2008高考化學(xué)復(fù)習(xí)碳族元素 無(wú)機(jī)非金屬材料
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1、2008高考化學(xué)復(fù)習(xí)第七章 碳族元素 無(wú)機(jī)非金屬材料 ◆本章知識(shí)網(wǎng)絡(luò) 1.碳及其化合物 2.硅及其化合物 3.材料 金屬材料 傳統(tǒng)型 材料 無(wú)機(jī)非金屬材料 新型 高分子材料 ◆ 考綱要求: 1. 解碳族元素的性質(zhì)及其遞變規(guī)律。 2. 握硅和二氧化碳的晶體結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途。 ◆ 教材導(dǎo)讀 一、碳族元素 1. 組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 ⑴.碳族元素包括、、、、五種元素,位于元素
2、周期表的族。 ⑵.碳族元素原子最外層有個(gè)電子,在化學(xué)反應(yīng)中不易或電子,易形成鍵。主要化合價(jià)有和,其中和有負(fù)價(jià)。碳族元素在化合物中多以?xún)r(jià)穩(wěn)定,而鉛在化合物中則以?xún)r(jià)穩(wěn)定。 2. 性質(zhì)的遞變規(guī)律。 隨著原子序數(shù)的增大,碳族元素的原子半徑依次,由元素逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樵兀葱灾饾u增強(qiáng),性逐漸減弱;最高價(jià)含氧酸的酸性,堿性;氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性,還原性。 二、硅和二氧化碳 1. 硅 ⑴.硅的存在和結(jié)構(gòu)及主要物理性質(zhì) ①在自然界中的硅全部以態(tài)存在,是構(gòu)成和的主要成分。在地殼中硅的含量在所有元素中居位,僅次于。 ②單質(zhì)硅有和兩種,其中的結(jié)構(gòu)類(lèi)似于金剛石,屬于晶體,空間結(jié)構(gòu)為。 ③晶體硅是色,有光澤
3、,硬度,熔沸點(diǎn),是良好的材料。 ⑵.硅的化學(xué)性質(zhì) 常溫下化學(xué)性質(zhì),只能與、和反應(yīng)。 寫(xiě)出以上反應(yīng)的化學(xué)方程式、、。 ⑶.高純硅的制法 ①SiO2 + C (粗制硅) ② Si + 2Cl2SiCl4 ③ SiCl4 + 2H2Si + 4HCl 2.二氧化硅 ⑴.晶體結(jié)構(gòu),硬度,熔沸點(diǎn),導(dǎo)電,溶于水。 ⑵.化學(xué)性質(zhì) ①與堿性氧化物、強(qiáng)堿等反應(yīng) CaO: Na2CO3: NaOH: ②與HF的反應(yīng): C: ③氧化性:與 Mg: ⑶用途:制造、、的原料和建筑材料。 ◆ 要點(diǎn)解
4、讀 一、硅的特殊性 1.硅的還原性比碳強(qiáng),而碳在高溫下卻能從二氧化硅中還原出硅。 SiO2 + 2CSi + 2CO↑ 2.非金屬單質(zhì)一般不與弱氧化性酸反應(yīng),而硅不但能與氫氟酸反應(yīng),而且還有H2生成。 Si + 4HF==== SiF4↑ + 2H2↑ 3.非金屬單質(zhì)與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)一般不生成氫氣,而硅卻不然。 Si + 2NaOH + H2O==== Na2SiO3 + 2H2↑ 4.雖然SiO2是硅酸的酸酐,但卻不能用SiO2與水反應(yīng)制備硅酸,而只能用可溶性硅酸鹽跟酸作用來(lái)制備。 5.酸性氧化物一般不與酸反應(yīng)(除氧化還原反應(yīng)外),而二氧化硅卻能與氫氟酸反應(yīng)。 6.非金屬氧
5、化物一般是分子晶體,而二氧化硅卻是原子晶體。 7.無(wú)機(jī)酸一般易溶于水,而硅酸和原硅酸卻難溶于水。 二、二氧化硅與干冰對(duì)比 物質(zhì) 二氧化硅 干冰 化學(xué)式 SiO2 CO2 晶體類(lèi)型 原子晶體 分子晶體 主要物理性質(zhì) 硬度大、熔沸點(diǎn)高、常溫下為固體,不溶于水 熔沸點(diǎn)低,常溫下為氣體,微溶于水 化學(xué)性質(zhì) ①與水反應(yīng) 不反應(yīng) CO2 + H2O H2CO3 ②與酸反應(yīng) SiO2 + 4HF==SiF4↑ + 2H2O 不反應(yīng) ③與堿反應(yīng) SiO2 + 2NaOH==Na2SiO3 + H2O盛堿液的試劑瓶用橡皮塞 CO2 + 2NaOH==Na2CO
