届高考化学一轮复习课件：第11讲-无机非金属材料的主角——硅演示教学.ppt

届高考化学一轮复习课件：第11讲-无机非金属材料的主角硅一一 二氧化硅二氧化硅SiO2存在形式存在形式:(1)石英石英(2)水晶水晶(3)玛瑙玛瑙等等物理性质物理性质:熔点熔点(4)高高,硬度硬度(5)大大,(6)难难溶于水溶于水化学性质化学稳定性好化学性质化学稳定性好酸性氧化物的性质酸性氧化物的性质:SiO2+CaO (7)CaSiO3SiO2+2NaOH=(8)Na2SiO3+H2O特性特性:(9)SiO2+4H=FSiF4+2H2O用途用途(10)光导纤维光导纤维 化学仪器化学仪器 光学仪器光学仪器 钟表等钟表等二二 硅酸硅酸H2SiO3物理性质物理性质:1(1)不不溶于水溶于水,透明透明,(12)胶胶状状(硅胶硅胶)化学性质化学性质:弱酸性弱酸性,H2SiO3+2NaOH=(13)Na2SiO3+2H2O比碳酸酸性弱比碳酸酸性弱:Na2SiO3+14CO2+H2O=Na2CO3+(15)H2SiO3制备方法制备方法:(可溶性硅酸盐可溶性硅酸盐+酸酸)Na2SiO3+2HCl=(16)2NaCl+H2SiO3三三 硅酸盐硅酸盐硅酸盐组成硅酸盐组成:硅硅 氧氧 金属金属性质性质:大都大都(17)不不溶于水溶于水,化学性质化学性质(18)稳定稳定硅酸钠硅酸钠19)可可溶于水溶于水,其水溶液俗称其水溶液俗称(20)水玻璃水玻璃,可用做可用做(21)木材防火剂木材防火剂用氧化物表示硅酸盐的组成用氧化物表示硅酸盐的组成四四 无机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料传统无机非金属材料陶瓷传统无机非金属材料陶瓷玻璃玻璃水泥水泥新型无机非金属材料新型无机非金属材料高温结构陶瓷高温结构陶瓷压电陶瓷压电陶瓷透明陶瓷透明陶瓷超导陶瓷超导陶瓷体验热身体验热身ti yan re shen1.北京北京2008奥运会金牌奥运会金牌“金镶玉金镶玉”环形玉璧由昆仑玉制成环形玉璧由昆仑玉制成,昆昆仑玉的成分可简单看成是仑玉的成分可简单看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2,则其用二氧化则其用二氧化硅和金属化物的形式可表示为硅和金属化物的形式可表示为()A.CaOMgOSiO2H2OB.2CaO5MgO8SiO2H2OC.2CaOMgOSiO22H2OD.5CaO2MgO8SiO2H2O答案答案:B解析解析:把硅酸盐改写为氧化物的格式为把硅酸盐改写为氧化物的格式为a金属氧化物金属氧化物bSiO2cH2O,含有多种金属元素时含有多种金属元素时,较活泼金属的氧化物在前较活泼金属的氧化物在前 书写时注意各元素的个数比要保护不变书写时注意各元素的个数比要保护不变 2.下列试剂可用带玻璃塞的玻璃瓶存放的是下列试剂可用带玻璃塞的玻璃瓶存放的是()A.NaOH溶液溶液B.Na2SiO3溶液溶液C.盐酸盐酸D.氢氟酸氢氟酸答案答案:C解析解析:本题主要考查化学试剂的贮存方法本题主要考查化学试剂的贮存方法 NaOH溶液溶液 氢氟酸氢氟酸均能和玻璃中的均能和玻璃中的SiO2发生反应而腐蚀玻璃发生反应而腐蚀玻璃;Na2SiO3溶液具有溶液具有很强的黏性很强的黏性,用带玻璃塞的玻璃瓶盛放用带玻璃塞的玻璃瓶盛放,Na2SiO3溶液能将瓶塞溶液能将瓶塞粘住粘住 3.下列关于碳和硅的叙述中下列关于碳和硅的叙述中,不正确的是不正确的是()A.+4价氧化物都与氢氧化钠溶液反应价氧化物都与氢氧化钠溶液反应B.单质在加热时都能与氧气反应单质在加热时都能与氧气反应C.氧化物都能溶于水生成相应的酸氧化物都能溶于水生成相应的酸D.碳和硅两种元素都有能导电的单质碳和硅两种元素都有能导电的单质答案答案:C解析解析:A项项,碳和硅的碳和硅的+4价氧化物都是酸性氧化物价氧化物都是酸性氧化物,都能与氢氧都能与氢氧化钠溶液反应化钠溶液反应;B项项,碳和硅的单质在加热时都能与碳和硅的单质在加热时都能与O2反应反应,生生成氧化物成氧化物;C项项,SiO2不溶于水不溶于水,不能生成硅酸不能生成硅酸;D项项,石墨是导体石墨是导体,晶体硅是半导体晶体硅是半导体,都能导电都能导电 4.(2009南京模拟南京模拟)硅在无机非金属材料中一直扮演着重要角硅在无机非金属材料中一直扮演着重要角色色,被誉为无机非金属材料的主角被誉为无机非金属材料的主角 下列物品用到硅单质的是下列物品用到硅单质的是()A.玻璃制品玻璃制品B.石英钟表石英钟表C.计算机芯片计算机芯片D.光导纤维光导纤维答案答案:C解析解析:制玻璃制玻璃 石英钟表以及光导纤维的含硅原料为石英钟表以及光导纤维的含硅原料为SiO2,故故A B D三项不合题意三项不合题意;计算机芯片的含硅原料为单质硅计算机芯片的含硅原料为单质硅 5.