高考化学第41讲 碳硅及无机非金属材料教学案专题热点重点题型解析版.docx
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高考化学第41讲碳硅及无机非金属材料教学案专题热点重点题型解析版
1.了解碳元素、硅元素的单质的主要性质及应用。
2.了解碳元素、硅元素的重要化合物的主要性质及应用。
3.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。
热点题型一 碳、硅单质及其重要化合物的性质
例1、（2018年江苏卷）下列有关物质性质与用途具有对应关系的是
A.NaHCO3受热易分解，可用于制胃酸中和剂
B.SiO2熔点高硬度大，可用于制光导纤维
C.Al2O3是两性氧化物，可用作耐高温材料
D.CaO能与水反应，可用作食品干燥剂
【答案】D
【变式探究】【20**江苏卷】下列有关物质性质与用途具有对应关系的是
A．Na2O2吸收CO2产生O2，可用作呼吸面具供氧剂
B．ClO2具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒
C．SiO2硬度大，可用于制造光导纤维
D．NH3易溶于水，可用作制冷剂
【答案】A
【解析】过氧化钠可以和二氧化碳反应生成氧气，A正确；因二氧化氯具有氧化性才用于自来水的杀菌消毒，B错误；二氧化硅透光性好，用于制造光导纤维，C错误；液氨气化时吸收大量热，所以氨可用作制冷剂，D错误。
【变式探究】二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。
a～e是对①～⑤反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行判断，其中正确的是（ ）
①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
②SiO2＋2C
Si＋2CO↑
③SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
④Na2CO3＋SiO2
Na2SiO3＋CO2↑
⑤SiO2＋3C
SiC＋2CO↑
a．反应①中SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃
b．反应②中SiO2表现出氧化性
c．反应③中SiO2表现了酸性氧化物的通性
d．反应④符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性酸酐的道理
e．反应⑤中SiO2未参加氧化还原反应
A．aceB．bde
C．cdeD．ab
【答案】B
【提分秘籍】碳、硅单质的特殊性
（1）Si的还原性强于C，但C能还原SiO2生成Si，且氧化产物为CO：
2C＋SiO2
Si＋2CO↑，其原因是产物CO为气体，它的放出降低了生成物浓度，促使反应向正反应方向进行。
（2）非金属单质跟碱溶液作用一般无H2产生，但Si能跟碱液作用放出H2，如Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
（3）CO2是温室气体，但CO2不是污染性气体。
（4）酸性氧化物一般和水反应生成相应的酸，但SiO2不与水反应。
（5）SiO2是酸性氧化物，SiO2却既能与酸（氢氟酸）反应又能与NaOH溶液反应。
（6）非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但Si却能与HF反应。
【举一反三】
下列说法正确的是（ ）
A．所有非金属单质的熔点都很低
B．所有非金属单质都是绝缘体
C．硅是计算机芯片的重要材料，二氧化硅是光导纤维的主要成分
D．粗硅的制备：
SiO2＋C
Si＋CO2↑
【答案】C
热点题型二硅酸盐及无机非金属材料
例2、【20**北京卷】根据SO2通入不同溶液中实验现象，所得结论不正确的是
溶液
现象
结论
A
含HCl、BaCl2的
溶液
产生白色沉淀
SO2有还原性
B
H2S溶液
产生黄色沉淀
SO2有氧化性
C
酸性KMnO4溶液
紫色溶液褪色
SO2有漂白性
D
Na2SiO3溶液
产生胶状沉淀
酸性：
H2SO3>H2SiO3
【答案】C
【解析】H2O2将SO2氧化成硫酸根离子，硫酸根离子与BaCl2反应生成硫酸钡沉淀，该反应中二氧化硫被氧化，表现了还原性，A正确；SO2与H2S反应生成S单质，该反应中SO2中+4价S元素被还原生成0价的单质S，二氧化硫被还原，做氧化剂，B正确；酸性KMnO4溶液能够氧化SO2，导致溶液褪色，SO2表现了还原性，C错误；Na2SiO3溶液中通入二氧化硫生成H2SiO3，说明亚硫酸的酸性较强，即酸性：
H2SO3＞H2SiO3，D正确。
【变式探究】硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是（ ）
A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4
B．碳化硅（SiC）的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承
C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2
D．二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2
【解析】A项，在氮化硅中N元素为－3价，Si元素为＋4价，则化学式为Si3N4，正确；D项，在SiO2晶体中，一个硅原子与周围4个氧原子形成4个硅氧单键，错误。