6、3 + H2O或CO2 + NaOH==NaHCO3 ④與鹽反應(yīng) SiO2 + Na2CO3Na2SiO3 + CO2↑ SiO2的難揮發(fā)性 Ca(ClO)2 + CO2 + H2O==CaCO3↓ + 2HClO CO2 + Na2CO3 + H2O==2NaHCO3 ⑤與堿性氧化物反應(yīng) SiO2 + CaOCaSiO3 CO2 + Na2ONa2CO3 三、除去CO、CO2氣體中混有的雜質(zhì)(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì)) 1.CO(CO2) :通過(guò)盛有澄清石灰水的洗氣瓶。 2.CO2(CO):通過(guò)盛放灼熱CuO的硬質(zhì)玻璃官。 3.CO2(O2):通過(guò)盛放灼熱銅網(wǎng)的硬質(zhì)玻璃管
7、。 4.CO2(SO2):通過(guò)飽和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液。 5.CO2(HCl):通過(guò)飽和NaHCO3溶液。 6.CO2(H2S):通過(guò)CuSO4溶液。 四、碳酸鹽性質(zhì)的一般規(guī)律 1.溶解性規(guī)律:堿金屬的正鹽溶解度大于酸式鹽;堿土金屬(第ⅡA族)的正鹽溶解度小于酸式鹽。 2.穩(wěn)定性:難溶性的碳酸鹽,(NH4)2CO3及酸式鹽受熱易分解;可溶性的碳酸鹽較穩(wěn)定,受熱難分解。 3.酸式鹽與堿反應(yīng)時(shí)的產(chǎn)物要根據(jù)相對(duì)用量判斷。如:在Ca(HCO3)2溶液中滴加NaOH溶液:Ca(HCO3)2 + NaOH==CaCO3↓ + NaHCO3 + H2O(NaOH少量) C
8、a(HCO3)2 + 2NaOH==CaCO3↓+ Na2CO3 + 2H2O(NaOH過(guò)量) 4.CO32-和HCO3-檢驗(yàn):利用正鹽和酸式鹽的溶解性可區(qū)別CO32-和HCO3-,如BaCl2溶液。利用CO32-或HCO3-與H+反應(yīng)產(chǎn)生CO2的方法,檢驗(yàn)CO32-或HCO3-。 ◆名題導(dǎo)思 例1 下列關(guān)于碳族元素及其化合物性質(zhì)的描述中,不正確的是( ) A、除Pb外、+4價(jià)化合物是穩(wěn)定的 B、RO與RO2(除CO2外)均不跟水反應(yīng) C、RH4的穩(wěn)定性隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大而增大 D、RH4的沸點(diǎn)從碳到鉛逐漸升高 解析:Pb為+2價(jià)穩(wěn)定,其余碳族元素均以+4價(jià)穩(wěn)定,A正確
9、;氧化物除CO2外,其余(如CO、SiO2、PbO等)均難溶于水,也不與水反應(yīng),B正確;RH4的穩(wěn)定性與非金屬性有關(guān),與式量無(wú)關(guān),C錯(cuò);Sn、Pb為典型金屬元素,無(wú)氫化物存在,D錯(cuò)。 答案:CD 例2 (1)圖瓦盧是由多個(gè)珊瑚礁形成的島國(guó),由于大氣中CO2含量的劇增,大量珊瑚礁(主要成分是碳酸鈣)被海水侵蝕,其原因是(用化學(xué)方程式表示):。 (2)溫室效應(yīng)導(dǎo)致海平面上升,引起溫室效應(yīng)的人為原因主要是:。 (3)為了控制溫室效應(yīng),各國(guó)科學(xué)家提出了不少方法和設(shè)想。友人根據(jù)液態(tài)CO2密度大于海水密度的事實(shí),設(shè)想將CO2液化后,送入深海海底。以減小大氣中CO2的濃度。為使CO2液化,可采用的
10、措施是( ) A、減壓、升溫 B、增壓、升溫 C、減壓、降溫 D、增壓、降溫 (4)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),用“汽水”(一種能釋放CO2的弱酸性溶液)澆灌植物能促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。原因是它能( ) ①加強(qiáng)呼吸作用 ②加強(qiáng)光合作用 ③改良?jí)A性土壤、調(diào)節(jié)pH④加強(qiáng)植物蒸騰作用 A、①②B、②③C、③④D、②③④ (5)快速、有效地減緩大氣中CO2大量增加的生態(tài)學(xué)措施是( ) A、使用天然氣等燃料 B、控制全球人口增長(zhǎng) C、植樹(shù)造林、保護(hù)森林 D、立即減少煤和石油的燃燒 解析:本題以二氧化碳的性質(zhì)為載體,綜合考查學(xué)生的環(huán)保意識(shí),
