1 知識(shí)梳理1.碳(1)存在形式既有________又有________。碳單質(zhì)主要有金剛石、石墨、C60、C70，互為____________。
(2)碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)
2．碳的氧化物（CO、CO2）的比較
3.CO2在自然界中的循環(huán)CO2的主要來(lái)源：大量含碳燃料的燃燒。自然界消耗CO2的主要反應(yīng)：（1）溶于江水、海水中：CO2＋H2O?H2CO3；（2）光合作用：6CO2＋6H2O 　　　　　??；（3）巖石的風(fēng)化：____________________________________。
4．碳酸（H2CO3）弱酸、不穩(wěn)定。碳酸（H2CO3）只能在水中存在。H2CO3在水中與CO2共存，因此常把CO2＋H2O當(dāng)碳酸用。
5．碳酸的正鹽和酸式鹽的比較
[判斷]?。ㄕ_的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”）（1）碳有多種同素異形體，而氧不存在同素異形體（　?。?）金剛石和石墨由相同的元素組成，因此它們具有相同的性質(zhì)（　?。?）石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸姆磻?yīng)屬于氧化還原反應(yīng)（　?。?）向空氣中排放二氧化碳會(huì)形成酸雨（　　）（5）向CaCl2溶液中通入CO2氣體，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過(guò)量，渾濁消失（　?。?br/>[提醒]CO2與堿反應(yīng)產(chǎn)物的判斷（1）CO2與單一組分反應(yīng)（如CO2通入NaOH溶液）具體分析過(guò)程用數(shù)軸表示如下：
（2）CO2與多組分反應(yīng)[如CO2通入NaOH、Ca（OH）2的混合溶液]，反應(yīng)的順序是①Ca（OH）2＋CO2===CaCO3↓＋H2O②2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O③Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3④CaCO3＋H2O＋CO2===Ca（HCO3）2
2 對(duì)點(diǎn)速練練點(diǎn)一　碳及其化合物的性質(zhì)判斷1．近年來(lái)科學(xué)家制造出大量的新物質(zhì)，對(duì)下列三種物質(zhì)的相關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（　?。〢.石墨烯具有良好的導(dǎo)電性B．上述三種物質(zhì)與金剛石互為同素異形體C．石墨炔孔徑略大于H2分子的直徑，可作H2的提純薄膜D.上述三種物質(zhì)與濃硫酸都能發(fā)生反應(yīng)，但反應(yīng)產(chǎn)物不同
解析：A項(xiàng)，石墨烯是一種新發(fā)現(xiàn)的材料，它的物理性質(zhì)是拉力好、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性好、硬度大、熔點(diǎn)高等；B項(xiàng)，同種元素的不同單質(zhì)互稱同素異形體；C項(xiàng)，碳原子半徑大于氫原子，則石墨炔孔徑大于H2分子的直徑，可以容納H2分子；D項(xiàng)，碳與濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)物均為二氧化碳和二氧化硫。
2．溶洞和鐘乳石是大自然的杰作。溶洞和鐘乳石的形成與自然界中碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化有著密切聯(lián)系。下列有關(guān)自然界中碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化的說(shuō)法，不正確的是（　?。〢．溶洞是通過(guò)CaCO3與H2O、CO2作用生成可溶性的Ca（HCO3）2形成的B．游客的參觀不會(huì)對(duì)其造成影響C．溶洞和鐘乳石的形成過(guò)程中沒有涉及氧化還原反應(yīng)D．鐘乳石是在一定條件下可溶性的Ca（HCO3）2轉(zhuǎn)化成CaCO3的結(jié)果
練點(diǎn)二　碳及其化合物的實(shí)驗(yàn)與計(jì)算3．確定混合氣體（CO、CO2）中含有CO氣體的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。
按要求回答下列問(wèn)題：（1）寫出下列裝置的作用：A：______________________________________________。B：______________________________________________。E：______________________________________________。F：______________________________________________。（2）寫出C中的化學(xué)方程式：______________________。（3）確定混合氣體中含有CO氣體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：________________________________________________________。
除去混合氣體中的CO2氣體
檢驗(yàn)混合氣體中的CO2是否除盡
除去尾氣中的CO2氣體
