1、第四章材料家族中的元素第1节碳、硅无机非金属材料备考要点素养要求1.了解常见非金属元素单质及其重要化合物对环境的影响。2.了解碳、硅及其化合物的主要性质及其应用。1.宏观辨识与微观探析:能从不同层次认识碳、硅单质及其化合物的性质。2.科学态度与社会责任:了解碳元素的化合物对环境的影响,根据所学化学知识提出解决方案进行环境保护,培养可持续发展意识,赞赏碳、硅及其化合物对社会发展作出的重大贡献。考点一碳、硅及其氧化物必备知识自主预诊知识梳理1.碳、硅的存在形态、物理性质和用途元素碳硅存在形态单质结构金刚石:正四面体空间网状结构石墨:层状结构C60:足球形分子晶体硅:正四面体空间网状结构单质物理性质
2、金刚石:熔点高、硬度大石墨:硬度小、电的良导体灰黑色固体,有金属光泽、熔点高、硬度大单质用途金刚石用于制造切割刀具;石墨用于制造电极、铅笔芯半导体材料和合金材料2.碳、硅单质的化学性质(1)碳单质的化学性质还原性。与O2的反应(用化学方程式表示):O2不足:;O2充足:。与其他物质的反应(用化学方程式表示):a.与CuO反应:(可用于金属的冶炼);b.与CO2反应:;c.与水蒸气反应:(制水煤气);d.与浓硫酸反应:。(2)硅单质的化学性质还原性:与O2反应(用化学方程式表示,下同):;与氢氟酸反应:;与NaOH溶液反应:。3.硅的制备(1)原料:二氧化硅、焦炭。(2)原理:。(3)提纯:,。
3、4.碳和硅的氧化物(1)一氧化碳:无色无味的有毒气体,不溶于水,可用作气体燃料和冶金工业的还原剂。(2)二氧化碳和二氧化硅:物质二氧化硅二氧化碳所属类别均为酸性氧化物结构由氧、硅原子构成空间网状结构由CO2分子构成物理性质硬度大,熔、沸点高,常温下为固体,不溶于水熔、沸点低,常温下为气体,能溶于水化学性质与水反应不反应CO2+H2OH2CO3与酸反应只与氢氟酸反应:不反应与碱(NaOH)反应(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)CO2少量:;CO2过量:与盐反应如与Na2CO3反应:如与Na2SiO3反应:与碱性氧化物反应如与CaO反应:如与Na2O反应:用途光导纤维、光学仪器、电子部件等制饮料、制碳酸盐
4、等自我诊断1.判断正误,正确的打“”,错误的打“”。(1)碳、硅在自然界中的存在形式既有游离态又有化合态。()(2)晶体硅熔点高、硬度大,故可用于制作半导体材料。()(3)硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质反应。()(4)SiO2具有导电性,故可用于制备光导纤维。()(5)Na2CO3溶液贮存在带有玻璃塞的玻璃试剂瓶中。()2.下列叙述正确的是()A.CO2和SiO2都是酸性氧化物,所以两者物理性质相似B.因为CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2,所以硅酸的酸性比碳酸强C.CO2和SiO2都能与碳反应,且都为氧化剂D.SiO2既能和NaOH溶液反应,又能和氢氟酸反应,所以SiO2属于两
5、性氧化物关键能力考向突破考向碳、硅及其化合物的性质和应用【典例】(2020重庆一中月考)下列说法中不正确的是()A.石墨可导电,在一定条件下可与SiO2反应B.二氧化硅是硅酸的酸酐,但不能用二氧化硅和水直接反应来制取硅酸C.硅的化学性质不活泼,但在常温下也可和某些物质反应D.碳、硅的氧化物均能与NaOH溶液反应归纳总结碳酸虽然是一种弱酸,但其酸性比硅酸、次氯酸、偏铝酸等物质的酸性强,将CO2气体通入Na2SiO3、NaClO、NaAlO2盐溶液中,均能发生反应而生成相应的弱酸和碳酸(氢)盐,这是“强酸制弱酸”原理的应用。如CO2(少量)+Na2SiO3+H2ONa2CO3+H2SiO3;CO2
6、(少量)+Ca(ClO)2+H2OCaCO3+2HClO;CO2(少量)+2NaAl(OH)42Al(OH)3+Na2CO3+H2O;CO2(过量)+NaAl(OH)4Al(OH)3+NaHCO3;CO2+H2ONaHCO3+对点演练1(2020山东泰安第四中学期中)下列关于碳和碳的化合物的说法不正确的是()A.过多CO2排放会导致“温室效应”,应提倡“低碳生活”B.一氧化碳易与血液中的血红蛋白结合C.金刚石和石墨都是碳单质,但原子排列方式不同,物理性质也不同D.锅炉中水垢的主要成分为CaCO3和MgCO3对点演练2下列说法正确的是()A.常温下,单质硅的性质稳定,与强酸、强碱都很难发生反应B
