精修版高考化学总复习:第四章《非金属及其化合物》精讲精练【含答案】.doc
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1、精品文档高考化学课时1碳、硅及其化合物最新考纲1了解碳元素、硅元素的单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解碳元素、硅元素的单质及其重要化合物对环境质量的影响。考点一碳、硅单质的性质1碳、硅的存在形态(1)碳在自然界既有游离态又有化合态。碳的同素异形体有金刚石、石墨、无定形碳、C60等。(2)硅在地壳中的含量占第二位,仅次于氧,全部以化合态存在,是一种亲氧元素,单质硅有晶体和无定形两种。2碳、硅单质的结构、物理性质与用途的比较碳硅结构金刚石: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物理性质金刚石熔点高、硬度大石墨熔点高、质软,有滑腻感晶体硅为灰黑色固体,有金属光泽、硬度
2、大、熔点高用途金刚石用作切割刀具,石墨用作电极、铅笔芯晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池3.碳、硅单质的化学性质(1)碳(2)与F2反应:Si2F2=SiF4。与氢氟酸反应:Si4HF=SiF42H2。与NaOH溶液反应:Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。与O2反应:SiO2SiO2。与Cl2反应:Si2Cl2SiCl4。4硅的工业制法探究思考1用短线把碳的同素异形体与其物理性质和用途连接起来2判断正误(1)碳的几种单质性质不同的原因主要是由于其结构不同。()(2)12C、13C、14C是碳的三种同素异形体。()(3)硅是非金属元素,晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体()(4)硅
3、的导电性能介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料()(5)硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质反应()(6)加热到一定温度时,硅能与氯气、氧气等非金属反应()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)【示例1】 下列说法不正确的是()。A高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅(2013广东,11C)B单晶硅是将太阳能转变为电能的常用材料(2012新课标,8B)C单质硅常用作半导体材料和光导纤维(2011山东理综,10B)D硅是构成一些岩石和矿物的基本元素(2009广东理基,22)思维启迪 硅是现在应用最为广泛的半导体材料,而光导纤维的主要成分为SiO2,光导纤维不导电(填“导电”或“不导电”)。解
4、析光导纤维的主要成分为二氧化硅而不是硅单质。答案C【示例2】 (2012重庆理综,26节选)金刚石、SiC具有优良的耐磨、耐腐蚀特性,应用广泛。(1)碳与短周期元素Q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物,其中一种化合物R为非极性分子。碳元素在周期表中的位置是_,Q是_。R的电子式为_。(2)一定条件下,Na还原CCl4可制备金刚石。反应结束冷却至室温后,回收其中的CCl4的实验操作名称为_,除去粗产品中少量钠的试剂为_。(3)碳还原SiO2制SiC,其粗产品中杂质为Si和SiO2。现将20.0 g SiC粗产品加入到过量的NaOH溶液中充分反应,收集到0.1 mol氢气,过滤得SiC固体11.
5、4 g,滤液稀释到1 L。生成氢气的离子方程式为_,硅酸盐的物质的量浓度为_。解析(1)C(碳)的两种常见气态化合物为CO、CO2,其中CO2为非极性分子,所以Q为O,R为CO2。(2)根据Na能与H2O(或CH3CH2OH)反应,而金刚石性质稳定的特点,可用H2O(或CH3CH2OH)除去金刚石中含有的Na。(3)Si与NaOH溶液反应的离子方程式为Si2OHH2O=SiO322H2。20.0 g粗产品中,含有11.4 g SiC,根据Si2H2,可得m(Si)0.05 mol28 gmol11.4 g,m(SiO2)20.0 g11.4 g1.4 g7.2 g,n(SiO2)0.12 mo
6、l,根据Si原子守恒,可得n(Na2SiO3)0.17 mol,故c(Na2SiO3)0.17 molL1。答案(1)第二周期第A族O(氧) (2)过滤水(或乙醇)(3)Si2OHH2O=SiO322H20.17 molL11(2013榆林模拟)科学家在不断深入的研究中,发现了一系列新的碳单质,对碳单质的研究已发展成一门独立的科学碳科学。下列关于碳单质的叙述正确的是()。A碳的各种单质互称为碳的同素异形体B碳元素的各种单质结构虽然不同,但性质差别不大C碳元素的单质性质不同,其用途相同D碳元素的单质只有金刚石、石墨和C60解析碳元素的单质结构不同,物理性质差别较大,B错误;碳元素单质性质不同,用
7、途也不相同,C错误;常见的碳元素单质有金刚石、石墨和C60,但同时还存在其他单质,D错误。答案A2硅作为一种新型能源被广泛开发利用,关于其有利因素的下列说法中,你认为不正确的是()。A硅燃烧产物对环境产生的污染,容易得到有效控制B从Si(s)O2(g)SiO2(s)H858.6 kJmol1可知,硅燃烧放出的热量多C自然界中硅的储量丰富,可以从自然界直接获得单质硅D硅便于运输、贮存,从安全角度考虑,硅是最佳的燃料之一解析硅燃烧生成二氧化硅,二氧化硅是固体,其污染容易得到有效控制;硅为固体燃料,化学性质不活泼,运输、贮存比较容易且又安全;硅在自然界中无单质形式,只有化合物,所以C是错误的。答案C
