2017高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題十六 碳、硅及其化合物 無機(jī)非金屬材料 考點(diǎn)二 二氧化硅和二氧化碳教學(xué)案_第1頁
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文檔簡介

1、1一氧化碳CO是無色無味的有毒氣體,不溶于水,可用作氣體燃料和冶金工業(yè)的還原劑。(1)燃燒的化學(xué)方程式為2COO22CO2。(2)還原CuO的化學(xué)方程式為COCuOCuCO2。2二氧化碳和二氧化硅的比較物質(zhì)二氧化碳二氧化硅化學(xué)式CO2,表示一個分子的組成SiO2,沒有分子,只表示組成及其原子比例晶體類型分子晶體原子晶體主要物理性質(zhì)熔、沸點(diǎn)低,常溫下為氣體,微溶于水硬度大,熔、沸點(diǎn)高,常溫下為固體,不溶于水化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)CO2H2OH2CO3不反應(yīng)與酸反應(yīng)不反應(yīng)只與HF反應(yīng):SiO24HF=SiF42H2O與碳反應(yīng)CO2C2COSiO22CSi2CO化學(xué)性質(zhì)與堿反應(yīng)CO2(少量)2NaOH=N

2、a2CO3H2O,CO2(足量)NaOH=NaHCO3SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(盛堿液的試劑瓶不用玻璃塞而用橡皮塞的原因)與鹽反應(yīng)H2OCO2(不足)Na2SiO3=H2SiO3Na2CO3,2H2O2CO2(足量)Na2SiO3=H2SiO32NaHCO3SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2與堿性氧化物反應(yīng)CO2Na2O=Na2CO3SiO2CaO CaSiO3制備工業(yè)制法:CaCO3CaOCO2;實(shí)驗(yàn)室制法:CaCO32HCl=CaCl2H2OCO23主要用途CO2:制飲料、碳酸鹽,干冰用作制冷劑。SiO2:作光導(dǎo)纖維,制光學(xué)儀器、電子部件,水晶可制作飾品。學(xué)霸巧學(xué)卡(

3、1)不能依據(jù)反應(yīng)2CSiO2Si2CO來說明C的還原性比Si強(qiáng),也不能依據(jù)反應(yīng)SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2來說明SiO2水化物的酸性比H2CO3強(qiáng)。由于酸性:H2CO3H2SiO3,因而向Na2SiO3水溶液中通入CO2生成H2SiO3,而高溫下:SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2,該反應(yīng)熵值增加,驅(qū)動反應(yīng)向右進(jìn)行。(2)氫氟酸能腐蝕玻璃并用于雕刻玻璃,盛放氫氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。盛放堿性溶液的試劑瓶不能用玻璃塞,因?yàn)镾iO2與堿溶液反應(yīng)生成具有黏性的Na2SiO3。(3)水晶、石英、瑪瑙的主要成分為SiO2;固態(tài)CO2俗稱干冰。SiO2既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng),但它不是

4、兩性氧化物,因?yàn)镾iO2只與HF反應(yīng),而與其他酸不反應(yīng),且與HF反應(yīng)時并沒有同時生成鹽和水。(4)CO2與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)物的確定x溶質(zhì)成分x11NaHCO311x21NaOH、Na2CO31.思維辨析(1)CO2溶于水生成碳酸,SiO2也能溶于水并生成硅酸。()(2)SiO2是酸性氧化物,不與任何酸反應(yīng)。()(3)SiO2溶于水顯酸性,所以SiO2屬于酸性氧化物。()(4)CO和CO2是碳的兩種氧化物,二者均是溫室氣體。()(5)CO2不支持燃燒是相對的。()(6)氫氟酸刻蝕玻璃的過程不涉及化學(xué)變化。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.下列說法正確的是()A在粗硅的制取中發(fā)生2

5、CSiO22COSi,硅被還原,所以碳的還原性強(qiáng)于硅的還原性B盛放NaOH溶液時,使用帶玻璃塞的磨口瓶C用SiO2制取硅酸,應(yīng)先使二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應(yīng),然后再通入CO2D由Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2可知,硅酸的酸性強(qiáng)于碳酸答案C解析選項(xiàng)A、D的反應(yīng)在高溫下均生成了氣體,使平衡正移,致使反應(yīng)能順利進(jìn)行,但不能說明C、Si的還原性強(qiáng)弱,也不能說明H2SiO3與H2CO3酸性的強(qiáng)弱,故錯誤;NaOH能與玻璃成分中的SiO2反應(yīng)生成Na2SiO3而使瓶塞粘在一起。由SiO2制取H2SiO3的過程為:SiO2Na2SiO3H2SiO3考法綜述硅在地殼中含量僅次于氧,常??疾镾iO2的

