2019届一轮复习全国通用版第13讲　碳、硅及无机非金属材料学案

2019届一轮复习全国通用版第13讲　碳、硅及无机非金属材料学案

第四章　非金属及其化合物 第13讲　碳、硅及无机非金属材料 考纲要求 考情分析 命题趋势 ‎1.掌握碳、硅单质及其重要化合物的主要性质及其应用。‎ ‎2.了解碳、硅单质及其重要化合物的制备方法。‎ ‎3.了解碳、硅单质及其重要化合物对环境的影响。‎ ‎2017，全国卷Ⅱ，26T ‎2016，全国卷甲，7T ‎2016，全国卷乙，37T ‎2016，天津卷，1T ‎2016，浙江卷，13T 高考对本部分的考查主要以碳、硅单质及其重要化合物的性质、应用为主，题型延续选择题或非选择题的形式，中等难度。预计2019年高考将以碳族元素新型材料为主线考查相关知识，也可能以实验设计为中心来命题，复习备考时注重Si、SiO2的用途。‎ 分值：2～5分 考点一　碳、硅单质及其重要化合物 ‎1．碳、硅单质的结构、物理性质及用途 碳 硅 在元素周期表中的位置 第二周期！！！！__ⅣA__####族 第三周期！！！！__ⅣA__####族 元素在自然界中的存在形式 既有游离态又有化合态 只有！！！！__化合__####态 结构 金刚石：！！！！空间网状####结构，石墨：层状结构 晶体硅：与金刚石类似的！！！！__空间网状__####结构 物理性质 金刚石熔点高、硬度大，石墨熔点高、质！！！！__软__####，有滑腻感，能导电 晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点！！！！__高__####‎ 用途 金刚石用作切割刀具，！！！！__石墨__####用作电极、铅笔芯 晶体硅用作！！！！__半导体__####材料、硅芯片和硅太阳能电池 ‎2．碳、硅的化学性质 碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。‎ ‎3．硅的工业制法 ‎(1)制取粗硅 工业上，用焦炭在电炉中还原SiO2得到含有少量杂质的粗硅：！！！！__SiO2＋‎2CSi＋2CO↑__####。‎ ‎(2)粗硅提纯 ‎①Si＋2Cl2SiCl4，‎ ‎②SiCl4＋2H2Si＋4HCl。‎ ‎(3)注意问题 ‎①用焦炭还原SiO2，产物是CO而不是CO2。‎ ‎②粗硅中含碳等杂质，与Cl2反应生成的SiCl4中也含CCl4等杂质，经过蒸馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度硅。‎ ‎4．二氧化碳和二氧化硅 二氧化碳 二氧化硅 类别 均为！！！！__酸性__####氧化物 结构特点 由！！！！__二氧化碳分子__####构成，属于！！！！__分子__####晶体 由氧原子与硅原子构成！！！！__立体网状__####结构，属于！！！！__原子__####晶体 主要物理性质 熔、沸点！！！！__低__####，常温下为气体，能溶于水 硬度！！！！__大__####，熔、沸点！！！！__高__####，常温下为固体，不溶于水 化 学 性 ‎①与水反应 CO2＋H2O??H2CO3‎ 不反应 质 ‎②‎ 不反应 只与氢氟酸反应：‎ 与酸反应 ‎！！！！SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O####‎ ‎③与碱反应 CO2少量：！！！！CO2＋2OH－===CO＋H2O####‎ CO2过量：！！！！CO2＋OH－===HCO####‎ ‎！！！！__SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O__####(盛碱性溶液的试剂瓶用！！！！__橡胶__####塞)‎ ‎④与盐反应 如与Na2SiO3反应：！！！！__CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3__####或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3‎ 如与Na2CO3反应：！！！！__SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑__####‎ ‎⑤ 与碱性氧化物反应 如与Na2O反应：‎ ‎！！！！__CO2＋Na2O===Na2CO3__####‎ 如与CaO反应：！！！！__SiO2＋CaOCaSiO3__####‎ 用途 制饮料、制碳酸盐 光导纤维、光学仪器、电子部件 硅及其化合物的特殊性质 ‎(1)硅单质的特殊性 ‎①Si的还原性强于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋‎2CSi＋2CO↑；‎ ‎②非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但Si能与HF反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑；‎ ‎③非金属单质大多为非导体，但Si为半导体。