8、32009浙江理综,28(1)(2)(3)单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质),粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450500 ),四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。相关信息如下:a四氯化硅遇水极易水解;b硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物;c有关物质的物理常数见下表:物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸点/57.712.8315熔点/70.0107.2升华温度/180300162请回答下列问题:(1)写出装置A中发生反应的离子方程式:_。(2)装置A中
9、g管的作用是_;装置C中的试剂是_;装置E中的h瓶需要冷却的理由是_。(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅,精馏后的残留物中,除铁元素外可能还含有的杂质元素是_(填写元素符号)。解析依据题中信息可知A为Cl2的发生装置,B、C为Cl2净化装置,D中发生反应2Cl2SiSiCl4,生成SiCl4用E收集,B中为饱和食盐水将氯化氢气体除去,C中应为浓H2SO4除水,由表中数据可知SiCl4沸点较低,用冷却液冷却可得到液态SiCl4。答案(1)MnO24H2ClMn2Cl22H2O(2)平衡气压浓H2SO4SiCl4沸点较低,用冷却液冷却可得到液态SiCl4(
10、3)Al、B、P碳、硅单质的特殊性1一般情况下,非金属元素单质熔、沸点低,硬度小,但晶体硅、金刚石熔、沸点高,硬度大,其中金刚石为自然界中硬度最大的物质。2一般情况下,非金属单质为绝缘体,但硅为半导体,石墨为电的良导体。3Si的还原性大于C,但C在高温下能还原出Si:SiO22CSi2CO。4非金属单质与碱反应一般既作氧化剂又作还原剂,且无氢气放出,但硅与强碱溶液反应只作还原剂,且放出氢气:Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。5非金属单质一般不与非氧化性酸反应,但硅能跟HF作用:Si4HF=SiF42H2。6一般情况下,金属(Na、K)能置换出水中的氢,但C在高温下也能置换出H2O中的
11、氢:CH2O(g)H2CO。考点二碳、硅的氧化物1一氧化碳(1)物理性质:无色气体,有毒,难溶于水。(2)化学性质燃烧:2COO22CO2,淡蓝色火焰;还原CuO:CuOCOCuCO2(冶炼金属)。2二氧化碳和二氧化硅的比较物质二氧化硅二氧化碳结构空间立体网状结构,不存在单个分子存在单个CO2分子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,微溶于水化学性质与水反应不反应CO2H2OH2CO3与酸反应只与氢氟酸反应:SiO24HF=SiF42H2O不反应与碱反应SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)CO2少量:CO22NaOH= N
12、a2CO3H2O、CO2过量:CO2NaOH= NaHCO3与盐反应如与Na2CO3反应:SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2如与Na2SiO3反应:Na2SiO3H2OCO2(不足)=H2SiO3Na2CO3或Na2SiO32H2O2CO2(足量)=H2SiO32NaHCO3与碱性氧化物反应如与CaO反应:SiO2CaOCaSiO3如与Na2O反应:Na2OCO2= Na2CO3用途光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐探究思考1判断正误(1)CO2不支持燃烧是相对的。()(2)CO和CO2是碳的两种氧化物,二者均是温室气体。()(3)酸性氧化物都只能与碱反应不能与酸发生反应。()
13、(4)工业上用焦炭和石英制取粗硅的反应方程式为SiO2CSiCO2。()(5)不能用SiO2与水反应的方法来制取硅酸,不能用瓷坩埚来加热烧碱或纯碱使其熔化。()答案(1)(2)(3)(4)(5)2指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用,在AE选项中选择正确答案填入括号内。(1)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O()(2)SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2()(3)SiO22CSi2CO()(4)SiO23CSiC2CO()(5)SiO24HF=SiF42H2O()A作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀B氧化性C酸性氧化物的通性D将挥发性的酸酐从其盐中置换出来E未参加氧化还原反应
