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文檔簡介
江蘇省常州市西夏墅中學(xué)高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)學(xué)案:含硅礦物與信息材料復(fù)習(xí)目標(biāo)1.了解C,Si單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及其應(yīng)用。2.了解常見的無機非金屬材料的性質(zhì)及用途【基礎(chǔ)知識梳理】一、C、Si單質(zhì)性質(zhì)及其用途的比較。碳硅存在形態(tài)既有游離態(tài),又有化合態(tài);主要單質(zhì)有:金剛石、石墨、C60等同素異形體在地殼中的含量僅次于,全部以化合態(tài)存在;主要單質(zhì)有:晶體硅和無定性硅兩大類單質(zhì)的物理性質(zhì)金剛石熔點很高,硬度很大;石墨熔點很高(比金剛石高)硬度較小,能導(dǎo)電,有滑膩感。晶體硅,灰黑色,有金屬光澤;與金剛石相似,熔點很高,硬度很大;是良好的半導(dǎo)體材料?;瘜W(xué)性質(zhì)與非金屬單質(zhì)反應(yīng)與O2反應(yīng)(氧氣過量)(氧氣少量)與O2、Cl2反應(yīng):與氧化物反應(yīng)與Fe2O3、SiO2反應(yīng):與FeOSi+2FeO2Fe+SiO2與酸反應(yīng)與濃硫酸、濃硝酸反應(yīng):只與氫氟酸反應(yīng):與堿反應(yīng)與堿不反應(yīng)與NaOH溶液反應(yīng):用途金剛石用作切割工具;石墨用作電極、鉛筆芯。含硅4%的硅鋼具有很高的導(dǎo)磁性,主要用作變壓器鐵芯;含硅15%的硅鋼具有很好的耐酸性能,作為耐酸材料;制光電池等二、CO2和SiO2的比較物質(zhì)二氧化硅二氧化碳晶體類型物理性質(zhì)硬度大、熔沸點高、常溫下為固體、不溶于水熔沸點低,常溫下為氣體,微溶于水化學(xué)性質(zhì)①與水反應(yīng)不反應(yīng)②與酸反應(yīng)不反應(yīng)③與堿反應(yīng)盛堿液的試劑瓶用橡皮塞或④與鹽反應(yīng)SiO2+Na2CO3=SiO2+CaCO3=Ca(ClO)2+CO2+H2O=CO2+Na2CO3+H2O=⑤與堿性氧化物反應(yīng)SiO2+CaO=CO2+Na2O=三、硅酸及硅酸鹽1.硅酸⑴物理性質(zhì):與一般的無機含氧酸不同,硅酸溶于水。⑵化學(xué)性質(zhì):①弱酸性:是二元弱酸,酸性比碳酸,與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為:。②不穩(wěn)定性:受熱易分解,化學(xué)方程式為:⑶制備:通過可溶性硅酸鹽與其他酸反應(yīng)制得,如Na2SiO3溶液與鹽酸反應(yīng):⑷用途:硅膠可用作干燥劑、催化劑的載體等。2、硅酸鹽⑴硅酸鹽:硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱,是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。⑵硅酸鈉:硅酸鈉溶液俗稱,是無色黏稠液體,常用于制備黏合劑、防腐劑、耐火材料。⑶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表示硅酸鹽的組成:如硅酸鈉(Na2SiO3)可表示為Na2O·SiO2。長石(KAlSi3O8)可表示為。(注意:硅酸鹽寫法與氧化物寫法中各元素的化合價保持不變,原子個數(shù)比相等;表示順序一般為:活潑金屬的氧化物·較活潑金屬的氧化物·二氧化硅·水。四、無極非金屬材料1.傳統(tǒng)的無極非金屬材料硅酸鹽材料是傳統(tǒng)的無機非金屬材料:玻璃、水泥、各種陶瓷等都是以黏土、石英和長石等為原料生產(chǎn)的硅酸鹽制品,比較如下硅酸鹽產(chǎn)品水泥玻璃陶瓷原料反應(yīng)原理發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化(不作要求)主要設(shè)備陶瓷窯主要成分3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3反應(yīng)條件高溫高溫2.