11、引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會(huì),關(guān)注未來(lái)。題目選材新穎,涉及面廣,起點(diǎn)高,落點(diǎn)低,具有很強(qiáng)的時(shí)代性。 二氧化碳微溶于水,溶于水后回與碳酸鈣反應(yīng),導(dǎo)致碳酸鈣溶解。增大壓強(qiáng),降低溫度會(huì)使氣體的溶解度增大。 植物的呼吸作用放出CO2,植物蒸騰作用與外界溫度及水分有關(guān),與CO2的濃度無(wú)關(guān);植物的光合作用需要吸收CO2,且CO2溶于土壤的水生成碳酸,碳酸電離的H+可以改良?jí)A性土壤、調(diào)節(jié)pH,促進(jìn)植物對(duì)Ca2+的吸收。所以“汽水”澆灌植物能促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。 隨著社會(huì)的進(jìn)步,對(duì)能源的消耗也將進(jìn)一步增多,所以不可能立即減少煤和石油的燃燒,使用天然氣等燃料也會(huì)產(chǎn)生CO2,只有綠色植物的光合作用會(huì)吸收大量的CO2,且見(jiàn)效
12、快。 答案:(1)CaCO3+CO2+H2O==Ca(HCO3)2(2)大量燃燒煤、石油等礦物燃料 (3)D (4)B (5)C 例3 某二價(jià)金屬碳酸鹽和碳酸氫鹽的混合物跟足量鹽酸反應(yīng),消耗H+和產(chǎn)生CO2的物質(zhì)的量之比為6:5,該混合物中碳酸鹽和碳酸氫鹽的物質(zhì)的量之比為( ) A、1:1 B、1:2 C、1:3 D、1:4 解析:設(shè)二價(jià)金屬為M,正鹽的物質(zhì)的量為x,酸式鹽的物質(zhì)的量為y,則有: MCO3 + 2HCl==MCl2 + CO2↑+ H2O M(HC
13、O3)2 + 2HCl==MCl2 + 2CO2↑+ 2H2O x 2x x y 2y 2y 由題意得:=,解得= 答案:A 例4 下圖是石英晶體平面示意圖, Si O Si O Si O O O Si O Si O Si O O O Si O Si O Si Si O O O O 4 - 它實(shí)際上是立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),其中硅氧原子個(gè)數(shù)之比為。 原硅酸根離子SiO4-的結(jié)構(gòu)可表
14、示為,二聚硅酸根離子Si2O6-中,只有硅氧鍵, 它的結(jié)構(gòu)可表示為。 O O 6- 答案:1:2 O Si O Si O O O 例5.某課外活動(dòng)小組加熱炭粉(過(guò)量)和氧化銅的混合物,再用右圖裝置,對(duì)獲得的銅粉(含炭)樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。圖中鐵架臺(tái)等裝置已略去。請(qǐng)你幫助他們完成下列實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 (一)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模篲_________________________________。 (二)實(shí)驗(yàn)用品:儀器:天平、分液漏斗、錐形瓶、硬玻璃管、干燥管、酒精燈、洗氣瓶等 藥品:
15、紅褐色銅粉(含炭)樣品、過(guò)氧化氫溶液、二氧化錳、堿石灰、濃硫酸等 (三)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容: (四)計(jì)算:樣品中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=_______________(用含W、m1、m2的代數(shù)式表示) (五)問(wèn)題和討論: 實(shí)驗(yàn)完成后,老師評(píng)議說(shuō):按上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),即使G中反應(yīng)完全、D中吸收完全,也不會(huì)得出正確的結(jié)果。經(jīng)討論,有同學(xué)提出在B與G之間加入一個(gè)裝置。再次實(shí)驗(yàn)后,得到了較正確的結(jié)果。那么,原來(lái)實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小的原因可能是___________,在B與G之間加入的裝置可以是____________,其中盛放的藥品是______________。 解析:(1)此實(shí)驗(yàn)的目的是測(cè)定銅粉樣品