某科研小组用高岭土某科研小组用高岭土(主要成分是主要成分是Al2O32SiO22H2O并含少并含少量量CaO Fe2O3)研制新型净水剂研制新型净水剂(铝的化合物铝的化合物),其实验步骤如其实验步骤如下下:将土样和纯碱混匀将土样和纯碱混匀,加热熔融加热熔融,冷却后用水浸取熔块冷却后用水浸取熔块,过滤过滤,弃去弃去残渣残渣,滤液用盐酸酸化滤液用盐酸酸化,经过滤分别得到沉淀和溶液经过滤分别得到沉淀和溶液,溶液即为溶液即为净水剂净水剂(1)写出熔融时高岭土的主要成分与纯碱反应的化学方程式写出熔融时高岭土的主要成分与纯碱反应的化学方程式(Al2O3与纯碱的反应和与纯碱的反应和SiO2与纯碱的反应相似与纯碱的反应相似)_(2)最后的沉淀物是最后的沉淀物是_,生成该沉淀的离子方程式生成该沉淀的离子方程式是是_(3)实验室中常用瓷坩埚实验室中常用瓷坩埚 氧化铝坩埚和铁坩埚氧化铝坩埚和铁坩埚,本实验在熔融本实验在熔融高岭土时应选用的坩埚是高岭土时应选用的坩埚是_ H2SiO3 铁坩埚铁坩埚解析解析:(1)由题意可知由题意可知Al2O3与纯碱反应和与纯碱反应和SiO2与纯碱反应类似与纯碱反应类似,均是生成盐和均是生成盐和CO2,Al2O3与与Na2CO3反应生成反应生成NaAlO2;SiO2与与Na2CO3反应生成反应生成Na2SiO3(2)滤液中含有滤液中含有Na2SiO3和和NaAlO2,向其中加入盐酸二者均可向其中加入盐酸二者均可与盐酸反应与盐酸反应,Na2SiO3与盐酸反应生成与盐酸反应生成H2SiO3沉淀沉淀,而而NaAlO2与盐酸反应先生成与盐酸反应先生成Al(OH)3沉淀沉淀,后又溶解后又溶解,所以最后的沉淀是所以最后的沉淀是H2SiO3(3)由于高温下由于高温下SiO2和和Al2O3均可和均可和Na2CO3反应反应,所以应选择所以应选择铁坩埚铁坩埚 6.A B C D E代表单质或化合物代表单质或化合物,它们之间的相互转换关系它们之间的相互转换关系如图所示如图所示,A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质,其晶其晶体结构与金刚石相似体结构与金刚石相似 请填空请填空:(1)形成单质形成单质A的原子结构示意图为的原子结构示意图为_,它的最高它的最高化合价为化合价为_(2)B的化学式的化学式(分子式分子式)为为_,B和碳反应生和碳反应生成成A和和E的化学方程式为的化学方程式为_ 价价SiO2(3)C的化学式为的化学式为_,D的化学式为的化学式为_ CaSiO3Na2SiO3解析解析:根据题意根据题意A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质,可确定可确定A为硅为硅,分析框图分析框图,并结合中学化学知识并结合中学化学知识,高温下与碳反高温下与碳反应生成单质硅的只有二氧化硅应生成单质硅的只有二氧化硅,因此可确定因此可确定B为为SiO2,依据框图依据框图可确定可确定C为为CaSiO3,D为为Na2SiO3,E为为CO 重点探究重点探究zhong dian tan jiu一一 碳碳 硅硅元素的存在元素的存在 单质的物理性质及用途单质的物理性质及用途(1)存在形式存在形式碳元素既有游离态碳元素既有游离态,又有化合态又有化合态,而硅元素仅有化合态而硅元素仅有化合态 碳单质碳单质主要有金刚石主要有金刚石 石墨等同素异形体石墨等同素异形体,硅单质主要有晶体硅和无硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类定形硅两大类(2)单质的物理性质单质的物理性质晶体硅与金刚石结构类似晶体硅与金刚石结构类似,二者熔点高二者熔点高,硬度大硬度大,石墨是层状结石墨是层状结构晶体构晶体,熔点高熔点高,硬度较小硬度较小,是电的良导体是电的良导体,有腻感有腻感(3)单质主要用途单质主要用途金刚石可用于切割刀具金刚石可用于切割刀具 装饰品等装饰品等;石墨可做电极石墨可做电极 润滑剂润滑剂 铅铅笔芯等笔芯等;硅可用做半导体材料和合金材料硅可用做半导体材料和合金材料 2.