‎ ‎(2)含硅化合物的特殊性 ‎①SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3；‎ ‎②酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO2能与HF反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O；‎ ‎③无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水；‎ ‎④因H2CO3的酸性强于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入少量的CO2能发生下列反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但在高温下SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑也能发生。‎ ‎1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”。0‎ ‎(1)(2016·全国卷乙)燃料的燃烧产物CO2是温室气体之一。(　√　)‎ ‎(2)高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅。(　√　)‎ ‎(3)利用如图装置除去CO气体中的CO2气体。(　×　)‎ ‎(4)元素碳的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体。(　×　)‎ ‎2．用所提供的试剂和方法除去各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质)，将所选答案的编号填入下表相应的空格内(如果不需要外加试剂，则对应答案栏可空着)。‎ 可供选择的试剂：A．盐酸　B．氢氧化钠溶液　C．氧气　D．水　E．二氧化碳 可选用的操作：①水洗　②加热　③高温灼烧　④过滤　⑤结晶 粉末状混合物 选择的试剂 选用的操作 Ⅰ.‎ CaCO3(SiO2)‎ ‎！！！！__B__####‎ ‎！！！！__④__####‎ Ⅱ.‎ NaCl(SiO2)‎ ‎！！！！__D__####‎ ‎！！！！__④⑤__####‎ Ⅲ.‎ SiO2(Fe2O3)‎ ‎！！！！__A__####‎ ‎！！！！__④__####‎ Ⅳ.‎ SiO2(CaCO3)‎ ‎！！！！__A__####‎ ‎！！！！__④__####‎ Ⅴ.‎ SiO2(NH4Cl)‎ ‎！！！！__/__####‎ ‎！！！！__②__####‎ ‎　CO2与碱、盐溶液的反应规律 ‎1．CO2与碱反应产物的定量判断 CO2通入NaOH、Ca(OH)2等强碱溶液的反应产物与CO2气体的通入量有关，当通入少量的CO2时生成碳酸盐，当通入过量的CO2时生成碳酸氢盐；当CO2的通入量介于两者之间时，既有正盐又有酸式盐生成，因此推断时一定要注意CO2与碱之间量的关系。‎ 以CO2与NaOH溶液反应为例，将CO2通入NaOH溶液中，可能发生的反应为 ‎①CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O ‎②CO2＋NaOH===NaHCO3‎ 当n(OH－)∶n(CO2)的值不同时产物如下：‎ ‎2．碳酸的“强酸性”‎ 碳酸虽然是一种弱酸，但其酸性比硅酸、次氯酸、偏铝酸等物质的酸性强，将CO2气体通入Na2SiO3、NaClO、NaAlO2盐溶液中，均能发生反应而生成相应的弱酸和碳酸(氢)盐，这是“强酸制弱酸”原理的应用。如 CO2(少量)＋Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓‎ CO2(少量)＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO CO2(少量)＋2NaAlO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3‎ ‎[例1] 将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀的物质的量与所通入的CO2的体积关系如图所示。下列关于整个反应过程中的叙述不正确的是(　B　)‎ A．Oa段反应的化学方程式是Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O B．ab段与cd段所发生的反应相同 C．de段沉淀减少是由于BaCO3固体消失 D．bc段反应的离子方程式是2AlO＋3H2O＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO 解析 CO2首先与Ba(OH)2反应：Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O(Oa段)，接着与KOH反应生成K2CO3(ab段)，最后再与KAlO2反应生成Al(OH)3沉淀和K2CO3(bc段)，K2CO3与CO2反应生成KHCO3(cd段)，BaCO3 与CO2反应转化为可溶的Ba(HCO3)2(de段)。‎ ‎[例1] 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，通过如图所示的途径固碳。‎ ‎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x mol·L－1 HCl溶液滴定，消耗y mL HCl溶液。海水中溶解无机碳的浓度＝！！！！______####mol·L－1。