新型無極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,強度高氮化硅陶瓷模具等汽輪機葉片、軸承、永久性半導(dǎo)體陶瓷具有電學(xué)特性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釘人造骨、人造關(guān)節(jié)、接骨螺【要點名師透析】1.硅及其化合物的特殊性質(zhì)(1)硅①非金屬單質(zhì)一般為非導(dǎo)體,如硫,但Si卻為半導(dǎo)體;②非金屬單質(zhì)與堿反應(yīng)一般是非金屬既作氧化劑又作還原劑,而Si與堿反應(yīng)只作還原劑;③C、Si同屬ⅣA族,還原性是Si大于C,而C卻能將Si從SiO2中還原出來(條件是高溫),原因是產(chǎn)物CO氣體迅速從反應(yīng)體系中逸出,SiO2+2CSi+2CO↑;③非金屬單質(zhì)一般不跟非氧化性酸作用,而Si能與HF發(fā)生反應(yīng),Si+4HF===SiF4↑+2H2↑;(2)硅的化合物①酸性氧化物一般不與酸發(fā)生非氧化還原反應(yīng),但SiO2卻能與HF作用,SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O;②無機酸一般可溶于水,而H2SiO3及H4SiO4卻難溶于水;Na2SiO3水溶液俗名為“水玻璃”,但它與玻璃卻大相徑庭,Na2SiO3水解顯強堿性,俗名“泡花堿”,但它卻不是堿,而是鹽?!镜淅?】不能用磨口玻璃瓶貯存的一組物質(zhì)是()A.溴水氯水碘水B.氫溴酸鹽酸氫硫酸C.濃硫酸濃硝酸濃鹽酸D.NaOH溶液Na2CO3溶液水玻璃二、CO2與堿的反應(yīng)及HCO3-、CO32-的檢驗1.CO2與強堿反應(yīng)反應(yīng)原理:NaOHNa2CO3NaHCO3反應(yīng)后溶質(zhì)成分的判斷可用數(shù)軸表示:溶質(zhì)的成分X≤1∶1NaHCO31∶1<X<2∶1Na2CO3、NaHCO3X=2∶1Na2CO3X>2∶1NaOH、Na2CO32.HCO3-、CO32-的檢驗(1)CO32-的檢驗①原理:CO32-+Ca2+===CaCO3↓②方法:向待檢驗溶液中滴加一定量的Ca2+或Ba2+的可溶性鹽溶液,有白色沉淀生成。再加入適量的鹽酸.白色沉淀溶解且生成無色,無味的氣體,則待檢溶液中有CO32-。(2)HCO3-的檢驗①原理:HCO3-+H+===H2O+CO2↑②檢驗方法:向待檢驗溶液中滴加足量的Ca2+或Ba2+可溶性鹽溶液無明顯現(xiàn)象,再向溶液中加入足量的酸。若溶液中有無色、無味的氣體生成,則待檢溶液中有HCO3-?!镜淅?】將足量CO2氣體通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中,然后加熱蒸干,再在高溫下充分灼燒,最后得到的固體物質(zhì)是A.Na2SiO3B.Na2CO3、Na2SiO3C.Na2CO3、SiO2D.SiO2【感悟高考真題】1.下列實驗方案中,不能測定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的是A.取a克混合物充分加熱,減重b克B.取a克混合物與足量稀鹽酸充分反應(yīng),加熱、蒸干、灼燒,得b克固體C.取a克混合物與足量稀硫酸充分反應(yīng),逸出氣體用堿石灰吸收,增重b克D.取a克混合物與足量Ba(OH)2溶液充分反應(yīng),過濾、洗滌、烘干,得b克固體。2.下列關(guān)于化學(xué)與生產(chǎn)、生活的認(rèn)識不正確的是A.CO2、CH4、N2等均是造成溫室效應(yīng)的氣體B.使用清潔能源是防止酸雨發(fā)生的重要措施之一C.節(jié)能減排符合低碳經(jīng)濟(jì)的要求D.合理開發(fā)利用可燃冰(固態(tài)甲烷水合物)有助于緩解能源緊缺3.