第七章碳族元素 無機非金屬材料

《第七章碳族元素 無機非金屬材料》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《第七章碳族元素 無機非金屬材料（12頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、 第七章 碳族元素 無機非金屬材料 第一課時 碳族元素 一、碳族元素 1．結構特點 包含元素：___ 、____、_____、_____、____，碳族元素的原子最外層均有____個電子，位于元素周期表____ 族 2．主要化合價：碳族元素的主要化合價有____價和_____ 價。其中C、Si、Ge、Sn的_____價化合物穩(wěn)定，Pb的_____價化合物穩(wěn)定。 3．化合物通式(R代表碳族元素)：氫化物：_______，最高價氧化物：_______，最高價含氧酸：________和 _____________ 。 4．性質

2、遞變規(guī)律 (1)碳族元素隨核電荷數增大，元素的非金屬性逐漸_______，金屬性逐漸_______。 (2)單質的密度逐漸______，單質的熔沸點逐漸________。 (3)氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸________。 (4)最高價氧化物的水化物的酸性逐漸______，堿性逐漸______ 。 特別注意： (1)碳族元素單質的熔沸點大致隨核電荷數的增多而降低，這與堿金屬相似，但變化實質不同，堿金屬全部是金屬，熔點隨金屬鍵的減弱而降低；而金剛石、晶體硅、鍺是原子晶體，其熔點隨共價鍵的減弱而降低。 (2)與同周期的氮族、氧族、鹵族元素比較，碳族元素的非金屬性都____ 。 練一練：下

3、列關于碳族元素的說法中，錯誤的是(　　) A．它們從上到下由非金屬性向金屬性遞變的趨勢比鹵族元素明顯 B．碳族元素的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性從上到下逐漸減弱 C．碳族元素原子的最外層都有4個電子 D．主要化合價有＋2價和＋4價，大多數＋2價化合物穩(wěn)定 二、碳及其化合物 1．碳的同素異形體：碳的同素異形體有_______ 、_____ 、______ 等。 2．碳單質的化學性質 (1)可燃性 (2)還原性：①與CO2反應：CO2＋C2CO ②與H2O反應：H2O＋CCO＋H2③與氧化銅反應：CuO＋CCu＋CO2 (3)氧化性C＋2H2CH4 3．碳的氧化物比較

4、 CO CO2 氧化物類型 不成鹽氧化物 酸性氧化物 實驗室制法(原理) HCOOHH2O+CO CaCO3＋2HCl=CaCl2＋CO2＋H2O 工業(yè)制法(原理) H2O＋CCO＋H2 CaCO3CaO＋CO2 化學性質 ①可燃性2CO＋O2=2CO2； ②還原性Fe2O3＋3CO=2Fe＋3CO2 ① 具有酸性氧化物的通性 ② 與Na2O2反應：Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2 ③ 與Mg反應：2Mg＋CO2=2MgO＋C 檢驗方法 點燃后在火焰上方罩上干燥小燒杯，無水霧出現(xiàn)；而罩上沾有澄清石灰水的燒杯，則出現(xiàn)渾濁 使澄清的石灰水變渾濁

5、，反應方程式為： CO2＋Ca(OH)2==CaCO3↓＋H2O 毒性 劇毒，能與人體內 結合，使人體因缺氧而中毒 毒，是造成_____________的主要氣體 想一想：在下列反應中碳都表現(xiàn)了什么樣的性質？ ①2CuO＋C2Cu＋CO2;②SiO2＋CSi＋2CO;③SiO2＋3CSiC＋2CO 方法規(guī)律技巧 1．碳酸鹽性質的一般規(guī)律 (1)水溶性： ①含K＋、Na＋、NH4＋的正鹽易溶于水，其余一般不溶于水；酸式鹽均易溶于水。 ②一般地，在相同溫度下，難溶性正鹽溶解度小于其酸式鹽溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2>CaCO3

6、；而可溶性正鹽溶解度大于其酸式鹽溶解度，如溶解度Na2CO3>NaHCO3。 (2)熱穩(wěn)定性 ①一般地，熱穩(wěn)定性順序為：正鹽>酸式鹽>碳酸，如Na2CO3>NaHCO3>H2CO3。 ②可溶性正鹽>難溶性正鹽，如CaCO3高溫分解，而K2CO3不易分解。 (3)與強酸反應均能產生CO2 (4)與強堿反應生成對應鹽 ①酸式鹽均能與強堿反應，如HCO3－＋OH－===CO32－＋H2O ②含NH4＋的可溶性正鹽均與強堿反應，如NH4＋＋OH－===NH3·H2O ③不含NH4＋的可溶性正鹽均能與含Ba2＋、Ca2＋的堿反應，如Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaO

7、H (5)與鹽反應，如Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl；3NaHCO3＋AlCl3===Al(OH)3↓＋3CO2↑＋3NaCl 試題調研 調研一　碳族元素 例1根據碳族元素的相似性與遞變性，一般性與特殊性的知識，判斷下列說法正確的是(　　) A．CO2、PbO2均為強氧化劑 B．CO2、PbO2都是弱氧化劑而CO、PbO都是還原劑 C．Sn(OH)4可與NaOH反應而不和HCl反應 D．鍺單質的熔點介于Pb、Si之間，是半導體材料 牛刀小試1下列有關碳族元素的說法正確的是(　　) A．與其它元素化合時易

