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2012届高考化学自主复习要点、训练课件:第7章 碳族元素、新型无机非金属材料


要点感悟……………………04 随堂试训……………………10

要点感悟
1.碳族元素性质的递变

(内容详见学生用书)
2.碳及其化合物的性质 例2 将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中,生成沉淀 的物质的量(n)和通入CO2体积(V)的关系正确的是( )

要点感悟
[解析] CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合溶液

中,首先发生反应:CO2+Ca(OH)2

CaCO3↓+

H2O,此段时间内,随着CO2的不断通入,沉淀量 逐渐增加;等Ca(OH)2反应完,即发生反应为:

CO2+2KOH

K2CO3+2H2O,此段时间内,随
Ca(HCO3)2,沉淀量逐渐减少,一直到沉

着CO2的不断通入,沉淀量保持不变;等KOH反应完,即发生反应 为:CO2+CaCO3+H2O

淀完全溶解。D图像符合题意。实际上这里还有一个定量关系:完
全生成碳酸钙沉淀所需的二氧化碳的体积和使碳酸钙沉淀完全溶解 所需的二氧化碳的体积相等。即右图中的OA=BC。

要点感悟
3.碳酸及其盐

例3 向下列物质:①大理石,②钟乳石,③锅垢,④贝壳,
⑤蛋壳中分别滴加醋酸,会产生相同气体的( A.只有①② B.只有④⑤ )

C.只有①②③
要成分是碳酸钙。

D.①②③④⑤

[解析] 碳酸钙在自然界分布很广。石灰石、大理石等矿物主
碳酸钙遇到溶有CO2的水时,就会变成可溶性的碳酸氢钙:

CaCO3+CO2+H2O
时放出CO2。

Ca(HCO3)2

溶有碳酸氢钙的水在一定条件下重新变成碳酸钙沉淀下来,同

要点感悟
Ca(HCO3)2 CaCO3↓+H2O+CO2↑ 在自然界里不断发生着上述反应,形成了石灰岩溶洞里的钟乳 石、石笋等。 自然界中含有较多碳酸氢钙等的硬水,在煮沸时会形成水壶和 锅炉中的锅垢。 贝壳、蛋壳也都含有碳酸钙。初中化学教材有一个关于蛋壳的 家庭小实验(蛋壳+盐酸)。 碳酸钙与酸反应生成CO2: CaCO3+2H+ Ca2++H2O+CO2↑ 这是检验碳酸根的简便方法。(通常用盐酸) 所以题目给出的五种物质分别滴加醋酸时都会产生CO2。D是正 确选项。

要点感悟
4.二氧化碳的实验室制法

例4 (1)在没有现成的CO2气体发生器的情况下,请你选用下
图中的部分仪器,装配成一个简易的、能随开随用、随关随停的 CO2气体发生装置,应选用的仪器是(填入编号) ;

(2)若用上述装置制取CO2气体,而实验室只有稀硫酸、浓硝
酸、水、块状纯碱、块状大理石,比较合理的方案,应选用的药品 是 。

要点感悟
[解析] (1)随关随停是用启普发生器制取气体的最大优点,

但此题中提供的仪器无法达到利用气体压强使反应混合液与固体自
动分离的目的。若考虑到将固体装在干燥管中,酸溶液装在大烧杯 中,通过上下移动大烧杯使固体与液体接触或分离,则同样能达到

随关随停的目的。
(2)选用试剂时要注意,题目没有提供学生熟悉的盐酸,而硫 酸会与大理石生成CaSO4沉淀,包在其表面阻止CaCO3继续和酸作用

产生CO2;块状Na2CO3遇酸会溶解,使制气装置起不到随关随停的
作用,本题只能选用大理石、浓硝酸和水。 [答案] (1)a、c、d、e (2)浓硝酸、水、块状大理石

随堂试训
1.下列关于碳族元素的说法正确的是( ) A.单质都是无色晶体 B.单质中硅单质熔点最高 C.碳族元素形成的化合物种类最多 D.在化合物中最稳定的化合价都是+4价 [解析] 在碳族元素所形成的单质中,只有金刚石为无色晶体, 故A是错的;在碳族元素形成的单质中,金刚石、晶体硅为原子晶 体,金刚石的熔点比晶体硅高。本族单质的熔点与卤族元素单质熔 点递变趋势不同,卤族单质熔点从F2→I2依次升高,碳族元素单质由 C→Pb熔点呈降低趋势,故B项是错误的;碳族元素位于周期表中部, 易形成共价化合物特别是碳元素是构成种类繁多的有机物的最重要 元素;Pb的稳定价态为+2,故选项D也是错误的。