7、.高纯硅可用于制造太阳能电池,高纯二氧化硅可用于制造光导纤维C.SiC和C60两种化合物均属于新型无机非金属材料D.工业上用二氧化硅在高温下与焦炭反应制得高纯硅深度指津硅及其氧化物的特性物质一般规律特性Si硅的还原性比碳强SiO2+2CSi+2CO非金属单质与强碱反应一般不生成氢气Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2非金属单质一般不与非氧化性酸反应Si+4HFSiF4+2H2一般非金属单质为绝缘体硅为半导体SiO2酸性氧化物一般与水反应生成相应的酸SiO2不溶于水,不与水反应酸性氧化物一般不与酸发生反应SiO2+4HFSiF4+2H2O“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律,碳酸酸
8、性强于硅酸,如Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3+Na2CO3Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2考点二硅酸、硅酸盐和无机非金属材料必备知识自主预诊知识梳理1.硅酸(1)弱酸性:H2SiO3难溶于水,其酸性比碳酸弱,不能使指示剂变色,能与强碱(如NaOH)反应,化学方程式为。(2)不稳定性:H2SiO3不稳定,受热易分解,化学方程式为。(3)硅酸的制备。可利用可溶性硅酸盐(如Na2SiO3)与强酸(如盐酸)反应制备硅酸,化学方程式为。2.硅酸盐(1)硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称,是构成地壳岩石的重要成分。(2)硅酸盐组成的表示方法通常用二氧化硅和金属氧化物的组合
9、形式表示硅酸盐的组成,如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2OSiO2,长石(KAlSi3O8)可表示为。微点拨氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构,切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。将硅酸盐写成氧化物时氧化物的书写顺序:活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。(3)硅酸钠。硅酸钠可溶于水,其水溶液俗称水玻璃,有黏性。化学性质:a.Na2SiO3溶液与盐酸反应的化学方程式:。b.Na2SiO3溶液与少量CO2反应的化学方程式:。用途:黏合剂(矿物胶),耐火、阻燃材料。3.无机非金属材料(1)传统无机非金属材料(如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料)。硅酸盐材料水泥玻璃陶瓷生产原料石灰石
10、、黏土纯碱、石灰石、石英砂黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑生产玻璃中的两个重要反应:Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2,CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2。(2)新型无机非金属材料:硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料等。微点拨玻璃中含有二氧化硅,因此氢氟酸可用于雕刻玻璃,盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放,但不能用玻璃塞而使用橡胶塞。自我诊断1.判断正误,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和SiO2都可用于制造光导纤维。()(3)非金属性:CSi,则热稳定性:CH4SiH4。()(4)硅的化学性质不活泼