【答案】D
【提分秘籍】
（1）不要混淆二氧化硅和硅的用途。
用于制作光导纤维的是SiO2，用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅。
（2）熟悉几种常见饰品的主要成分。
水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO2；珍珠的主要成分是CaCO3；钻石是金刚石；宝石的主要成分是Al2O3。
（3）了解用氧化物的形式表示复杂硅酸盐的方法。
①书写顺序：
较活泼的金属氧化物·较不活泼的金属氧化物·SiO2·水。
②各元素的化合价保持不变，各元素原子个数比符合原来的组成。
【举一反三】
下列有关硅及硅酸盐材料的说法正确的是（ ）
A．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中
B．反应①：
Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓；
反应②：
Na2CO3＋SiO2
Na2SiO3＋CO2↑，两反应是相互矛盾的，不可能都能发生
C．普通玻璃、石英玻璃，水泥等均属于硅酸盐材料
D．祖母绿的主要成分为Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示为3BeO·Al2O3·6SiO2
【答案】D
热点题型三无机非金属材料的制备及应用
例3．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：
（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的化学反应方程式为___________，Y分子的电子式为_______。
（3）Z、X中共价键的类型分别是________、________。
【解析】由单质Z是一种常见的半导体材料可知Z为Si，则X为SiO2，Y为SiH4，然后按其性质解题。
【答案】
（1）氢氟酸 SiO2＋2Mg
O2↑＋Mg2Si
（2）Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑
（3）非极性键 极性键
【提分秘籍】
（1）传统无机非金属材料。
①三种硅酸盐工业生产的比较。
②主要用途：
陶瓷、玻璃、水泥是主要建筑材料，也广泛应用于生活中。
（2）新型无机非金属材料。
①高温结构陶瓷：
如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学侵蚀性和电绝缘性等。
②生物陶瓷：
对机体无排异反应，不会引起代谢作用异常。
③压电陶瓷：
具有压电效应。
【举一反三】
在工业中利用镁制取硅：
2Mg＋SiO2
2MgO＋Si，同时有副反应发生：
2Mg＋Si
Mg2Si，Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4（硅烷），SiH4在常温下是一种不稳定、易分解的气体。
如图是进行Mg与SiO2反应的实验装置：
（1）由于氧气的存在对该实验有较大影响，实验中应通入气体X作为保护气，试管中的固体药品可选用________（填字母）。
a．石灰石b．锌粒c．纯碱
（2）实验开始时，必须先通入X气体，再加热反应物，其理由是____________________，当反应开始后，移走酒精灯反应能继续进行，其原因是_____________。
（3）反应结束后，待冷却至常温时，往反应后的混合物中加入稀盐酸。
可观察到闪亮的火星，产生此现象的原因用化学方程式表示为____________________。
【答案】
（1）b
（2）让氢气排尽装置内的空气，避免空气中的成分对实验的影响 该反应为放热反应，可利用自身放出的热量维持反应进行 （3）Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑、SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O
1.（2018年江苏卷）下列有关物质性质与用途具有对应关系的是
A.NaHCO3受热易分解，可用于制胃酸中和剂
B.SiO2熔点高硬度大，可用于制光导纤维
C.Al2O3是两性氧化物，可用作耐高温材料
D.CaO能与水反应，可用作食品干燥剂
【答案】D
【解析】A项，NaHCO3能与HCl反应，NaHCO3用于制胃酸中和剂，NaHCO3用于制胃酸中和剂与NaHCO3受热易分解没有对应关系；B项，SiO2传导光的能力非常强，用于制光导纤维，SiO2用于制光导纤维与SiO2熔点高硬度大没有对应关系；C项，Al2O3的熔点很高，用作耐高温材料，Al2O3用作耐高温材料与Al2O3是两性氧化物没有对应关系；D项，CaO能与水反应，用于食品干燥剂，CaO用于食品干燥剂与CaO与水反应有对应关系；答案选D。
1．【20**北京卷】根据SO2通入不同溶液中实验现象，所得结论不正确的是
溶液
现象
结论
A
含HCl、BaCl2的
溶液
产生白色沉淀
SO2有还原性
B
H2S溶液
产生黄色沉淀
SO2有氧化性
C
酸性KMnO4溶液
紫色溶液褪色
SO2有漂白性
D
Na2SiO3溶液
产生胶状沉淀
酸性：
H2SO3>H2SiO3
【答案】C
2．【20**江苏卷】下列有关物质性质与用途具有对应关系的是
A．Na2O2吸收CO2产生O2，可用作呼吸面具供氧剂
B．ClO2具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒
C．SiO2硬度大，可用于制造光导纤维
D．NH3易溶于水，可用作制冷剂
【答案】A
【解析】过氧化钠可以和二氧化碳反应生成氧气，A正确；因二氧化氯具有氧化性才用于自来水的杀菌消毒，B错误；二氧化硅透光性好，用于制造光导纤维，C错误；液氨气化时吸收大量热，所以氨可用作制冷剂，D错误。
1．【20**年高考海南卷】下列叙述错误的是（）
A．氦气可用于填充飞艇B．氯化铁可用于硬水的软化
C．石英砂可用于生产单晶硅D．聚四乙烯可用于厨具表面涂层
【答案】B
【解析】氦气性质稳定，故可用于填充飞艇，A正确；硬水的软化指的是除去水中的Ca2+、Mg2+，加入氯化铁只能水解产生氢氧化铁胶体吸附悬浮物，用于水的净化，B错误；石英砂主要成分为SiO2，可用碳还原得到粗硅，经提纯得单晶硅，C正确；聚四乙烯具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂，故可用于不粘锅的涂层，D正确。
2．【20**年高考江苏卷】在给定的条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是（）
A．SiO2
SiCl4
Si
B．FeS2
SO2
H2SO4
C．N2
NH3
NH4Cl（aq）
D．MgCO3
MgCl2（aq）
Mg
【答案】C
1．【20**新课标Ⅱ卷理综化学】食品干燥剂应无毒、无味、无腐蚀性及环境友好。
下列说法错误的是（）
A．硅胶可用作食品干燥剂
B．P2O5不可用作食品干燥剂
C．六水合氯化钙可用作食品干燥剂
D．加工后具有吸水性的植物纤维可用作食品干燥剂
【答案】C
【解析】A．硅胶多孔，吸附水分能力强，且没有毒，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，A正确；B．P2O5是酸性氧化物吸水生成磷酸或偏硫酸，酸有腐蚀性，而偏磷酸有毒，因此不可用作食品干燥剂，B正确；C．氯化钙检验吸水性，而六水合氯化钙不具有吸水性，不能用作食品干燥剂，C错误；D．加工后具有吸水性的植物纤维没有毒，没有腐蚀性，因此可用作食品干燥剂，D正确，答案选C。
2．【20**安徽理综化学】下列有关说法正确的是（）
A．在酒精灯加热条件下，Na2CO3、NaHCO3固体都能发生分解
B．Fe（OH）3胶体无色、透明，能发生丁达尔现象
C．H2、SO2、CO2三种气体都可用浓硫酸干燥
D．SiO2既能和氢氧化钠溶液反应也能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物
【答案】C
【解析】A、Na2CO3固体受热不易分解，故A错误；B、Fe（OH）3胶体是红褐色，故B错误；C、以上三种气体都不与浓硫酸反应，能用浓硫酸干燥，故C正确；D、SiO2和氢氟酸反应，没有生成盐和水，不
是两性氧化物，故D错误；此题选C。
3．【20**江苏化学】给定条件下，下列选项中所示的物质间转化均能一步实现的是（）
A．粗硅
SiCl4
Si
B．Mg（OH）2
MgCl2（aq）
Mg
C．Fe2O3
FeCl3（aq）
无水FeCl3
D．AgNO3（aq）
[Ag（NH3）2]OH（aq）
Ag
【答案】A
1．（20**·海南卷）下列关于物质应用和组成的说法正确的是（ ）
A．P2O5可用于干燥Cl2和NH3
B．“可燃冰”主要成分是甲烷和水
C．CCl4可用于鉴别溴水和碘水
D．Si和SiO2都用于制造光导纤维
【答案】BC 【解析】NH3是碱性气体而P2O5是酸性氧化物，A项错误；CCl4可以从溴水和碘水中分别萃取出Br2和I2，且二者在CCl4中的颜色不同，C项正确；光导纤维的主要成分是SiO2，D项错误。
2．（20**·四川卷）化学与生活密切相关。
下列说法不正确的是（ ）
A．乙烯可作水果的催熟剂
B．硅胶可作袋装食品的干燥剂
C．福尔马林可作食品的保鲜剂
D．氢氧化铝可作胃酸的中和剂
【答案】C【解析】乙烯可以作生物调节剂，催熟果实，A正确；硅胶具有吸水性，可以作干燥剂，B正确；福尔马林中含有的甲醛具有毒性，不能作为食品的保鲜剂，C错误；氢氧化铝具有两性，可以中和胃酸，作胃酸中和剂，D正确。
3．（20**·天津卷）运用相关化学知识进行判断，下列结论错误的是（ ）
A．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应
B．NH4F水溶液中含有HF，因此NH4F溶液不能存放于玻璃试剂瓶中
C．可燃冰主要是甲烷与水在低温高压下形成的水合物晶体，因此可存在于海底
D．增大反应物浓度可加快反应速率，因此用浓硫酸与铁反应能增大生成H2的速率
4．（20**·福建卷）常温下，下列各组物质中，Y既能与X反应又能与Z反应的是（ ）
X
Y
Z
①
NaOH溶液
Al（OH）3
稀硫酸
②
KOH溶液
SiO2
浓盐酸
③
O2
N2
H2
④
FeCl3溶液
Cu
浓硝酸
A.①③ B．①④ C．②④ D．②③
【答案】B 【解析】①中Y是两性氢氧化物，常温下既能与NaOH溶液反应又能与稀硫酸反应；②中SiO2不能与浓盐酸反应；③中N2与O2在高温或者放电的条件下反应生成NO；N2与H2在高温高压、催化剂的条件下反应生成NH3；④中在常温下，2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，4HNO3（浓）＋Cu===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O，B项正确。
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