2020高考化学讲与练 第4章 第1讲 碳 硅及无机非金属材料(含解析)新人教版
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2019年
【2019最新】精选高考化学讲与练 第4章 第1讲 碳 硅及无机非金属材料（含解析）新人教版
李仕才
考纲要求 1.了解C、Si元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及应用。2.了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。
考点一 碳及其重要化合物
1．碳单质
(1)碳单质的存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为同素异形体。
(2)结构
金刚石：正四面体空间网状结构；石墨：平面正六边形层状结构。
(3)物理性质：金刚石熔点高、硬度大；石墨熔点高、质软，有滑腻感。
(4)主要化学性质——还原性
①可燃性
错误!②与氧化物反应
错误!③与强氧化性酸反应 2019年
2．一氧化碳
(1)物理性质：无色气体，有毒，难溶于水。
(2)化学性质——还原性
①燃烧：2CO＋O22CO2，淡蓝色火焰；
②还原CuO：CuO＋COCu＋CO2(冶炼金属)。
3．二氧化碳(CO2)
(1)一种无色、无味的气体，能溶于水，固态CO2俗称干冰。
(2)与H2O、Na2O、Ca(OH)2(足量、澄清)、Mg反应的方程式分别为CO2＋H2O??H2CO3，Na2O＋CO2===Na2CO3，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，2Mg＋CO22MgO＋C。
(3)CO2在自然界中的循环
①CO2的主要来源：大量含碳燃料的燃烧。
②自然界消耗CO2的主要反应：
a．溶于江水、海水中：CO2＋H2O??H2CO3；
b．光合作用将CO2转化为O2；
c．岩石的风化：CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2。
4．碳酸(H2CO3)
弱酸性、不稳定性。碳酸(H2CO3)只能在水中存在。H2CO3在水中与CO2共存，因此常把CO2＋H2O当碳酸用。
5．碳酸的酸式盐和正盐的比较
(1)在水中的溶解性
①含K＋、Na＋、NH的正盐易溶于水，其余一般不溶于水；酸式盐均能溶于水。
②一般来说，在相同温度下，难溶性正盐溶解度小于其酸式盐溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2>CaCO3；可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度，如溶解度Na2CO3>NaHCO3。
(2)热稳定性
一般来说，热稳定性顺序为正盐>酸式盐>碳酸，如稳定性Na2CO3>NaHCO3>H2CO3。可2019年
溶性正盐>难溶性正盐，如CaCO3高温分解，而K2CO3不易分解。
(3)水溶液酸碱性强弱
物质的量浓度相同时，正盐溶液的pH大于其酸式盐溶液，如pH：Na2CO3溶液>NaHCO3溶液。
1．碳单质及其氧化物性质用途的判断
(1)12C、13C、14C是碳的三种同素异形体(×)
解析 12C、13C、14C互称同位素，碳元素的三种常见的同素异形体为金刚石、石墨和C60。
(2)金刚石和石墨由相同的元素组成，因此它们具有相同的性质(×)
(3)石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应(×)
(4)向空气中排放二氧化碳会形成酸雨(×)
(5)一氧化碳易与血液中的血红蛋白结合(√)
(6)木炭、一氧化碳在一定条件下都能与氧化铜反应(√)
(7)大气中二氧化碳的消耗途径主要是绿色植物的光合作用(√)
2．二氧化碳与盐溶液反应的判断
(1)向Na2SiO3溶液中通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失(×)
解析 H2SiO3不溶于H2CO3。
(2)向Ca(ClO)2溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失(√)
解析 开始生成CaCO3沉淀，CO2过量时，CaCO3又与CO2、H2O反应生成Ca(HCO3)2。
(3)向CaCl2溶液中通入CO2，无明显现象，若先通入NH3再通CO2，溶液会变浑浊(√)
(4)向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2气体，有晶体析出(√)
解析 NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小。
(5)向NaAlO2溶液中通入CO2气体，一开始有白色沉淀生成，CO2过量，沉淀溶解(×)
解析 Al(OH)3不能溶于H2CO3。
(6)向饱和NaCl的氨溶液中通入过量CO2气体，有晶体析出(√) 2019年
解析 会析出NaHCO3晶体。
确定混合气体(CO、CO2)中含有CO气体的实验设计方法
按要求回答下列问题
(1)填写下列指定装置的作用
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。
E：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。
(2)写出C中的化学方程式：CO＋CuOCu＋CO2。
(3)确定混合气体中含有CO气体的实验现象：
中的澄清石灰水变浑浊。D中的物质由黑色变成红色，C中无明显现象，B
(4)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：