6、用途以及SiO2的特性與HF的反應(yīng),而碳主要考查CO的還原性,CO2與SiO2酸性氧化物的區(qū)別。命題法1二氧化硅的特性典例1下列敘述正確的是()A因?yàn)镹a2CO3SiO2Na2SiO3CO2,所以硅酸的酸性比碳酸強(qiáng)B碳和硅都是A族的元素,所以二氧化碳和二氧化硅的物理性質(zhì)相似C因?yàn)楦邷貢r二氧化硅能與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸強(qiáng)D二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物,但二氧化硅不能和水反應(yīng)生成硅酸解析根據(jù)酸、鹽之間復(fù)分解反應(yīng)進(jìn)行的方向判斷酸性強(qiáng)弱一般是在常溫濕態(tài)下適用,在高溫干態(tài)下不適用,事實(shí)上碳酸酸性比硅酸強(qiáng),A錯誤;CO2是分子晶體,而SiO2是原子晶體,在物理性質(zhì)方面有很大差異

7、,B錯誤;高溫下二氧化硅與碳酸鈉的反應(yīng)是在非溶液狀態(tài)下進(jìn)行的,屬于用不揮發(fā)性酸酐來制取揮發(fā)性的酸酐,所以該反應(yīng)不能做為判斷硅酸與碳酸酸性強(qiáng)弱的依據(jù),C錯誤;SiO2雖屬于酸性氧化物,但不能直接與H2O反應(yīng)生成H2SiO3,D項(xiàng)正確。答案D【解題法】二氧化硅的特殊性(1)非金屬氧化物一般由分子構(gòu)成,而SiO2是由Si和O按個數(shù)比12直接構(gòu)成。Si、SiC、Si3N4、BN等也是直接由原子構(gòu)成。(2)SiO2是H2SiO3的酸酐,但它不溶于水,不能直接與水作用制備H2SiO3。(3)酸性氧化物一般不與酸作用,但SiO2能跟HF作用:SiO24HF=SiF42H2O。(4)不要混淆二氧化硅和硅的用途

8、用于制作光導(dǎo)纖維的是SiO2,用于制作半導(dǎo)體材料、計(jì)算機(jī)芯片的是晶體硅。(5)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;紅、藍(lán)寶石的主要成分是Al2O3。命題法2二氧化碳與堿溶液的反應(yīng)典例2向含有0.2 mol NaOH和0.1 mol Ba(OH)2的溶液中持續(xù)穩(wěn)定地通入CO2,當(dāng)通入氣體8.96 L(0 ,1.01105 Pa)時立即停止。則這一過程中,溶液中離子的物質(zhì)的量與通入CO2的體積關(guān)系正確的是(氣體的溶解和離子的水解忽略不計(jì)) ()解析本題涉及的化學(xué)反應(yīng):Ba(OH)2CO2=BaCO3H2O2NaOHCO2=Na2CO3H2OBaCO3CO

9、2H2O=Ba(HCO3)2Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3當(dāng)未通入CO2時,溶液中:0.2 mol Na、0.1 mol Ba2、0.4 mol OH;當(dāng)通入2.24 L CO2時,發(fā)生反應(yīng),此時溶液中:0.2 mol Na、0.2 mol OH;當(dāng)通入4.48 L CO2時,發(fā)生反應(yīng),此時溶液中:0.2 mol Na、0.1 mol CO;當(dāng)通入6.72 L CO2時,發(fā)生反應(yīng),此時溶液中:0.2 mol Na、0.2 mol HCO;當(dāng)通入8.96 L CO2時,發(fā)生反應(yīng),此時溶液中:0.2 mol Na、0.1 mol Ba2、0.4 mol HCO。對比圖象可知C項(xiàng)正確。答案

