第四章非金属及其化合物.doc

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H2CO3,但SiO2不溶于水,不能用SiO2与水反应制备硅酸。②虽然SiO2既能与酸(HF)反应,又能与碱(NaOH)反应,但SiO2不是***氧化物 。:CaCO3+2H===Ca2++CO2↑+H2O。发生装置:启普发生器。+①焦炭②***气③氢气石英砂――→粗硅――→SiCl4――→高纯硅高温加热高温涉及的化学方程式:高温①SiO2+2C=====Si+2CO↑;△Si+2Cl2=====SiCl4;△SiCl4+2H2=====Si+4HCl。+2C=====Si+2CO↑Si非金属单质与强碱反应一般不生成氢气Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑非金属单质一般不与非氧化性酸反应Si+4HF===SiF4↑+2H2↑一般非金属单质为绝缘体硅为半导体酸性氧化物一般与水反应生成相应的酸SiO2不溶于水,不与水反应酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应SiO2+4HF===SiF4↑+2H2OSiO2“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律,碳酸酸性大于硅酸Na2SiO3+CO2+高温Na2CO3+SiO2=====Na2SiO3+CO2↑H2O===H2SiO3↓+Na2CO3[题点全练]题点(一) 碳、硅及其氧化物的性质及应用1.(1)下列物质能与单质硅起化学反应的是 ________。①浓HNO3②水③浓H2SO4④氢***酸⑤NaOH溶液⑥***气⑦***气(2)下列事实能说明非金属性:C>Si的是________。①硬度:金刚石>晶体硅②熔沸点:SiO2>CO2③酸性:H2CO3>H2SiO3④稳定性:CH4>SiH4⑤CO2通入Na2SiO3溶液中产生白色沉淀⑥高温下,SiO2与Na2CO3反应⑦相同条件下,碱性:Na2SiO3(aq)>Na2CO3(aq)答案:(1)④⑤⑥⑦(2)③④⑤⑦2.(2018信·阳模拟)为检验二氧化碳气体中是否混有一氧化碳,某课外兴趣小组的同学设计了如下图所示的实验装置:根据装置回答问题:(1)A装置的作用是 ____________。实验后怎样处理尾气________,发生反应的化学方程式为______________________。若实验时观察到__________________________________________________,则证明原气体中一定含有一氧化碳。解析:(1)除去混合气体的CO2时,可先将混合气体通入盛有浓NaOH溶液的洗气瓶中,故A装臵的作用是吸收CO2,以排除对下面实验的干扰。(2)CO有毒,故将 CO点燃生成 CO2才能排放到空气中。(3)CO还原CuO的实验现象是黑色粉末变成红色,故利用这一现象来证明原气体中一定含有CO。答案:(1)吸收CO2点燃(2)点燃 2CO+O2=====2CO2(3)B中无明显现象,装置 C中黑色粉末变成光亮的红色,D中澄清石灰水变浑浊[规律方法]确认混合气体 (CO、CO2)中含有CO气体的实验设计方法各装置的作用是:A——除去混合气体中的CO2气体B——检验混合气体中CO2是否除尽△C——CO还原CuO:CO+CuO=====Cu+CO2D——验证CO的氧化产物CO2E——除去尾气中的CO2气体F——除去尾气中的CO气体、防止污染环境确定混合气体中含有CO气体的实验现象是:C中的物质由黑色变成红色,B中无明显现象,D中的澄清石灰水变浑浊。题点(二),·L-1NaOH溶液中,充分反应-)与c(HCO---后溶液中c(CO323)的比值为(不考虑CO32、HCO3的水解)()∶∶∶∶3解析:选B设CO32-、HCO3-的物质的量分别为x、y,则有x+y=,解得x2x+y=,=,y=。(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()解析:选D依次发生的反应为Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O,2KOH+CO2===K2CO3+H2O,K2CO3+CO2+H2O===2KHCO3,CaCO3+CO2+H2O===Ca(HCO3)2。题点(三) ,有一句行话:“从沙滩到用户”,即由 SiO2制取Si。制取过程中不涉及的化学反应是 ( )+SiO2=====Si+2CO↑+2NaOH===Na2SiO3+H2O△+2Cl2=====+2H2=====Si+4HCl解析:选B工业制取纯硅的工艺流程为CCl2H2SiO2――→粗硅――→SiCl4――→纯硅,该工艺流程中不涉及 SiO2与NaOH溶液的反应。,又称“半导体”材料,它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。