8、形成共價化合物 B．不能形成離子化合物 C．單質晶體均為原子晶體 D．它們均以＋4價為穩(wěn)定價態(tài) 調研二　碳的化合物的性質 例2(2009年全國理綜Ⅱ)下列敘述中正確的是(　　) A. 向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2 至沉淀恰好溶解，再向溶液中加入NaHCO3 飽和溶液，又有CaCO3沉淀生成 B. 向Na2CO3溶液中逐滴加入等物質的量的稀鹽酸，生成的CO2與原Na2CO3的物質的量之比為1∶2. C. 等質量的NaHCO3和Na2CO3分別與足量鹽酸反應，在同溫同壓下，生成的CO2體積相

9、同 D. 向Na2CO3飽和溶液中通入CO2，有NaHCO3結晶析出 牛刀小試2某二價金屬的碳酸鹽和碳酸氫鹽的混合物跟足量鹽酸反應時消耗的H＋和產生CO2的物質的量之比為5∶4，該混合物中碳酸鹽和碳酸氫鹽的物質的量之比為(　　) A．1∶2　　　　　　　　 B．2∶3 C．3∶4 D．4∶5 【解析】　該碳酸鹽為MCO3，其物質的量為x，碳酸氫鹽的化學式為M(HCO3)2，其物質的量為y，則由消耗H＋和產生CO2的關系可得：＝，＝.所以碳酸鹽與碳酸氫鹽的物質的量之比為2∶3?！敬鸢浮俊 調研三　碳及其化合物的轉化 例3V、W、X、Y、Z是由

10、周期表中1～20號部分元素組成的5種化合物，其中V、W、X、Z均由兩種元素組成。上述5種化合物涉及的所有元素的原子序數之和等于35。它們之間的反應關系如下圖： (1)5種化合物分別是：V________、W________、X________、Y________、Z________；(填化學式) (2)由上述5種化合物中的某2種化合物反應可生成一種新化合物，它包含了5種化合物中的所有元素，生成該化合物的化學方程式是____________________________；(3)V的電子式是________。 牛刀小試3(2010·長沙質檢)化合物A、B、C、D各由兩種元素組成，甲、乙

11、、丙是三種單質。這些常見的化合物與單質之間存在如下圖所示的關系(已知化合物C是一種有機物) 寫出下列物質的化學式：A________，B________，D________，甲________。 課時作業(yè)(十七) 一、選擇題 1．下列關于碳族元素的說法中，錯誤的是(　　) A．它們從上到下非金屬性向金屬性遞變的趨勢比鹵素明顯 B．碳族元素的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性從上到下逐漸減弱 C．碳族元素原子的最外層都有4個電子 D．主要化合價有＋2價和＋4價，大多數＋2價化合物穩(wěn)定 2．下列關于硅單質及其化合物的說法正確的是(　　) ①

12、硅是構成一些巖石和礦物的基本元素；②水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品；③高純度的硅單質廣泛用于制作光導纖維 ④陶瓷是人類應用很早的硅酸鹽材料 A．①②　　　　B．②③ C．①④ D．③④ 3．少量下列物質在試管中加熱，最后無固體殘留物的是(　　) A．NH4HCO3 B．CaCO3 C．Fe(OH)3 D．NaHCO3 4．目前，關于二氧化碳是否為大氣污染物有不同的觀點。認為“二氧化碳不是大氣污染物”的理由是(　　) ①二氧化碳是重要的化工原料；②二氧化碳是植物光合作用的必需原料；③二氧化碳是無色、無味、無毒的氣體 ④除二氧化

13、碳外，甲烷、一氧化二氮也是溫室氣體 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 5．新發(fā)現(xiàn)的114號元素X，位于元素周期表第7周期ⅣA族，下列關于X元素性質的推測，合理的是(　　) A．X是非金屬元素 B．有穩(wěn)定的氫化物XH4 C．X的＋2價化合物比＋4價化合物穩(wěn)定 D．XO2具有強還原性 6．目前某些保健品中含有鍺元素(Ge)，已知鍺在周期表中位于第四周期ⅣA族。下列有關鍺的敘述正確的是(　　) A．鍺的原子序數為24 B．鍺可以生成化學式為Na2GeO4的鹽 C．鍺的金屬活動性比鈉強 D．單質鍺是半導體材料

14、 7．與下列五項有關的一種元素是(　　) ①主要化合價是＋2價和＋4價，其中＋2價化合物穩(wěn)定；②處于元素周期表中ⅣA族；③不具有同素異形體；④不能作半導體材料；⑤藍白色固體 A．碳　　　　　B．硅 C．鍺 D．鉛 8．(2010·山西省二模)當下列物質：①大理石、②鐘乳石、③鍋垢、④貝殼、⑤蛋殼，分別滴加醋酸時，會產生相同氣體的是(　　) A．只有①② B．只有④⑤ C．只有①②③ D．①②③④⑤ 9．下列有關碳的氧化物的敘述中正確的是(　　) A．長期盛放NaOH溶液的滴瓶不易打開，是因為NaOH與瓶中的CO2反應導致瓶內氣體

15、減少形成負壓 B．CO氣體有毒，是造成煤氣中毒的主要原因，在生有爐火的居室中多放幾盆水可防止煤氣中毒 C．水滴石穿主要是溶解了CO2的雨水與CaCO3長期作用生成了可溶性的Ca(HCO3)2的緣故 D．將CO2通入CaCl2溶液可以產生白色沉淀 10．下列離子方程式的書寫正確的是(　　) A．Na2SiO3溶液中通入CO2：Na2SiO3＋CO2＋H2O===2Na＋＋CO32－＋H2SiO3↓ B．飽和Na2CO3溶液中通入CO2：2Na＋＋CO32－＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓ C．CaCO3與鹽酸反應：CO32－＋2H＋===CO2↑＋H2O D．碳酸氫鈉溶液與