除去尾氣中的CO氣體、防止污染環(huán)境
B中無(wú)明顯現(xiàn)象，C中的物質(zhì)由黑色變成紅色，D中的澄清石灰水變渾濁
考點(diǎn)二　硅及其化合物、無(wú)機(jī)非金屬材料
1 知識(shí)梳理1.硅（1）硅的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)
（2）硅的化學(xué)性質(zhì)①與氫氟酸反應(yīng)：____________________________。②與NaOH溶液反應(yīng)：Si＋2NaOH＋H2O===___________________。 ③與O2反應(yīng)：____________________。
Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
Na2SiO3＋2H2↑
（3）硅的工業(yè)制法用焦炭和二氧化硅在電爐中反應(yīng)得到粗硅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________。
2．二氧化硅（1）存在石英、水晶、瑪瑙、沙子（含雜質(zhì)）等。（2）物理性質(zhì)熔、沸點(diǎn)高，硬而脆，不溶于水。
2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O
（4）用途：光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器。
3．常見無(wú)機(jī)非金屬材料（1）傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料。①常見硅酸鹽材料比較
②玻璃生產(chǎn)中的兩個(gè)重要反應(yīng)：______________________________________________；______________________________________________。（2）新型無(wú)機(jī)非金屬材料①高溫結(jié)構(gòu)陶瓷?、谏锾沾伞、蹓弘娞沾?br/>[判斷]?。ㄕ_的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”）（1）硅在自然界中只以化合態(tài)的形式存在（　?。?）硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)（　　）（3）單質(zhì)硅常用作半導(dǎo)體材料和光導(dǎo)纖維（　?。?）SiO2不與任何酸反應(yīng)，可用石英制造耐酸容器（　?。?）Si→SiO2→H2SiO3均能進(jìn)行一步轉(zhuǎn)化（　　）（6）石英砂可用于生產(chǎn)單晶硅（　?。?）傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸鹽材料（　　）（8）水泥、玻璃、青花瓷、水晶、瑪瑙都屬于硅酸鹽產(chǎn)品（　　）（9）硅膠是硅酸鈉的水溶液失去水后形成的凝膠（　?。?br/>2 對(duì)點(diǎn)速練1．下列有關(guān)硅的說(shuō)法中，不正確的是（　?。〢．高純度的硅廣泛用于制作計(jì)算機(jī)B．硅可由二氧化硅還原制得C．低溫時(shí)，硅與水、空氣和酸不反應(yīng)，但能與氫氟酸反應(yīng)D．自然界中硅的儲(chǔ)量豐富，自然界中存在大量的單質(zhì)硅
解析：硅是重要的半導(dǎo)體材料，可用于生產(chǎn)制造計(jì)算機(jī)中的芯片，A正確；2C＋SiO2 Si＋2CO↑，B正確；常溫下，Si的性質(zhì)穩(wěn)定，但可以與F2、HF、強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，C正確；自然界中不存在單質(zhì)硅，D錯(cuò)誤。
2．下列關(guān)于二氧化硅的說(shuō)法正確的是（　?。〢．二氧化硅是酸性氧化物，因此能與水反應(yīng)生成硅酸B．二氧化硅制成的光導(dǎo)纖維，由于導(dǎo)電能力強(qiáng)而被用于制造光纜C．二氧化硅不能與碳酸鈉溶液反應(yīng)，但能與碳酸鈉固體在高溫時(shí)發(fā)生反應(yīng)D．用二氧化硅制取單質(zhì)硅時(shí)，當(dāng)生成2.24 L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時(shí)，得到2.8 g硅
解析：二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，與水不反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；二氧化硅制成的光導(dǎo)纖維，由于其良好的光學(xué)特性而被用于制造光纜，故B錯(cuò)誤；碳酸的酸性強(qiáng)于硅酸，二氧化硅不能與碳酸鈉溶液反應(yīng)，但在高溫時(shí)，二氧化硅能夠與碳酸鈉固體反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳，故C正確；由方程式SiO2＋2C Si＋2CO↑，可知當(dāng)生成2.24 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）即0.1 ml氣體時(shí)，得到0.05 ml即1.4 g硅，故D錯(cuò)誤。
3．水玻璃（Na2SiO3溶液）廣泛應(yīng)用于耐火材料、洗滌劑生產(chǎn)等領(lǐng)域，是一種重要的工業(yè)原料。如圖是用稻殼灰（SiO2：65%～70%、C：30%～35%）制取水玻璃的工藝流程：
