考點 1　碳及其重要化合物1．碳單質(zhì)存在形式有金剛石、石墨、無定形碳、足球烯，它們互為同素異形體。(1)
CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O
(3)CO2在自然界中的循環(huán)
4.碳酸(H2CO3)弱酸性、不穩(wěn)定性。碳酸(H2CO3)只能在水中存在。H2CO3在水中與CO2共存，因此常把CO2＋H2O當碳酸用。
5．碳酸的酸式鹽與正鹽的比較
碳的重要化合物轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖：思考每步轉(zhuǎn)化的試劑及條件，并用化學(xué)方程式表示標有序號的各步變化。① ；② ；
③ ；④ ；⑤ ；⑥ 。
(1)12C、13C、14C是碳的三種同素異形體。(　　)(2)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)。(　　)(3)石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸姆磻?yīng)屬于氧化還原反應(yīng)。(　　)(4)向空氣中排放二氧化碳會形成酸雨。(　　)(5)向CaCl2溶液中通入CO2氣體，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁消失。(　　)(6)氨化的飽和食鹽水中通入足量的CO2氣體，會析出晶體。(　　)
1．近年來科學(xué)家制造出大量的新物質(zhì)，對下列三種物質(zhì)的相關(guān)說法錯誤的是(　　)
A ．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：石墨烯和銅有著一樣出色的導(dǎo)電性，因此具有良好的導(dǎo)電性，A正確；題述三種物質(zhì)均為碳的單質(zhì)，與金剛石互為同素異形體，B正確；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，則石墨炔是理想的H2提純薄膜，C正確；題述三種物質(zhì)都是碳的單質(zhì)，在加熱條件與濃硫酸都能發(fā)生反應(yīng)，且反應(yīng)產(chǎn)物相同，D錯誤。答案：D
2．(2021·成都調(diào)研)科技的進步為二氧化碳資源化利用提供了廣闊的前景。下列說法錯誤的是(　　)A．CO2是自然界碳循環(huán)中的重要物質(zhì)B．CO2加氫轉(zhuǎn)化為乙烯，CO2被還原C．CO2電催化時，在陽極轉(zhuǎn)化為燃料D．CO2與環(huán)氧丙烷可合成可降解塑料
4．確定混合氣體(CO、CO2)中含有CO氣體的實驗設(shè)計方法：按要求回答下列問題：(1)填寫下列指定裝置的作用。A：________________________________________________________。B：_________________________________________________________。E：_________________________________________________________。F：_________________________________________________________。
答案：(1)A：除去混合氣體中的CO2氣體B：檢驗混合氣體中CO2是否除盡E：除去尾氣中的CO2氣體F：除去尾氣中的CO氣體、防止污染環(huán)境
(2)確定混合氣體中含有CO氣體的實驗現(xiàn)象：________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(2)B中無明顯現(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
CO2與鹽或堿溶液反應(yīng)產(chǎn)物的判斷1．CO2與鹽溶液反應(yīng)產(chǎn)物的判斷
②反應(yīng)后溶質(zhì)成分的判斷：
(2)CO2與多組分[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↓＋H2O；②2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O；③Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3；④CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2。
[考能突破練]1．用四種溶液進行實驗，表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對應(yīng)關(guān)系錯誤的是(　　)
2．將足量的CO2不斷通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量與通入CO2的體積的關(guān)系可表示為(　　)
A B C D
解析：將CO2通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，依次發(fā)生如下反應(yīng)：①Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O；②2KOH＋CO2===K2CO3＋H2O；③2KAlO2＋3H2O＋CO2===2Al(OH)3↓＋K2CO3；④K2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO3；⑤BaCO3＋H2O＋CO2===Ba(HCO3)2。根據(jù)沉淀生成和溶解的情況，對照圖像可知，C正確。
3．標準狀況下，將3.36 L CO2氣體通入200 mL 1.00 ml·L－1 NaOH溶液中，充分反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)及其物質(zhì)的量為____________________。答案：Na2CO3 0.05 ml；NaHCO3 0.1 ml