16、中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 MnO2 (3)A中裝有H2O2,B中裝有MnO2,所以打開(kāi)A的活塞,B、E中有氣泡產(chǎn)生,化學(xué)方程式為: 2H2O2 2H2O+O2↑對(duì)C進(jìn)行加熱,則Cu、C均與O2反應(yīng),C中紅褐色粉末將變成黑色,化學(xué)方程式為:2Cu+O22CuO C+O2CO2 (4)w(Cu)=×100%=×100% (5)用如圖的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),因?yàn)橛兴魵獗籇裝置吸收,導(dǎo)致m(C)增大,m(Cu)減小,使所測(cè)結(jié)果偏低。所以需要在B、C之間加一個(gè)干燥裝置:洗氣瓶、濃H2SO4(或干燥管、堿石灰) ◆ 隨堂演練 1. 科學(xué)家預(yù)測(cè)114號(hào)元素為類(lèi)鉛,下列有關(guān)預(yù)
17、測(cè)不正確的是( ) A、它的化合價(jià)有+2、+3、+4價(jià) B、其晶體具有良好的導(dǎo)電性 C、電解類(lèi)鉛的硝酸鹽和硝酸銅混合液時(shí),陰極將析出類(lèi)鉛 D、最外層具有四個(gè)電子 2.下列氧化物按其形成的含氧酸酸性遞增順序排列的是( ) A、SiO2 < CO2 < SO3 < P2O5 B、SiO2 < CO2 < P2O5 < SO3 C、CO2 < SiO2 < P2O5 < SO3 D、CO2 < P2O5 < SO3 < SiO2 3.CO2通入下列各溶液中,不可能產(chǎn)生沉淀的是( ) A.氯化鈣溶液B.石灰水 C.飽和碳酸氫鈉溶液D.硅酸鈉溶液
18、 4.固體熔化時(shí)必須破壞非極性共價(jià)鍵的是( ) A.冰 B.晶體硅 C.溴 D.二氧化硅 5.最近,科學(xué)家研制得一種新的分子,它具有空心的類(lèi)似足球狀結(jié)構(gòu),分子式為C60。下列說(shuō)法正確的是:( ) A.C60是一種新型的化合物 B.C60和石墨都是碳的同素異形體 C.C60中含離子鍵 D.C60的分子量是720 6.石墨炸彈爆炸時(shí)能在方圓幾百米范圍內(nèi)撒下大量石墨纖維,造成輸電線(xiàn)、電廠(chǎng)設(shè)備損壞。這是由于石墨( ) A.有放射性 B.易燃、易爆C.能導(dǎo)電 D.有劇毒 7.以下說(shuō)法正確的是 A.納米材料是指一種稱(chēng)為“納米”的新物
19、質(zhì)制成的材料 B.綠色食物是指不含任何化學(xué)物質(zhì)的食品 C.生物固氮是指植物通過(guò)葉面直接吸收空氣中的氮?dú)? D.光導(dǎo)纖維是以二氧化硅為主要原料制成的 8.將足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中,生成沉淀的物質(zhì)的量(n)和通入CO2體積(V)的關(guān)系正確的是( ) A B C D 9.下列實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的現(xiàn)象與對(duì)應(yīng)的圖形相符合的是( ) A B C
20、 D A、NaHSO3粉末加入HNO3溶液中 B、H2S氣體通入氯水中 C、NaOH溶液滴入Ba(HCO3)2溶液中 D、CO2氣體通入澄清石灰水中 10.下面反應(yīng)的離子方程式不正確的是( ) A.石英和燒堿溶液反應(yīng):SiO2+2OH-=SiO32-+H2O B.向小蘇打溶液中加入石灰水至過(guò)量HCO3-+Ca2++OH-=CaCO3↓+H2O C.向燒堿溶液中通入過(guò)量的CO2 OH-+CO2=CO32-+H2O D.向水玻璃中加入鹽酸 Si
21、O32-+2H+=H2SiO3↓ 11.已知A、B、C都是短周期元素,其原子序數(shù)A
22、 ④C在高溫下與碳酸鈣反應(yīng)生成D和一種氣體⑤C在高溫下與碳反應(yīng)生成單質(zhì)B 據(jù)以上變化,寫(xiě)出A、B、C、D的化學(xué)式A、B、C、D。 13.只含SiO2雜質(zhì)的石灰石樣品,在高溫下熔燒得殘留固體,經(jīng)檢驗(yàn)為一純凈物,則原樣品中SiO2的質(zhì)量百分含量是多少? ◆ 隨堂演練參考答案 (1)AC (2)B (3)A (4)B (5)BD (6)C (7)D (8)D (9)D Cl Cl Cl Cl Si (10)C (11)C;Si;Cl Si+2Cl2SiCl4制備粗硅 (12)Na2SiO3;Si;SiO2;CaSiO3 (13)37.