随堂试训
2.根据碳族元素的相似性与递变性、一般性与特殊性的知识,

判断下列说法正确的是(



A. CO2、PbO2都是强氧化剂 B. CO2和PbO2都是弱氧化剂,CO和PbO都是还原剂

C. Sn(OH)4可与NaOH反应,但不与盐酸反应
D. Ge单质的熔点介于Si、Pb之间,是半导体材料 [解析] 碳族元素中,C、Si、Ge、Sn的+4价化合物稳定,而 Pb的+2价化合物稳定,+4价不稳定的元素表现强氧化性,+2价不 稳定的元素则表现强还原性,故A、B都错。Sn是典型金属,所以其 最高价氧化物对应的水化物Sn(OH)4和HCl易反应,碳族元素单质的 熔沸点由上而下逐渐降低。

随堂试训
3.某二价金属的碳酸盐和碳酸氢盐的混合物跟足量盐酸反应时

消耗的H+和产生CO2的物质的量之比为5∶4,该混合物中碳酸盐和
碳酸氢盐的物质的量之比为( A.1∶2 B.2∶3 ) C.3∶4 D.4∶5

[解析] 设二价金属为M,混合物中碳酸盐(MCO3)和碳酸 氢盐[M(HCO3)2]的物质的量分别为x和y,由题意可知:
?2 x ? y ? 5 mol ? ? x ? 2 y ? 4 mol ? x ? 1 mol 解得 ? ? y ? 1.5 mol x∶y=2∶3

随堂试训
4.近年来,科学家在氦的气氛中给石墨电极通电,石墨挥发,

在其挥发的黑烟中发现了C60,它与金刚石互称
种具有空心类似足球状结构的新分子,碳原子之间存在 它的摩尔质量是 碳原子间通过 ,而金刚石是一种 结构的

。它是一
键, 晶体,

键结合,含有碳原子构成的环,则最小环上有

(填 数字 ) 个碳 原子 , 每个 碳原 子 上的两 个碳 碳键的 夹角 都是

(填角度)。 [解析] 从C60分子组成便知,它是由碳元素组成的一种单质,
与金刚石互为同素异形体。在分子中,碳原子与碳原子之间以

随堂试训
共价键结合, 它的摩尔质量可由化学式求, 即12×60=720 g/mol。

金刚石是一种正四面体型空间网状结构,晶体中一个碳原子位于正
四面体中心,四个碳原子以共价键与它结合,分别位于正四面体的 四个顶点上。形成最小的环,含的碳原子数必须通过平时分析教材 中插图或模型而知,键角为109°28′。本题着重考学生同素异形体 概念及培养三维空间思维能力。 [答案] 同素异形体 共价 720 g/mol 空间网状 原子 共价 6 109°28′

要点感悟……………………04 随堂试训……………………11

要点感悟
1.硅的结构和性质

(内容详见学生用书)
2.二氧化硅的性质及与二氧化碳的对比 例2 如图,已知:

①单质E可作为半导体材料;
②化合物F是不能生成盐的氧 化物; ③化合物I能溶于水呈酸性, 它能够跟氧化物A起反应。 据此,请填空: (1)化合物F是 。

要点感悟
(2)化合物I是 。

(3)反应③的化学方程式是
(4)反应④的化学方程式是




[解析] 本题考查元素及其化合物的性质,属常规“方框图” 题型。在全面系统掌握元素及其化合物性质的基础上,要善于抓住 某些元素的特殊性质作为“切入点”,找到解题的突破口。比如, 本题一开始就指出单质E和化合物F分别是半导体材料和不形成盐的 氧化物,因而它们的首选答案可考虑各为Si和CO,于是,反应①的 化学方程式应为: SiO2+2C Si+2CO↑

要点感悟
氧化物A是SiO2 ,它除了跟氢氟酸反应外不跟任何酸起反应,

由此判断化合物I为HF。需作进一步检验,此时要对所有参与反应
的各种物质加以考虑。现试写出其余3个反应的化学方程式如下: 反应②为:C+H2O 反应③为:2H2+O2 反应④为:2F2+2H2O CO+H2 2H2O 4HF+O2

经逐个物质核对,均符合题意,解毕。显然,本题的“切入
点”,可以认为是Si和CO,而HF和F2则是本题的难点和重点之所在。

要点感悟
[答案] (1)CO(一氧化碳) (2)HF(氟化氢)

