部编版2020年高考化学讲与练 第4章 第1讲 碳 硅及无机非金属材料(含解析)新人教版

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O标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整：

光能18

________＋________叶绿体=====(CH2O)x＋xO2＋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。

18

②滴定。将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3，再用xmol·LHCl溶液滴定，消耗ymLHCl溶液。海水中溶解无机碳的浓度＝________mol·L。 答案 (1)CO2＋H2O??H2CO3、H2CO3??H＋HCO3

(2)①2HCO3＋Ca===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O②xCO2 2xH2O

－

2＋

18

＋

－

－1

－1

(3)①②

＋

－

－

xyz解析 (1)CO2溶于水生成H2CO3，H2CO3电离出H和HCO3。(2)①根据钙化作用的反应物是HCO3

2＋

－

2＋

和Ca，生成物是CaCO3和CO2，故不难写出反应的离子方程式为2HCO3＋Ca===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2xH2O。(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～HCO3～HCl，n(CO2) ＝n(HCl)＝xmol·L

－

－1

18

×y×10

－3

L＝xy×10

－3

mol，所以c(CO2)＝

5

xy×10－3molxy－1

＝mol·L。 －3

z×10Lz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： △

O：Si＋O=====SiO??

①与非金属单质反应?F：Si＋2F===SiF

△??Cl：Si＋2Cl=====SiCl

2

2

2

2

2

4

2

2

4

②与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 ③与NaOH溶液反应：

Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 高温

(4)制法：SiO2＋2C=====Si＋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。 (2)二氧化硅的性质及用途

主要物理性质 ①与水反应 ②与酸反应 化 学 性 质 ④与盐反应 ⑤与碱性氧化物反应 用途 ③与碱反应(NaOH) 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水 不反应 只与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) 高温如与Na2CO3反应：SiO2＋Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑ 高温如与CaO反应：SiO2＋CaO=====CaSiO3 光导纤维、光学仪器、电子部件 6

3.硅酸和硅酸钠 (1)硅酸

硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊溶液变红色。 △

①硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3=====SiO2＋H2O。 ②硅酸能与碱溶液反应。

③硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作干燥剂。 (2)硅酸钠(Na2SiO3)

①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。 ②它能与酸性比硅酸强的酸反应，分别写出以下化学方程式： 与盐酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。

与CO2水溶液反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。 ③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。

(3)硅酸盐组成的表示：通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成：如硅酸钠(Na2SiO3)中表示为Na2O·SiO2，石棉(CaMg3Si4O12)可表示为CaO·3MgO·4SiO2。 4．无机非金属材料

(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。 ①常见硅酸盐材料比较

生产原料 主要设备

高温高温

②玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2=====CaSiO3＋CO2↑。

(2)新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。

1．关于Si、SiO2的存在、性质及用途的判断 (1)硅在自然界中只以化合态的形式存在(√)

(2)晶体硅熔点高硬度大，故可用于制作半导体材料(×) (3)Si和SiO2都可用于制造光导纤维(×)

解析 Si可用于制造半导体，SiO2用于制造光导纤维。 (4)非金属性：C＞Si，则热稳定性：CH4＞SiH4(√) (5)高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅(√)

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水泥 石灰石、黏土 水泥回转窑 玻璃 纯碱、石灰石、石英 玻璃窑 陶瓷 黏土 陶瓷窑 (6)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应(×) (7)SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸(×) 解析 SiO2可溶于氢氟酸：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。

(8)常温下，SiO2与氢氟酸、NaOH溶液均可反应，SiO2是两性氧化物(×) 解析 SiO2是酸性氧化物。

2．硅酸盐、无机非金属材料性质及应用判断 (1)玻璃是一种晶体，有较高的熔点(×) (2)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱(×)

(3)传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料(√) (4)光导纤维、碳纳米管、氮化硅结构陶瓷等都是新型无机非金属材料(√) (5)高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点(√) (6)普通玻璃、石英玻璃、水泥、玛瑙都属于硅酸盐产品(×)

高温

(7)反应①Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，反应②Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2↑，两反应是相互矛盾的，不可能都发生(×)

(8)硅胶多孔，吸水能力强，常用作袋装食品的干燥剂和抗氧化剂(×) (9)用SiO2制取硅酸，将SiO2溶解在水中一段时间后可得到硅酸(×) (10)水玻璃是混合物，可用于生产黏合剂和防火剂(√) (11)硅胶是硅酸钠的水溶液失去水后形成的凝胶(×)

1．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。 (1)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作________。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是________。 A．普通玻璃坩埚 C．氧化铝坩埚

B．石英玻璃坩埚 D．铁坩埚

高温

(2)工业上常利用反应2C＋SiO2=====Si＋2CO↑制备硅单质，该反应中所含元素化合价升高的物质是________(填化学式，下同)，氧化剂是________。 答案 (1)防火剂 D (2)C SiO2

2．写出除去下列固体粉末中混有杂质(括号内为杂质)可采取的方法，写出有关反应的方程式。

(1)CaCO3(SiO2)_____________________________________________________。 (2)SiO2(CaCO3)___________________________________________________________。 (3)SiO2(NH4Cl)________________________________________________________。 答案 (1)在固体混合物中加入足量氢氧化钠溶液，充分反应后，过滤、洗涤。SiO2＋

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