化学性质化学性质碳碳 硅在参与化学反应时硅在参与化学反应时,一般表现还原性一般表现还原性【例例1】晶体硅是一种重要的非金属材料晶体硅是一种重要的非金属材料,制备纯硅的主要步制备纯硅的主要步骤如下骤如下:高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅;粗硅与干燥粗硅与干燥HCl气气体反应制得体反应制得SiHCl3:Si+3HCl SiHCl3+H2;SiHCl3与与过量过量H2在在1 0001 100 反应制得纯硅反应制得纯硅 已知已知SiHCl3能与能与H2O剧烈反应剧烈反应,在空气中易自燃在空气中易自燃 请回答下列问题请回答下列问题(1)第第步制备粗硅的化学方程式为步制备粗硅的化学方程式为_(2)粗硅与粗硅与HCl反应完全后反应完全后,经冷凝得到的经冷凝得到的SiHCl3(沸点为沸点为33.0)中含有少量中含有少量SiCl4(沸点为沸点为57.6)和和HCl(沸点为沸点为-84.7),提纯提纯SiHCl3采用的方法为采用的方法为_ 分馏分馏(或蒸馏或蒸馏)(3)用用SiHCl3与过量与过量H2反应制备纯硅的装置如下反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持热源及夹持装置略去装置略去):装置装置B中的试剂是中的试剂是,装置装置C中的烧瓶需要加热中的烧瓶需要加热,其目其目的是的是_ 浓硫酸浓硫酸 使滴入烧瓶中的使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化汽化反应一段时间后反应一段时间后,装置装置D中观察到的现象是中观察到的现象是_,装置装置D不能采用普通玻璃管的原因是不能采用普通玻璃管的原因是_,装置装置D中发生反应的化学方程式为中发生反应的化学方程式为_ 有固体物质生成有固体物质生成在此反应温度下在此反应温度下,普通玻璃会软化普通玻璃会软化为保证制备纯硅实验的成功为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装置的操作的关键是检查实验装置的气密性气密性,控制好反应温度以及控制好反应温度以及_ 为鉴定产品硅中是否含微量铁单质为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后再加入的试剂取上层清液后再加入的试剂(填写字母代号填写字母代号)是是_ a.碘水碘水 b.氯水氯水 c.NaOH溶液溶液 d.KSCN溶液溶液e.Na2SO3溶液溶液排尽装置中的空气排尽装置中的空气bd解析解析:(1)高温下用高温下用C还原还原SiO2生成生成CO而不是而不是CO2(2)分离分离 提提纯不同沸点的液体可以采用分馏或蒸馏的方法纯不同沸点的液体可以采用分馏或蒸馏的方法(3)用用Zn 稀稀H2SO4制得的制得的H2中混有少量中混有少量H2O,而而SiHCl3能与能与H2O剧烈反应剧烈反应,所以要进行干燥所以要进行干燥,根据装置应选择液态干燥剂浓硫酸根据装置应选择液态干燥剂浓硫酸 C装置装置用水浴加热用水浴加热SiHCl3使其挥发成气体使其挥发成气体,和和H2进入进入D装置反应装置反应 因因为为的反应温度很高的反应温度很高,不能使不能使用普通玻璃管用普通玻璃管 因为因为SiHCl3容易在空气中自燃容易在空气中自燃,实验中还要注实验中还要注意先通一段时间意先通一段时间H2排尽装置中的空气排尽装置中的空气【方法归纳方法归纳】读懂信息读懂信息 找突破口是解题的关键找突破口是解题的关键 类比迁移类比迁移lei bi qian yi1.(2008广东广东)硅单质及其化合物应用范围很广硅单质及其化合物应用范围很广 请回答下列请回答下列问题问题:(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅制备硅半导体材料必须先得到高纯硅,三氯甲硅烷三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法还原法是当前制备高纯硅的主要方法,生产过程示意生产过程示意图如下图如下:写出由纯写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式制备高纯硅的化学反应方程式_-整个制备过程必须严格控制无水无氧整个制备过程必须严格控制无水无氧 SiHCl3遇水剧烈反遇水剧烈反应生成应生成H2SiO3 HCl和另一种物质和另一种物质,写出配平的化学反应方程写出配平的化学反应方程式式_;H2还原还原SiHCl3过程中若混入过程中若混入O2,可能引起的后果是可能引起的后果是_ 高温下高温下H2与与O2反应发生爆炸反应发生爆炸(2)下列有关硅材料的说法正确的是下列有关硅材料的说法正确的是_(填字母填字母)A.碳化硅化学性质稳定碳化硅化学性质稳定,可用于生产耐高温水泥可用于生产耐高温水泥B.氮化硅硬度大氮化硅硬度大 熔点高熔点高,可用于制作高温陶瓷和轴承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高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料光导纤光导纤维维D.普通玻璃是由纯碱普通玻璃是由纯碱 石灰石和石英砂制成的石灰石和石英砂制成的,其熔点很高其熔点很高E.