10、C【解題法】CO2與堿液反應(yīng)??记闆r及方法技巧(1)如果是給出兩種反應(yīng)物的量,讓求出反應(yīng)后產(chǎn)物的組成及各組成成分的量的簡單計(jì)算則可以利用加減消元法或者“碳”守恒、“堿”守恒法來求解。在列方程(組)求解時要注意CO2與OH的計(jì)量數(shù)關(guān)系,以免出錯。(2)如果是未給出各反應(yīng)物的量,而要求利用反應(yīng)方程式討論不同的反應(yīng)配比情況下的產(chǎn)物組成及產(chǎn)量的較難的計(jì)算題則要求:要合理分段,分步解決;注意每一段中各反應(yīng)物(或中間產(chǎn)物)何者不足何者過量,應(yīng)該用誰來算,不能用誰來算;理解CO2與NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式以及各物質(zhì)之間的量的關(guān)系。(3)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

11、反應(yīng),若產(chǎn)物還能與另一種組分反應(yīng),則假設(shè)錯誤。如典例2中將CO2通入NaOH、Ba(OH)2混合溶液中,假設(shè)CO2先與NaOH反應(yīng),則生成的Na2CO3會與Ba(OH)2反應(yīng)生成BaCO3沉淀和NaOH,故假設(shè)錯誤,應(yīng)先與Ba(OH)2反應(yīng)。(4)給出各反應(yīng)物的量判斷反應(yīng)圖象的正誤做這類題首先要正確寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式,理清每一步反應(yīng)的先后順序,分析何種反應(yīng)物不足,何種反應(yīng)物過量。注意圖象中的“拐點(diǎn)”“起點(diǎn)”“終點(diǎn)”等關(guān)鍵點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù),將這些數(shù)據(jù)與所涉及的反應(yīng)方程式中各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)進(jìn)行比對,找出解題的突破口,然后進(jìn)行解答。注意思維要全面,不能有遺漏的反應(yīng),還要注意反應(yīng)的連續(xù)性和順序性。命題法3

12、CO2與鹽溶液的反應(yīng)典例3用四種溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn),下表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對應(yīng)關(guān)系錯誤的是()選項(xiàng)操作及現(xiàn)象溶液A通入CO2,溶液變渾濁。再升溫至65 以上,溶液變澄清C6H5ONa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NaOH溶液,又變渾濁Ca(OH)2溶液解析A項(xiàng),CO2H2ONaHCO3,升溫至65 以上,C6H5OH完全溶解,溶液變澄清;B項(xiàng),CO2Na2SiO3H2O=Na2CO3H2SiO3,H2SiO3與C

13、O2不反應(yīng),渾濁不會消失;C項(xiàng),CO2Ca(ClO)2H2O=CaCO32HClO,溶液變渾濁后加入品紅溶液,被HClO氧化褪色;D項(xiàng),首先,CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O,繼續(xù)通CO2,生成可溶于水的Ca(HCO3)2,再加入足量的NaOH,則有2NaOHCa(HCO3)2=CaCO3Na2CO32H2O,溶液又變渾濁。答案B【解題法】CO2與鹽溶液的常見反應(yīng)及注意事項(xiàng)(1)CO2與鹽溶液的常見反應(yīng)碳酸是一種弱酸,其酸性比鹽酸、醋酸要弱,因此,鹽酸、醋酸能與碳酸鹽反應(yīng);其酸性又比硅酸、次氯酸、苯酚、偏鋁酸等強(qiáng),因此,將CO2氣體通入Na2SiO3、NaClO、NaAlO2等鹽溶液中,

14、均能發(fā)生反應(yīng)而生成相應(yīng)的弱酸和碳酸(氫)鹽,這就是“強(qiáng)酸制弱酸”原理的應(yīng)用。如:CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3CO2Na2SiO32H2O=H4SiO4Na2CO3或CO2Na2SiO3H2O=H2SiO3Na2CO3當(dāng)CO2過量時,發(fā)生反應(yīng)如下:2CO2Na2SiO32H2O=H2SiO32NaHCO3CO2Ca(ClO)2H2O=CaCO32HClO當(dāng)CO2過量時,發(fā)生反應(yīng)如下:2CO2Ca(ClO)22H2O=Ca(HCO3)22HClOCO2H2ONaHCO3CO2NaAlO22H2O=Al(OH)3NaHCO3(CO2過量時)CO22NaAlO23H2O=2Al(OH)3N