考點 2　硅及其化合物　無機非金屬材料1．硅單質(zhì)
Na2SiO3＋H2O
Na2SiO3＋CO2↑
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
H2SiO3↓＋Na2CO3
Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl
4．硅酸鹽(1)硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。(2)硅酸鈉：硅酸鈉溶液俗稱________，是無色黏稠液體，常用于制備黏合劑、防腐劑、耐火材料。
(3)硅酸鹽組成的表示方法：通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸鹽的組成：①氧化物的書寫順序：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物間以“·”隔開。②各元素的化合價保持不變，且滿足化合價代數(shù)和為零，各元素原子個數(shù)比符合原來的組成。如硅酸鈉(Na2SiO3)可表示為_____________，長石(KAlSi3O8)可表示為________________。
K2O·Al2O3·6SiO2
5．無機非金屬材料(1)傳統(tǒng)無機非金屬材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料。①常見硅酸鹽材料比較
CaSiO3＋CO2↑
提示：2．不能。強酸＋弱酸鹽===強酸鹽＋弱酸，該規(guī)律僅適用于常溫下水溶液中進行的反應(yīng)，而該反應(yīng)是在高溫且熔融態(tài)下進行的，只能從化學(xué)平衡移動角度去解釋反應(yīng)發(fā)生的原因——CO2為氣體，能及時分離出反應(yīng)體系，使化學(xué)反應(yīng)向右進行。
(1)硅在自然界中只以化合態(tài)的形式存在。(　　)(2)晶體硅熔點高、硬度大，故可用于制作半導(dǎo)體材料。(　　)(3)Si和SiO2都可用于制造光導(dǎo)纖維。(　　)(4)非金屬性：C>Si，則熱穩(wěn)定性：CH4>SiH4。(　　)(5)硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)。(　　)(6)SiO2是酸性氧化物，可溶于強堿(NaOH)，不溶于任何酸。(　　)(7)玻璃是一種晶體，有較高的熔點。(　　)(8)水玻璃是一種特殊的玻璃，泡花堿屬于堿。(　　)
1．知識歸納：SiO2的兩個特性(1)酸性氧化物一般能與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸，但SiO2不溶于H2O，不能直接與H2O反應(yīng)生成H2SiO3。(2)酸性氧化物一般不與酸反應(yīng)，但SiO2可以與氫氟酸反應(yīng)：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，SiF4不是鹽。
2．易錯點辨析：硅及其化合物用途的易錯點歸納(1)用作半導(dǎo)體材料的是晶體硅而不是SiO2，用于制作光導(dǎo)纖維的是SiO2而不是晶體硅，計算機芯片的主要成分是晶體硅而不是SiO2。(2)水晶、石英、瑪瑙、硅石、沙子等的主要成分是SiO2，而不是硅酸鹽。(3)傳統(tǒng)無機非金屬材料(陶瓷、水泥、普通玻璃)的主要成分是硅酸鹽。
(4)SiHCl3、SiCl4能與水發(fā)生反應(yīng)：SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑；SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl。(5)SiH4在空氣中易自燃：SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O。
題組一　硅及其化合物的性質(zhì)及應(yīng)用1．(2021·宜昌模擬)下列關(guān)于硅的說法不正確的是(　　)A．硅是非金屬元素，它的單質(zhì)是灰黑色有金屬光澤的固體B．硅的導(dǎo)電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料 C．用二氧化硅制取單質(zhì)硅的反應(yīng)中硅元素被氧化D．加熱到一定溫度時，硅能與氫氣、氧氣等非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)
2．下列轉(zhuǎn)化不能一步完成的是(　　)A．SiO2―→Na2SiO3B．SiO2―→H2SiO3C．Na2CO3―→Na2SiO3D．H2SiO3―→SiO2解析：二氧化硅可與氫氧化鈉直接反應(yīng)生成硅酸鈉；碳酸鈉可與二氧化硅在高溫下反應(yīng)生成硅酸鈉；硅酸受熱可直接分解生成二氧化硅。
回答相關(guān)問題：(1)粗硅與HCl氣體反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到SiHCl3(沸點為36.5 ℃)，只含有少量SiCl4(沸點為57.6 ℃)和HCl(沸點為－84.7 ℃)，提純SiHCl3的方法為________。答案：(1)蒸餾
(2)用SiHCl3與過量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如圖所示(熱源及夾持裝置已略去)：
①在加熱D處前應(yīng)先打開A處分液漏斗的活塞，目的是_____________。②C處燒瓶需要加熱，采用的方法是____________________________。③D處發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________________________________________________________________。