盐酸可以与硅反应盐酸可以与硅反应,故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅ABC(3)硅酸钠水溶液俗称水玻璃硅酸钠水溶液俗称水玻璃 取少量硅酸钠溶液于取少量硅酸钠溶液于试管中试管中,逐滴加入饱和氯化铵溶液逐滴加入饱和氯化铵溶液,振荡振荡 写出实验现写出实验现象并给予解释象并给予解释_ 解析解析:本题通过硅及其化合物的制备本题通过硅及其化合物的制备 性质及应用综合考查了性质及应用综合考查了氧化还原反应氧化还原反应 盐类的水解盐类的水解 物质的性质决定用途等知识物质的性质决定用途等知识,考查考查学生从信息中准确提取实质性内容并与已有知识整合学生从信息中准确提取实质性内容并与已有知识整合,重新组重新组合合 迁移迁移 归纳解决新问题的能力归纳解决新问题的能力,并有力体现了化学用语的正并有力体现了化学用语的正确表达能力确表达能力 SiHCl3与与H2O反应生成反应生成H2SiO3 HCl和和H2;用用H2还还原原SiHCl3过程中若混入过程中若混入O2,则高温下则高温下H2与与O2反应发反应发生爆炸生爆炸(2)A项项,碳化硅为原子晶体碳化硅为原子晶体,熔点高熔点高 性质稳定性质稳定,可用于可用于生产高温水泥生产高温水泥,B项项,氮化硅为原子晶体氮化硅为原子晶体,熔点高熔点高,硬度硬度大大,可用于制作高温陶瓷和轴承可用于制作高温陶瓷和轴承 D项项,普通玻璃的主要成分是普通玻璃的主要成分是Na2SiO3 CaSiO3,是由石英砂是由石英砂(SiO2)石灰石石灰石 纯碱高温下反应产生的纯碱高温下反应产生的,化学方程式为化学方程式为Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2,CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2,E项项,Si与与HCl在常温下不反应在常温下不反应,发生反应时所需温度较高发生反应时所需温度较高,不便不便操作操作(3)Na2SiO3与与NH4Cl水解相互促进生成水解相互促进生成H2SiO3沉淀和沉淀和NH3气气体体,离子方程式为离子方程式为重点探究重点探究zhong dian tan jiu二二 一氧化碳一氧化碳CO是无色无味的有毒气体是无色无味的有毒气体,不溶于水不溶于水,可用做气体燃料和冶金可用做气体燃料和冶金工业的还原剂工业的还原剂 2.CO2和和SiO2CO2和和SiO2都属于酸性氧化物都属于酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性具有酸性氧化物的通性(1)与碱反应与碱反应与与NaOH溶液反应的化学方程式分别为溶液反应的化学方程式分别为:CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 与与Na2O反应的化学方程反应的化学方程(2)与盐反应与盐反应与与Na2CO3反应的化学方程式分别为反应的化学方程式分别为:SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2,Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3(3)与碱性氧化物反应与碱性氧化物反应式分别为式分别为:CO2+Na2O=Na2CO3,SiO2+Na2O=Na2SiO3【例例2】以下一些氧化物和单质之间可发生如下图所示的反以下一些氧化物和单质之间可发生如下图所示的反应应:其中其中,氧化物氧化物()是红棕色固体是红棕色固体,氧化物氧化物()()()在反应条件在反应条件下都是气体下都是气体(1)氧化物氧化物()的化学式是的化学式是_ 氧化物氧化物()的化学式是的化学式是_ Fe2O3CO(2)反应反应的化学方程式是的化学方程式是_ 反应反应的化学方程式是的化学方程式是_ 反应反应的化学方程式是的化学方程式是_ 解析解析:氧化物氧化物()是红棕色固体是红棕色固体,则为则为Fe2O3;据氧化物据氧化物()为气为气体体,又具有还原性又具有还原性,知氧化物知氧化物()为为CO;单质单质()为为Fe,氧化物氧化物()为为CO2;氧化物氧化物()与氧化物与氧化物()反应生成单质反应生成单质()和和CO2,结合氧化物结合氧化物()与单质与单质反应生成反应生成CO和单质和单质(),后者应为有后者应为有关水煤气的反应关水煤气的反应,故推测氧化物故推测氧化物()为为H2O,经检验合理经检验合理【方法归纳方法归纳】在框图推断中置换反应出现的频率较高在框图推断中置换反应出现的频率较高 比如比如本题反应本题反应就是一个置换反应就是一个置换反应 常考的置换反应有常考的置换反应有:Mg与与CO2反应反应 C与与H2O反应反应 C与与SiO2反应等反应等 类比迁移类比迁移lei bi qian yi2.