‎ ‎(4)利用如图所示装置从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量。‎ ‎①结合方程式简述提取CO2的原理：‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②用该装置产生的物质处理b室排出的海水，合格后排回大海。处理至合格的方法是！！！！____________________####。‎ ‎[答题送检]来自阅卷名师报告 错误 致错原因 扣分 ‎(2)‎ 审题不够仔细，没弄清光合作用的反应物之一为HO ‎－2‎ ‎(4)‎ 电解原理不够熟练，且文字表述题抓不住叙述的顺序和关键点 ‎－3‎ ‎[解析] (1)CO2溶于水生成H2CO3、H2CO3电离生成H＋和HCO。(2)①钙化作用为Ca2＋和HCO反应生成CaCO3。②该反应为CO2和HO 发生反应，利用原子守恒可配平该化学方程式。(3)①用N2从酸化后的海水中吹出CO2，则气体从长管进、从短管出，由于溶液没有酸化，则需要用分液漏斗滴入稀硫酸。②海水中溶解无机碳的浓度＝x mol/L×y×10－‎3L/(z×10－‎3L)＝ mol/L。(4)①阳极区H2O放电产生H＋，H＋通过阳离子膜进入b室，与HCO反应产生CO2。②b室排出的海水pH<6，而海水的pH≈8，因此需要加入碱溶液中和，可以用c室产物调节pH。 ‎ ‎[答案] (1)CO2＋H2O??H2CO3、H2CO3??H＋＋HCO ‎(2)①2HCO＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O ‎②xCO2　2xHO ‎(3)①　② ‎(4)①a室：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，H＋通过阳离子膜进入b室，发生反应：H＋＋HCO===CO2↑＋H2O ‎②c室的反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调至接近装置入口海水的pH ‎1．(2018·广西南宁调研)硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：‎ ‎(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：‎ ‎①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式：！！！！__SiHCl3＋H2Si＋3HCl__####。‎ ‎②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式：！！！！__SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl↑＋H2↑__####；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是！！！！__氧气与氢气混合，可能引起爆炸；氧气可能会氧化SiHCl3__####。‎ ‎(2)下列有关硅材料的说法正确的是！！！！__ABC__#### (填字母)。‎ A．碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥 B．氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承 C．高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维 D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高 E．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅 ‎(3)硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡。写出实验现象并给予解释：‎ ‎！！！！__现象：试管中有白色胶状沉淀生成，并且有刺激性气味气体生成。解释：Na2SiO3和NH4Cl均能够水解，两者相互促进，Na2SiO3水解生成H2SiO3，NH4Cl水解产生NH3__####。‎ ‎1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”。‎ ‎(1)(2017·全国卷Ⅲ)将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集满CO2的集气瓶，集气瓶中产生大量白烟，瓶内有黑色颗粒产生，说明CO2具有氧化性。(　√　)‎ ‎(2)(2017·江苏卷)SiO2硬度大，可用于制造光导纤维。(　×　)‎ ‎(3)(2016·江苏卷)下列转化在一定条件下能够实现：SiO2SiCl4Si。(　×　)‎ ‎(4)硅胶可用作食品干燥剂。(　√　)‎ ‎(5)SiO2既能和NaOH溶液反应又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物。(　×　)‎ ‎(6)NH‎4F水溶液中含有HF，因此NH‎4F溶液不能存放于玻璃试剂瓶中。(　√　)‎ ‎(7)如图：①中为浓硝酸，②中为Na2CO3，③中为Na2SiO3溶液，可证明酸性：硝酸＞碳酸＞硅酸。(　×　)‎ ‎(8)用活性炭去除冰箱中的异味，没有发生化学反应。