16、氫氧化鈣溶液反應：HCO3－＋OH－===H2O＋CO32－ 10解析　A應為SiO32－＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO32－；Na2CO3的溶解度要大于NaHCO3，故B中有NaHCO3沉淀析出，B正確；C應為CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑；NaHCO3溶液與少量Ca(OH)2溶液反應的離子方程式為2OH－＋Ca2＋＋2HCO3－===CaCO3↓＋2H2O＋CO32－，NaHCO3溶液與足量Ca(OH)2溶液反應的離子方程式為HCO3－＋OH－＋Ca2＋===H2O＋CaCO3↓，故D錯誤。答案B； 11．將CO2通入NaOH溶液中，當CO2與NaOH開

17、始反應時，兩者的質量比為m(CO2)∶m(NaOH)＝11∶15，則下列說法正確的是(　　) A．溶液中只有一種陰離子(OH－除外) B．溶液中溶質的物質的量之比為1∶2 C．反應后有CO2逸出 D．反應后的溶液還可以吸收部分CO2 12．將CO2分別通入下列物質的溶液中，溶液會變渾濁的是(　　) ①飽和Na2CO3　②Na2SiO3?、跱aAlO2　④CH3COONa?、軨a(ClO)2　⑥CaCl2?、逤aCO3?、郈6H5ONa A．①②③④⑦ B．①②⑤⑦⑧ C．①②③⑤⑧ D．②③⑤⑥⑧ 二、非選擇題

18、13．(2010·福建福州模擬)將足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物質的量n和通入CO2體積(V)的關系如下圖所示： (1)請寫出OA、AB、BC段反應的離子方程式：OA：___________________________________________________， AB：___________________________________________________，BC：___________________________________________________。 (2)若原溶液中KOH和Ca(OH)2均為0.1 mol，則

19、沉淀的物質的量n＝0.1 mol時，CO2的體積V為________(在標準狀況下)。 14．(2011·黃岡模擬)某學生擬用50 mL NaOH溶液吸收CO2氣體，制備Na2CO3溶液。為了防止通入的CO2氣體過量而生成NaHCO3，他設計了如下實驗步驟：①取25mL NaOH溶液吸收過量的CO2氣體，至CO2氣體不再溶解；②小心煮沸溶液1～2min排出溶液中溶解的二氧化碳氣體；③在得到的溶液中加入另一半(25mL)NaOH溶液，使溶液充分混合。 (1)他能否制得較純凈的Na2CO3？________________________，理由是___________。 (2)按他的設計，第

20、①步實驗裝置如下圖所示。 ①裝置A使用的試劑是石灰石和鹽酸?？煞袷褂眉儔A代替石灰石？______________。原因是______________________________ ②裝置B使用的試劑是________，作用是___________________________________。 ③為了便于后續(xù)實驗的煮沸、混合等操作，裝NaOH溶液的容器還可使用__________________(填儀器名稱)。 (3)有人認為實驗步驟②③的順序對調，即先混合，再煮沸更合理，你認為對嗎？________(填“合理”或“不合理”)。為什么？_____________________

21、____________。 15．對CO和CO2的混合氣體進行間歇性分離及干燥的實驗裝置，設計如圖： (1)如圖裝置中，甲瓶中所盛的溶液是________，乙瓶所盛的溶液是________。 (2)當兩個活塞________(填“A”或“B”)處于開啟，________(填“A”或“B”)處于關閉狀態(tài)時，導入的混合氣體可先分離得到干燥的________氣體；然后當兩個活塞分別變?yōu)開_______(填“A”或“B”)處于開啟，________(填“A”或“B”)處于關閉狀態(tài)時，可分離得到干燥的________氣體，此時有關反應的離子方程式為_______________________

22、____。 (3)上述操作得到的氣體均不夠純凈，其主要原因是__________________________________。 16．已知固體混合物A由NaHCO3、KHCO3、MgCO3、CaCO3四種物質中的兩種混合而成。請通過計算和推理回答下列各小題： (1)取A與足量的鹽酸反應； ①當A的物質的量一定時，無論兩種物質以何種比例混合，生成氣體的量均為一定值，則A的組成可能有________種。 ②當A的質量一定時，無論兩種物質以何種比例混合，生成氣體的量均為一定值，則A可能的組成是(填寫化學式)：________、________；________、________；___

23、_____、________。(可以不填滿) (2)若先將A加熱，剩余固體再與足量的鹽酸反應，且先后兩次產生的氣體分別通過足量的澄清石灰水生成的沉淀均為10.0 g，則A的物質的量為________mol。 第二課時 硅 無機非金屬材料 一、硅 硅的性質 (1)存在：在自然界中只以_________形式存在。 (2)主要的物理性質：晶體硅是______色、有金屬光澤、硬而脆的固體，它的結構類似于金剛石，熔、沸點______，是良好的 材料。 (3)化學性質 與非金屬反應：Si＋O2=SiO2;Si＋2F2=SiF4 與強堿反應：Si

24、＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2 與HF反應：Si＋4HF=SiF4＋2H2 二、二氧化硅 1．物理性質：SiO2屬于原子晶體、熔、沸點___ 、硬度大、___ 溶于水。 2．化學性質 (1)具有酸性氧化物的通性。 ①與堿性氧化物CaO反應的化學方程式為：CaO＋SiO2=CaSiO3 ②與NaOH溶液反應：SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O ③與C在高溫下反應：SiO2＋2C=Si＋2CO ④與HF反應：SiO2＋4HF=SiF4＋2H2O 3．用途：制造光導纖維、光學儀器、玻璃材料和建筑材料。 【注意】盛NaOH溶液