指出下列反应中指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用所表现的化学性质或作用,在在AD选项选项中选择正确答案填入括号内中选择正确答案填入括号内 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O()SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2()SiO2+2C Si+2CO()SiO2+3C SiC+2CO()SiO2+4HF=SiF4+2H2O()A.作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀B.强氧化性强氧化性C.酸性氧化物的通性酸性氧化物的通性D.将挥发性的酸酐从其盐中置换出来将挥发性的酸酐从其盐中置换出来答案答案:C D B B A难点探究难点探究nan dian tan jiu碳碳 硅元素单质及其化合物的特性硅元素单质及其化合物的特性1.一般情况一般情况,非金属元素单质非金属元素单质,熔沸点低熔沸点低,硬度小硬度小,但硅但硅 金刚石金刚石熔沸点高熔沸点高,硬度大硬度大,其中金刚石为硬度最大的物质其中金刚石为硬度最大的物质 2.一般情况一般情况,非金属元素单质为绝缘体非金属元素单质为绝缘体,但硅为半导体但硅为半导体,石墨为石墨为电的良导体电的良导体 3.一般情况一般情况,较强氧化剂较强氧化剂+较强还原剂较弱氧化剂较强还原剂较弱氧化剂+较弱还原剂较弱还原剂,而碳却还原出比它更强的还原剂而碳却还原出比它更强的还原剂:SiO2+2C Si+2CO,FeO+C Fe+CO 4.硅为非金属硅为非金属,却可以和强碱反应却可以和强碱反应,放出氢气放出氢气:Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 5.一般情况一般情况,较活泼金属较活泼金属+酸酸 盐盐+氢气氢气,然而然而Si是非金属是非金属,却却能与氢氟酸发生反应能与氢氟酸发生反应:Si+4HF=SiF4+2H2 6.一般情况一般情况,碱性氧化物碱性氧化物+酸酸 盐盐+水水,SiO2是酸性氧化物是酸性氧化物,却却能与氢氟酸发生反应能与氢氟酸发生反应:SiO2+4HF=SiF4+2H2O 7.一般情况一般情况,较强酸较强酸+较弱酸盐较弱酸盐 较弱酸较弱酸+较强酸盐较强酸盐 虽然酸虽然酸性性:H2CO3H2SiO3,却能发生如下反应却能发生如下反应:Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2 8.一般情况一般情况,非常活泼金属非常活泼金属(Na K等等)才能够置换出水中的氢才能够置换出水中的氢,但却能发生反应但却能发生反应C+H2O(g)CO+H2 9.一般情况一般情况,非金属氧化物与水反应生成相应的酸非金属氧化物与水反应生成相应的酸,如如CO2+H2O=H2CO3,但但SiO2不溶于水不溶于水,不与水反应不与水反应【例例3】1 mol SiO2晶体中含有晶体中含有SiO共价键的物质的量是共价键的物质的量是()A.1 molB.2 molC.3 molD.4 mol答案答案:D解析解析:1 mol SiO2中含有中含有4 mol 共价键共价键 在在SiO2晶体中晶体中,是由许是由许多个四面体组成的多个四面体组成的 每个每个Si原子周围结合着原子周围结合着4个个O原子原子,同时每同时每个个O原子又与两个原子又与两个Si原子结合原子结合,如如:每个四面体均以每个四面体均以Si原子为中原子为中心心,包括包括4个个SiO分键分键 类比迁移类比迁移lei bi qian yi3.1 mol 晶体硅中含有晶体硅中含有SiSi键的数目是键的数目是(设阿伏加德罗常数设阿伏加德罗常数的值为的值为NA)()A.0.5NAB.NAC.2NAD.4NA答案答案:C解析解析:晶体硅结构与金刚石相似晶体硅结构与金刚石相似,每个硅原子与另外每个硅原子与另外4个硅原子个硅原子相连相连,SiSi键夹角为键夹角为10928 其中在计数时其中在计数时,每个每个SiSi键数键数过过2次次,总数应减半总数应减半 实验探究实验探究shi yan tan jiu 实验实验 CO和和CO2的性质实验的性质实验1.高考对实验题的设计往往以气体的制备实验和性质实验为高考对实验题的设计往往以气体的制备实验和性质实验为主主 CO和和CO2的制备实验又各有其典型性的制备实验又各有其典型性 而二者的性质也有而二者的性质也有代表性代表性,如如CO以还原性为主以还原性为主,CO2为典型酸性氧化物为典型酸性氧化物 因此平因此平时在学习过程中应加以积累和总结时在学习过程中应加以积累和总结 2.