23、5% ◆ 知識(shí)拓展 一、C60的結(jié)構(gòu) C60于1990年被報(bào)道了它的常量合成與精制,但早期的工作可以追溯到1984年,目前已合成了以C60和C70為代表的一系列被稱(chēng)為“碳族多面體原子族”的新型的碳單質(zhì)。 C60是一個(gè)由20個(gè)六邊形和12個(gè)五邊形構(gòu)成的削角20面體,具有空心的類(lèi)似于足球狀結(jié)構(gòu)在C60分子的球表面上存在共軛雙鍵(類(lèi)似1,3 丁二烯中的C C C C),因而被稱(chēng)為巴基球或足球烯或富勒烯。現(xiàn)在富勒烯為它的正式名稱(chēng)。富勒烯及其化合物有很多優(yōu)良性能,在催化、潤(rùn)滑、治癌、貯氫以及半導(dǎo)體材料等方面有廣闊的應(yīng)用前景 二、二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu) 1.每個(gè)Si原子跟4
24、個(gè)O原子形成正四面體結(jié)構(gòu)單元。每個(gè)O原子跟2個(gè)Si原子以共價(jià)鍵結(jié)合。 2.每個(gè)最小的環(huán)中共有6個(gè)Si原子和6個(gè)O原子。 3.每個(gè)Si原子參與形成的12元環(huán)共有6個(gè),每個(gè)12元環(huán)中分別占有Si原子的凈個(gè)數(shù)為1個(gè),占有O原子的凈個(gè)數(shù)為2個(gè)。 4.Si原子數(shù):Si O鍵鍵數(shù)=1:4。 三、硅與燒堿溶液反應(yīng)的實(shí)質(zhì) 據(jù)反應(yīng)式“Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑”分析,似乎反應(yīng)中H2O和NaOH均為氧化劑。但事實(shí)上反應(yīng)分兩步進(jìn)行:(1)Si+3H2O==H2SiO3+2H2↑(2)H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O。從分步反應(yīng)看,起氧化作用的只是H2O,而Na
25、OH既不是氧化劑又不是還原劑,僅為反應(yīng)物。此反應(yīng)類(lèi)似于Al與NaOH溶液的反應(yīng)。 第二節(jié) 新型無(wú)機(jī)非金屬材料 ◆考綱要求 1.硅酸鹽工業(yè)的常識(shí)性知識(shí)。 ?。玻滦蜔o(wú)機(jī)非金屬材料與傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料的特點(diǎn)。 ?。常邷亟Y(jié)構(gòu)陶瓷和光導(dǎo)纖維的特點(diǎn)及用途。 ◆教材導(dǎo)讀 一.硅酸鹽工業(yè)簡(jiǎn)介 1.是指以含物質(zhì)為原料,經(jīng)過(guò)加熱制成硅酸鹽產(chǎn)品的工業(yè),常見(jiàn)的如制造、、、等產(chǎn)品的工業(yè)。 2. 硅酸鹽工業(yè) 主要原料 主要成分及種類(lèi) 典型設(shè)備 水泥工業(yè) 玻璃工業(yè) 陶瓷工業(yè) 二、新型無(wú)機(jī)非金屬材料 1.傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料通常指等硅
26、酸鹽材料。 新型無(wú)機(jī)非金屬材料常見(jiàn)的如等。 2.新型無(wú)機(jī)非金屬材料的特性 ①②③④ 3.高溫結(jié)構(gòu)陶瓷 特點(diǎn)性質(zhì):能經(jīng)受,不怕氧化,耐腐蝕,硬度、耐磨損,密度等。 高溫結(jié)構(gòu)陶瓷目前有、、等。 4.光導(dǎo)纖維 制造光導(dǎo)纖維的材料是,它的特點(diǎn)是,應(yīng)用: ◆名題導(dǎo)思 例1.氮化硅是一種高溫陶瓷材料,它的硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。工業(yè)上曾普遍采用高純硅與純氮在1300℃反應(yīng)獲得。 ①氮化硅晶體屬于晶體; ②已知氮化硅晶體結(jié)構(gòu)中,原子間都以單鍵相連,且N原子和N原子、Si原子和Si原子不直接相連,同時(shí)每個(gè)原子都滿(mǎn)足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。請(qǐng)寫(xiě)出氮化硅的化學(xué)式; ③現(xiàn)用四氯化
