2019年高考化學 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)展應用，硅及其化合物的性質和應用有逐漸增多的趨勢。高考將對硅及其化合物的性質和有關實驗進行重點考查，以選擇題為基礎題型，以化工綜合應用題為提高題型，將有多種考查方式出現(xiàn)。常見考查方式：關于硅單質及其化合物的實驗探究；有關硅單質及其化合物的物質推斷；硅的單質和化合物的綜合利用及有關工藝流程。預計2019年高考在注重對非金屬元素單質及其化合物性質及轉化關系考查的同時，將會更加突出對物質組成、性質和反應原理的探究，考查學生分析解決問題的能力和對知識的應用能力，并同時強化化學知識與生活、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：用于制作光導纖維的是SiO2，用于制作半導體材料、計算機芯片的是晶體硅。 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）還原性強弱規(guī)律反常：SiO2＋2CSi＋2CO↑，該反應中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平衡的角度理解，由于產(chǎn)物CO為氣體，能及時離開反應體系降低了生成物的濃度，促使反應向正反應方向進行。 （2）強酸制弱酸規(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，溶液中可發(fā)生反應Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，即符合“較強酸制較弱酸”的復分解反應規(guī)律。而上述反應之所以能進行，是因為該反應是在高溫干態(tài)條件下進行的，可從化學平衡角度理解，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生成后離開反應體系，使反應向右進行到底。 （3）氧化物的反應規(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：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：常見非金屬置換出非金屬的反應：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：無色氣體，有毒，難溶于水。 （2）化學性質： ①燃燒：CO燃燒產(chǎn)生淡藍色火焰，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 二氧化硅 二氧化碳 結構 空間立體網(wǎng)狀結構，不存在單個分子 存在單個CO2分子，其結構為直線型 主要物理性質 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 性 質 ①與水反應 不反應 CO2＋H2OH2CO3 ②與酸反應 只與氫氟酸反應：SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O 不反應 ③與堿液反應(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 如與Na2CO3反應：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ 如與Na2SiO3反應：Na2SiO3＋H2O＋CO2(不足)＝H2SiO3↓＋Na2CO3 或Na2SiO3＋H2O＋2CO2(足量)＝H2SiO3↓＋2NaHCO3 ⑤與堿性氧化物反應 如與CaO反應： SiO2＋CaOCaSiO3 如與Na2O反應：Na2O＋CO2＝Na2CO3 ⑥與碳反應 SiO2＋2CSi＋2CO↑ CO2＋C2CO 注意 玻璃中含有SiO2，SiO2能夠與堿液緩慢反應，帶玻璃塞的玻璃試劑瓶一般都是磨砂口的，接觸非常嚴密，接觸堿液時間長了會生成具有黏合性很強的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，將CO2氣體通入Na2SiO3、NaClO、NaAlO2鹽溶液中，均能發(fā)生反應而生成相應的弱酸和碳酸(氫)鹽，這是“強酸制弱酸”原理的應用。。 2、反應順序的判斷：當有多種組分與一種物質反應時，判斷反應順序的方法：先假設與其中的一種組分反應，若產(chǎn)物還能與另一種組分反應，則假設錯誤。如將CO2通入KOH、Ba(OH)2混合溶液中，假設CO2先與KOH反應，則生成的K2CO3會與Ba(OH)2繼續(xù)反應生成BaCO3，故假設錯誤，應該是CO2先與Ba(OH)2反應。 3、CO2與堿反應產(chǎn)物的定量判斷：以CO2與NaOH溶液反應為例：CO2＋2NaOH＝Na2CO3＋H2O、CO2＋NaOH＝NaHCO3，當n(OH－)∶n(CO2)的值不同時產(chǎn)物如下： 三、硅酸鹽及其無機非金屬材料 1、由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱，是構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，結構復雜，其組成的表示方法有兩種： D、該反應為高溫固體之間的反應，不能判斷非金屬性強弱； 【詳解】 【點睛】 本題考查非金屬元素在周期表中的位置及性質遞變規(guī)律和酸性比較等知識，解題關鍵：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)秀藝術作品中，所用材料不屬于無機非金屬材料的是 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，所用原料屬于無機非金屬材料。 【詳解】 【點睛】 本題考查了無機非金屬材料，難度不大，無機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、硼酸鹽等物質組成的材料，注意基礎知識的積累。 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,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,故B錯誤;C.三氧化二鋁能和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉,故C錯誤;D.鐵坩堝含有鐵,鐵與氫氧化鈉不反應,所以D選項是正確的。答案：D。 7．用四種溶液進行實驗，表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對應關系錯誤的是 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．硅的導電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導體材料 C．硅的化學性質不活潑，常溫下不與任何物質發(fā)生反應 D．加熱到一定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等非金屬單質反應 【答案】C 【解析】 【分析】 硅的化學性質不活潑，但常溫下仍能與氟氣、氫氟酸、NaOH溶液等發(fā)生反應，加熱至一定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等發(fā)生反應。 【詳解】 【點睛】 本題考查了硅的物理性質、化學性質等知識點，難度不大，注意硅常溫下、加熱條件下能夠發(fā)生的反應是解題關鍵。 9．下列物質性質與用途對應關系正確的是 性質 用途 A 硅酸鈉化學性質穩(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、硅酸鈉的化學性質很穩(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，與硅作半導體的材料無關，選項B錯誤； C、二氧化硅硬度大，與氫氟酸和玻璃反應無關，選項C錯誤； D、焦炭具有可燃性，與焦炭還原二氧化硅無關，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量晶硅材料基礎上的。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1中氧化劑與還原劑的物質的量之比為：__________________ （2）粗硅與HCl反應完全后,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X是：_____________（填化學式） （3）提純粗硅的過程中必須嚴格控制無水無氧，原因之一是硅的鹵化物極易水解，寫出SiCl4遇水劇烈反應的化學方程式___________________________________ （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，硅單質發(fā)生的化學方程式為___________________________________________________ （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1為二氧化硅和碳的反應：SiO2+3CSiC+2CO，反應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遇水劇烈反應的化學方程式為SiCl4+3H2O=H2SiO3↓+4HCl，故答案為：SiCl4+3H2O=H2SiO3↓+4HCl；