下列說(shuō)法正確的是（　?。〢．原材料稻殼灰價(jià)格低廉，且副產(chǎn)品活性碳有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值B．操作A與操作B完全相同C．該流程中硅元素的化合價(jià)發(fā)生改變D．反應(yīng)器中發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)為SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
解析：A項(xiàng)，稻殼灰來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，活性炭具有吸附性，有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，正確；B項(xiàng)，操作A為過(guò)濾，操作B為蒸發(fā)濃縮，是兩種不同的操作，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，二氧化硅中，硅元素的化合價(jià)是＋4價(jià)，硅酸鈉中，硅元素的化合價(jià)是＋4價(jià)，所以該流程中硅元素的化合價(jià)沒有發(fā)生改變，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由復(fù)分解反應(yīng)的概念可知，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，不屬于復(fù)分解反應(yīng)，錯(cuò)誤。
解析：A項(xiàng)，步驟①的化學(xué)方程式為SiO2＋2C Si＋2CO↑；B項(xiàng)，步驟②③中每生成或反應(yīng)1 ml Si，轉(zhuǎn)移2 ml電子；C項(xiàng)，硅能與氫氟酸反應(yīng)生成SiF4和氫氣；D項(xiàng)，SiHCl3和SiCl4的沸點(diǎn)相差較大，可通過(guò)蒸餾（或分餾）提純SiHCl3。
練點(diǎn)三　無(wú)機(jī)非金屬材料5．“九秋風(fēng)露越窯開，奪得千峰翠色來(lái)”是贊譽(yù)越窯秘色青瓷的詩(shī)句，描繪我國(guó)古代精美的青瓷工藝品。玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品，下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是（　?。〢．玻璃是人類最早使用的硅酸鹽制品B．制水泥的原料為純堿、石灰石和石英C．硅酸鹽制品的性質(zhì)穩(wěn)定、熔點(diǎn)較高D．沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽
解析：陶瓷是人類最早使用的硅酸鹽制品，A項(xiàng)錯(cuò)誤；純堿、石灰石和石英是制玻璃的原料，而制水泥的原料是黏土和石灰石，B項(xiàng)錯(cuò)誤；硅酸鹽制品性質(zhì)穩(wěn)定、熔點(diǎn)高，C項(xiàng)正確；沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成分是硅酸鹽，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
6．氮化硅可用作高溫陶瓷復(fù)合材料，在航空航天、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)械等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由石英砂合成氮化硅粉末的路線如下圖所示：其中—NH2中各元素的化合價(jià)與NH3相同。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）石英砂不能與堿性物質(zhì)共同存放，以NaOH為例，用化學(xué)反應(yīng)方程式表示其原因：__________________________________。（2）圖示①～⑤的變化中，屬于氧化還原反應(yīng)的是　　　　　　　。（3）SiCl4在潮濕的空氣中劇烈水解，產(chǎn)生白霧，軍事工業(yè)中用于制造煙霧劑。SiCl4水解的化學(xué)反應(yīng)方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 　。
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
SiCl4＋3H2O===4HCl↑＋H2SiO3↓
（4）在反應(yīng)⑤中，3 ml Si（NH2）4在高溫下加熱可得1 ml 氮化硅粉末和8 ml A氣體，則氮化硅的化學(xué)式為　　　　　　　　。（5）在高溫下將SiCl4在B和C兩種氣體的氣氛中，也能反應(yīng)生成氮化硅，B和C兩種氣體在一定條件下化合生成A。寫出SiCl4與B和C兩種氣體反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________________________________。