27、硅和氮?dú)庠跉錃鈿夥毡Wo(hù)下,加強(qiáng)熱發(fā)生反應(yīng),可得較高純度的氮化硅。反應(yīng)的化學(xué)方程式為:。 解析:氮化硅晶體硬度大,熔點(diǎn)高,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,判斷為原子晶體,晶體中每個(gè)原子都滿(mǎn)足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),則氮化硅中氮顯-3價(jià),硅顯+4價(jià),化學(xué)式為Si3N4。 答案:①原子 ②Si3N4③3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl 例2.1995年,美國(guó)教授Lagow宣稱(chēng),他們制得了碳的第四種同素異形體——鏈?zhǔn)饺蔡? ┅C C C C C C C C ┅(300~500個(gè)碳原子)該物質(zhì)很活潑,回答下列問(wèn)題: ①它的熔點(diǎn)估計(jì)比石墨(填“高”或“低”)。 ②自然界中發(fā)
28、現(xiàn)了碳的同素異形體C60,估計(jì)自然界中會(huì)不會(huì)有鏈?zhǔn)饺蔡肌? 解析:由于鏈?zhǔn)饺蔡继荚觽€(gè)數(shù)有300~500個(gè),是分子晶體,熔點(diǎn)不會(huì)很高,而石墨是過(guò)渡晶體,熔點(diǎn)很高。熔點(diǎn)炔碳低,由于炔碳很活潑,估計(jì)自然界中不存在。 答案: ①低 ?、诓粫?huì)有 例3.石英玻璃是將石英在1600℃高溫下熔化,冷卻后形成玻璃體,關(guān)于石英玻璃的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)描述正確的是( ) A.石英玻璃屬于原子晶體 B.石英玻璃的結(jié)構(gòu)類(lèi)似于液體 C.石英玻璃耐高溫且能抵抗一切酸的腐蝕 D.石英玻璃能經(jīng)受溫度劇變且能抵抗堿的腐蝕 解析:A.玻璃不屬于晶體,是介于結(jié)晶態(tài)和無(wú)定形態(tài)之間的一種物質(zhì)狀態(tài)叫玻璃態(tài). B.從
29、粒子分類(lèi)的角度看,玻璃態(tài)跟液態(tài)類(lèi)似 C.石英玻璃可與氫氟酸反應(yīng)SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O D.SiO2屬酸性氧化物,可與強(qiáng)堿反應(yīng)SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O 答案:B 例4.BGO是我國(guó)研制的一種閃爍晶體材料,曾用于諾貝爾獎(jiǎng)獲得者丁肇中的著名實(shí)驗(yàn),它是鍺酸鉍的簡(jiǎn)稱(chēng)。若知:①在BGO中,鍺處于其最高價(jià)態(tài),②在BGO中,鉍的價(jià)態(tài)與鉍跟氯形成的某種共價(jià)氯化物時(shí)所呈的價(jià)態(tài)相同,在此氯化物中鉍具有最外層8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),③BGO可看成是由鍺和鉍兩種元素的氧化物所形成的復(fù)雜氧化物,且在BGO晶體的化學(xué)式中,這兩種氯化物所含氧的總質(zhì)量相同。請(qǐng)?zhí)羁眨? (1)鍺和鉍的元素
30、符號(hào)分別是和。 (2)BGO晶體的化學(xué)式是。 (3)BGO晶體中所含鉍氧化物的化學(xué)式是。 解析:解本題的關(guān)鍵是對(duì)Ge、Bi兩元素化合價(jià)的推斷。由條件①可知Ge為+4價(jià)。因?yàn)殒N處于元素周期表的第ⅣA族,最高正價(jià)為+4價(jià)。鉍處于元素周期表的第ⅤA族,其正價(jià)有+3、+5價(jià)。根據(jù)條件②,鉍應(yīng)為+3價(jià)。因?yàn)槁然G中的鉍具有最外層8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。由條件③可知該化合物可寫(xiě)成mBi2O3·nGeO2。由于兩種氧化物總所含氧的總質(zhì)量相等,所以m:n=2:3。所以,鍺酸鉍可寫(xiě)成2Bi2O3·3GeO2或?qū)懗甥}的形式Bi4(GeO4)3,其中鍺酸根為-4價(jià)。 答案:(1)Ge; Bi(2)Bi4Ge3O12
