2020高考化学一轮复习 第四章 第1讲 碳、硅及其化合物课件 新人教版

第1讲碳、硅及其化合物最新考纲要求核心素养脉络1.了解碳、硅单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及应用。2．了解碳、硅单质及其重要化合物对环境的影响1.宏观辨识与微观探析：能从不同层次认识碳、硅化合物的多样性，并对物质进行分类。能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。2．变化观念与平衡思想：知道二氧化硅发生化学反应需要一定的条件，并遵循一定规律。3．证据推理与模型认知：知道可以通过分析、推理等方法认识研究碳、硅的本质特征、构成要素及其相互关系，建立模型。能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。考点一碳及其化合物一、碳的单质存在形态态和化合态结构金刚石：结构；石墨：层状结构同素异形体金刚石、石墨、C60物理性质金刚石：、；石墨：、、有滑腻感游离空间网状熔点高硬度大硬度小电的良导体与O2反应氧气不足生成，氧气足量生成与氧化物反应与CuO反应：_________________________(可用于金属的冶炼)；与CO2反应：_____________________与H2O(g)反应：____________________________________化学性质与强氧化性酸反应与浓硫酸反应：_______________________________________COCO22CuO＋C=====高温2Cu＋CO2↑CO2＋C=====高温2CO；C＋H2O(g)=====高温CO＋H2(制水煤气)C＋2H2SO4(浓)=====△CO2↑＋2SO2↑＋2H2O用途金刚石：用作切割刀具、装饰品等；石墨：用作电极、铅笔芯、高温润滑剂二、碳的氧化物——CO和CO2COCO2物理性质无色、无味的有毒气体，难溶于水无色、无味的气体，能溶于水，固态二氧化碳俗称干冰化学性质①可燃性：2CO＋O2=====点燃2CO2②还原性：CO＋CuO=====△Cu＋CO2①与水反应：CO2＋H2OH2CO3②与CaO反应：CO2＋CaO===CaCO3③与足量澄清石灰水反应：CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O④与Mg反应：2Mg＋CO2=====点燃2MgO＋C实验室制法——CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑注意(1)CO2无毒，不是大气污染物，但二氧化碳是一种温室气体。(2)CO与N2的相对分子质量相同，均为28，二者密度与空气密度相差不大，不能用排空气法收集。(3)实验室制取CO2时不能用稀硫酸代替稀盐酸，因CaSO4为微溶性物质，CaSO4覆盖在石灰石或大理石的表面会阻止反应持续进行。[思维诊断]判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)12C、13C、14C是碳的三种同素异形体()(2)金刚石和石墨由相同的元素组成，因此它们具有相同的性质()(3)石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应()(4)向空气中排放二氧化碳会形成酸雨()(5)向Na2SiO3溶液中通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失()×××××(6)向Ca(ClO)2溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失()(7)向CaCl2溶液中通入CO2，无明显现象，若先通入NH3再通CO2，溶液会变浑浊()(8)向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2气体，有晶体析出()(9)向NaAlO2溶液中通入CO2气体，一开始有白色沉淀生成，CO2过量，沉淀溶解()×√√√教材习题创编确定混合气体(CO、CO2)中含有CO气体的实验设计方法按要求回答下列问题：(1)填写下列指定装置的作用A：_____________________________________________。B：__________________________________________。E：_____________________________________________。F：______________________________________________。(2)写出C中的化学方程式：________________________________________________。(3)确定混合气体中含有CO气体的实验现象：__________________________________________________________________________________________________。(4)写出除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法：①CO(CO2)：________________________________________________。②CO2(CO)：________________________________________________。答案：(1)吸收混合气体中的CO2证明CO2已被除尽吸收CO转化成的CO2点燃CO，防止污染空气(2)CuO＋CO=====△Cu＋CO2(3)B中澄清石灰水未变浑浊，而D中澄清石灰水变浑浊(4)①通过NaOH溶液，洗气②通过灼热的CuO命题点二氧化碳与碱或盐溶液反应产物的判断1．CO2与碱反应产物的判断(1)CO2与单一组分反应(如CO2通入NaOH溶液中)分析过程用数轴表示如下：(2)CO2与多组分[如CO2通入NaOH、Ca(OH)2的混合溶液]，反应的顺序是①Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O②2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O③Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3④CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)22．CO2与盐溶液反应产物或现象的判断一般从强酸制弱酸的角度去分析。由于碳酸比硅酸、次氯酸、苯酚、Al(OH)3(偏铝酸)的酸性强，能用CO2制取上述弱酸，常涉及的变化如下：CO2＋Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓2CO2(过量)＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3(或CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H4SiO4↓＋Na2CO3)CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClOCO2(过量)＋NaAlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3CO2(少量)＋2NaAlO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO31．