解析：石英砂不能與堿性物質(zhì)共同存放的實(shí)質(zhì)是SiO2與堿性物質(zhì)可以發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)①是石英砂與焦炭發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)②是硅單質(zhì)與Cl2反應(yīng)，也是氧化還原反應(yīng)。SiCl4水解可以看做Si結(jié)合四個(gè)OH－生成H4SiO4，H4SiO4不穩(wěn)定失水生成H2SiO3，Cl－結(jié)合H＋生成HCl。氮化硅的化學(xué)式可通過(guò)題目信息運(yùn)用質(zhì)量守恒求得。結(jié)合題給信息，SiCl4與N2、H2反應(yīng)可得到Si3N4和HCl。
2．[2020·浙江7月，24]Ca3SiO5是硅酸鹽水泥的重要成分之一，其相關(guān)性質(zhì)的說(shuō)法不正確的是（　?。〢.可發(fā)生反應(yīng)：Ca3SiO5＋4NH4Cl CaSiO3＋2CaCl2＋4NH3↑＋2H2OB.具有吸水性，需要密封保存C.能與SO2反應(yīng)生成新鹽D.與足量鹽酸作用，所得固體產(chǎn)物主要為SiO2
解析：本題考查元素化合物知識(shí)，考查的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是證據(jù)推理與模型認(rèn)知。加熱時(shí)氯化銨分解生成HCl和氨氣，HCl與Ca3SiO5反應(yīng)得到硅酸鈣、氯化鈣和水，A項(xiàng)正確；水泥吸水會(huì)變硬，需密封保存，B項(xiàng)正確；Ca3 SiO5能與二氧化硫反應(yīng)得到亞硫酸鈣，C項(xiàng)正確；由上述分析可知，Ca3SiO5與足量鹽酸反應(yīng)得不到二氧化硅，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
3．[2018·江蘇卷，1]CO2是自然界碳循環(huán)中的重要物質(zhì)。下列過(guò)程會(huì)引起大氣中CO2含量上升的是（　?。〢.光合作用　　　　　B．自然降雨C.化石燃料的燃燒 D．碳酸鹽的沉積
解析：光合作用過(guò)程中植物吸收CO2，使CO2含量下降，A項(xiàng)不符合題意；自然降雨的過(guò)程會(huì)消耗CO2，使CO2含量下降，B項(xiàng)不符合題意；化石燃料燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生CO2，使CO2含量上升，C項(xiàng)符合題意；碳酸鹽能夠與CO2反應(yīng)生成可溶性的碳酸氫鹽，消耗CO2，使CO2含量下降，D項(xiàng)不符合題意。
4．[2017·全國(guó)卷Ⅱ，26]水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為CaO、SiO2，并含有一定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物。實(shí)驗(yàn)室測(cè)定水泥樣品中鈣含量的過(guò)程如圖所示：
回答下列問(wèn)題：（1）在分解水泥樣品過(guò)程中，以鹽酸為溶劑，氯化銨為助溶劑，還需加入幾滴硝酸。加入硝酸的目的是　　　　　　　　，還可使用　　　　代替硝酸。（2）沉淀A的主要成分是　　　　，其不溶于強(qiáng)酸但可與一種弱酸反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________。（3）加氨水過(guò)程中加熱的目的是　　　　　　　　　　　。沉淀B的主要成分為　　　　、　　　　（填化學(xué)式）。
將Fe2＋氧化為Fe3＋　
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
防止膠體生成，易沉淀分離
解析：（1）Fe3＋容易在pH較小時(shí)轉(zhuǎn)化為沉淀，所以需要將Fe2＋氧化為Fe3＋。雙氧水可以將Fe2＋氧化為Fe3＋且不會(huì)引入雜質(zhì)。（2）二氧化硅不與強(qiáng)酸反應(yīng)，但與HF反應(yīng)，所以沉淀A是二氧化硅。SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。（3）加熱可以促進(jìn)Fe3＋、Al3＋水解生成Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀。pH為4～5時(shí)Ca2＋、Mg2＋不沉淀，F(xiàn)e3＋、Al3＋沉淀，所以沉淀B為Fe（OH）3、Al（OH）3。
解析：（4）5Ca2＋～5H2C2O4～2KMnO4，n（KMnO4）＝0.050 0 ml/L×36.00 mL×10－3 L·mL－1＝1.80×10－3 ml，n（Ca2＋）＝4.50×10－3 ml，水泥中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%＝45.0%。
5．[2019·天津理綜，10節(jié)選]多晶硅是制作光伏電池的關(guān)鍵材料。以下是由粗硅制備多晶硅的簡(jiǎn)易過(guò)程。
回答下列問(wèn)題：（1）硅粉與HCl在300 ℃時(shí)反應(yīng)生成1 ml SiHCl3氣體和H2，放出225 kJ熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。SiHCl3的電子式為　　　　　　　　　　　　。（2）由粗硅制備多晶硅過(guò)程中循環(huán)使用的物質(zhì)除SiCl4、SiHCl3和Si外，還有　　　　　?。ㄌ罘肿邮剑?。
Si（s）＋3HCl（g）SiHCl3（g）＋H2（g）　ΔH＝－225 kJ·ml－1

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