11、,但常温不能与氢氟酸发生反应。()(5)SiO2是酸性氧化物,可溶于强碱(如NaOH)溶液,不溶于任何酸。()(6)玻璃是一种晶体,有较高的熔点。()(7)水玻璃是一种特殊的玻璃,泡花碱属于碱。()2.硅是无机非金属材料的主角,硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。(1)下列物质不属于硅酸盐的是。A.陶瓷B.玻璃C.水泥D.生石灰(2)SiO2是玻璃的主要成分之一,SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为,工艺师常用(填物质名称)来雕刻玻璃。(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧,说明Na2SiO3可用作。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得,高温熔融纯碱时下
12、列坩埚可选用的是。A.普通玻璃坩埚B.石英玻璃坩埚C.氧化铝坩埚D.铁坩埚(4)工业上常利用反应2C+SiO2Si+2CO制备粗硅,该反应中所含元素化合价升高的物质是(填化学式,下同),氧化剂是。关键能力考向突破考向1硅酸、硅酸盐的组成和性质【典例1】(2019全国1,7)陶瓷是火与土的结晶,是中华文明的象征之一,其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是()A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色,来自氧化铁B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品,由黏土经高温烧结而成C.陶瓷是应用较早的人造材料,主要化学成分是硅酸盐D.陶瓷化学性质稳定,具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点对点演练1(2020河北正定
13、月考)有些科学家提出硅是“21世纪的能源”,下列说法正确的是()A.晶体硅具有半导体性质,可用于生产光导纤维B.玻璃中含有的SiO2可与NaOH溶液反应,故常用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰C.陶瓷、水泥、石英玻璃都属于硅酸盐材料D.硅酸盐Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示为Na2O2FeO3SiO2考向2常见无机非金属材料及其主要用途【典例2】(2019北京理综,6)下列我国科研成果所涉及材料中,主要成分为同主族元素形成的无机非金属材料的是()A.4.03米大口径碳化硅反射镜B.2022年冬奥会聚氨酯速滑服C.能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线D.“玉兔二号”钛合金筛选网轮对点演练2(2020山
14、东宁津一中模拟)2018年是“2025中国制造”启动年,而化学与生活、生产、社会可持续发展密切相关。下列有关化学知识的说法错误的是()A.高纯度的二氧化硅广泛用于制作光导纤维,光导纤维遇强碱会“断路”B.我国发射“嫦娥三号”卫星所使用的碳纤维是一种非金属材料C.用聚氯乙烯代替木材,生产快餐盒,以减少木材的使用D.碳纳米管表面积大,有相当高的强度和优良的电学性能考点三环境保护与绿色化学必备知识自主预诊知识梳理1.环境污染(1)环境问题。主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境的,以及工农业生产和人类生活所造成的。(2)“三废”:主要是指、废水和废渣。(3)大气污染物的来源。的燃
15、烧和工业生产过程产生的废气及其携带的颗粒物。微点拨常见环境污染问题2.环境保护的措施(1)工业废气携带颗粒物的回收利用。(2)工业、生活污水经处理达标后排放,限制使用含氮、磷洗涤剂。(3)限制难降解塑料制品的使用,回收可利用的废旧塑料制品,研制塑料。3.酸雨的形成及SO2对大气的污染与防治(1)酸雨的形成过程:(2)SO2对大气的污染与防治:4.绿色化学(1)核心思想。绿色化学的核心思想就是改变“先污染后治理”的观念和做法,利用化学原理和技术手段,减少和消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质,实现从环境污染。绿色化学又称为环境友好化学。(2)特征。采用无毒、无害的原料;在无毒、无害条件(包括