(3)2H2+O2

2H2O

(4)2F2+2H2O

4HF+O2

3.实验室保存NaOH和Na2SiO3溶液的方法 例3 实验室里保存下列试剂,其保存的方法和理由都正确的是


编号
A B C D


试 剂 保存方法 理 由 防止与空气接触被氧化和与水 蒸气、二氧化碳接触而变质
防止风化而碎裂成粉末

固体氢氧化钠 存放在带橡皮塞的广口瓶中 碳酸钠晶体 液溴 存放在干燥密封的广口瓶中

存放在带橡皮塞的细口瓶中, 防止挥发 并用水封 防止吸收水分而变质

过氧化钠粉末 存放在带玻璃塞的试剂瓶中

要点感悟
[解析] 选项A,贮存固体氢氧化钠的试剂瓶,不能用玻璃塞,

因为玻璃中含有的SiO2会缓慢地发生SiO2+2NaOH

Na2SiO3+H2O

反应,生成的Na2SiO3使瓶颈与玻璃塞粘连在一起,无法打开,所以 题意所述的保存方法无误。但所述的理由有误,因为氢氧化钠不会

被空气中的氧气氧化。选项B,碳酸钠晶体(Na2CO3· 2O)应保 10H
存在干燥密封的广口瓶中,如若敞口,碳酸钠晶体要发生风化,失 去结晶水而变成粉末。所以选项B的保存方法及理由均无误。选项C, 由于橡胶中成分能与液溴挥发出的溴蒸气缓慢地发生化学反应,所 以保存时不能用橡皮塞。水封的操作是正确的,目的是防止液溴挥 发,本选项的保存方法有误。选项D,保存Na2O2粉末时, 要注意防 止接触水分(2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑)和二氧

要点感悟
化碳(2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2)而变质。另外应保存在带橡

皮塞的广口瓶中。
4.硅酸、硅酸盐及其表示方法 例4 已知石棉通常由钙、镁、硅、氧、氢等五种元素组成。实

验测得某种石棉不含氢,且其钙、镁、硅的原子个数比为1∶3∶4,
相对式量不超过500。 (1)用SiO2和金属氧化物的形式表示该种石棉的组成。

(2)该种石棉中含CaO、MgO和SiO2的质量分数。 [解析] (1)设石棉的化学式为CaMg3Si4Ox,由化合价代数
和为零的原则可得x=12。

要点感悟
即化学式为CaMg3Si4O12,其相对分子量为416,不超过500,即

该种石棉的“分子”组成就是CaMg3Si4O12。
所以该种石棉的组成可表示为:CaO· 3MgO· 4SiO2。 (2)该石棉的相对分子质量为416。则其组成中CaO、MgO、

SiO2的质量分数分别为: 56 w(CaO)= ×100%=13% 416 40? 3 w(MgO)= ×100%=29% 416 60? 4 w(SiO2)= ×100%=58% 416 [答案] 详见解析。

随堂试训
1.固体熔化时必须破坏非极性共价键的是( )

A.冰

B.晶体硅

C.溴

D.二氧化硅

[解析] 冰、溴熔化时破坏分子间作用力;二氧化硅为原子晶
体,但熔化时破坏的是极性共价键,只有B项合题意。 2.下列说法不正确的是( )

A.硅是非金属元素,但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体

B.硅的导电性介于金属和绝缘体之间,是良好的半导体材料
C.硅和二氧化硅化学性质不活泼,常温下不与任何物质起反应 D.当加热到一定温度时,硅能与氧气、氢气等非金属起反应

随堂试训
[解析] 若能熟记硅和二氧化硅的性质,则易知A、B、D三项

的说法都正确;而C项不正确。因为常温时:SiO2+4HF
2H2O。

SiF4↑+

3.下图中A、B、C、D分别代表有关反应中的一种化合物。其中

A是一种高熔点化合物,不溶于硫酸、硝酸,却溶于氢氟酸。请填
写以下空白: (1)A、B、C、D的化学式分别是:

A

,B

,C

,D




(2)A→B发生的反应的化学方程式为:

随堂试训
(3)C→D发生的反应的离子方程式为: 。

[解析] 本题的突破口是:依题意先推断A为SiO2,然后依次

推断B为CO,C为CO2,D为H2SiO3或H4SiO4。
[答案] (1)SiO2 (2)SiO2+2C
2 SiO3 ? +CO2+2H2O

CO

CO2

H2SiO3或H4SiO4

Si+2CO↑
2? H2SiO3↓+CO 3或 2? 3

2 (3)SiO 3 ? +CO2+H2O

H4SiO4↓+CO

4.将白净细砂与镁混合,灼烧到反应物转化为灰黑色的化合物A 和白色反应物B(均只由两种元素组成)后,冷却,再向其中滴加 盐酸,立即有气体逸出,并迅速自燃,据此推测出化合物A和B的化 学式。写出有关化学方程式。