熟练掌握它们的典型性质熟练掌握它们的典型性质CO:可燃性可燃性 还原性还原性 毒性毒性,难溶于水等难溶于水等;CO2:酸性氧化物性质酸性氧化物性质 弱氧化性弱氧化性,不支持燃烧不支持燃烧 3.与与CO和和CO2有关的除杂规律有关的除杂规律(括号内为杂质括号内为杂质)(1)CO(CO2):通过盛有澄清石灰水的洗气瓶通过盛有澄清石灰水的洗气瓶(2)CO2(CO):通过盛放灼热通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管的硬质玻璃管(3)CO2(O2):通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管(4)CO2(SO2):通过饱和通过饱和NaHCO3溶液或酸性溶液或酸性KMnO4溶液溶液(5)CO2(HCl):通过饱和通过饱和NaHCO3溶液溶液(6)CO2(H2S):通过通过CuSO4溶液溶液【实验设计实验设计】课题式课堂教学是研究性学习的一种方式课题式课堂教学是研究性学习的一种方式,其基本教学模式为其基本教学模式为:下面是关于下面是关于“一氧化碳的化学性质一氧化碳的化学性质”的课题式课堂教学中在的课题式课堂教学中在解决问题阶段解决问题阶段,甲同学设计的证明甲同学设计的证明CO具有还原性的实验装置具有还原性的实验装置,如下图所示如下图所示(1)点燃酒精灯点燃酒精灯A B的先后顺序为的先后顺序为:先点燃先点燃_,后点燃后点燃_(2)硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为_ BA(3)洗气瓶中的实验现象为洗气瓶中的实验现象为_(4)酒精灯酒精灯B的作用为的作用为_ 澄清石灰水变浑浊澄清石灰水变浑浊点燃未反应的点燃未反应的CO,防止防止CO污染环境污染环境(5)乙同学认为甲同学装置太复杂乙同学认为甲同学装置太复杂,提出可将酒精灯合二为一提出可将酒精灯合二为一,去掉去掉B,而将尾气导气管出口旋转到而将尾气导气管出口旋转到A火焰上即可火焰上即可 乙同学的设乙同学的设计是否合理计是否合理?简述理由简述理由(从从A B使用的一致性的角度考虑使用的一致性的角度考虑)_(6)丙同学质疑丙同学质疑:CO能否使澄清石灰水变浑浊能否使澄清石灰水变浑浊?因此因此,他设计在他设计在CO通入通入CuO之前之前,应先通入澄清石灰水应先通入澄清石灰水,以比较排除以比较排除CO与澄与澄清石灰水反应清石灰水反应,试对此作出评价试对此作出评价,你认为丙的设计你认为丙的设计_(填填“必要必要”或或“不必要不必要”)不合理不合理,因为因为CO点燃在先点燃在先,CuO加热在后加热在后,不能同时进行不能同时进行不必要不必要走出误区走出误区zou chu wu qu有的同学会误认为有的同学会误认为SiO2与与Na2CO3高温下反应高温下反应,放出放出CO2,那那么硅酸酸性比碳酸强么硅酸酸性比碳酸强 这是因为没有注意到通过化学反应比这是因为没有注意到通过化学反应比较酸性的强弱时较酸性的强弱时,条件应是在水溶液中发生的复分解反应条件应是在水溶液中发生的复分解反应,因因为碳酸的酸性比硅酸强为碳酸的酸性比硅酸强,在硅酸钠的水溶液中通入在硅酸钠的水溶液中通入二氧化碳可发生如下反应二氧化碳可发生如下反应:Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3,符合符合“强酸制弱强酸制弱酸酸”的规律的规律 与此类似的金属活动性顺序表中金属活动性相与此类似的金属活动性顺序表中金属活动性相对强弱也是由水溶液中进行的反应得出的结论对强弱也是由水溶液中进行的反应得出的结论,由此我们应认由此我们应认识到识到,我们在利用某些规律去解决现实问题时我们在利用某些规律去解决现实问题时,应注意规律的应注意规律的使用条件使用条件,而不能盲目利用规律而不能盲目利用规律,否则可能会得出错误结论否则可能会得出错误结论 通入少量通入少量CO2气体出现浑浊现象的溶液不一定是气体出现浑浊现象的溶液不一定是Ca(OH)2溶液或溶液或Ba(OH)2 溶液中通入少量溶液中通入少量CO2气体会产生浑气体会产生浑浊现象的有浊现象的有:饱和碳酸钠溶液饱和碳酸钠溶液(碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠的溶解度碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠的溶解度);硅酸钠溶液硅酸钠溶液;苯酚钠溶液苯酚钠溶液;次氯酸钙溶液次氯酸钙溶液;澄清石灰澄清石灰水水;氢氧化钡溶液氢氧化钡溶液 因材施教因材施教yin cai shi