16、催化剂、溶剂)下进行工业生产;产品应该是环境友好的;具有“原子经济性”,即反应具有高选择性、极少副产物,甚至实现“零排放”。(3)原子经济性反应。原子经济性反应要求反应物的原子全部转化为期望的最终产物,原子利用率达到,也就是说在化学反应中不产生任何废物。原子利用率=期望产物的总质量生成物的总质量100%自我诊断1.判断正误,正确的打“”,错误的打“”。(1)将过量废铁屑加入FeCl2溶液中,可用于除去工业废气中的Cl2。()(2)铝中添加适量锂,可制得低密度、高强度的铝合金,可用于航空工业。()(3)盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长,可施加熟石灰进行改良。()(4)“酸雨”是由大气
17、中的碳、氮、硫的氧化物溶于雨水造成的。()(5)燃煤中加入石灰石可以减少二氧化硫的排放及酸雨的形成。()(6)将塑料焚烧处理,减轻白色污染。()2.化学与资源、环境、生活关系密切,下列说法正确的是()A.雾霾天气会对人体健康造成危害,“雾”和“霾”的分散质微粒相同B.煤燃烧时加入少量的生石灰可以减少废气中的二氧化硫排放C.将造纸废水通过高压水井压到地下,节约生产成本D.用铁屑、CuO、稀硫酸为原料制铜:CuO+H2SO4CuSO4+H2O、Fe+CuSO4FeSO4+Cu,原子利用率是100%关键能力考向突破考向环境污染和环境保护、绿色化学【典例】(2020湖南怀化统一考试)化学与生产、生活、
18、环境等社会实际密切相关。下列相关叙述正确的是()A.SO2、CO2、NO2都是可形成酸雨的气体B.75%酒精消毒原理和84消毒液(主要成分NaClO)消毒的原理相同C.纳米铁粉通过物理吸附去除污水中Hg2+、Pb2+等重金属离子D.汽车尾气中含有的氮氧化物会加剧酸雨的形成方法技巧消除SO2对环境污染的三方法方法一:钙基固硫法为防治酸雨,工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧,燃烧时含硫物质、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙,从而使硫转移到煤渣中,反应原理为CaO+SO2CaSO3,2CaSO3+O22CaSO4,总反应方程式为2CaO+2SO2+O22CaSO4。方法二:氨水脱硫法该脱硫法采用喷雾
19、吸收法,雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2,该反应的化学方程式为NH3+SO2+H2ONH4HSO3,NH4HSO3+NH3(NH4)2SO3,2NH3+SO2+H2O(NH4)2SO3,2(NH4)2SO3+O22(NH4)2SO4。方法三:钠碱脱硫法钠碱脱硫法是用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2得到Na2SO3和NaHSO3,发生反应的化学方程式为2NaOH+SO2Na2SO3+H2O,Na2CO3+SO2Na2SO3+CO2,Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3。对点演练(2020河北唐山月考)SO2属于严重的大气污染物,可用H2与SO2高温反应消除SO2的污染,
20、其反应原理可分为两步,过程如图所示:下列说法正确的是()A.SO2排放到空气中会形成pH5.6的酸雨B.可用CuSO4溶液检验是否有X气体生成C.在100200 温度时发生的是置换反应D.工业上可用浓硝酸处理工业尾气中的SO2网络构建核心速记环境保护与绿色化学环境污染环境保护的措施酸雨形成及SO2对大气的污染与防治无机非金属材料传统无机非金属材料新型无机非金属材料硅及其化合物的转化关系1.牢记几种物质的重要用途:Si半导体材料、太阳能电池板。SiO2光导纤维。H2SiO3硅胶可用作干燥剂。Na2SiO3(水玻璃)黏合剂、耐火阻燃材料。2.熟记7个主要反应:Si+2OH-+H2OSiO32-+2
21、H2;SiO2+2OH-SiO32-+H2O;SiO2+2CSi+2CO;SiO2+4HFSiF4+2H2O;SiO32-+2CO2(足量)+2H2OH2SiO3+2HCO3-;Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2;CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2。04学科素养提升化学与STSE传统文化素养解读化学科学与人类的生活、生产等密切相关,与人类的文明进步息息相关。近几年高考题一直在考查与STSE相关的知识,特别是相关的前沿知识,此类题目通常涉及下面某些具体的知识:绿色化学、能源利用与环境污染及防治、元素单质及其化合物的性质与应用、常见物质的成分与变化、营养品和保健品的成分与对人体的作
