2018版高考化学(人教版)一轮复习文档:

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第四章 非金属及其化合物 第一节 碳、硅及其化合物

考纲定位 考情播报 1.掌握碳、硅单质及其重要化合物的主要性质及应用。 2.了解碳、硅单质及其重要化合物对环境质量的影响。 3.了解常见的无机非金属材料。 4.了解碳、硅及其重要化合物的制备方法。

2016·全国甲卷T7/全国丙卷T7(D) 2015·全国卷ⅠT26/全国卷ⅡT7(A)、T13(D) 2014·全国卷 Ⅰ T8(A、C)、T13(D)/全国卷 Ⅱ T7(A、D)、T9(B)、T10(C) 2013·全国卷ⅠT7(D)/全国卷ⅡT9(B)、T10(C) 2012·全国卷T8(B、D)

考点1| 碳、硅的性质及其应用 [基础知识整合] 1.碳、硅单质的存在形式、物理性质和用途 碳 硅 存在形式 游离态和化合态 化合态

单质的 结构 金刚石:立体网状结构; 石墨:层状结构; C60:足球形分子 晶体硅:与金刚石类似的空间网状结构

物理 性质 金刚石:熔点很高、硬度很大; 石墨:硬度较小、电的良导体 晶体硅为灰黑色固体,有金属光泽、熔点高、硬度大,有脆性

用途 金刚石用于制造切割刀具,石墨用于制造电极、铅笔芯 晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池 2.化学性质

碳、硅在参与化学反应时,一般表现还原性。 [应用体验] 1.从元素周期表的位置看,碳和硅均为ⅣA族元素,自然界中有碳的多种单质存在,自然界中有硅的单质吗?为什么? [提示] 没有。因为硅有很强的亲氧性,在地壳形成时硅与氧易结合,难分离,因而硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。 2.写出由SiO2制备纯硅的化学方程式。

[提示] SiO2+2C=====高温 Si(粗)+2CO↑,

Si(粗)+2Cl2=====△SiCl4, SiCl4+2H2=====高温Si+4HCl。 [考点多维探究] 角度1 碳、硅的性质和应用 1.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与石墨 A [碳的各种单质由于组成结构的不同,性质、应用也不一定相同。] 2.(2017·济南模拟)有些科学家提出硅是“21世纪的能源”,这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列有关硅的说法中,不正确的是( ) 【导学号:95812062】 A.高纯度的硅广泛用于制作计算机芯片 B.硅可由二氧化硅还原制得 C.低温时,硅与水、空气和酸不反应,但能与氢氟酸反应 D.自然界中硅的储量丰富,自然界中存在大量的单质硅 D [硅为亲氧元素,在自然界中不存在游离态的单质。] 3.下列说法正确的是( )

A.单质――→+O2氧化物――→+H2O酸或碱――→+NaOH或HCl盐,碳或硅单质可以按上述关系进行转化 B.若a、b、c分别为Si、SiO2、H2SiO3,则可以通过一步反应实现转化:bc―→a C.太阳能电池板中的硅在元素周期表中处于金属元素与非金属元素的交界位置 D.单质硅常用于制造光导纤维 C [A项,SiO2与H2O不反应;B项,SiO2不能一步生成H2SiO3;D项,SiO2

制造光导纤维。]

角度2 硅的制备 4.(2014·天津高考改编)晶体硅(熔点1 410 ℃)是良好的半导体材料。由粗硅制 纯硅过程如下: Si(粗)――→Cl2460 ℃SiCl4――→蒸馏 SiCl4(纯)――→H21 100 ℃Si(纯) (1)工业上用焦炭与石英砂在高温下反应制取粗硅,其反应的化学方程式为 _____________________________________________________________, 上述反应中的氧化剂是________。 (2)粗硅与Cl2加热到460 ℃时发生反应,写出该反应的化学方程式_______。 (3)在1 100 ℃时,SiCl4被H2还原的化学方程式为_______________。