“碳捕捉技術(shù)”是指通過一定的方法將工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的CO2分離出來并利用。如可利用NaOH溶液來“捕捉”CO2,其基本過程如圖所示(部分條件及物質(zhì)未標(biāo)出)。下列有關(guān)該方法的敘述中正確的是()。A.能耗大是該方法的一大缺點B.整個過程中,只有一種物質(zhì)可以循環(huán)利用C.“反應(yīng)分離”環(huán)節(jié)中,分離物質(zhì)的基本操作是蒸發(fā)結(jié)晶、過濾D.該方法可減少碳排放,捕捉到的CO2還可用來制備甲醇等產(chǎn)品4.某短周期非金屬元素的原子核外最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的一半,該元素A.在自然界中只以化合態(tài)的形式存在B.單質(zhì)常用作半導(dǎo)體材料和光導(dǎo)纖維C.最高價氧化物不與酸反應(yīng)D.氣態(tài)氫化物比甲烷穩(wěn)定4.下列敘述正確的是A.Li在氧氣中燃燒主要生成B.將SO2通入溶液可生成沉淀C.將CO2通入次氯酸鈣溶液可生成次氯酸5.下列各組物質(zhì)中,滿足下圖物質(zhì)一步轉(zhuǎn)化關(guān)系的選項是XYZANaNaOHNaHCO3BCuCuSO4Cu(OH)2CCCOCO2DSiSiO2H2SiO36.下列推斷正確的是A.SiO2是酸性氧化物,能與NaOH溶液反應(yīng)B.Na2O、Na2O2組成元素相同,與CO2反應(yīng)產(chǎn)物也相同C.CO、NO、NO2都是大氣污染氣體,在空氣中都能穩(wěn)定存在D.新制氯水顯酸性,向其中滴加少量紫色石蕊試液,充分振蕩后溶液呈紅色7.下列關(guān)于硅單質(zhì)及其化合物的說法正確的是①硅是構(gòu)成一些巖石和礦物的基本元素②水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品③高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導(dǎo)纖維④陶瓷是人類應(yīng)用很早的硅酸鹽材料A.①② B.②③ C.①④ D.③④8.單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料。通常用炭在高溫下還原二氧化硅制得粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì)),粗硅與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅(反應(yīng)溫度450~500℃),四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是實驗室制備四氯化硅的裝置示意圖學(xué)科網(wǎng)相關(guān)信息如下:①四氯化硅遇水極易水解;②硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物;③有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見下表:物質(zhì)SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸點/℃57.712.8—315—熔點/℃-70.0-107.2———升華溫度/℃——180300162請回答下列問題:(1)寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式。(2)裝置A中g(shù)管的作用是;裝置C中的試劑是;裝置E中的h瓶需要冷卻的理由是。(3)裝置E中h瓶收集到的粗產(chǎn)物可通過精餾(類似多次蒸餾)得到高純度四氯化硅,精餾后的殘留物中,除鐵元素外可能還含有的雜質(zhì)元素是(填寫元素符號)。