22、用等。以提高学生的科学态度与社会责任等化学核心素养。案例探究1情境:硅太阳能电池主要是以半导体材料为基础,其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电转换反应。在太阳能电池中硅系太阳能电池无疑是发展最成熟的,但由于成本居高不下,远不能满足大规模推广应用的要求。为此,人们一直不断在工艺、新材料、电池薄膜化等方面进行探索,而这当中新近发展的纳米TiO2晶体化学太阳能电池受到国内外科学家的重视。【典例1】(2019全国3,7)化学与生活密切相关。下列叙述错误的是()A.高纯硅可用于制作光感电池B.铝合金大量用于高铁建设C.活性炭具有除异味和杀菌作用D.碘酒可用于皮肤外用消毒解析本题考查了化学与STSE
23、的关系,特别注重了化学物质在生产、生活中的应用。晶体硅中的电子吸收光能,电子发生跃迁,可将光能转换为电能,A项正确;铝合金具有密度小、硬度大等优点,可大量用于高铁的建设,B项正确;活性炭具有疏松多孔结构,有较强的吸附性,可用于除异味,但不具有杀菌作用,C项错误;碘酒中的碘单质具有强氧化性,可杀菌消毒,故可用于皮肤外用消毒,D项正确。答案C方法规律化学与材料材料成分或性质棉、麻富含纤维素,纤维素为多糖,只含有C、H、O三种元素蚕丝、毛发主要成分为蛋白质,蛋白质在蛋白酶的作用下可以水解人造纤维将天然纤维(竹子、木材、甘蔗渣等)经过化学加工处理后得到的产品合成纤维以石油、天然气、煤和农副产品为原料加
24、工制得单体,单体经聚合反应制成的高分子化合物,如六大纶等硅材料晶体硅是重要的半导体材料,光导纤维的主要成分是二氧化硅合金材料合金是由一种金属跟其他金属(或非金属)熔合而成的具有金属特性的物质案例探究2情境:氢氧化铝可以用作胃酸中和剂,其主要原因在于它和胃酸反应后的产物为铝盐,它对肠胃温和不刺激,而且氢氧化铝除了中和胃酸以外,它还具有保护胃黏膜的作用,可以阻止胃酸对溃疡面的进一步损害,起到缓慢而持久的治疗效果。而且,临床上使用的也不是单纯的氢氧化铝,它的复方制剂中还添加了其他辅助药物。【典例2】(2020河北武邑中学月考)下列有关物质性质与用途具有对应关系的是()A.NaHCO3受热易分解,可用
25、于制胃酸中和剂B.铁比铜的金属性强,FeCl3溶液腐蚀Cu刻制印刷电路板C.SiO2熔点高、硬度大,可用于制光导纤维D.铝热反应能放出大量的热,常用作焊接钢轨解析NaHCO3能与盐酸反应,所以可用于制胃酸中和剂,A错误;Fe3+具有强氧化性,所以FeCl3溶液能腐蚀Cu刻制印刷电路板,B错误;SiO2能传导光信号,可用于制光导纤维,C错误;铝热反应能放出大量的热,能使铁熔化,常用作焊接钢轨,D正确。答案D方法规律无机物在生产、生活、医药中的用途序号性质用途(1)硅胶能吸收水分可作(袋装食品)干燥剂(2)BaSO4不溶于水,不与胃酸反应在医疗上进行胃部造影前,BaSO4用作患者服用的“钡餐”(3
26、)硅是常用的半导体材料可制造太阳能电池板(4)二氧化硅导光能力强,并且有硬度和柔韧度可作光导纤维(5)4HF+SiO22H2O+SiF4用HF雕刻玻璃(6)二氧化氯具有较强的氧化性可用于自来水的杀菌消毒(7)次氯酸盐具有强氧化性可作杀菌消毒剂,还可作为漂白剂(8)氦气化学性质稳定、密度小可用于填充飞艇、气球(9)NaHCO3受热分解生成CO2,能与酸反应可用作焙制糕点的膨松剂、胃酸中和剂(10)Na2CO3水解使溶液显碱性用热的纯碱溶液洗去油污(11)Na2O2与H2O、CO2反应均生成O2作供氧剂(12)肥皂水显碱性肥皂水作蚊虫叮咬处的清洗剂(13)锂质量轻、比能量大可用作电池负极材料(14
27、)铝有还原性、与氧化铁反应放出大量的热可用于焊接铁轨(15)小苏打和明矾在溶液中反应生成二氧化碳可以制造泡沫灭火器(16)Al(OH)3有弱碱性可用于中和胃酸(17)Fe具有还原性可用于防止食品氧化变质(18)Fe2(SO4)3水解生成氢氧化铁胶体,胶体具有吸附性可用作净水剂(混凝剂)(19)K2FeO4是强氧化剂,还原产物铁离子可水解生成氢氧化铁胶体可用作新型净水剂案例探究3情境:在烟气脱硫技术中,按脱硫剂的种类划分,可分为以下五种方法:以CaCO3(石灰石)为基础的钙法,以MgO为基础的镁法,以Na2SO3为基础的钠法,以NH3为基础的氨法,以有机碱为基础的有机碱法。【典例3】环保是21世