①CO(CO2)：___________________________________________。
②CO2(CO)：___________________________________________。
答案 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
题组一 CO2通入碱溶液中反应产物的定量分析
1．(2018·汕头模拟)将足量CO2通入KOH和Ca(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( )
答案 D
解析 CO2与KOH和Ca(OH)2都会反应，但存在着竞争，如果先与KOH反应，则反应后生成的K2CO3立即会与Ca(OH)2反应生成CaCO3，因此，可以看成CO2先与Ca(OH)2反应，所以通CO2后立即有CaCO3生成。第二步还要判断CO2是先跟KOH反应还是先与生成的CaCO3反应，同样可以采用假设法判断，即如果先与CaCO3反应，则生成的Ca(HCO3)2又会与KOH反应，因此是先与KOH反应，此过程生成沉淀的物质的量不变，当KOH反应完全，再与CaCO3反应，直至沉淀完全溶解，故选D。
2．标准状况下，将3.36LCO2气体通入200mL1.00mol·L－1NaOH溶液中，充分反应后2019年
溶液中c(CO)与c(HCO)的比值为( 不考虑CO、HCO的水解)( )
A．1∶1 B．1∶2
C．2∶1 D．1∶3
答案 B
解析 n(CO2)＝＝0.150mol，n(NaOH)＝0.200L×1.00mol·L－1＝0.200mol
错误!，则，y、x，设其物质的量分别为NaHCO3、Na2CO3，反应产物为2＜＜1＝＝，即解得，所以＝。
题组二 CO2的综合利用
3．[2015·北京理综，27(1)(2)(3)]研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。
(1)溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在，其中HCO占95%。写出CO2溶于水产生HCO的方程式：_______________________________________。
(2)在海洋碳循环中，通过下图所示的途径固碳。
①写出钙化作用的离子方程式：________________________________________________。
②同位素示踪法证实光合作用释放出的O2只来自于H2O。用18O标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整：
________＋________(CH2O)x＋x18O2＋xH2O
(3)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上，其准确测量是研究海洋碳循环的基础。测量溶解无机碳，可采用如下方法：
①气提、吸收CO2。用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收(装置示意图如下)。将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。
②滴定。将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3，再用xmol·L－1HCl溶液滴定，消耗ymLHCl溶液。海水中溶解无机碳的浓度＝________mol·L－1。
－3HCO＋＋H2CO3??H、H2O??H2CO3＋(1)CO2 答案
(2)①2HCO＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O②xCO2 2xH218O 2019年
xyz(3)①②
解析 (1)CO2溶于水生成H2CO3，H2CO3电离出H＋和HCO。(2)①根据钙化作用的反应物是HCO和Ca2＋，生成物是CaCO3和CO2，故不难写出反应的离子方程式为2HCO＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O。②根据元素守恒及示踪原子的标记知，方程式中的空白处为xCO2和2xH218O。(3)①该装置为洗气装置，要注意装置中长管进、短管出，且用分液漏斗滴加酸化所用试剂为稀硫酸，因HCl易挥发出来影响后续的滴定而不能用盐酸。②根据该滴定过程得关系式：CO2～HCO～HCl，n(CO2) ＝n(HCl)＝xmol·L－1×y×10－3L＝xy×10－3mol，所以c(CO2)＝＝mol·L－1。
考点二 硅及其化合物 无机非金属材料
1．硅(Si)
(1)硅的存在：硅在自然界中以化合态存在，在地壳中的含量仅次于氧。
(2)物理性质：灰黑色，硬度大，熔、沸点高，具有金属光泽。
(3)化学性质：常温下与F2、HF、NaOH反应；加热时能与H2化合生成不稳定的氢化物SiH4，加热时还能与Cl2、O2化合分别生成SiCl4、SiO2。涉及的化学方程式如下：
O2：Si＋O2=====△SiO2F2：Si＋2F2===SiF4Cl2：Si＋2Cl2=====△SiCl4①与非金属单质反应
②与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
③与NaOH溶液反应：
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
(4)制法：SiO2＋2CSi＋2CO↑。
(5)用途：①良好的半导体材料；②太阳能电池；③计算机芯片。
2．二氧化硅(SiO2)
(1)二氧化硅存在于沙子、石英、水晶、玛瑙(含杂质的石英)等中。SiO2是由Si和O按个数比1∶2直接构成。Si、SiC、Si3N4、BN等也是直接由原子构成的。