jiao一题多解思路宽一题多解思路宽,赢得高考不困难赢得高考不困难在高三复习时在高三复习时,要注重一题多解要注重一题多解,并对各种解题方法进行类比并对各种解题方法进行类比和联想和联想,从而找得解决问题的最佳方案从而找得解决问题的最佳方案,提高分析问题和解决提高分析问题和解决问题的能力问题的能力,使解题能力得到加强和巩固使解题能力得到加强和巩固 例向例向100 mL 0.3 mol/L的的Ca(OH)2溶液中通入溶液中通入CO2气体气体,当得当得到到1 g沉淀时沉淀时,通入通入CO2的物质的量是的物质的量是()A.0.015 molB.0.01 molC.0.025 molD.0.05 mol解析解析:从过量与不过量两方面去进行分析从过量与不过量两方面去进行分析 此题有多种解法此题有多种解法 解法一解法一:CO2通入石灰水中发生如下反应通入石灰水中发生如下反应:Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O,过量的过量的CO2与生成物与生成物CaCO3继续反应继续反应:CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2,使沉淀溶使沉淀溶解解 在在100 mL 0.3 mol/L的石灰水中的石灰水中,通入通入CO2产生产生CaCO3的的质量与质量与CO2的物质的量关系如图所示的物质的量关系如图所示 Ca(OH)2溶液中含溶液中含Ca(OH)2的物质的量为的物质的量为:(1)CO2不足不足,生成的沉淀没有溶解生成的沉淀没有溶解CaCO3CO2100 g 1 mol1 g x x=0.01 mol 故选故选B(2)CO2过量过量,生成的沉淀部分溶解生成的沉淀部分溶解,最后剩余最后剩余 1 g 沉淀沉淀Ca(OH)2 CO2 CaCO31 mol 1 mol 1 mol0.03 mol 0.03 mol 0.03 mol沉淀溶解沉淀溶解:0.03-0.01=0.02(mol)CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)20.02 mol 0.02 mol 0.02 mol故通入故通入CO2的物质的量为的物质的量为:0.03+0.02=0.05(mol)故选故选D 解法二解法二:设通入设通入CO2 x mol,产生产生Ca(HCO3)2 y mol H2O z mol,若若y0,则有则有0.03Ca(OH)2+xCO2=0.01CaCO3+yCa(HCO3)2+zH2O备用选题备用选题bei yong xuan ti1.(2009聊城模拟聊城模拟)下列各项操作中下列各项操作中,没有没有“先产生沉淀先产生沉淀,然后然后沉淀又溶解沉淀又溶解”现象的是现象的是()向饱和碳酸钠溶液中通入过量的向饱和碳酸钠溶液中通入过量的CO2向向Fe(OH)3胶体中逐滴加入过量的稀盐酸胶体中逐滴加入过量的稀盐酸向向AgNO3溶液中逐滴加入过量的氨水溶液中逐滴加入过量的氨水向硅酸钠溶液中逐滴加入过量的盐酸向硅酸钠溶液中逐滴加入过量的盐酸A.B.C.D.答案答案:B解析解析:向饱和碳酸钠溶液中通入过量的向饱和碳酸钠溶液中通入过量的CO2生成碳酸氢钠生成碳酸氢钠,碳碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠酸氢钠的溶解度小于碳酸钠,所以可析出碳酸氢钠晶体所以可析出碳酸氢钠晶体(沉淀沉淀),再通入再通入CO2沉淀不溶解沉淀不溶解;向向Fe(OH)3胶体中逐滴加入过量的稀胶体中逐滴加入过量的稀盐酸盐酸,胶体发生聚沉生成胶体发生聚沉生成Fe(OH)3沉淀沉淀,然后然后Fe(OH)3与盐酸反应而溶解与盐酸反应而溶解;向向AgNO3溶液中逐滴加入过量的氨水溶液中逐滴加入过量的氨水,先先生成生成AgOH沉淀沉淀,然后然后AgOH溶解于氨水中溶解于氨水中;向硅酸钠溶液中逐向硅酸钠溶液中逐滴加入盐酸生成滴加入盐酸生成H2SiO3沉淀沉淀,H2SiO3不溶解于过量的盐酸中不溶解于过量的盐酸中 2.(2009开封一模开封一模)用用20 mL 2 mol/L的的H2SO4溶液与溶液与20 L 3 mol/L的的Na2CO3溶液反应来制取溶液反应来制取CO2,欲制得最多的欲制得最多的CO2,则则下列操作正确的是下列操作正确的是()A.把把 20 mL Na2CO3溶液缓缓滴加到溶液缓缓滴加到20 mL H2SO4溶液中溶液中B.把把20 mL H2SO4溶液缓缓滴加到溶液缓缓滴加到20 mL Na2CO3C.把两种溶液快速混合并不断搅拌把两种溶液快速混合并不断搅拌D.把两种溶液缓慢混合并不断搅拌把两种溶液缓慢混合并不断搅拌答案答案:A解析解析:硫酸与碳酸钠反应中硫酸与碳酸钠反应中,若碳酸钠过量若碳酸钠过量,则生成则生成HCO-3,若硫若硫酸过量酸过量,则生成二氧化碳气体则生成二氧化碳气体,因此为了制得最多的因此为了制得最多的CO2,应把应把碳酸钠溶液缓缓加到硫酸中碳酸钠溶液缓缓加到硫酸中 3.