25、的試劑瓶不能用玻璃塞，原因是SiO2與NaOH溶液反應生成Na2SiO3而發(fā)生粘連。 三、硅酸、硅酸鹽 1．硅酸(H2SiO3) (1)弱酸性 向Na2SiO3溶液中通入CO2，反應的離子方程式為：（少量）SiO32－＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO32－ （過量）_______________________________________________ (2)不穩(wěn)定性：受熱分解的化學方程式為：___________________________________________ 2．硅酸鹽 (1)Na2SiO3 Na2SiO3的水溶液俗稱___________

26、_______。 (2)硅酸鹽可以用氧化物的形式表示。 例如：Na2SiO3可表示為:_________________ 。Al2Si2O5(OH)4可表示為：______________。 【注意】　將硅酸鹽寫成氧化物的形式需注意： (1)氧化物之間以“·”隔開。(2)較活潑的金屬的氧化物放在最前面。(3)雖然改寫成氧化物形式，但仍屬于硅酸鹽，不屬于氧化物。 四、無機非金屬材料 1．傳統(tǒng)無機非金屬材料 水泥 玻璃 陶瓷 生產原料 主要設備 ? 玻璃窯 陶瓷窯 反應 原理 主要 成分 3CaO·SiO2、 2CaO·SiO2、

27、 3CaO·Al2O3 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 硅酸鹽 主要性質 具有 性 沒有固定的熔點 抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫，絕緣，易成型等 2.新型無機非金屬材料 (1)新型無機非金屬材料的特點及用途 特點 用途 耐高溫、強度高 如氮化硅，制造氣輪機葉片、軸承、永久性模具等 具有電學特性 作半導體、導體、超導體、用于集成電路的基板 具有光學特性 能透過可見光，能使紅外線、雷達射線穿過 具有生物功能 人造牙齒、人造骨骼 (2)種類 ①高溫結構陶瓷：如__________ 陶瓷、_________陶瓷。②光導纖維：傳導____ 的能力

28、強。制取光導纖維的主要原料是___________ 。 方法規(guī)律技巧 1．二氧化硅和二氧化碳的比較 物質 二氧化硅 干冰 化學式 SiO2 CO2 晶體類型 原子晶體 分子晶體 主要物理性質 硬度大，熔沸點高 熔沸點低 化學性質 與水反應 不反應 CO2＋H2O H2CO3 與酸反應(HF溶液) SiO2＋4HF====SiF4↑＋2H2O 不反應 與堿反應(NaOH溶液) CO2＋2NaOH====Na2CO3＋H2O 或CO2＋NaOH====NaHCO3 與鹽反應(Na2CO3) CO2＋Na2CO3＋H2O====

29、2NaHCO3 與堿性氧化物反應(CaO) CO2＋CaO====CaCO3 與碳反應 ? 【名師點睛】　(1)比較SiO2與CO2的物理性質可從二者的晶體類型入手。 (2)盡管SiO2和CO2均為酸性氧化物，但CO2能與水直接化合生成相應的酸，而SiO2不能 2．硅及其化合物的特殊性 (1)硅的還原性比碳強，而碳在高溫下能從二氧化硅中還原出硅。 (2)非金屬單質與強堿溶液反應一般不生成氫氣，而硅與氫氧化鈉等強堿溶液反應生產氫氣。 (3)非金屬單質一般不與非氧化性酸反應，而硅不但與氫氟酸反應，而且有氫氣生成。 (4)酸性氧化物一般不與酸發(fā)生復分解反應，而二氧化硅卻

30、能與氫氟酸反應，生成四氟化硅和水。 (5)無機酸一般易溶于水，而硅酸和原硅酸卻難溶于水。 (6)在水溶液中，碳酸的酸性比硅酸強，二氧化碳與硅酸鈉反應生成碳酸鈉和硅酸沉淀。在高溫下碳酸鈉與二氧化硅反應生成硅酸鈉和二氧化碳，其原因是在高溫條件下，生成的二氧化碳離開反應體系而使反應進行到底。 試題調研 調研一　硅及化合物的性質 例1硅單質及其化合物應用范圍很廣。請回答下列問題： (1)制備硅半導體材料必須先得到高純硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)還原法是當前制備高純硅的主要方法，生產過程示意圖如下： ①寫出由純SiHCl3制備高純硅的化學反應方程式__________________

31、______________________________________。 ②整個制備過程必須嚴格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應生成H2SiO3、HCl和另一種物質，寫出配平的化學反應方程式_______________________；H2還原SiHCl3過程中若混入O2，可能引起的后果是__________________。 (2)下列有關硅材料的說法正確的是________(填字母)。 A．碳化硅化學性質穩(wěn)定，可用于生產耐高溫水泥 B．氮化硅硬度大、熔點高，可用于制作高溫陶瓷和軸承 C．高純度的二氧化硅可用于制造高性能通訊材料——光導纖維 D．普通玻璃是由

32、純堿、石灰石和石英砂制成的，其熔點很高 E．鹽酸可以與硅反應，故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅 (3)硅酸鈉水溶液俗稱水玻璃。取少量硅酸鈉溶液于試管中，逐滴加入飽和氯化銨溶液，振蕩。寫出實驗現(xiàn)象并給予解釋________________________________。 【解析】　本題考查硅的制備原理、無機非金屬材料的性能、鹽類水解等知識。(1)①SiHCl3與H2在1357 K條件下反應生成Si和HCl，據此可寫出相應反應式。②SiHCl3中H為－1價，H2O中的H為＋1價，二者發(fā)生氧化還原反應生成H2：SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl↑＋H2↑。H2還原SiHCl3過