(4)為了分析殘留物中鐵元素的含量,先將殘留物預(yù)處理,使鐵元素還原成Fe2+,再用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液在酸性條件下進(jìn)行氧化還原滴定,反應(yīng)的離子方程式是:5Fe2++MnO4-+8H+5Fe3++Mn2++4H2O①滴定前是否要滴加指示劑?(填“是”或“否”),請說明理由。②某同學(xué)稱取5.000g殘留物后,經(jīng)預(yù)處理后在容量瓶中配制成100mL溶液,移取25.00mL試樣溶液,用1.000×10-2mol/LKMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。達(dá)到滴定終點時,消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL,則殘留物中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是9.胃舒平主要成分是氫氧化鋁,同時含有三硅酸鎂(Mg2Si3O8.nH2O)等化合物。1)三硅酸鎂的氧化物形式為,某元素與鎂元素不同周期但在相鄰一族,且性質(zhì)和鎂元素十分相似,該元素原子核外電子排布式為。2)鋁元素的原子核外共有種不同運動狀態(tài)的電子、種不同能級的電子。3)某元素與鋁元素同周期且原子半徑比鎂原子半徑大,該元素離子半徑比鋁離子半徑(填“大”或“小”),該元素與鋁元素的最高價氧化物的水化物之間發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:4)Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料,其原因是。a.Al2O3、MgO和SiO2都不溶于水b.Al2O3、MgO和SiO2都是白色固體c.Al2O3、MgO和SiO2都是氧化物d.Al2O3、MgO和SiO2都有很高的熔點【考點模擬演練】一、選擇題1.“低碳經(jīng)濟(jì)”是以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)模式。下列說法與“低碳經(jīng)濟(jì)”不符合的是A.大力研發(fā)新型有機溶劑替代水作為萃取劑B.加強對煤、石油、天然氣等綜合利用的研究,提高燃料的利用率C.利用CO2合成聚碳酸酯類可降解塑料,實現(xiàn)“碳”的循環(huán)利用D.甲烷和乙醇的燃燒熱分別是891.0kJ·mol-1、1366.8kJ·mol-1,利用甲烷更“低碳”2.2010年諾貝爾物理學(xué)獎授予英國曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,以表彰他們在石墨烯材料方面的卓越研究。石墨烯具有優(yōu)異的電學(xué)性能及出色的熱力學(xué)穩(wěn)定性。它的結(jié)構(gòu)如右圖,下列說法不正確的是 A.石墨烯與金剛石、石墨、C60互為同素異形體 B.石墨烯導(dǎo)電,屬于化學(xué)變化 C.石墨烯中碳原子間以共價鍵相連 D.12g石墨烯中含有碳原子數(shù)目約為6.02×l023個3.下圖的實驗裝置用來分離CO2和CO氣體并干燥。圖中a為止水夾,b為分液漏斗的活塞,通過Y型管和止水夾分別接c、d兩球膽,現(xiàn)裝置內(nèi)的空氣已排盡。為使實驗成功,甲、乙、丙分別盛放的溶液是()A.NaHCO3飽和溶液12mol·L-1鹽酸18.4mol·L-1H2SO4B.Na2CO3飽和溶液2mol·L-1H2SO4NaOH飽和溶液C.NaOH飽和溶液2mol·L-1H2SO418.4mol·L-1H2SO4D.18.4mol·L-1H2SO4NaOH飽和溶液18.4mol·L-1H2SO44.半導(dǎo)體工業(yè)中,有一句行話:“從沙灘到用戶”,即由SiO2制取Si。制取過程中不涉及的化學(xué)反應(yīng)是()A.2C+SiO2Si+2CO↑B.SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2OC.Si+2Cl2SiCl4D.SiCl4+2H2Si+4HCl5.下列離子方程式書寫正確的是()A.