題組三　無機非金屬材料4．硅是構(gòu)成無機非金屬材料的一種主要元素，下列有關(guān)硅的化合物的敘述錯誤的是(　　)A．氮化硅陶瓷是一種新型無機非金屬材料，其化學(xué)式為Si3N4B．碳化硅(SiC)的硬度大，其硬度大于金剛石的硬度C．光導(dǎo)纖維是一種新型無機非金屬材料，其主要成分為SiO2D．二氧化硅為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其晶體中硅原子和硅氧單鍵個數(shù)之比為1∶4
5．陶瓷是中華民族的驕傲。有許多相關(guān)詩篇流傳，如贊譽越窯的“九秋風(fēng)露越窯升，奪得千峰翠色來”。描述鈞窯窯變“入窯一色，出窯萬彩”等。回答相關(guān)問題。(1)人類最早使用的硅酸鹽產(chǎn)品為________。(2)燒制元青花瓷的原料高嶺土化學(xué)式為Al2Si2O5(OH)4，改寫成氧化物的形式為________。答案：(1)陶瓷　(2)Al2O3·2SiO2·2H2O
(3)窯變的原因為__________________________________________________________________________________________________________。(4)有些同學(xué)認為合成纖維、光導(dǎo)纖維都是新型無機非金屬材料，另外一部分同學(xué)不同意他們的觀點。這些同學(xué)的依據(jù)是________________。答案：(3)原料中的金屬氧化物在灼燒的過程中發(fā)生了氧化還原反應(yīng)導(dǎo)致物質(zhì)變化與顏色變化　(4)合成纖維為有機物
題組四　新素材命題6．2019年是中華人民共和國成立70周年，10月1日上午，在天安門廣場舉行了盛大的閱兵及群眾游行活動，其中江西彩車引人矚目，車體如同一個大的如意造型，且有景德鎮(zhèn)青花吉祥紋樣。歌曲《青花瓷》中所描繪的“瓶身描繪的牡丹一如你初妝”“色白花青的錦鯉躍然于碗底”等圖案讓人賞心悅目，但古瓷所用顏料的成分一直是個謎。近年來科學(xué)家才得知古瓷中所用的顏料大多為硅酸鹽?！熬徘镲L(fēng)露越窯開，奪得千峰翠色來”是贊譽越窯秘色青瓷的詩句，描繪我國古代精美的青瓷工藝品。玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品。
根據(jù)上述材料，回答下列問題：問題1.人類最早使用的硅酸鹽制品是什么？(素養(yǎng)角度——科學(xué)態(tài)度與社會責任)問題2.制造水泥和玻璃的共同原料是什么？(素養(yǎng)角度——科學(xué)態(tài)度與社會責任)問題3.某陶瓷的藍紫色可由硅酸銅鋇(BaCuSi2Ox，銅的化合價為＋2)顯示，x等于多少？硅酸銅鋇用氧化物的形式如何表示？(素養(yǎng)角度——宏觀辨識與微觀探析)
答案：問題1　提示：陶瓷。問題2　提示：石灰石。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。問題3　提示：x為6，硅酸銅鋇用氧化物的形式表示為BaO·CuO·2SiO2。根據(jù)元素化合價代數(shù)和為0可得x等于6；氧化物的書寫順序：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物間以“·”隔開，故為BaO·CuO·2SiO2。
1.熟記兩個用途：SiO2制光導(dǎo)纖維；Si可作半導(dǎo)體材料和太陽能電池材料。2.熟記三種物質(zhì)的性質(zhì)(1)硅的三個特性：與HF、F2反應(yīng)；與NaOH反應(yīng)生成H2。(2)SiO2的兩個性質(zhì)：酸性、氧化性。(3)H2SiO3的兩個性質(zhì)：酸性(弱于碳酸)、不穩(wěn)定性。
2．(2019·高考全國卷Ⅰ)陶瓷是火與土的結(jié)晶，是中華文明的象征之一，其形成、性質(zhì)與化學(xué)有著密切的關(guān)系。下列說法錯誤的是(　　)A．“雨過天晴云破處”所描述的瓷器青色，來自氧化鐵B．聞名世界的秦兵馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫燒結(jié)而成C．陶瓷是應(yīng)用較早的人造材料，主要化學(xué)成分是硅酸鹽D．陶瓷化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點解析：A錯，氧化鐵的顏色為紅棕色，不是青色。B、C、D對，秦兵馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫燒結(jié)而成，陶瓷的主要成分是硅酸鹽，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點。
解析：A對，碳化硅材料屬于無機非金屬材料，且碳、硅元素屬于同主族元素；B錯，聚氨酯屬于合成高分子材料；C錯，碳包覆銀納米線不屬于無機非金屬材料；D錯，鈦合金屬于金屬材料。
4．(2017·高考全國卷Ⅱ)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。實驗室測定水泥樣品中鈣含量的過程如圖所示：
回答下列問題：(1)在分解水泥樣品過程中，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________，其不溶于強酸但可與一種弱酸反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________________________________________________________________________。

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