33、程中，因為SiHCl3、H2在氧氣中都能燃燒，所以混有O2時易導致爆炸。 (2)選項A，SiC高溫可以燃燒，故不能生產高溫水泥。選項B，Si3N4是一種新型無機非金屬材料，具有耐高溫、抗沖擊等優(yōu)良性能，能用于制造高溫陶瓷和軸承。選項D，普通玻璃沒有固定熔點。選項E，鹽酸不能與Si反應。 (3)見答案?！敬鸢浮俊、賁iHCl3＋H2Si＋3HCl;②SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl↑＋H2↑　氧氣與氫氣混合，可能引起爆炸；氧氣可能會氧化SiHCl3;(2)BC;(3)現(xiàn)象：試管中有白色膠狀沉淀生成，并且有刺激性氣體生成 解釋：Na2SiO3和NH4Cl均能水解，二者相互

34、促進，Na2SiO3水解生成H2SiO3，NH4Cl水解產生NH3。 【思路探究】　本題涉及到硅及其化合物的性質，物質間的轉化關系等問題，要想解決好本題，必須熟練掌握硅及化合物的轉化關系，充分利用題干中所給信息來解題。 牛刀小試1：物質A是一種高熔點化合物，不溶于硫酸、硝酸，卻溶于氫氟酸；C是一種氣體，D是白色膠狀沉淀，E是白色固體，A、B、C、D、E的轉化關系如圖所示： 根據圖示關系回答： (1)A是________；B是________；C是________；D是________；E是________。 【解析】　A為高熔點化合物，且A不溶于HNO3，卻溶于HF，故A為SiO

35、2。其他物質依據框圖中各物質間的轉化關系依次推出?！敬鸢浮俊?1)SiO2　Na2SiO3　CO2　H4SiO4　H2SiO3；(2)Na2SiO3＋2H2O＋CO2===H4SiO4↓＋Na2CO3 調研二　無機非金屬材料的組成、結構及性質 例題　(2009年四川理綜)開發(fā)新材料是現(xiàn)代科技發(fā)展的方向之一。下列有關材料的說法正確的是(　　) A．氮化硅陶瓷是新型無機非金屬材料 B．C60屬于原子晶體，用于制造納米材料 C．纖維素乙酸酯屬于天然高分子材料 D．單晶硅常用于制造光導纖維 【解析】　本題考查材料的類別、性質等，意在考查考生對化學在生產

36、、生活中應用的了解。B項，C60屬于分子晶體，可用于制造納米材料；C項纖維素乙酸酯屬于合成高分子材料；D項，制造光導纖維的原料是高純石英粉(SiO2)?！敬鸢浮俊 牛刀小試2石灰石中含主要雜質為石英，該石灰石在下列工業(yè)生產中，其雜質也參加有益的化學反應的是(　　) A．燒制石灰　　　　　　　B．制普通玻璃 C．煉鐵 D．制硅酸鹽水泥 【答案】　BD 課時作業(yè)(十八) 一、選擇題 1．下列說法正確的是(　　) A．二氧化碳與水反應，生成碳酸，所以二氧化碳屬于酸性氧化物 B．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸 C．CO2通入飽和

37、CaCl2溶液中能生成白色沉淀 D．因為SiO2不溶于水，故H2SiO3不是SiO2對應的酸 2．(2011·南昌模擬)鎂橄欖石(2MgO·SiO2)中陰離子是(　　) A．SiO32－　　　　B．SiO54－ C．SiO34－ D．SiO44－ 3．在①濃硝酸，②水，③王水，④氫氟酸，⑤氫氧化鉀溶液中，能與二氧化硅起化學反應的是(　　) A．①② B．②④ C．④⑤ D．③④ 4．下列反應不能一步完成的是(　　) A．SiO2―→Na2SiO3 B．SiO2―→H2SiO3 C．N

38、a2CO3―→Na2SiO3 D．H2SiO3―→SiO2 5．(2011·衡水中學測試)科學家發(fā)現(xiàn)，火星土壤中含有高純度的二氧化硅沉積物。下列有關二氧化硅和水的敘述正確的是(　　) A．硅氧鍵比氫氧鍵強，所以，二氧化硅的熔點高于冰的熔點 B．1 mol SiO2含有4 mol Si—O鍵 C．粗硅精煉原理：SiO2＋2CSi＋2CO↑ D．二氧化硅溶于水生成硅膠 6．能說明碳元素的非金屬性比硅元素強的實驗事實是(　　) A．碳在高溫下能將SiO2還原成硅 B．高溫下Na2CO3和SiO2反應放出CO2 C．CaSiO3與CaCO3受熱

39、易分解 D．水玻璃露置在空氣中變渾濁 7．2009年10月6日瑞典皇家科學院宣布，英國華裔科學家高錕以及兩名美國科學家威拉德·博伊爾和喬治·史密斯獲得2009年諾貝爾物理學獎，以獎勵他們在光纖和光導體領域上的開創(chuàng)性研究。下列有關光導纖維和半導體的說法中錯誤的是(　　) A．二氧化硅是制備光導纖維的主要原料，光導纖維遇強堿會“斷路” B．作半導體材料的硅位于周期表中第三周期ⅣA族 C．工業(yè)上，利用二氧化硅熱分解法冶煉硅 D．二氧化硅和硅的晶體類型相同 8．(2011·長沙模擬)下列關于硅和硅的化合物敘述不正確的是(　　) ①硅晶體的結構和金剛石相似，二者都