28、纪人类社会的主要课题之一。火电厂、燃煤锅炉是SO2污染集中、规模大的行业,石灰石-石膏烟气脱硫是除去SO2的一种常用方法。其过程如图1。研究发现:pH和温度会对石灰石浆液的脱硫效率产生一定影响;当烟气通入速度一定时,石灰石浆液的脱硫效率与浆液pH的关系如图2,下列有关说法正确的是()SO2H2SO3CaSO3CaSO4CaSO42H2O图1图2A.烟气通入石灰石浆液时的温度越高吸收越快,吸收率越高B.石灰石浆液pH5.7时,烟气脱硫效率降低的原因是石灰石的溶解度增大C.将脱硫后的气体通入酸性KMnO4溶液,可粗略判断烟气脱硫效率的高低D.上述方法中用石灰石浆液吸收64 g SO2理论生成22
29、g CO2解析烟气通入石灰石浆液时的温度越高气体二氧化硫的溶解度越小,部分二氧化硫不能被溶解,就会逸出溶液使吸收率降低,故A错误;石灰石浆液pH5.7时,烟气脱硫效率降低的原因是石灰石的溶解度减小,石灰石的浓度减小,脱硫效率随之下降,故B错误;脱硫后的气体是否残存二氧化硫,含量多少,可以利用酸性高锰酸钾溶液褪色的程度和快慢粗略判断烟气脱硫效率,故C正确;根据题意可得到总反应为2CaCO3+2SO2+O2+4H2O2CaSO42H2O+2CO2,1mol二氧化硫反应生成1mol二氧化碳,即每吸收64g二氧化硫理论上同时生成44g二氧化碳,故D错误。答案C方法规律绿色化学、环境污染与防治1.常见的
30、环境污染污染类型污染成因温室效应CO2排放量过大,造成全球气温上升赤潮/水华大量富含N、P等营养物质的废水的排放使水体富营养化酸雨硫的氧化物、氮的氧化物的大量排放,造成雨水酸度过大臭氧空洞氟氯烃的大量排放使臭氧层损耗续表污染类型污染成因光化学污染主要是由氮的氧化物(主要指NO2)和烃类(碳氢化合物)引起白色污染主要是由废弃的难降解的塑料类制品造成食品污染人类在动物饲养和植物种植过程中使用的大量生长激素、农药、化肥等造成的飘尘烟雾、尘埃、煤灰或物质燃烧产生的颗粒状漂浮物长时间悬浮于空气中造成的2.工业尾气的主要成分及其治理(1)硫酸厂尾气:SO2、SO3等,一般用氨水吸收。(2)硝酸厂尾气:NO
31、、NO2等,一般用NaOH溶液吸收。(3)高炉煤气:CO、CO2等,一般回收利用。(4)炼钢烟气:Fe2O3烟尘、CO等,一般回收利用。(5)焦炉气:H2、CH4、CO、C2H4等,可用作燃料。(6)氯碱工业:Cl2,一般用NaOH溶液吸收。素养提升1.(双选)(2020福建莆田第二十五中学期末)化学与我们的生活息息相关,下列说法正确的是()A.红宝石、玛瑙、水晶、钻石的主要成分都是硅酸盐B.电热水器用镁棒防止金属内胆腐蚀,原理是牺牲阳极保护法C.“霾尘积聚难见路人”,雾霾所形成的气溶胶有丁达尔效应D.鸟巢使用了高强度、高性能的钒氮合金高新钢,铁合金熔点、硬度均比纯铁高2.(2020吉林四平双
32、辽第二中学期末)光化学烟雾是由氮氧化物、碳氢化合物等发生光化学反应形成的二次污染物,形成过程如图所示。下列说法正确的是()A.光化学烟雾中各成分都具有强还原性B.汽车尾气排放的氮氧化物来源于燃油中的含氮物质C.燃油汽车安装废气净化装置有利于防止光化学烟雾的发生D.同一地区,相同条件下,冬季比夏季更易生成光化学烟雾3.(2020广东潮州期末)化学与生活、生产、环境、能源关系密切。下列说法错误的是()A.将草木灰与NH4H2PO4混合使用,可更好地为植物提供N、P、K三种营养元素B.开发高效氢能、太阳能等新型电动汽车,以解决城市机动车尾气排放问题C.开宝本草中记载:“此即地霜也。所在山泽,冬月地上
33、有霜,扫取以水淋汁后,乃煎炼而成。”文中对硝酸钾的提取涉及溶解、蒸发、结晶操作D.重金属盐中毒者可以用鸡蛋清进行急救,K2FeO4可作为饮用水的消毒剂和净水剂4.(2020山东济宁鱼台县第一中学期中)中国科学院官方微信于2017年3月发表灰霾专题,提出灰霾中细颗粒物的成因,部分分析如下图所示。(1)根据上图信息可以看出,下列哪种气体污染物不是由机动车行驶造成的。a.SO2b.NOxc.VOCsd.NH3(2)机动车大量行驶是污染源之一。汽车发动机废气稀燃控制系统主要工作原理如图所示;写出稀燃过程中NO发生的主要反应的化学方程式:。(3)SO2是气体污染物的主要成分之一。作为一种化学性质活泼的物
34、质,它能发生多种反应,请按照下表提示,从不同角度梳理SO2不同类的化学性质,将化学方程式填在下表中。SO2的性质梳理化学方程式物质类别酸性氧化物SO2+H2OH2SO3SO2+CaOCaSO3S元素价态S为+4价SO2+2H2S3S+2H2O(4)科学家经过研究发现中国的霾呈中性,其主要原因如图所示:请判断A的化学式并说明判断理由:。第四章材料家族中的元素第1节碳、硅无机非金属材料考点一碳、硅及其氧化物必备知识自主预诊1.游离态和化合态化合态2.(1)2C+O22COC+O2CO2C+2CuO2Cu+CO2C+CO22COC+H2O(g)CO+H2C+2H2SO4(浓)CO2+2SO2+2H2