[答案] (1)2C+SiO2=====高温Si(粗)+2CO↑ SiO2 (2)Si+2Cl2=====460 ℃SiCl4 (3)SiCl4+2H2=====1 100 ℃Si+4HCl Si单质特性理解误区 (1)Si的还原性大于C,但C却能在高温下还原出Si:SiO2+2C=====高温Si+2CO↑。 (2)非金属单质跟碱液作用一般无H2放出,但Si与碱液作用却放出H2:Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑。 (3)非金属单质一般不跟非氧化性酸作用,但Si能与HF作用:Si+4HF===SiF4↑+2H2↑。 (4)非金属单质大多为非导体,但Si为半导体。 考点2| 碳、硅的氧化物的性质及应用 [基础知识整合] 1.一氧化碳的性质及应用 (1)物理性质:无色无味的气体,难溶于水,能使人中毒的原因是:与人体内血红蛋白相结合,因缺氧而中毒。 (2)化学性质及应用(写出有关化学方程式) ①可燃性:2CO+O2=====点燃2CO2,可作燃料。 ②还原性:CO还原Fe2O3的反应为3CO+Fe2O3=====高温2Fe+3CO2,可用于冶炼金属。 2.CO2与SiO2性质的比较 (1)共性 均属于酸性氧化物,均能与碱、金属氧化物反应,写出二者与NaOH溶液(足量)反应的离子方程式:CO2+2OH-===CO2-3+H2O、SiO2+2OH-===SiO2-3+H2O;

二者与CaO反应的化学方程式:CO2+CaO===CaCO3、SiO2+CaO=====高温CaSiO3。 (2)差异性 ①SiO2与氢氟酸反应的方程式:SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O。 ②SiO2与Na2CO3、CaCO3的反应——工业制玻璃

SiO2+Na2CO3=====高温Na2SiO3+CO2↑; SiO2+CaCO3=====高温CaSiO3+CO2↑。 ③CO2与H2O反应的方程式:CO2+H2OH2CO3。 ④SiO2为高硬度、高熔沸点的固体,不溶于水,而CO2为低熔沸点的气体,可溶于水。 3.SiO2与CO2的用途 CO2:制饮料、碳酸盐,干冰用作制冷剂,作灭火剂,干冰用作人工降雨。 SiO2:光导纤维、制光学仪器、电子部件,水晶可制作饰品。 [应用体验] 1.(1)氢氟酸如何保存?能否用玻璃试剂瓶存放?为什么? (2)碱性溶液(如NaOH)如何保存?能否用带玻璃塞的试剂瓶保存?为什么? [提示] (1)氢氟酸应保存在塑料瓶或铅皿中。不能用玻璃瓶存放,因为氢氟酸与玻璃中的SiO2反应生成气体SiF4,强烈腐蚀玻璃。 (2)碱性溶液应保存在带有橡皮(胶)塞的玻璃试剂瓶中。不能用玻璃塞试剂瓶保存,因为玻璃塞为磨口,易与碱性物质反应生成黏性物质,使玻璃塞与瓶口黏结。 2.写出除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法。 (1)CO(CO2):___________________________________________________。 (2)CO2(CO):___________________________________________________。 (3)CO2(O2):____________________________________________________。 (4)CO2(SO2):___________________________________________________。 (5)CO2(HCl):___________________________________________________。 [提示] (1)通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶 (2)通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管 (3)通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管 (4)通过盛有饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液的洗气瓶 (5)通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶 [考点多维探究] 角度1 CO2、CO的主要性质及应用 1.下列关于CO2的说法,正确的是( ) A.CO2是一种温室气体,但它是植物光合作用的必要反应物 B.将过量CO2分别通入CaCl2溶液、Na2SiO3溶液、NaHCO3溶液、Ca(OH)2

溶液均有白色沉淀生成

C.Na、Mg的失火均可用CO2灭火 D.CO2、CO、SiO2均为酸性氧化物 A [B项,过量CO2通入CaCl2溶液、Ca(OH)2溶液不能得到沉淀;C项,Na着火生成的Na2O2与CO2反应生成O2,同时Mg与CO2反应生成C,不能用CO2

灭火;D项,CO不是酸性氧化物。]

2.甲气体可发生如下变化:

甲气体――→通过灼热的炭层乙气体――→通过灼热的炭层丙气体――→通过灼热的CuO乙气体――→通过澄清石灰水丁固体。则甲、乙、丙、丁分别为( ) A.CO2、CO、O2、CaO B.O2、CO、CO2、CaCO3 C.O2、CO2、CO、CaCO3 D.CO、CO2、O2、Ca(OH)2 C [根据实验过程中的现象可依次确定丁为CaCO3,乙为CO2,丙为CO,甲为O2。]