它可以按下列方法制备:①C②HCl③过量H2SiO2――→Si(粗)――→SiHCl3―――――→Si(纯)高温300℃1000~1100℃下列说法正确的是()①的化学方程式为高温SiO2+C=====Si+CO2↑①②③中生成或消耗1molSi,***酸反应,而硅不能与氢***(℃)中含有少量的SiCl4(℃),可通过蒸馏提纯SiHCl3解析:选DA项,高温下SiO2与C反应生成Si和CO气体,即步骤①的化学方程式高温1molSi,转移4mol电子,步骤为SiO2+2C=====Si+2CO↑,错误;B项,步骤①中生成②中生成1molSiHCl3,消耗1molSi,转移2mol电子,步骤③中生成1molSi,转移2mol电子,错误;C项,硅能与氢***酸反应生成SiF4和氢气,错误;D项,SiHCl3和SiCl4的沸点相差较大,可以采用蒸馏的方法分离,正确。考点二 硅酸、①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。②与酸性较硅酸强的酸反应:: Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓。:Na2SiO3+H2O+CO2===Na2CO3+H2SiO3↓。③用途:黏合剂 (矿物胶),耐火阻燃材料。硅酸盐改写成氧化物形式的方法①氧化物的书写顺序:活泼金属氧化物―→较活泼金属氧化物―→二氧化硅―→水,不同氧化物间以“·”隔开。②各元素的化合价保持不变,且满足化合价代数和为零,各元素原子个数比符合原来的组成。③当计量数配置出现分数时应化为整数。如正长石:KAlSi3O8不能写成112K2O·2Al2O3·3SiO2,应写成K2O·Al2O3·6SiO2。(1)传统无机非金属材料①常见硅酸盐材料比较水泥玻璃陶瓷生产原料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑②玻璃生产中的两个重要反应:高温Na2CO3+SiO2=====Na2SiO3+CO2↑;高温CaCO3+SiO2=====CaSiO3+CO2↑。新型无机非金属材料材料类别 主要特性 示例 用途高温结构陶瓷能承受高温,强度高氮化硅陶瓷汽轮机叶片、轴承、永久性模具等半导体陶瓷具有电学特性二氧化锡陶瓷集成电路中的半导体光学材料具有光学特性光导纤维光缆通讯、医疗、照明等生物陶瓷具有生物功能氧化铝陶瓷人造骨骼、人造关节、接骨螺钉[题点全练]题点(一) 硅酸盐、。下列物质的俗名与化学式或用途不相符的一组是 ( )选项俗名主要成分(化学式)用途A石英SiO2集成电路B纯碱Na2CO3制备玻璃C水玻璃Na2SiO3制备硅胶D铁红Fe2O3用作油漆和涂料解析:选A 石英主要用于生产玻璃和光导纤维等,晶体硅才用于制作集成电路。,下列有关硅的化合物的叙述错误的是(),其化学式为 (SiC)的硬度大,熔点高,,其主要成分为 ,其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2解析:选D二氧化硅晶体中,1个Si原子连接4个O原子,1个O原子连接2个Si原子,晶体中Si原子与Si—O键个数之比为1∶4。3.(2018洛·阳模拟)胃舒平主要成分是氢氧化铝,同时含有三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)等化合物。(1)三硅酸镁的氧化物形式为 ________________________________________________。(2)Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料,其原因是 _______。、、、MgO和SiO2都有很高的熔点解析:(1)Mg2Si3O8·nH2O改写成氧化物的形式为 2MgO·3SiO2·nH2O。(2)Al2O3、MgO和SiO2均具有很高的熔点,故可作为耐火材料。答案:(1)2MgO·3SiO2·nH2O (2)cSiO2题点(二),不能一步实现的是()―→―→―→―→Na2SiO3盐酸△NaOH不解析:选CNa2SiO3――→H2SiO3;H2SiO3――→SiO2,SiO2――――→Na2SiO3,SiO2与H2O反应,故不能一步转化为 H2SiO3。,下列说法正确的是 ( )***:选C SiO2是酸性氧化物, A错误;Na2CO3溶液呈碱性,试剂瓶不能用玻璃塞,B错误;题图中有的转化不是氧化还原反应,例如SiO2与NaOH溶液的反应,D错误。