2019年高考化學(xué) 藝體生百日突圍系列 專題3.9 碳族方面試題的解題方法與技巧.doc
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專題3.9 碳族方面試題的解題方法與技巧 隨著新能源,新材料,新工藝的發(fā)展應(yīng)用,硅及其化合物的性質(zhì)和應(yīng)用有逐漸增多的趨勢。高考將對硅及其化合物的性質(zhì)和有關(guān)實驗進(jìn)行重點考查,以選擇題為基礎(chǔ)題型,以化工綜合應(yīng)用題為提高題型,將有多種考查方式出現(xiàn)。常見考查方式:關(guān)于硅單質(zhì)及其化合物的實驗探究;有關(guān)硅單質(zhì)及其化合物的物質(zhì)推斷;硅的單質(zhì)和化合物的綜合利用及有關(guān)工藝流程。預(yù)計2019年高考在注重對非金屬元素單質(zhì)及其化合物性質(zhì)及轉(zhuǎn)化關(guān)系考查的同時,將會更加突出對物質(zhì)組成、性質(zhì)和反應(yīng)原理的探究,考查學(xué)生分析解決問題的能力和對知識的應(yīng)用能力,并同時強(qiáng)化化學(xué)知識與生活、社會實際問題的聯(lián)系。 一、硅及其化合物: 注意 1、不要混淆二氧化硅和硅的用途:用于制作光導(dǎo)纖維的是SiO2,用于制作半導(dǎo)體材料、計算機(jī)芯片的是晶體硅。 2、水晶、石英、瑪瑙的主要成分是SiO2;珍珠的主要成分是CaCO3;鉆石是金剛石;寶石的主要成分是Al2O3。 方法技巧: 1、三種“反?!? (1)還原性強(qiáng)弱規(guī)律反常:SiO2+2CSi+2CO↑,該反應(yīng)中C作還原劑,SiO2中硅原子得電子,而失電子的能力Si>C。這反常情況可從化學(xué)平衡的角度理解,由于產(chǎn)物CO為氣體,能及時離開反應(yīng)體系降低了生成物的濃度,促使反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行。 (2)強(qiáng)酸制弱酸規(guī)律反常:Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑、CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。一般情況下,因為碳酸的酸性比硅酸強(qiáng),溶液中可發(fā)生反應(yīng)Na2SiO3+CO2+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3,即符合“較強(qiáng)酸制較弱酸”的復(fù)分解反應(yīng)規(guī)律。而上述反應(yīng)之所以能進(jìn)行,是因為該反應(yīng)是在高溫干態(tài)條件下進(jìn)行的,可從化學(xué)平衡角度理解,高溫時,SiO2這種高沸點、難揮發(fā)的固體制得了低沸點、易揮發(fā)的CO2氣體,因CO2生成后離開反應(yīng)體系,使反應(yīng)向右進(jìn)行到底。 (3)氧化物的反應(yīng)規(guī)律反常:一般情況,堿性氧化物+酸―→鹽+水,SiO2是酸性氧化物卻能與氫氟酸反應(yīng):SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O(SiF4不屬于鹽)。 2、五種溶液:通入過量CO2后溶液仍渾濁,符合條件的五種溶液是:①Na2SiO3溶液;②NaAlO2溶液;③苯酚鈉溶液;④飽和的Na2CO3溶液;⑤飽和NaCl的氨溶液(侯氏制堿原理)。 3、八個反應(yīng):常見非金屬置換出非金屬的反應(yīng):2H2+SiCl4Si+4HCl、C+H2O(g) CO+H2、2C+SiO2Si+2CO↑、O2+2H2S2S↓+2H2O、2F2+2H2O===4HF+O2、Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2。 二、碳、硅的氧化物 1、一氧化碳: (1)物理性質(zhì):無色氣體,有毒,難溶于水。 (2)化學(xué)性質(zhì): ①燃燒:CO燃燒產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰,2CO+O22CO2。 ②還原CuO:Cu+COCu+CO2(冶煉金屬)。 2、二氧化硅和二氧化碳: 物質(zhì) 二氧化硅 二氧化碳 結(jié)構(gòu) 空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),不存在單個分子 存在單個CO2分子,其結(jié)構(gòu)為直線型 主要物理性質(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) CO2+H2OH2CO3 ②與酸反應(yīng) 只與氫氟酸反應(yīng):SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O 不反應(yīng) ③與堿液反應(yīng)(NaOH) SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O (盛堿液的試劑瓶不能用玻璃塞) CO2少量:CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O;CO2過量:CO2+NaOH=NaHCO3 ④與鹽反應(yīng) 如與Na2CO3反應(yīng):SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑ 如與Na2SiO3反應(yīng):Na2SiO3+H2O+CO2(不足)=H2SiO3↓+Na2CO3 或Na2SiO3+H2O+2CO2(足量)=H2SiO3↓+2NaHCO3 ⑤與堿性氧化物反應(yīng) 如與CaO反應(yīng): SiO2+CaOCaSiO3 如與Na2O反應(yīng):Na2O+CO2=Na2CO3 ⑥與碳反應(yīng) SiO2+2CSi+2CO↑ CO2+C2CO 注意 玻璃中含有SiO2,SiO2能夠與堿液緩慢反應(yīng),帶玻璃塞的玻璃試劑瓶一般都是磨砂口的,接觸非常嚴(yán)密,接觸堿液時間長了會生成具有黏合性很強(qiáng)的Na2SiO3水溶液,從而使瓶塞與瓶頸黏在一起,不易分開。 方法技巧: 1、熟記可用CO2制取的弱酸:碳酸酸性比硅酸、次氯酸、偏鋁酸等強(qiáng),將CO2氣體通入Na2SiO3、NaClO、NaAlO2鹽溶液中,均能發(fā)生反應(yīng)而生成相應(yīng)的弱酸和碳酸(氫)鹽,這是“強(qiáng)酸制弱酸”原理的應(yīng)用。。 2、反應(yīng)順序的判斷:當(dāng)有多種組分與一種物質(zhì)反應(yīng)時,判斷反應(yīng)順序的方法:先假設(shè)與其中的一種組分反應(yīng),若產(chǎn)物還能與另一種組分反應(yīng),則假設(shè)錯誤。如將CO2通入KOH、Ba(OH)2混合溶液中,假設(shè)CO2先與KOH反應(yīng),則生成的K2CO3會與Ba(OH)2繼續(xù)反應(yīng)生成BaCO3,故假設(shè)錯誤,應(yīng)該是CO2先與Ba(OH)2反應(yīng)。 3、CO2與堿反應(yīng)產(chǎn)物的定量判斷:以CO2與NaOH溶液反應(yīng)為例:CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O、CO2+NaOH=NaHCO3,當(dāng)n(OH-)∶n(CO2)的值不同時產(chǎn)物如下: 三、硅酸鹽及其無機(jī)非金屬材料 1、由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱,是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。硅酸鹽的表示方法:硅酸鹽的種類很多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其組成的表示方法有兩種: D、該反應(yīng)為高溫固體之間的反應(yīng),不能判斷非金屬性強(qiáng)弱; 【詳解】 【點睛】 本題考查非金屬元素在周期表中的位置及性質(zhì)遞變規(guī)律和酸性比較等知識,解題關(guān)鍵:理解元素的金屬性和非金屬性的概念和比較方法,易錯點A,用氧化性和還原性比較元素的金屬性和非金屬性時,注意物質(zhì)的氧化性和還原性受溫度等外界條件影響。 1.下列我國古代優(yōu)秀藝術(shù)作品中,所用材料不屬于無機(jī)非金屬材料的是 A.商代后母戊鼎 B.新石器時代人面魚紋彩陶盆 C.明永樂青花竹石芭蕉紋梅瓶 D.三國青瓷羊形燭臺 A.A B.B C.C D.D 【答案】A 【解析】 【分析】 商代后母戊鼎是青銅器,所用材料屬于金屬材料,陶瓷屬于硅酸鹽產(chǎn)品,所用原料屬于無機(jī)非金屬材料。 【詳解】 【點睛】 本題考查了無機(jī)非金屬材料,難度不大,無機(jī)非金屬材是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質(zhì)組成的材料,注意基礎(chǔ)知識的積累。 2.要將NaOH高溫熔化,下列坩堝中可選用的是 A.普通玻璃坩堝 B.石英玻璃坩堝 C.氧化鋁坩堝 D.鐵坩堝 【答案】D 【解析】 【詳解】 A.玻璃中含有二氧化硅,二氧化硅能和氫氧化鈉反應(yīng),故A錯誤;B.石英中含有二氧化硅,二氧化硅能和氫氧化鈉反應(yīng),故B錯誤;C.三氧化二鋁能和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉,故C錯誤;D.鐵坩堝含有鐵,鐵與氫氧化鈉不反應(yīng),所以D選項是正確的。答案:D。 7.用四種溶液進(jìn)行實驗,表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對應(yīng)關(guān)系錯誤的是 選項 操作及現(xiàn)象 溶液 A 通入CO2,溶液不變渾濁 BaCl2溶液 B 通入CO2,溶液變渾濁,繼續(xù)通CO2至過量,渾濁消失 Na2SiO3溶液 C 通入CO2,溶液變渾濁,再加入品紅溶液,紅色褪去 Ca(ClO)2溶液 D 通入CO2,溶液變渾濁,繼續(xù)通CO2至過量,渾濁消失,再加入足量的NaOH溶液,又變渾濁 Ca(OH)2溶液 A.A B.B C.C D.D 【答案】B 【解析】 【詳解】 8.