(　√　)‎ 考点二　硅酸盐与无机非金属材料 ‎1．硅酸 ‎2．硅酸盐 ‎(1)概念：！！！！__由硅、氧和金属元素组成的化合物__####的总称，是构成地壳岩石的主要成分。‎ ‎(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它能与较强的酸反应，如与盐酸反应：！！！！__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)可表示为Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为！！！！__K2O·Al2O3·6SiO2__####。‎ ‎3．无机非金属材料 ‎(1)传统无机非金属材料 水泥 普通玻璃 陶瓷 生产原料 ‎！！！！__石灰石、黏土__####‎ ‎！！！！__纯碱、石灰石、石英__####‎ 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃熔炉 陶瓷窑 ‎(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。‎ ‎(3)特殊功能的含硅物质 ‎①碳化硅具有金刚石结构，可用作磨料。‎ ‎②含硅元素4%的硅钢具有导磁性。‎ ‎③硅橡胶具有耐高温和耐低温的性质。‎ 含硅物质的用途 ‎(1)晶体硅：半导体材料、计算机芯片。‎ ‎(2)SiO2：光导纤维、水晶、石英、玛瑙等的主要成分为SiO2。‎ ‎(3)硅胶：干燥剂、催化剂的载体。‎ ‎(4)Na2SiO3：黏合剂、防火剂等。‎ ‎1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”。‎ ‎(1)水玻璃俗称泡花碱，是一种纯净物。(　×　)‎ ‎(2)向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2出现白色沉淀，通入过量CO2，白色沉淀消失。(　×　)‎ ‎(3)传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐。(　×　)‎ ‎(1)玻璃中含有二氧化硅，因此氢氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。‎ ‎(2)NaOH等碱性溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用玻璃塞。‎ 一　硅酸盐改写成氧化物形式的方法 ‎1．氧化物的书写顺序 活泼金属氧化物―→较活泼金属氧化物―→二氧化硅―→水。‎ ‎2．氧化物前计量数的配置原则 除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置计量数，且不同氧化物间以“·”隔开。‎ ‎3．当计量数配置出现分数时应化为整数 如正长石：KAlSi3O8不能写成K2O·Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。‎ ‎4．实例 高岭土(Al2Si2O7·2H2O)⇒Al2O3·2SiO2·2H2O 石棉(CaMg3Si4O12)⇒CaO·3MgO·4SiO2‎ 沸石(Na2Al2Si3O10·2H2O)⇒Na2O·Al2O3·3SiO2·2H2O 云母(KAl3Si3O17·H2O)⇒K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O ‎[例1] (2018·云南昆明质检)青石棉(crocidolite)是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是 (　B　)‎ A．青石棉是一种硅酸盐产品 B．青石棉中含有一定量的石英晶体 C．青石棉的化学组成可表示为 Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O D．1 mol青石棉能使1 mol HNO3被还原 二　碳、硅及其化合物的相互转化 ‎1．碳及其化合物的转化关系图 ‎2．硅及其化合物的转化关系图 ‎[例2]A、B、C、D、E五种物质中均含有同一种非金属元素，它们能发生如图所示的转化关系，该元素(用R表示)的单质能与NaOH溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)写出各物质的化学式：A！！！！__SiO2__####；B！！！！__CaSiO3__####；‎ C！！！！__Na2SiO3__####；D！！！！__Si__####；E！！！！__H2SiO3__####。‎ ‎(2)写出反应①的化学方程式：！！！！__SiO2＋‎2CSi＋2CO↑__####，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为！！！！__1∶2__####。‎ ‎(3)写出反应④的离子方程式：！！！！__Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑__####。‎ ‎(4)写出反应⑤的离子方程式：！！！！__SiO＋Ca2＋===CaSiO3↓__####。‎ ‎(5)H2CO3的酸性强于E，请用离子方程式予以证明：！！！！__SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO__####。　‎ 解析 解答本题的第一个“突破口”是非金属元素R的单质能与NaOH溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气，说明是硅及其化合物之间的转化。第二个“突破口”是反应条件“高温”，A在高温条件下，能与焦炭、CaCO3发生反应，则A为SiO2。从而推知B为CaSiO3，D为Si，E为H2SiO3。‎ ‎[例1] 单质Z是一种常见的半导体材料，可由X通过如图所示的路线制备。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！！！！__________####、！！！！__________####。‎ ‎[答题送检]来自阅卷名师报告 错误 致错原因 扣分 ‎(1)‎ 以为SiO2与Mg的反应为置换反应 ‎－2‎ ‎(2)‎ 不能有效地将CH4与SiH4进行类比 ‎－1‎ ‎(3)‎ 不清楚SiO2晶体中的共价键类型 ‎－1‎ ‎[解析] (1)根据题中信息可确定Z为Si，其氧化物X的化学式为SiO2，能与SiO2反应的酸只有氢氟酸；由SiO2制备Mg2Si的化学方程式为SiO2＋4Mg2MgO＋Mg2Si。(2)Y为SiH4，结合图示可写出Mg2Si与盐酸的反应为Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4；C、Si为同主族元素，根据CH4的电子式可写出SiH4的电子式。(3)Si和SiO2中分别含有非极性共价键和极性共价键。‎ ‎[答案] (1)氢氟酸　SiO2＋4MgMg2Si＋2MgO ‎(2)Mg2Si＋4HCl===SiH4↑＋2MgCl2‎ ‎(3)非极性共价键　极性共价键 ‎1．SiO2是硅酸盐玻璃(Na2CaSi6O14)的主要成分，Na2CaSi6O14也可写成Na2O·CaO·6SiO2。盛放NaOH溶液的试剂瓶若用玻璃瓶塞容易形成黏性的硅酸盐而无法打开，发生反应的化学方程式为！！！！__SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O__####。长石是铝硅酸盐，不同类长石其氧原子的物质的量分数相同。由钠长石化学式NaAlSi3O8可推知钙长石的化学式为！！！！__CaAl2Si2O8__####。‎ ‎1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”。‎ ‎(1)(2016·浙江卷)Ge(32号元素)的单晶可以作为充电转换材料用于太阳能电池。(　√　)‎ ‎(2)(2016·四川卷)pH＝2的溶液中可能大量存在Na＋、NH、SiO。(　×　)‎ ‎(3)(2016·江苏卷)向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸的离子方程式：Na2SiO3＋2H＋===H2SiO3↓＋2Na＋。(　×　)‎ ‎2．金刚石、SiC具有优良的耐磨、耐腐蚀性，应用广泛。‎ ‎(1)碳与短周期元素Q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物，其中一种化合物R为非极性分子，碳元素在周期表中的位置是！！！！__第二周期第ⅣA族__####，Q是！！！！__氧(或O)__####，R的电子式为！！！！____####。‎ ‎(2)一定条件下，Na还原CCl4可制备金刚石，反应结束冷却至室温后，回收其中的CCl4的实验操作名称为！！！！__过滤__####，除去粗产品中少量钠的试剂为！！！！__水(或乙醇)__####。‎ ‎(3)碳还原SiO2制SiC，其粗产品中杂质为Si和SiO2。现将‎20.0 g SiC粗产品加入到过量的NaOH溶液中充分反应，收集到0.1 mol氢气，过滤得SiC固体‎11.4 g，滤液稀释到‎1 L，生成氢气的离子方程式为！！！！__Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑__####，硅酸盐的物质的量浓度为！！！！__0.17_mol·L－1__####。‎ 课时达标　第14讲 ‎1．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是(　D　)‎ ‎①硅酸盐Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示为：Na2O·2FeO·3SiO2‎ ‎②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 ‎③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 ‎④单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料 A．②③　　 B．①③　‎ C．①④　　 D．④‎ 解析 从化合价代数和为0可知Na2Fe2Si3O10中铁的化合价是＋3价，①错误；水晶的主要成分是SiO2，②错误；光导纤维的主要成分是SiO2，③错误。‎ ‎2．二氧化硅(SiO2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料(见下图)。下列说法正确的是(　C　)‎ A．