31、〔或2Bi2O3·3GeO2、Bi4(GeO4)3〕(3)Bi2O3 例5.普通玻璃中Na2SiO3:CaSiO3:SiO2=1:1:4(物質(zhì)的量之比),請(qǐng)回答下列問(wèn)題: ①以aNa2O·bCaO·mSiO2表示此玻璃組成,則a:b:m= ②若制備1000Kg上述玻璃,需原料各多少千克?標(biāo)況下產(chǎn)生多少升CO2? 解析:(1)由n(Na2SiO3):n(CaSiO3):(SiO2)=1:1:4;Na2SiO3→Na2O·SiO2,CaSiO3→ CaO·SiO2,則可得到:a:b:c=1:1:6。 (2)制玻璃的原料是Na2CO3、CaCO3、SiO2、,由(1)可知玻璃的組成為Na
32、2O·CaO·6SiO2,根據(jù)原子守恒可以得到下列計(jì)算關(guān)系 Na2O·CaO·6SiO2 ~Na2CO3~ CaCO3~ 6SiO2 ~ 2CO2 478 106 100 6×60 2×22.4 1000×103 m(Na2CO3) m(CaCO3) m(SiO2) V(CO2) 解:(1)a:b:m=1:1:6 (2)設(shè)需原料Na2CO3、CaCO3、SiO2的質(zhì)量分別為x、y、z,生成CO2氣體體積為V(同溫同壓), 由 Na2O·CaO·6SiO2 ~Na2C
33、O3~ CaCO3~ 6SiO2 ~ 2CO2 478 106 100 6×60 2×22.4 1000×103x y z V m(Na2CO3)得x==221.8×103g=221.8kg m(CaCO3)得y==209×103g=209kg m(SiO2)得z==9.37×104L 答案:①1:1:6 ②Na2CO3:221.8kg CaCO3:209kg SiO2:753.1kg VCO2:9.37×104L ◆ 隨堂演練 1.下列具有特殊性能
34、的材料中,由主族元素和副族元素形成的化合物是( ) A.透明陶瓷材料硒化鋅 B.半導(dǎo)體材料砷化鎵 C.吸氫材料鑭鎳合金 D.超導(dǎo)材料 2.碳化硼(B4C3)陶瓷硬度大、熔點(diǎn)高,具有化學(xué)惰性。據(jù)此判斷,下列不能作為碳化硼陶瓷用途的是()。 A.作耐磨材料B.作潤(rùn)滑材料 ?。茫魄邢鞴I(yè) D.制鋼化玻璃 3.有關(guān)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和光導(dǎo)纖維的說(shuō)法正確的是(?? ) A.高溫結(jié)構(gòu)陶瓷彌補(bǔ)了金屬材料的弱點(diǎn),但是硬度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于金屬材料 B.氮化硅陶器是一種重要的結(jié)構(gòu)材料,具有超硬性,它不與任何無(wú)機(jī)酸反應(yīng) C.光導(dǎo)纖維是一種能高質(zhì)基傳導(dǎo)光的玻璃纖
35、維 D.光導(dǎo)纖維的抗干擾性能好,不發(fā)生電輻射,通訊質(zhì)量高,能防竊聽(tīng) 4.石灰石是許多工業(yè)的原料之一,但制取下列物質(zhì)不需要用石灰石的是( ) A.制硅酸 B.制水泥 C.制玻璃 D.制生石灰 5.Al2O3·2SiO2·2H2O是一種( ) A.含氧酸 B.硅酸鹽 C.鋁酸鹽 D.混合物 6.下列敘述正確的是( ) A. 酸均不能與酸性氧化物反應(yīng) B. 玻璃、陶瓷、水泥容器都不能貯存氫氟酸 C. 石灰抹墻、水泥砌墻過(guò)程的硬化原理相同 D. 石灰窯、玻璃熔爐出來(lái)的氣體主要成分相同
36、 7.下列物質(zhì)有固定熔沸點(diǎn)的是( ) A.鋼化玻璃 B.過(guò)磷酸鈣 C.消石灰 D.水玻璃 8.人造骨是一種具有生物功能的新型無(wú)機(jī)非金屬材料,它類(lèi)似于人骨和天然牙的性質(zhì)和結(jié)構(gòu),人造骨可以依靠從人體液中補(bǔ)充某些離子形成新骨,可在骨骼結(jié)合界面發(fā)生分解、吸收、析出等反應(yīng),實(shí)驗(yàn)骨骼牢固結(jié)合。人造骨植入人體內(nèi)需要吸收人體中()離子形成新骨。 A.Ca+ B.Cl- C.Na+ D.PO43- 9.水泥的成分主要有Ca2SiOx,Ca3SiOy,Ca3Al2Oz,則x,y,z,分別用氧化物表示其組成、、。