15、a2CO3(CO2少量時)(2)注意事項(xiàng)“強(qiáng)酸制弱酸”是一個重要的化學(xué)反應(yīng)規(guī)律,但不可認(rèn)為弱酸就不能“制取”強(qiáng)酸。在某些條件下,當(dāng)弱酸的酸根陰離子被沉淀或被氧化后,H就被“釋放”出來,從而生成了強(qiáng)酸。如將H2S通入CuSO4溶液中或向氫硫酸中滴加氯水,均由氫硫酸這種弱酸生成了強(qiáng)酸:H2SCuSO4=CuSH2SO4(S2與Cu2結(jié)合成難溶的CuS),H2SCl2=S2HCl(S2被氧化)。CO2與溶液反應(yīng)的產(chǎn)物與CO2的用量無關(guān),都生成NaHCO3,因?yàn)樗嵝訦2CO3HCO。CO2與NaClO溶液反應(yīng)的產(chǎn)物與CO2的量無關(guān),也只能生成NaHCO3,不能生成Na2CO3,因?yàn)樗嵝訦2CO3HCl

16、OHCO。CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液均不反應(yīng),無沉淀產(chǎn)生。1下列有關(guān)說法正確的是()A在酒精燈加熱條件下,Na2CO3、NaHCO3固體都能發(fā)生分解BFe(OH)3膠體無色、透明,能產(chǎn)生丁達(dá)爾現(xiàn)象CH2、SO2、CO2三種氣體都可用濃H2SO4干燥DSiO2既能和NaOH溶液反應(yīng)又能和氫氟酸反應(yīng),所以是兩性氧化物答案C解析NaHCO3受熱易分解而Na2CO3固體加熱只熔化不分解,A錯誤;Fe(OH)3膠體是紅褐色,B錯誤;C項(xiàng)中三種氣體與濃硫酸不反應(yīng),可以用濃硫酸干燥,C正確;SiO2與HF發(fā)生反應(yīng):SiO24HF=SiF42H2O,SiF4不屬于鹽,故SiO2不是兩性氧化物

17、,屬于酸性氧化物,D錯誤。2下列說法不正確的是 ()A二氧化硅晶體是一種無色透明的固體,常用作光導(dǎo)纖維的材料B臭氧是一種有特殊臭味、氧化性極強(qiáng)的淡藍(lán)色氣體,可用作餐具的消毒劑C鋁及其合金是電氣、工業(yè)、家庭廣泛使用的材料,是因?yàn)殇X比鐵更耐酸、堿的腐蝕D人造纖維可利用竹子、棉花、麻類的纖維材料制成,而合成纖維是利用自然界的非纖維材料(如石油、煤)通過化學(xué)合成方法得到的答案C解析二氧化硅晶體是一種無色透明的固體,常用作光導(dǎo)纖維的材料,A項(xiàng)正確;臭氧具有強(qiáng)氧化性,可以用作餐具的消毒劑,B項(xiàng)正確;鋁比鐵活潑,更容易與酸、堿反應(yīng),C項(xiàng)錯誤;化學(xué)纖維可分為人造纖維和合成纖維,二者的原料來源不同,D項(xiàng)正確。3

18、研究CO2在海洋重工的轉(zhuǎn)移和歸宿,是當(dāng)今海洋科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域。(1)溶于海水的CO2主要以4種無機(jī)碳形式存在,其中HCO占95%。寫出CO2溶于水產(chǎn)生HCO的方程式:_。(2)在海洋碳循環(huán)中,通過如圖所示的途徑固碳。寫出鈣化作用的離子方程式:_。同位素示蹤法證實(shí)光合作用的化學(xué)方程式如下,將其補(bǔ)充完整:_(CH2O)nx18O2xH2O(3)海水中溶解無機(jī)碳占海水總碳的95%以上,其準(zhǔn)確測量是研究海洋碳循環(huán)的基礎(chǔ)。測量溶解無機(jī)碳,可采用如下方法:氣提、吸收CO2。用N2從酸化后的海水中吹出CO2并用堿液吸收(裝置示意圖如下)。將虛線框中的裝置補(bǔ)充完整并標(biāo)出所用試劑。滴定。將吸收液吸收的無機(jī)碳轉(zhuǎn)化為NaHCO3,再用x molL1 HCl溶液滴定,消耗y mL HCl溶液。海水中溶解無機(jī)碳的濃度_molL1。(4)利用如圖所示裝置從海水中提取CO2,有利于減少環(huán)境溫室氣體含

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