40、是原子晶體；②硅是地殼中含量最多的元素；③單晶硅是良好的半導體材料；④二氧化硅是制造光導纖維的重要原料；⑤二氧化硅分子是由兩個氧原子和一個硅原子組成的；⑥二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸。 A．①②③ B．①⑤⑥ C．③④⑤ D．②⑤⑥ 9．2008年奧運會獎牌正面采用國際奧運會規(guī)定的圖案，背面鑲嵌著取自中國古代龍紋玉壁造型的玉璧。玉種類較多，其中有一種名為透閃石的化學成分為Ca2MgnSin＋3O22(OH)2，該化學式中n值為(　　) A．2 D．3 C．4 D．5

41、 10．(2009·重慶高考)材料與化學密切相關，表中對應關系錯誤的是(　　) 材料 主要化學成分 A. 剛玉、金剛石 三氧化二鋁 B. 大理石、石灰石 碳酸鈣 C. 普通水泥、普通玻璃 硅酸鹽 D. 沙子、石英 二氧化硅 11．高嶺土[Al2Si2O5(OH)x]是優(yōu)良的制瓷原料，青花瓷釉料的主要成分是鉀長石(KAlSi3O8)，在1300℃左右高溫一次燒成的釉可形成精美的青花瓷。下列有關分析中不正確的是(　　) A．Al2Si2O5(OH)x中x＝4 B．鉀長石能完全溶解在鹽酸中形成澄清的溶

42、液 C．燒制青花瓷過程中發(fā)生了復雜的物理和化學變化 D．青花瓷、玻璃、水泥都屬于硅酸鹽產品 12．(2011·湖北八校高三第一次聯(lián)考)石棉是一類價格低廉的硅酸鹽材料，但是有毒，能使人患肺癌。一種叫礦青石棉的化學式為Na2Fe5Si8O22(OH)2。它用稀硝酸溶液處理時，還原產物只有NO，下列說法正確的是(　　) A．該物質中Fe元素的化合價為＋2價，它屬于硅酸鹽 B．該物質的化學組成可表示為Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O C．1 mol該物質能和18 mol HNO3反應，也能與18 mol鹽酸反應 D．這種石棉

43、屬于新型無機非金屬材料 二、非選擇題 13．(2009·浙江高考)單晶硅是信息產業(yè)中重要的基礎材料。通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質)，粗硅與氯氣反應生成四氯化硅(反應溫度450～500℃)，四氯化硅經提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是實驗室制備四氯化硅的裝置示意圖。 相關信息如下： a．四氯化硅遇水極易水解；b．硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應生成相應的氯化物； c．有關物質的物理常數見下表： 物質 SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl3 PCl5 沸點/℃ 57.7 12.8 － 315 － 熔點/℃ －7

44、0.0 －107.2 － － － 升華溫度/℃ － － 180 300 162 請回答下列問題： (1)寫出裝置A中發(fā)生反應的離子方程式____________________________________。 (2)裝置A中g管的作用是________；裝置C中的試劑是________；裝置E中的h瓶需要冷卻的理由是________________。 (3)裝置E中h瓶收集到的粗產物可通過精餾(類似多次蒸餾)得到高純度四氯化硅，精餾后的殘留物中，除鐵元素外可能還含有的雜質元素是________(填寫元素符號)。 14．A、B、C、D、E代表單質或化合物，它們之間

45、的相互轉換關系如下圖所示。A為地殼中含量僅次于氧的非金屬元素的單質，其晶體結構與金剛石相似。 請?zhí)羁眨? (1)形成單質A的原子結構示意圖為________，它的最高化合價為________。 (2)B的化學式為________，B的晶體類型為________，B和碳反應生成A和E的化學方程式是________________________________。 (3)C的化學式為________，D的化學式為________。 15．(2011·石家莊聯(lián)考)2007年諾貝爾化學獎授予格哈德·埃特爾，以表彰他在“固體表面的化學過程”研究中取得的成果。沸石是一種具有多孔結構的鋁硅酸鹽(

46、NaAlSiO4·nH2O)，其中有許多籠狀孔穴和通道能讓直徑比孔穴小的分子通過而將大的分子留在外面，故又稱“分子篩”?！胺肿雍Y”在表面化學中有重要作用，是重要的催化劑和催化劑載體。以高嶺土(主要成分：Al2Si2O7·2H2O)、石灰石、海水為原料生產“分子篩”的工藝流程如下： 回答下列問題： (1)NaAlSiO4·nH2O改寫成氧化物的形式為______________________________。 (2)操作a的作用是______________，副產品A是__________。 (3)氣體通入濾液中發(fā)生反應的離子方程式為______________、_________

47、___。 (4)NaOH和不溶物在適當溫度下發(fā)生的離子反應方程式為_____________、_________。 16．1.24 g由鐵、鋁、硅粉末組成的混合物和過量鹽酸反應生成氫氣896 mL(標準狀況)。稱取相同質量的上述混合物與過量NaOH溶液反應，生成H2的體積也是896 mL(標準狀況)，根據上述實驗數據求該混合物中各組分的質量分數。 單元能力測試卷 1．(2011·江西師大附中)2009年8月15日，陜西省鳳翔縣政府新聞發(fā)布會宣布，東嶺冶煉公司是導致鳳翔縣長青鎮(zhèn)部分兒童血鉛超標的主要原因。血鉛超標，

48、可致免疫力低下、學習困難、智商水平下降等癥狀。下列關于鉛的說法正確的是(　　) A．鉛位于周期表中的第7周期、ⅣA族 B．二氧化碳、二氧化鉛均有很強的氧化性 C．與鉛同主族的單質均能導電 D．在鉛蓄電池中，負極電極反應式為：Pb＋SO42－－2e－===PbSO4 2．對于碳族元素，下列說法不正確的是(　　) A．隨著元素原子序數的增加，其單質的熔點逐漸升高 B．它是由非金屬性向金屬性過渡十分明顯的元素族 C．既能形成共價化合物，也能形成離子化合物 D．除鉛