37、 10.氮化硅是一種高溫陶瓷材料,它的硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,工業(yè)上曾普遍采用高純硅與純氮在1300℃條件下反應(yīng)制得. ?。ǎ保└鶕?jù)性質(zhì),推測(cè)氮化硅的用途是___________(填編號(hào)). A.制汽輪機(jī)葉片 B.制有色玻璃 C.制永久性模具 D.制造柴油機(jī) ?。ǎ玻?xiě)出N的原子結(jié)構(gòu)示意圖:___________,根據(jù)元素周期律知識(shí),寫(xiě)出氮化硅的化學(xué)式___________. ?。ǎ常┑杼沾煽垢g能力強(qiáng),除氫氟酸外,它不與其他無(wú)機(jī)酸反應(yīng).試推測(cè)該陶瓷被氫氟酸腐蝕的化學(xué)方程式:___________. ?。ǎ矗┈F(xiàn)用四氯化硅和氮?dú)庠跉錃鈿夥毡Wo(hù)下,加強(qiáng)
38、熱發(fā)生反應(yīng),可得較高純度的氮化硅,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:_____________. 11.普通玻璃的主要成分為Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2 (1) 試計(jì)算普通玻璃中Na2O、CaO、SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 (2) 制造478.0kg的普通玻璃,需要純堿、碳酸鈣和二氧化硅各多少千克? 12.某科研小組用高嶺土〔主要成分是,并含有少量〕研制新型凈水劑,其實(shí)驗(yàn)步驟如下:將土樣和純堿混合均勻加熱熔融,冷卻后用水浸取熔塊,過(guò)濾,棄去殘?jiān)?,濾液用鹽酸酸化,經(jīng)過(guò)濾分別得沉淀和溶液,溶液即為凈水劑。試回答下列問(wèn)題: (1)寫(xiě)出熔融時(shí)主要成分(即各氧化物)分別與純堿反應(yīng)的化學(xué)方程式:___
39、____。 (2)最后得到的沉淀是_____,生成沉淀的離子方程式是______。 (3)本實(shí)驗(yàn)在熔融土樣時(shí)應(yīng)選用的坩堝是____(填"瓷坩堝"、"氧化鋁坩堝"、"鐵坩堝")。 ◆隨堂演練答案 +7 2 5 (1)C (2)B (3)CD (4)A (5)B (6)BD (7)C (8)AD 強(qiáng)熱 (9)4;5;6;2CaO·SiO2;3CaO·SiO2;3CaO·Al2O3 (10)ACD; Si3N4;Si3N4+12HF==3SiF4+4NH3;3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl (11
40、)75.3%、13%、11.7%;106kg、100kg、360kg (12)SiO2+Na2CO3NaSiO3+CO2↑ Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑;H4SiO4 2H++SiO32-+H2O==H4SiO4 ;鐵坩堝 ◆知識(shí)拓展 關(guān)于工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)路設(shè)計(jì)的一般原則 工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)路設(shè)計(jì),既從指定原料,設(shè)計(jì)合理的生產(chǎn)線(xiàn)路,寫(xiě)出制取指定產(chǎn)品的有關(guān)化學(xué)方程式,也稱(chēng)化學(xué)合成題。解答此類(lèi)題,須遵循以下幾條規(guī)則: 1.原理正確,步驟簡(jiǎn)單。 2.條件合適,操作方便。如果條件過(guò)高,則給設(shè)備、材料和操作等方面都帶來(lái)一定的困難,甚至在實(shí)踐中就根本行不通。 3.原料豐富,價(jià)格
41、低廉。 4.產(chǎn)物純凈,污染物少。 以上四條原則彼此之間是互相聯(lián)系、互相制約的,解題時(shí)應(yīng)通過(guò)分析、比較,選擇最佳的途徑或方案作為答題的思路依據(jù)。 解答這類(lèi)題目一般用“逆推法”解。即由最終產(chǎn)品開(kāi)始推導(dǎo)所需物質(zhì),一直推至指定原料,然后寫(xiě)出有關(guān)的化學(xué)方程式。 內(nèi)容總結(jié) (1)2008高考化學(xué)復(fù)習(xí)第七章 碳族元素 無(wú)機(jī)非金屬材料 ◆本章知識(shí)網(wǎng)絡(luò) 1.碳及其化合物 2.硅及其化合物 3.材料 金屬材料 傳統(tǒng)型 材料 無(wú)機(jī)非金屬材料 新型 高分子材料 考綱要求: 解碳族元素的性質(zhì)及其遞變規(guī)律
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