随堂试训
[解析] 细砂的主要成分是二氧化硅,二氧化硅与镁粉反应能

生成两种化合物,且一种为灰黑色,另一种为白色,从元素组合看,
B应是MgO,则A只能是Mg2Si。 [答案] A:Mg2Si B:MgO

有关化学方程式为:
SiO2+4Mg Mg2Si+4HCl MgO+2HCl SiH4+2O2 Mg2Si+2MgO 2MgCl2+SiH4↑ MgCl2+H2O SiO2+2H2O

要点感悟……………………04 随堂试训……………………06

要点感悟
1.水泥和玻璃 (内容详见学生用书) 2.新型无机非金属材料的特性 例2 新型无机材料碳化钛(TiC)、碳化硼(B4C3 )、氮化硅 (Si3N4)等称为非氧化物陶瓷,合成这些物质需在高温下进行,在 合成工艺中必须注意( ) A.通入充足的氧气 B.避免与氧气接触 C.通入少量氧气 D.避免与氮气接触 [解析] 由题给信息“在高温下进行”,结合本章已学知识可 知,C、Si等在高温下可与氧气反应,因而合成这些物质时应避免接 触氧气,至于氮气在合成时可起保护作用,事实上上述这些合成过 程均应在有氮气等气体起保护的情况下进行。

要点感悟
3.与材料有关的其他问题

例3 下列具有特殊性能的材料中,由主族元素和副族元素形成
的化合物是( ) B.吸氢材料镧镍合金 A.半导体材料砷化镓

C.透明陶瓷材料硒化锌 考查对元素的粗浅认识。

D.超导材料K3C60

[解析] 本题借用新材料来考查元素是主族还是副族元素,即 A项中,砷位于ⅤA族,镓位于ⅢA族,全为主族元素;B项中, 镧位于ⅢB族,镍位于Ⅷ族,没有主族元素;C项中,硒位于ⅥA族,

锌位于ⅡB族,符合题目要求;D项中,K、C均为主族元素。

随堂试训
1.下列对制取水泥和玻璃共同特点的叙述中,错误的是( )

A.生产设备相同
B.原料中均有石灰石 C.生产都在高温下进行 D.发生的都是复杂的物理变化和化学变化

[解析] 工业生产水泥(原料:石灰石、黏土等)、玻璃(原 料:石灰石、纯碱、石英)都是在高温条件下发生的复杂的物理变

化和化学变化。

随堂试训
2.有关高温结构陶瓷和光导纤维说法不正确的是( 金属材料 B.氮化硅陶瓷是一种重要的结构材料,具有超硬性,它不与任 )

A.高温结构陶瓷弥补了金属材料的弱点,但是硬度却远远低于

何无机酸反应
C.光导纤维是一种能高质量传导光的玻璃纤维 D.光导纤维的抗干扰性能好,不发生电辐射,通讯质量高,能

防窃听
[解析] 高温结构陶瓷克服了金属材料的弱点,本身具有很多 优点,如硬度、强度高,不怕氧化等,A项错误。氮化硅陶瓷是重

随堂试训
要的常见结构材料,有很多优点,如抗腐蚀等,但能与氢氟酸反

应,B项错误。光导纤维具有良好的光学特性,是一种高质量传导
光的玻璃纤维,具有抗干扰能力、不发生电辐射、能防窃听等,C、 D项正确。

3.传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的共同特性是
( ) A.耐高温 B.具有电学特性

C.具有生物功能
是新型无机非金属材料的特性。

D.质脆、经不起热冲击

[解析] 耐高温、有特殊的电学性质、生物功能、强度大等都

随堂试训
4.硅胶是网状多孔的物质,有强吸附性,可用做干燥剂、吸附

剂和催化剂的载体。在减压条件下将硅酸加热至300 ℃,使其失去
水即可得硅胶。现以石英、纯碱为主要原料(其他试剂任选)制备 硅胶。写出有关的化学方程式: ; ;

。 [解析] 本题以日常生活常用的硅胶为载体,考查了硅酸盐工
业的具体应用。可采用逆向思维法,即硅胶(SiO2)可由H2SiO3加

随堂试训
热获得,H2SiO3可由可溶性硅酸盐与酸制得,可溶性硅酸盐再由石

英和纯碱直接高温制备,正向合成路线为:石英(SiO2)→
Na2SiO3→H2SiO3 硅胶(SiO2)。

[答案] Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+2HCl H2SiO3

Na2SiO3+CO2↑

2NaCl+H2SiO3↓

SiO2+H2O


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