35、O(2)Si+O2SiO2Si+4HFSiF4+2H2Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H23.(2)SiO2+2CSi(粗)+2CO(3)Si(粗)+2Cl2SiCl4SiCl4+2H2Si(纯)+4HCl4.(2)SiO2+4HFSiF4+2H2OSiO2+2NaOHNa2SiO3+H2OCO2+2NaOHNa2CO3+H2OCO2+NaOHNaHCO3SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2Na2SiO3+H2O+CO2(不足)H2SiO3+Na2CO3或Na2SiO3+2H2O+2CO2(足量)H2SiO3+2NaHCO3SiO2+CaOCaSiO3Na2O+CO2Na2C
36、O3自我诊断1.答案(1)(2)(3)(4)(5)2.CCO2的熔、沸点低,可溶于水,SiO2的熔、沸点高,硬度大,不溶于水,两者都是酸性氧化物,但和物理性质没有因果关系,A错误;CaCO3和SiO2反应是因为生成的CO2为气体,易脱离反应体系,不能说明硅酸的酸性比碳酸强,B错误;SiO2和氢氟酸反应是SiO2的特殊性质,不能说明SiO2是两性氧化物,D错误。关键能力考向突破典例DA、B项正确;硅常温下能与氢氟酸反应,C项正确;CO不溶于水,不能和H2O反应生成相应的酸,也不能与NaOH溶液反应,D项错误。对点演练1 D过多CO2排放会导致“温室效应”,应提倡“低碳生活”,保护我们赖以生存的环
37、境,故A正确;一氧化碳易与血液中的血红蛋白结合,故B正确;金刚石和石墨都是碳单质,但原子排列方式不同,物理性质也不同,故C正确;氢氧化镁比碳酸镁更难溶,锅炉中水垢的主要成分为CaCO3和Mg(OH)2,故D错误。对点演练2 B常温下,单质硅能与NaOH溶液发生反应,A项错误,B项正确;C60是碳元素形成的一种单质,不是化合物,C项错误;二氧化硅和焦炭在高温下反应制得的硅中会含有少量C、SiC等杂质,应为粗硅,D项错误。考点二硅酸、硅酸盐和无机非金属材料必备知识自主预诊1.(1)H2SiO3+2NaOHNa2SiO3+2H2O(2)H2SiO3SiO2+H2O(3)Na2SiO3+2HClH2S
38、iO3+2NaCl2.(2)K2OAl2O36SiO2(3)Na2SiO3+2HCl2NaCl+H2SiO3Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3自我诊断1.答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2.答案(1)D(2)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O氢氟酸(3)防火剂D(4)CSiO2关键能力考向突破典例1A氧化铁为红棕色,因此瓷器的青色不是来自氧化铁,A项错误;陶瓷是以黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)为主要原料,经高温烧结而成的,其化学性质稳定,不与酸、碱和氧气等反应,B、C、D三项正确。对点演练1 D晶体硅具有半导体性质,可用于生产电脑芯片,二氧化硅可用
39、于制造光导纤维,A不正确;玻璃中含有的SiO2可与NaOH溶液反应,但不能用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰,B不正确;陶瓷、水泥属于硅酸盐材料,石英玻璃的主要成分是二氧化硅,C不正确;硅酸盐Na2Fe2Si3O9可用氧化物的形式表示为Na2O2FeO3SiO2,D正确。典例2A碳和硅同为A族非金属元素,A正确;聚氨酯含有的C、H、O、N不属于同主族元素,B错误;碳包覆银纳米线含有Ag、C,Ag、C不属于同主族元素,C错误;钛合金筛选网轮由钛合金制成,钛不属于主族元素,D错误。对点演练2 C高纯度的二氧化硅广泛用于制作光导纤维,二氧化硅能够被强碱腐蚀而造成断路,A正确;碳纤维是碳的一种单质,属于非金属