SiO2既能与HF反应，又能与NaOH反应，属于两性氧化物 B．SiO2和Si都是光导纤维材料 C．在硅胶中加入CoCl2可显示硅胶吸水是否失效 D．图中所示转化反应都是非氧化还原反应 解析 两性氧化物的定义为与酸和碱反应均生成盐和水的氧化物，SiO2与HF反应得到的SiF4不属于盐类，A项错误；SiO2是光导纤维材料，Si为半导体材料，B项错误；CoCl2在吸水和失水状态下显示不同的颜色，C项正确；制取Si的过程中涉及了氧化还原反应，D项错误。‎ ‎3．用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是(　A　)‎ 选项 操作及现象 溶液 A 通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失 饱和Na2CO3溶液 B 通入CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去 Ca(ClO)2溶液 C 通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊 Ca(OH)2溶液 D 通入CO2，溶液变浑浊，再加入稀硝酸，沉淀不溶解 Na2SiO3溶液 解析 CO2通入饱和Na2CO3溶液会生成溶解度小的NaHCO3，继续通CO2，浑浊不消失，A项错误；CO2与Ca(ClO)2溶液反应生成CaCO3白色沉淀和具有漂白性的HClO，B项正确；CO2与Ca(OH)2溶液反应生成CaCO3沉淀，继续通入CO2，生成Ca(HCO3)2，沉淀消失，加入NaOH溶液，又生成CaCO3沉淀，C项正确；CO2与Na2SiO3溶液反应生成硅酸，硅酸不溶于稀硝酸，D项正确。‎ ‎4．下列除杂方法正确的是(　B　)‎ A．SiO2中含Al2O3杂质，可以加入足量NaOH溶液然后过滤除去 B．CO2中含有CO杂质，可以通入盛有CuO的玻璃管且加热 C．CO2中含有HCl杂质，可以通过盛有Na2CO3溶液的洗气瓶 D．Na2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可以通入足量的CO2，然后过滤 解析 A项，SiO2、Al2O3均与NaOH溶液反应；C项，Na2CO3溶液会吸收CO2生成NaHCO3，应通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶；D项，Na2CO3溶液能与CO2反应生成NaHCO3。‎ ‎5．向含有0.2 mol NaOH和0.1 mol Ba(OH)2的溶液中持续稳定地通入CO2气体，当通入气体为‎8.96 L (‎0 ℃‎，1.01×105 Pa) 时立即停止，则这一过程中，溶液中离子的物质的量与通入CO2气体的体积关系图像正确的是(气体的溶解和离子的水解忽略不计)(　　)‎ 解析 本题涉及的化学反应方程式如下：Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O　①；2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O　②；Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3　③；BaCO3＋CO2＋H2O===Ba(HCO3)2　④。当未通入CO2气体时，溶液中离子的物质的量为0.2 mol Na＋、0.1 mol Ba2＋、0.4 mol OH－；当通入‎2.24 L CO2气体时，发生反应①，此时溶液中离子的物质的量为0.2 mol Na＋、0.2 mol OH－；当通入‎4.48 L CO2时，发生反应②，此时溶液中离子的物质的量为0.2 mol Na＋、0.1 mol CO；当通入‎6.72 L CO2时，发生反应③，此时溶液中离子的物质的量为0.2 mol Na＋、0.2 mol HCO；当通入‎8.96 L CO2时，发生反应④，此时溶液中离子的物质的量为0.2 mol Na＋、0.1 mol Ba2＋、0.4 mol HCO。‎ ‎6．铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X－射线防护材料等。回答下列问题：‎ ‎(1)铅是碳的同族元素，比碳多4个电子层。铅在元素周期表的位置为第！！！！__六__####周期第！！！！___ⅣA__####族；PbO2的酸性比CO2的酸性！！！！__弱__####(填“强”或“弱”)。‎ ‎(2)PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式为！！！！__PbO2＋4HCl(浓)PbCl2＋Cl2↑＋2H2O__####。‎ ‎(3)PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示，已 知 失重曲线上的a点为样品失重4.0%(即×100%)的残留固体。若a点固体组成表示为PbOx或mPbO2·nPbO，列式计算x值和m∶n的值：！！！！__×32＝239×4.0%，x＝2－＝1.4，根据mPbO2·nPbO，＝1.4，＝＝__####。‎ 解析 (2)PbO2与浓盐酸反应得到黄绿色的氯气，联想实验室制氯气的反应原理写出化学方程式。(3)根据题意PbO2在加热过程中发生反应：PbO2PbOx＋O2↑‎ ‎，减少的质量是氧气的质量，再利用质量关系进行计算。‎