）4扩散至右端时，470K条件下 Ni（CO4）（g）＝Ni（s）＋4CO（g），由于杂质不 反应，所以右端主要物质是纯 Ni（s）和 CO（g）。 答案：B 7. 解析：2＋2＋2×4＝2x，x＝6，故其化学式可表示为 BaSiO3·CuSiO3，用氧化物形式表 示为 BaO·CuO·2SiO2。年代久远“汉紫”未消失，说明其性质稳定，故 D项正确。其为硅酸 盐，故不易溶于强碱、强酸。 答案：C 8. 解析：R的电子数比 N多 7，则 R为 Si元素，位于第三周期，ⅣA族。 答案：D 9. 解析：A项中 O2不能和 CuO反应。B项中 Na2CO3既能吸收 HCl，又能吸收 CO2。C 项中加 NaOH溶液虽然除去了Mg2＋，却引入了 Na＋。 答案：D ﹡10. 解析：A 项，CO2＋C6H5ONa＋H2O―→C6H5OH＋NaHCO3，升温至 65℃以上， C6H5OH完全溶解，溶液变澄清；B项，CO2＋Na2SiO3＋2H2O＝Na2CO3＋H4SiO4↓，H4SiO4 与 CO2不反应，浑浊不会消失；C项，CO2＋Ca（ClO）2＋H2O＝CaCO3↓＋2HClO，所以溶 液变浑浊。加入品红，被 HClO氧化褪色；D项，首先，CO2＋Ca（OH）2＝CaCO3↓＋H2O， 继续通 CO2，产生可溶于水的 Ca（HCO3）2，再加入足量的 NaOH，则发生 2NaOH＋Ca（HCO3） 2＝CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又变浑浊。 答案：B 11. 解析：一般非金属与非金属原子之间以共价键结合，A正确。C、Si、Ge为同主族元 素，最外层电子数相等，均为 4，但核电荷数依次增多，次外层电子数依次为 2、8、18，B 错误。大多数非金属氧化物是酸性氧化物，如 CO2、SiO2，酸性氧化物在一定条件下能够与 碱性氧化物（如 CaO）反应，C正确。最高正化合价数等于最外层电子数，ⅣA族元素的主 要化合价是＋4和＋2，D正确。 答案：B 12. 解析：选项 C中，当石灰水过量时，NaHCO3中的 HCO3-一定要完全反应转化为 CO32-， 第 14页 版权所有 不得复制 CO32-再结合 2Ca 生成 CaCO3沉淀，正确的离子方程式就为 HCO3-+OH-+Ca2+=H2O+CaCO3↓ 答案：C 13. 解析：依据 A的电子层结构特点，可知 A为碳；B和 C可形成 BC4型化合物，可推 知 B为ⅣA族元素，C为ⅦA族元素，又因为原子序数的关系 C>B>A，可知 B为 Si，C为 Cl，结合其他化合物的性质，可推知其他问题的答案。 答案：（1）C Si Cl （2）H2CO3 H2SiO3 HClO4 H2SiO3 （3） （4）SiCl4在点燃的条件下不能被 O2氧化 （5）SiO2＋2OH－ ＝SiO2－3 ＋H2O，SiO2－3 ＋CO2＋H2O＝H2SiO3↓＋CO2－3 14. 解析：（3）当平衡体系的体积压缩至原来的 1/2这一瞬间，各组分的物质的量浓度均 变为原来的 2倍，由于压强增大，平衡逆向移动，但这只减弱了这种改变而不能完全抵消这 种改变，故 a错；当压强增大时，正、逆反应速率均增大，则 b错；平衡逆向移动，甲烷的 物质的量增加，氢气的物质的量会减小，则 c、d正确。 答案：（1）CO2＋H2O H2CO3 H2CO3 H＋＋HCO3- HCO3- CO2－3 ＋ H＋ （2）因啤酒中存在溶解平衡 CO2（g） CO2（aq），当温度升高，压强减小时， 根据勒夏特列原理可知，平衡均逆向移动，故会产生大量的泡沫 （3）cd 15. 解析：（1）高温下用 C还原 SiO2生成的是 CO而不是 CO2。 （2）分离、提纯不同沸点的液体可以采用分馏或蒸馏的方法。 （3）用 Zn、稀 H2SO4制得的 H2会混有少量 H2O，而 SiHCl3能与 H2O剧烈反应，所以 要进行干燥，根据装置选择液态干燥剂浓硫酸。C装置用水浴加热 SiHCl3使其挥发成气体， 和 H2进入 D装置反应。因为反应 SiHCl3+H2 Si+3HCl的温度很高，不能使 用普通玻璃管。因为 3SiHCl 容易在空气中自燃，实验中还要注意先通一段时间 H2排尽装置 中的空气。 答案：（1）2C+SiO2高温 Si+2CO↑ （2）分馏（或蒸馏） （3）①浓硫酸 使滴入烧瓶的 SiHCl3汽化 ②有固体物质生成 在反应温度下，普通玻璃会软化 SiHCl3+H2 Si+3HCl ③排尽装置中的空气 ④BD 16. 解析：本题是元素和物质推断相结合的一道综合试题。解决问题的关键是 V（固体） 与水反应产生白色固体 Y 和无色可燃性 Z，由此可推出 V 是 CaC2，W、X、Y、Z 分别为 CaO、CO2、Ca（OH）2、C2H2，方程式和 V的电子式也可迎刃而解。V和 O2的反应也可 大胆写出：2CaC2＋5O2 2CaO＋4CO2。 答案：（1）CaC2 CaO CO2 Ca（OH）2 C2H2 （2）Ca（OH）2＋2CO2＝Ca（HCO3）2 （3）      22 ][ CCCa 