49、外，碳族元素均以＋4價化合物較為穩(wěn)定 3．對于ⅣA族元素，下列敘述中不正確的是(　　) A．SiO2和CO2中，Si和O，C和O之間都是共價鍵 B．Si、C、Ge的最外層電子數都是4，次外層電子數都是8 C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定條件下都能和氧化鈣反應 D．該族元素的主要化合價是＋4和＋2 4．(2010福建理綜，9)下表各組物質中，滿足下圖物質一步轉化關系的選項是(　　) 選項 X Y Z A Na NaOH NaHCO3 B Cu CuSO4 Cu(OH)2 C C CO CO2 D Si SiO2 H

50、2SiO3 5．(2010江西吉水中學二模，6)下列反應的離子方程式中錯誤的是(　　) A．碳酸鈉溶液與澄清的石灰水反應Ca2＋＋CO32－===CaCO3↓ B．碳酸鈣與稀硝酸反應CO32－＋2H＋===CO2↑＋H2O C．澄清石灰水中通入少量的CO2氣體Ca2＋＋2OH－＋CO2===CaCO3↓＋H2O D．氫氧化鈉溶液中通入足量CO2氣體OH－＋CO2===HCO3－ 6．(2011·江蘇鹽城中學一模)世界著名的科技史專家、英國劍橋大學的李約瑟博士考證說：“中國至少在距今3000年以前，就已經使用玻璃了?！毕铝杏嘘P玻璃的說法不正確的是(　　) A．制普通玻璃的原料

51、主要是石灰石和黏土 B．玻璃在加熱熔化時沒有固定的熔點 C．普通玻璃的成分主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅 D．盛放燒堿溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，是為了防止燒堿跟二氧化硅生成硅酸鈉而使瓶塞與瓶口粘在一起 7．被譽為“光纖之父”的華人科學家高錕榮獲2009年諾貝爾物理學獎。下列敘述正確的是(　　) A．SiO2是生產光導纖維和精硅的主要原料 B．SiO2與CO2都屬于酸性氧化性，都不能與任何酸反應 C．熔化SiO2與CO2(干冰)，克服的粒子間作用力不同 D．金剛砂的主要成分是SiO2 8．純凈的碳酸氫鈣試樣在高溫下分解，當剩余的

52、固體物質質量為原試樣質量的一半時，碳酸氫鈣的分解率為(　　) A．50%　　　　　　　B．75% C．92.7% D．100% 9．(2011·湖北重點中學一模)據2009年4月搜狐網站報道：國家質檢總局稱，在我國銷售的德國NUK牌嬰兒爽身粉含有一級致癌物“滑石粉”。已知滑石粉的化學式為Mg3(Si4O10)(OH)2，色白、滑爽、柔軟、耐火。下列有關說法不正確的是(　　) A．滑石粉屬于無機硅酸鹽類物質 B．滑石粉組成可表示為3MgO·4SiO4·H2O C．爽身粉中添加滑石粉是利用它的滑爽、柔軟

53、、耐火性 D．滑石粉可能會與氫氟酸、NaOH溶液發(fā)生反應 10．欲除去CO中的O2、CO2和水蒸氣等雜質，需使含雜質的CO依次通過的一組物質是(　　) A．濃H2SO4、NaOH溶液、灼熱銅網 B．NaOH溶液、濃H2SO4、灼熱銅網 C．灼熱銅網、濃H2SO4、NaOH溶液 D．灼熱銅網、NaOH溶液、濃H2SO4 11．將鈉、二氧化硅的混合物12.9 g投入到一定量水中，無固體剩余，溶液體積為100 mL，共收集到標準狀況下的氣體V L。向反應后的溶液中逐滴加入濃

54、度為2.00 mol/L的鹽酸50.00 mL后開始有白色沉淀產生。下列敘述正確的是(　　) A．原混合物中鈉和二氧化硅的物質的量之比為2∶1 B．收集到的氣體是氫氣，V＝3.36 C．加入鹽酸之前溶液中溶質的物質的量濃度均為0.1 mol/L D．原混合物中鈉的質量為4.6g 12．已知A是一種晶體，在一定條件下可發(fā)生如圖所示的轉化關系，則下列敘述中正確的是(　　) ①A可能是鋁或硅 ②A可能是原子晶體或金屬晶體 ③D一定是一種兩性物質 ④D晶體的熔點很高 A．①②③

55、B．①②④ C．只有③ D．③④ 13．將CaCO3和SiO2的混合物在高溫下加熱，充分反應后，所得固體的質量為原混合物質量的2/3，則原混合物中CaCO3與SiO2物質的量之比及所得固體的成分分別是(　　) A．15∶8　CaO和CaSiO3 B．8∶15　CaSiO3和SiO2 C．15∶8　CaO、SiO2和CaSiO3 D．無法判斷 14．(2011·德州模擬)下列表述正確的是(　　) ①普通玻璃與鋼化玻璃成分不同，所以性能不同，用途不同 ②光導纖維導電能力很強，是非常好的通訊材料 ③提前建成的三峽大壩使用了