40、材料,B正确;聚氯乙烯难降解,大量使用能够引起白色污染,且聚氯乙烯塑料有毒不能用于食品包装以及生产快餐盒等,C错误;碳纳米管表面积大,有相当高的强度和优良的电学性能,D正确。考点三环境保护与绿色化学必备知识自主预诊1.(1)破坏环境污染(2)废气(3)化石燃料2.(3)可降解3.(2)酸雨脱硫4.(1)源头上减少或消除(3)100%自我诊断1.答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.B雾是由悬浮在大气中的微小液滴形成的气溶胶,霾是指空气中大量烟、尘等微粒悬浮而形成的浑浊现象,A错误;二氧化硫属于酸性氧化物,高温下可与碱性氧化物CaO发生反应,从而减少了二氧化硫的排放,B正确;将造纸的废水压
41、到地下,会造成水体污染,C错误;有副产物产生,原子利用率不是100%,D错误。关键能力考向突破典例DSO2和NO2都是可形成酸雨的气体,CO2不能形成酸雨,但会造成温室效应,A项错误;75%的酒精消毒的原理是使蛋白质发生变性,84消毒液是利用其主要成分NaClO的强氧化性杀菌消毒,原理不相同,B项错误;纳米铁粉能有效地处理污水中的Hg2+、Pb2+等重金属离子,与其还原性有关,C项错误。对点演练 B因为酸雨的pH5.6,所以SO2排放到空气中会形成pH5.6的酸雨是错误的,故A错误;由已知分析可知X气体应为H2S,H2S能与CuSO4反应生成黑色的不溶于水和酸的硫化铜沉淀,所以可用CuSO4溶
42、液检验是否有X气体生成,故B正确;在100200温度时发生的反应为2H2S+SO23S+2H2O,不是置换反应,故C错误;若用浓硝酸处理工业尾气中的SO2,会产生含氮元素的大气污染物(即氮的氧化物),故D错误。学科素养提升4素养提升1.BC红宝石的主要成分是三氧化二铝,玛瑙、水晶的主要成分是二氧化硅,钻石的主要成分不是硅酸盐而是碳单质,故A错误;镁比电热水器的金属内胆活泼,镁与金属内胆连接后,镁失去电子受到腐蚀,从而保护了金属内胆不受腐蚀,原理是牺牲阳极保护法,故B正确;雾霾所形成的气溶胶属于胶体,具有丁达尔效应,故C正确;合金一般比各成分金属的硬度大、熔点低,故D错误。2.C根据图示,光化学
43、烟雾中含O3、HNO3等强氧化性物质,故A错误;汽车尾气中的氮氧化物是高温下空气中的N2和O2化合而成,故B错误;安装尾气转化装置,可减少NO、碳氢化合物等污染物的排放,故C正确;夏季光照强度大,常成为光化学烟雾的多发季节,故D错误。3.A草木灰的主要成分是K2CO3,水解使溶液显碱性,水解产生的OH-与NH4H2PO4电离产生NH4+、H2PO4-都会发生反应,水解产生的OH-与NH4+反应生成NH3逸出,混合使用使氮元素含量降低,导致氮肥的肥效降低,A错误;开发高效氢能、太阳能等新型电动汽车,既满足了人类对能源的需要,同时又不会产生大气污染物,故可解决城市机动车尾气排放问题,B正确;“扫取
44、以水淋汁后,乃煎炼而成”的意思为扫取后用水溶解,然后加热蒸发结晶得到硝酸钾晶体,用到的操作方法有溶解、蒸发、结晶,C正确;鸡蛋清的主要成分是蛋白质,重金属盐中毒者服用鸡蛋清后重金属会消耗鸡蛋清,从而缓解中毒使人得到急救,K2FeO4具有强的氧化性,可以对水杀菌消毒,且生成的Fe3+可形成Fe(OH)3胶体而吸附杂质,因此可作饮用水的消毒剂和净水剂,D正确。4.答案(1)a(2)2NO+O22NO2(3)SO2+2NaOHNa2SO3+H2O(合理即可)2SO2+O22SO3(4)A为SO42-。因为反应之前SO2中S为+4价,NO2中N为+4价,反应之后HONO中N的价态为+3价,氮元素化合价
45、降低,必有元素化合价升高,综合推断,应是硫元素的化合价升高,硫元素从+4价升高到+6价,在液相应以SO42-形式存在解析(1)根据题中图示信息可以看出机动车行驶造成的污染有NOx、VOCs、NH3,SO2不是由机动车行驶造成的。(2)稀燃过程中NO被氧气氧化生成NO2,发生反应的化学方程式为2NO+O22NO2。(3)SO2是酸性氧化物,能与碱反应生成盐和水,如SO2与NaOH反应的化学方程式为SO2+2NaOHNa2SO3+H2O;SO2中硫元素为+4价,中间的+4价S元素既可以得到电子发生还原反应,也可以失去电子发生氧化反应,发生氧化反应的方程式为2SO2+O22SO3。(4)因为反应之前SO2中S为+4价,NO2中N为+4价,反应之后HONO中N为+3价,氮元素化合价降低,则必有元素化合价升高,综合推断可知,应是硫元素化合价升高,硫元素从+4价升高到+6价,在液相应以SO42-形式存在,即A的化学式为SO42-。