下列關(guān)于硅的說法不正確的是 A.硅是非金屬元素,晶體硅是灰黑色有金屬光澤的固體 B.硅的導(dǎo)電性能介于金屬和絕緣體之間,是良好的半導(dǎo)體材料 C.硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,常溫下不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng) D.加熱到一定溫度時,硅能與氯氣、氧氣等非金屬單質(zhì)反應(yīng) 【答案】C 【解析】 【分析】 硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,但常溫下仍能與氟氣、氫氟酸、NaOH溶液等發(fā)生反應(yīng),加熱至一定溫度時,硅能與氯氣、氧氣等發(fā)生反應(yīng)。 【詳解】 【點睛】 本題考查了硅的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)等知識點,難度不大,注意硅常溫下、加熱條件下能夠發(fā)生的反應(yīng)是解題關(guān)鍵。 9.下列物質(zhì)性質(zhì)與用途對應(yīng)關(guān)系正確的是 性質(zhì) 用途 A 硅酸鈉化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 制備木材防火劑 B 硅酸溶膠具有吸附水分的能力 硅作半導(dǎo)體的材料 C 二氧化硅硬度大、熔點高 氫氟酸在玻璃上刻花紋 D 焦炭具有可燃性 焦炭還原二氧化硅冶煉粗硅 A.A B.B C.C D.D 【答案】A 【解析】 【詳解】 A、硅酸鈉的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定,不燃不爆,是制備木材防火劑的原料,選項A正確; B、硅膠吸附水,與硅作半導(dǎo)體的材料無關(guān),選項B錯誤; C、二氧化硅硬度大,與氫氟酸和玻璃反應(yīng)無關(guān),選項C錯誤; D、焦炭具有可燃性,與焦炭還原二氧化硅無關(guān),選項D錯誤。 答案選A。 10.硅是最理想的太陽能電池材料,高性能晶硅電池是建立在高質(zhì)量晶硅材料基礎(chǔ)上的。工業(yè)上可以用如圖所示的流程制取高純硅。 (1)硅在周期表中的位置是_______________,反應(yīng)1中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為:__________________ (2)粗硅與HCl反應(yīng)完全后,經(jīng)冷凝得到的SiHCl3 (沸點31.8℃)中含有少量SiCl4 (沸點57.6℃)和SiH2Cl2 (沸點8.2℃)、SiH3Cl(沸點-30.4℃)提純SiHCl3采用的方法為__________,整個過程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)X是:_____________(填化學(xué)式) (3)提純粗硅的過程中必須嚴(yán)格控制無水無氧,原因之一是硅的鹵化物極易水解,寫出SiCl4遇水劇烈反應(yīng)的化學(xué)方程式___________________________________ (4)硅在有HNO3存在的條件下,可以與HF生成H2SiF6,同時有不溶于水的氣體生成,該氣體遇空氣變?yōu)榧t棕色,硅單質(zhì)發(fā)生的化學(xué)方程式為___________________________________________________ (5)某工廠用100噸純度為75%的石英砂為原料經(jīng)第一步反應(yīng)制得的粗硅中含硅28噸,則該過程中硅的產(chǎn)率是:__________(精確到小數(shù)點后兩位) 【答案】 第三周期第IVA族 1:2 蒸餾或分餾 HCl SiCl4+3H2O=H2SiO3↓+4HCl或3SiCl4+4H2O=H3SiO4↓+4HCl 3Si+4HNO3+18HF=3H2SiF6+4NO↑+8H2O 0.80或80.00% 【解析】(1)硅是14號元素,在周期表中位于第三周期第IVA族,反應(yīng)1為二氧化硅和碳的反應(yīng):SiO2+3CSiC+2CO,反應(yīng)中氧化劑是二氧化硅和C,還原劑是C,氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1:2,故答案為:第三周期第IVA族;1:2; (3)提純粗硅的過程中必須嚴(yán)格控制無水無氧,原因之一是硅的鹵化物極易水解,SiCl4遇水劇烈反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiCl4+3H2O=H2SiO3↓+4HCl,故答案為:SiCl4+3H2O=H2SiO3↓+4HCl;- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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