56、大量水泥，水泥是硅酸鹽材料 ④氧化鈷加入到普通玻璃中可制成紅色玻璃 ⑤太陽能電池可采用硅材料制作，其應用有利于環(huán)保、節(jié)能 A．①②③ B．②④ C．③④⑤ D．③⑤ 15．氮化硅(Si3N4)是一種新型陶瓷材料，它可由石英與焦炭在高溫的氮氣流中，通過以下反應制得：aSiO2(s)＋bC(s)＋cN2(g)dSi3N4(s)＋eCO(g)，若該反應在恒容密閉容器中進行，下列有關說法不正確的是(　　) A．該反應的氧化劑是氮氣 B．上述反應中a、b、c、d、e依次為3、6、2、1、6 C．氮化硅耐高溫、硬度大 D

57、．若向容器中充入稀有氣體氖，有利于生成氮化硅 16．(2010湖北重點中學一模，12)將足量的CO2，不斷通入KOH、Ca(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀與通入CO2的量的關系可表示為(　　) 第Ⅱ卷　(非選擇題　共52分) 17．(12分)碳酸鈷(CoCO3)在加熱時能跟O2發(fā)生反應，其化學方程式可表示為：xCoCO3＋O2xCO2＋CoxOy(褐色)。 用圖示裝置測定固定CoxOy的組成(忽略空氣中氣體的影響)。 已知：實驗室用MnO2作催化劑加熱分解KClO3制備O2時，所得O2中含少量Cl2。 (1)U型管E內填充的試劑是(填字母)________。

58、A．五氧化二磷 B．無水硫酸銅 C．堿石灰 (2)B裝置內所盛試劑可以是(填字母)________。 A．NaOH溶液 B．飽和NaHCO3溶液 C．飽和NaCl溶液 D．KI溶液 (3)C裝置的作用是___________________________________________。 (4)實驗結束時，若先撤去A裝置中的酒精燈，其結果是 。 (5)實驗時，若將導管接口a與b直接相連，而不通過B、C裝置，測定結果將產生偏差，其原因是_______________________________。 (6)CoCO3完成轉

59、化為褐色的CoxOy后，稱得U型管E的質量增加8.8g，D裝置玻璃管內殘留物的質量為16.6g，通過計算求CoxOy中x∶y＝________。(Co的式量為59) 18．(6分)石棉是一種具有壓伸強度大、柔韌性強、耐熱、耐火焰、耐酸和堿的腐蝕，而且價格低廉的硅酸鹽。石棉有毒，能使人患肺癌。 (1)有一種石棉叫做礦青石棉，其化學式為Na2Fe5Si8H2O24。寫成氧化物形式為________。 (2)許多含氧酸及其鹽類均可以類似地改寫為氧化物的形式，請繼續(xù)改寫以下物質：HNO3________，HCOOH________， KAl(SO4)2·12H2O________。 通過以上

60、改寫可知，HNO3的酸酐為________，HCOOH與H2SO4反應可制________氣體。 19．(7分)某溶液A可能含等物質的量濃度的SiO32－、S2－、CO32－、SO32－、AlO2－、Cl－、PO43－中的一種或幾種，現(xiàn)進行以下實驗： ①取10mL A溶液，往其中通入足量的CO2，得到白色沉淀B，B可完全溶于稀硫酸。 ②另取10mL A溶液，往其中加入稀硫酸，生成氣體C，將C通入PbCl2溶液中，有黑色沉淀D生成。由以上實驗可知： (1)溶液A中肯定存在________。(2)溶液A中肯定不存在________，其理由是_________________________

61、_________。 20．(10分)材料科學是近年來與化學有關的科學研究的熱點，某新型無機非金屬材料K由兩種非金屬元素組成，它是一種超硬物質，具有耐磨、耐腐蝕、抗冷熱沖擊、抗氧化的特性，它是以中學化學中的常見物質為原料而生產的，下圖所示為其生產過程，其中虛線框內的轉化是為探究C的組成而設的，G、F、H均難溶于水且為白色粉末；圖中除M、K(均含A元素)外均為中學化學常見物質： 回答下列問題： (1)指出K可能所屬的晶體類型________，K晶體中A原子周圍化學鍵的鍵角均相等，鍵角值為________。 (2)寫出化學式：單質B________，化合物F________。 (3)

62、寫出下列反應的離子方程式： 反應③__________________________________________________________________； 反應⑤__________________________________________________________________。 (4)寫出反應④的化學方程式： 。 21．(7分)(2011·石室中學月考)某科研小組，用含有少量的CaO和Fe2O3的高嶺土(主要成分：Al2O3·2SiO2·2H2O)來研制新型凈水劑，

63、其實驗方案如下：將土樣和純堿混合均勻，加熱熔融，冷卻后用水浸取熔塊，過濾棄去殘渣，濾液用鹽酸酸化，經過濾，分別得到沉淀和溶液，溶液即是凈水劑。 (1)加熱熔融時，主要成分與純堿反應的化學方程式為(提示：①Al2O3與純堿的反應和SiO2與純堿的反應相似，②NaAlO2溶于水)：①____________________________________； ②________________________________________________________________________。 (2)最后得到的沉淀物是______，生成沉淀的離子方程式為______________

64、________。 (3)實驗室中常備的坩堝有瓷坩堝、氧化鋁坩堝和鐵坩堝，本實驗熔融土樣時應選用________坩堝。 22．(8分)實驗室有一種含有少量二氧化硅雜質的石灰石樣品，某同學想準確測定該樣品的純度，他取2.0 g樣品于燒杯中，把20.0 mL稀鹽酸分4次加入，充分反應后記錄燒杯中固體質量如下表。請選擇合適的數據并計算： 次序 稀鹽酸/mL 剩余固體/g 1 先加入5.0 mL 1.32 2 再加入5.0 mL 0.64 3 再加入5.0 mL 0.20 4 再加入5.0 mL 0.20 (1)該樣品的純度是多少？ (2)求所取用的稀鹽酸的物質的量濃度？ 12