往澄清石灰水中通入過量的二氧化碳:Ca2++2OH-+CO2====CaCO3↓+H2OB.往碳酸鈉溶液中加入二氧化硅:CO32-+SiO2====SiO32-+CO2↑C.二氧化硅與燒堿溶液反應(yīng):SiO2+2OH-====SiO32-+H2↑D.硅酸與燒堿溶液中和:H2SiO3+2OH-====SiO32-+2H2O6.下列說法正確的是()A.工業(yè)制水泥、玻璃、陶瓷都要用到石灰石B.剛玉、紅寶石、藍(lán)寶石主要成分是氧化鋁C.石英、硅石、水晶、珍珠、瑪瑙主要成分都是SiO2D.二氧化硅是酸性氧化物,能抗?jié)饬蛩?、濃硝酸的腐蝕,故能抗氫鹵酸(HX)的腐蝕7.下列說法中,正確的是A.水晶和陶瓷的主要成分都屬于硅酸鹽
B.單質(zhì)硅是制造光導(dǎo)纖維的材料C.硅酸鈉是制備硅膠和木材防火劑的原料
D.工業(yè)上用鹽酸刻蝕玻璃8.下列各項操作中,不發(fā)生“先產(chǎn)生沉淀,然后沉淀又溶解”現(xiàn)象的是
(
)
①向飽和碳酸鈉溶液中通入過量的CO2;②向Fe(OH)3膠體中逐滴加入過量的稀鹽酸;
③向AgNO3溶液中逐滴加入過量氨水;④向硅酸鈉溶液中逐滴加入過量的鹽酸
A.①②
B.①④
C.①③
D.②③9.將足量的CO2不斷通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中,生成沉淀與通入CO2體積的關(guān)系可表示為10.下列物質(zhì)中,不含有硅酸鹽的是()A.水玻璃B.硅芯片C.黏土D.普通水泥11.硅及其化合物的應(yīng)用范圍很廣。下列說法正確的是()A.硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料B.粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應(yīng)C.反應(yīng):Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑中,Si為還原劑,NaOH和H2O為氧化劑D.鹽酸可以與硅反應(yīng),故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅12.如右圖所示,下列說法中正確的是()A.若碳酸鈉和碳酸氫鈉均過量,加入的鹽酸的濃度和體積相等,則圖Ⅰ中加入碳酸鈉,圖Ⅱ中加入碳酸氫鈉B.若碳酸鈉和碳酸氫鈉均過量,加入的鹽酸的濃度和體積相等,則圖Ⅰ中加入的是碳酸氫鈉,圖Ⅱ中加入的是碳酸鈉C.若鹽酸的濃度和體積相等,加入碳酸鈉和碳酸氫鈉的質(zhì)量相等且都完全反應(yīng),則圖Ⅰ中加入的是碳酸鈉,圖Ⅱ中加入的是碳酸氫鈉D.不論酸與碳酸鈉、碳酸氫鈉的用量關(guān)系如何,都是圖Ⅰ中加入碳酸鈉,圖Ⅱ中加入碳酸氫鈉13.下列說法中,不正確的是()A.SiO2和CO2都是酸性氧化物,均可與NaOH溶液反應(yīng)B.SiO2不能與任何酸發(fā)生反應(yīng)C.SiO2和CO2在一定條件下,均可與CaO發(fā)生反應(yīng)D.SiO2不溶于水,而CO2可與水反應(yīng),生成H2CO314.過量的CO2通入下列溶液中,最終出現(xiàn)渾濁的是()A.氯化鈣溶液 B.石灰水C.飽和亞硫酸鈉溶液 D.水玻璃15.根據(jù)要求完成下列各小題實驗?zāi)康?。(a、b為彈簧夾,加熱及固定裝置已略去)NaHCO3NaHCO3飽和溶液Na2SiO3溶液ABaCl2溶液H2S溶液銅片濃硫酸abNaOH溶液(1)驗證碳、硅非金屬性的相對強弱。(已知酸性:亞硫酸>碳酸)①連接儀器、、加藥品后,打開a關(guān)閉b,然后滴入濃硫酸,加熱。②銅與濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是。裝置A中試劑是。③能說明碳的非金屬性比硅強的實驗現(xiàn)象是。(2)驗證SO2的氧化性、還原性和酸性氧化物的通性。①在(1)①操作后打開b,關(guān)閉a。②H2S溶液中有淺黃色渾濁出現(xiàn),化學(xué)方程式是
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