[综合演练提能][课堂真题练](正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)(2017江·苏高考)由于SiO2硬度大,故可用于制造光导纤维(×)(2)(2017江·苏高考)下列转化能一步实现:高温CaCO3――→CaO――→CaSiO3(√)高温(3)(2016全·国卷Ⅲ)因为HF与SiO2反应,故用氢***酸在玻璃器皿上刻蚀标记(√)(4)(2016江·苏高考)下列转化在一定条件下能够实现:HClaqH2SiO2――→SiCl4――→高温Si(×)(5)(2016海·南高考)石英砂可用于生产单晶硅(√)(6)(2016上·海高考)用NaOH溶液不能分离氧化铁中混有的二氧化硅(×)(7)(2016全·国卷Ⅱ)燃料燃烧产物CO2是温室气体之一(√)(8)(2016四·川高考)将某溶液与稀盐酸反应产生的气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊,说明该溶液中一定含有CO32-(×)(9)(2016海·南高考)将澄清石灰水滴入某溶液证明其中存在2-(×)CO3(10)(2016四·川高考)硅胶作袋装食品的干燥剂的过程中没有发生化学变化(√)(11)(2016四·川高考)pH=2的溶液中可能大量存在Na+、NH4+、SiO32-(×)(12)(2016江·苏高考)向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸的离子方程式:Na2SiO3+2H+===H2SiO3↓+2Na+(×)(13)(2015山·东高考)向Na2SiO3溶液中通入过量SO2的离子方程式:SiO32-+SO2+H2O===H2SiO3↓+SO32-(×)(14)(2015重·庆高考)烧结黏土制陶瓷,不涉及化学反应(×)2.(2017北·京高考)我国在CO2催化加氢制取汽油方面取得突破性进展,CO2转化过程示意图如下:下列说法不正确的是 ( )①② C5~a的名称是2-***丁烷解析:选B反应①是CO2与H2反应生成了CO,根据元素守恒可推断有H2O生成,A项正确;反应②是CO与H2反应生成(CH2)n,(CH2)n中还含有碳氢键, B项错误;由示意图可知,汽油的主要成分是 C5~C11的烃类混合物, C项正确;根据 a的球棍模型,可得其结构简式为 CH3CH(CH3)CH2CH3,系统名称为 2-***丁烷,D项正确。3.(2016上·海高考)CO2是重要的化工原料,也是应用广泛的化工产品。,该混合气体通入 溶液中,CO2被完全吸收。如果NaOH完全反应,该解析:根据题意要求,NaOH溶液的浓度为 ____________。,NaOH也完全反应,则反应的产物可能是Na2CO3(此时NaOH的浓度最大)或NaHCO3(此时NaOH的浓度最小)或Na2CO3和NaHCO3的混合物。用极值思想分析两个特殊情况:(1)CO2+NaOH===NaHCO3,n(NaOH)=n(CO2)=,则c(NaOH)==-·;(2)CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O,n(NaOH)=2n(CO2)=,则c(NaOH)==·L-1;(1)、(2)可知,NaOH溶液的浓度应该为-1-·L≤c(NaOH)≤·L。-1-1答案:·L≤c≤·L4.(2015海·南高考)单质Z是一种常见的半导体材料,可由X通过如下图所示的路线制备,其中X为Z的氧化物,Y为氢化物,分子结构与甲烷相似,回答下列问题:Mg盐酸加热――→――→Y――→ZX加热Mg2Z(1)能与X发生化学反应的酸是______;由X制备Mg2Z的化学方程式为______________。(2)由Mg2Z生成Y的化学方程式为______________________________________,Y分子的电子式为________。(3)Z、X中共价键的类型分别是________、________。解析:Z为半导体单质,则Z是Si元素;Si可与氢***酸反应,其氧化物为二氧化硅,根据反应的流程图可知,二氧化硅与Mg反应生成Mg2Si,Mg2Si与盐酸反应生成的Y为氢化物,则Y的分子式是SiH4,加热分解可得到Si单质。其余问题可解。答案:(1)氢***酸△SiO2+4Mg=====2MgO+Mg2Si(2)Mg2Si+4HCl===2MgCl2+SiH4↑(3)非极性键极性键5.(2016上·海高考)半水煤气是工业合成氨的原料气,其主要成分是H2、CO、CO2、N2和H2O(g)。半水煤气经过下列步骤转化为合成氨的原料。H2、N2、CO、CO变换H2、N2、脱除CO2CO2、H2O――→CO2―――――→H2、N2完成下列填空:(1)半水煤气在铜催化下实现CO变换:CuCO+H2O――→CO2+H2△若半水煤气中V(H2)∶V(CO)∶V(N2)=38∶28∶22,经CO变换后的气体中:V(H2)∶V(N2)=________。(2)碱液吸收法是脱除二氧化碳的方法之一。已知:Na2CO3 K2CO320℃碱液最高浓-1度/(mol·L )碱的价格(元/kg)若选择Na2CO3碱液作吸收液,其优点是 ;缺点是________。如果选择 K2CO3碱液作吸收液,用什么方法可以降低成本? _____________________________________;写出这种方法涉及的化学反应方程式 ___________________________________。