14、答案(1)C(2)D(3)B(4)E(5)A【示例3】 下列说法正确的是()。A二氧化硅不与强酸反应,可用石英器皿盛放氢氟酸(2013江苏,4B)B甲乙丙若甲为焦炭则丁可能是O2(2013江苏,6A)CSiO2有导电性,所以SiO2可用于制备光导纤维(2012广东理综,12B)DSiO2与酸、碱均不反应(2012天津理综,2B)解析由于SiO2能与氢氟酸反应,所以不能用石英器皿盛放氢氟酸,A错误;SiO2不导电,C错误;SiO2是酸性氧化物能与碱反应,也能与氢氟酸反应,D错误。答案B【示例4】 (2010福建理综,9)下表各组物质中,满足下图物质一步转化关系的选项是()。解析A项,NaHCO3
15、无法一步到Na,错;B项,Cu(OH)2无法一步到Cu,错;C项,C与O2不完全燃烧得CO,CO与O2反应得CO2,CO2与Mg反应可得C,正确;D项,SiO2无法一步得H2SiO3,H2SiO3也无法一步得Si,错。答案C1(2013镇江模拟)下图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程,下列说法正确的是()。ASiO2属于两性氧化物B非金属性:SiCC硅胶吸水后可重复再生D图中所示转化反应都是氧化还原反应解析SiO2是酸性氧化物;非金属性:CSi;图中有的转化反应不是氧化还原反应,如SiO2与NaOH溶液的反应。答案C2(2013重庆八中月考)向含有0.2 mol NaOH和0.1 mol B
16、a(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 ,1.01105 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气体的体积关系图像正确的是(气体的溶解和离子的水解忽略不计)()。解析本题涉及的化学反应方程式如下:Ba(OH)2CO2=BaCO3H2O2NaOHCO2=Na2CO3H2O Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3 BaCO3CO2H2O=Ba(HCO3)2 当未通入CO2气体时,溶液中离子的物质的量为0.2 mol Na、0.1 mol Ba2、0.4 mol OH;当通入2.24 L CO2气体时,发生反应,此时溶液中离子的物质的量
17、为0.2 mol Na、0.2 mol OH;当通入4.48 L CO2时,发生反应,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,此时溶液中离子的物质的量为0.2 mol Na、0.2 mol HCO3;当通入8.96 L CO2时,发生反应,此时溶液中离子的物质的量为0.2 mol Na、0.1 mol Ba2、0.4 mol HCO3。对比图像可知选项C正确。答案C3(2011海南,9改编)“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(
18、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()。能耗大是该方法的一大缺点整个过程中,只有一种物质可以循环利用“反应分离”环节中,分离物质的基本操作是蒸发结晶、过滤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A B C D解析,该方法中高温反应炉分离出CO2,需要消耗较多能量;,整个过程中NaOH和CaO均可循环利用;,从捕捉室中得到的溶液中含有大量的NaHCO3,加入CaO后生成CaCO3和NaOH,通过过滤的方法即可分离;,捕捉到的CO2可与H2反应制备甲醇:CO23H2CH3OHH2O。答案D“数轴法”定量判断CO2与碱的反应产物CO2通入NaOH、Ca(OH)2等
19、强碱溶液中的反应产物与CO2气体的通入量有关,当CO2通入少量时生成碳酸盐,当CO2通入过量时生成碳酸氢盐;当CO2的通入量介于两者之间时,既有正盐又有酸式盐生成,因此推断时一定要注意CO2与碱之间量的关系。以CO2与NaOH溶液反应为例:CO22NaOH=Na2CO3H2OCO2NaOH=NaHCO3当n(OH)n(CO2)的值不同时产物如下:考点三硅酸、硅酸盐、无机非金属材料1硅酸硅酸难溶于水,其酸性比碳酸弱,硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红色。(1)硅酸不稳定,受热易分解:H2SiO3SiO2H2O。(2)硅酸能与碱溶液反应,如与NaOH溶液反应的化学方程式为H2SiO3
20、2NaOH=Na2SiO32H2O。(3)硅酸在水中易聚合形成胶体,硅胶有很强的吸水能力,常用作干燥剂。2硅酸盐(1)概念:由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称,是构成地壳岩石的主要成分。(2)表示方法:硅酸盐矿物的成分复杂,多用氧化物的形式表示它们的组成,如硅酸钠(Na2SiO3)写成Na2OSiO2,钾云母(KH2Al3Si3O12)写成K2O3Al2O36SiO22H2O。(3)硅酸钠(Na2SiO3)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。它能与较强的酸反应,如与盐酸反应:Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3;与CO2水溶液反应:Na2SiO3C
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- 非金属及其化合物 含答案 精修版 高考 化学 复习 第四 非金属 及其 化合物 精练 答案
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