(2009衡水中学模拟衡水中学模拟)世界著名的科技史专家世界著名的科技史专家 英国剑桥大英国剑桥大学的李约瑟博士考证说学的李约瑟博士考证说:“中国至少在距今中国至少在距今3 000年以前年以前,就已就已经使用玻璃了经使用玻璃了”下列有关玻璃的说法不正确的是下列有关玻璃的说法不正确的是()A.制普通玻璃的原料主要是纯碱制普通玻璃的原料主要是纯碱 石灰石和石英石灰石和石英B.玻璃属于晶体玻璃属于晶体C.普通玻璃的成分主要是硅酸钠普通玻璃的成分主要是硅酸钠 硅酸钙和二氧化硅硅酸钙和二氧化硅D.盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,是为了防止烧碱跟二是为了防止烧碱跟二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口黏在一起氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口黏在一起答案答案:B解析解析:玻璃是非晶态物质玻璃是非晶态物质,没有固定的熔点没有固定的熔点 4.(2009扬州调研扬州调研)下列叙述正确的是下列叙述正确的是()A.合成氨工业合成氨工业 硫酸工业中均用到吸收塔这一设备硫酸工业中均用到吸收塔这一设备B.玻璃玻璃 水泥的工业生产中均用到纯碱和石灰石作为原料水泥的工业生产中均用到纯碱和石灰石作为原料C.光缆在信息产业中有广泛应用光缆在信息产业中有广泛应用,制造光缆的主要材料是二氧制造光缆的主要材料是二氧化硅化硅D.绿色化学的核心思想是利用绿色植物治理环境污染绿色化学的核心思想是利用绿色植物治理环境污染答案答案:C解析解析:合成氨工业没有用到吸收塔这一设备合成氨工业没有用到吸收塔这一设备;制玻璃用到纯碱制玻璃用到纯碱和石灰石和石灰石,但制水泥不用纯碱但制水泥不用纯碱;绿色化学的核心思想是生产过绿色化学的核心思想是生产过程中零排放程中零排放 减少使用有毒物质减少使用有毒物质 降低能源的消耗降低能源的消耗 5.(2009兴化调研兴化调研)下列有关物质用途的说法中正确的是下列有关物质用途的说法中正确的是()A.二氧化硅可用来制造半导体材料二氧化硅可用来制造半导体材料B.硅可用于制造光导纤维硅可用于制造光导纤维C.氢氧化铝可用于治疗胃酸过多氢氧化铝可用于治疗胃酸过多D.硫酸铁净水主要利用了硫酸铁净水主要利用了Fe3+的氧化性的氧化性答案答案:C解析解析:硅可以用来制造半导体材料硅可以用来制造半导体材料;二氧化硅可用来制造光导二氧化硅可用来制造光导纤维纤维;硫酸铁净水主要利用了硫酸铁净水主要利用了Fe3+水解生成氢氧化铁胶体水解生成氢氧化铁胶体,氢氢氧化铁胶体能吸附水中的杂质氧化铁胶体能吸附水中的杂质;氢氧化铝可与酸反应氢氧化铝可与酸反应,可用于可用于治疗胃酸过多治疗胃酸过多 6.(2009浙江五校联考浙江五校联考)将足量的将足量的CO2不断通入不断通入KOH Ba(OH)2 KAlO2的混合溶液中的混合溶液中,生成沉淀与通入生成沉淀与通入CO2的量的关的量的关系可表示为系可表示为()答案答案:C解析解析:随着二氧化碳的通入首先生成碳酸钡沉淀随着二氧化碳的通入首先生成碳酸钡沉淀(相当于与氢相当于与氢氧化钾反应氧化钾反应),再通入一定量二氧化碳无沉淀生成再通入一定量二氧化碳无沉淀生成(相当于与氢相当于与氢氧化钾反应氧化钾反应),然后随着二氧化碳的通入又生成氢氧化铝沉淀然后随着二氧化碳的通入又生成氢氧化铝沉淀(相当于和相当于和KAlO2反应反应);当当KAlO2完全反应后完全反应后,再通入二氧化碳再通入二氧化碳,则原先生成的碳酸钡沉淀溶解则原先生成的碳酸钡沉淀溶解,当完全溶解后再通入二氧化碳当完全溶解后再通入二氧化碳,沉淀的量不再发生变化沉淀的量不再发生变化 7.(2009巢湖一中月考巢湖一中月考)下图所示转化关系中涉及的物质均由下图所示转化关系中涉及的物质均由短周期元素组成短周期元素组成(部分产物已略去部分产物已略去),其中其中M由由X Y两种同周期两种同周期元素组成元素组成,X原子的最外层电子数是最内层电子数的原子的最外层电子数是最内层电子数的1/2,Y元素元素最高正价与它的负价代数和为最高正价与它的负价代数和为6 请填写下列空白请填写下列空白:(1)若若A是第是第3周期某一元素的氧化物周期某一元素的氧化物,当当F的水溶液过量时的水溶液过量时,G为可溶性盐为可溶性盐,当当F的水溶液不足时的水溶液不足时,G为沉淀为沉淀,则则E与过量与过量F反应反应的离子方程式为的离子方程式为_(2)若若A是一种常见酸性氧化物是一种常见酸性氧化物,且可用于制造玻璃且可用于制造玻璃,则则A与与B反反应的化学方程式为应的化学方程式为_(3)若若A是一种常见化肥是一种常见化肥,相对分子质量为相对分子质量为7