将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀的物质的量与所通入CO2的体积关系如图所示。下列关于整个反应过程中的叙述不正确的是()BA．Oa段反应的化学方程式是Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2OB．ab段与cd段所发生的反应相同C．de段沉淀减少是由于BaCO3固体的消失D．bc段反应的离子方程式是2AlO－2＋3H2O＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO2－3解析：选B。CO2优先与Ba(OH)2反应(图像中Oa段)，然后与KOH反应(图像中ab)段，接着与KAlO2反应(图像中bc段)，再与K2CO3反应(图像中cd段)，最后与BaCO3反应(图像中de段)。由上述分析可以知道，ab段发生2OH－＋CO2===CO2－3＋H2O，cd段发生CO2－3＋CO2＋H2O===2HCO－3，两阶段反应不相同，故B错误。2．向四只盛有一定量NaOH溶液的烧杯中通入不同量的CO2气体，再向所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量，并将溶液加热，产生的CO2气体与HCl物质的量的关系如图(忽略CO2的溶解和HCl的挥发)：则下列分析都正确的组合是()①Ⅰ图对应溶液中的溶质为NaHCO3②Ⅱ图对应溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3，且二者的物质的量之比为1∶1③Ⅲ图对应溶液中的溶质为NaOH和Na2CO3，且二者的物质的量之比为1∶1④Ⅳ图对应溶液中的溶质为Na2CO3A．①②B．①③C．②④D．②③A解析：选A。图像Ⅰ刚开始加入盐酸即产生CO2气体，对应溶液中的溶质为NaHCO3，①正确；图像Ⅱ中0～1段消耗HCl的物质的量小于1～3段消耗HCl的物质的量，对应的溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3，且二者的物质的量之比＝13－1×2＝11，②正确；图像Ⅲ中，0～2段消耗HCl的物质的量等于2～4段消耗HCl的物质的量，对应溶液中的溶质为Na2CO3，③错误；图像Ⅳ中，0～2段消耗HCl的物质的量大于2～3段消耗HCl的物质的量，对应溶液中的溶质为Na2CO3、NaOH，④错误。考点二硅及其化合物一、硅、二氧化硅1．硅单质(1)晶体硅的结构、性质和用途结构晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构同素异形体晶体硅、无定形硅物理性质晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高化学性质与O2反应：Si＋O2=====△SiO2；与HF反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑用途材料、制作硅芯片和硅太阳能电池半导体(2)硅的工业制法2．二氧化硅和二氧化碳的比较物质二氧化硅二氧化碳结构结构，不存在单个分子存在单个CO2分子主要物理性质硬度，熔、沸点，常温下为体，不溶于水熔、沸点，常温下为气体，能溶于水空间立体网状大高固低①与水反应不反应____________________②与酸反应只与氢氟酸反应：____________________________________不反应化学性质③与碱反应如__________________________________(盛碱液的试剂瓶用______塞)CO2少量：_________________________CO2过量：________________________橡胶CO2＋H2OH2CO3SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2OSiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2OCO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2OCO2＋NaOH===NaHCO3④与盐反应如与Na2CO3反应：____________________________________________与CaCO3反应：SiO2＋CaCO3=====高温CaSiO3＋CO2↑如与Na2SiO3反应：————————————————————————————————————————————————————————化学性质⑤与碱性氧化物反应如与CaO反应：____________________如与Na2O反应：______________________用途制作光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐SiO2＋Na2CO3=====高温Na2SiO3＋CO2↑Na2SiO3＋H2O＋CO2(不足)===H2SiO3(胶体)＋Na2CO3或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足量)===H2SiO3(胶体)＋2NaHCO3SiO2＋CaO=====高温CaSiO3Na2O＋CO2===Na2CO3[思维诊断1]判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)硅在自然界中只以化合态的形式存在()(2)Si→SiO2→H2SiO3均能一步转化()(3)加热到一定温度，硅能与氧气、氯气等非金属反应()(4)常温下硅既不能与强酸反应也不能与强碱反应()(5)SiO2不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器()(6)不能用SiO2与水反应的方法来制取硅酸，不能用瓷坩埚来加热烧碱或纯碱使其熔化()(7)SiO2可与HF反应，因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中()√√√√×××二、硅酸、硅酸盐1．硅酸的性质、制备与应用2．硅酸盐(1)概念：由和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。(2)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，常用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)写成，钾云母(KH2Al3Si3O12)写成。硅、氧Na2O·SiO2K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O(3)硅酸钠(Na2SiO3)——又称泡花碱。①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称，有黏性，水溶液显性。②与较强的酸反应生成硅酸：如Na2SiO3溶液与稀硫酸反应：__