1、专题十五 碳、硅及其化合物 无机非金属材料 高考化学(新课标专用)考点一 碳及其化合物 A组 统一命题课标卷题组 1.(2014课标,7,6分,0.873)下列过程 发生化学反应的是()A.用活性炭去除冰箱中的异味B.用热碱水清除炊具上残留的油污C.用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土保鲜水果D.用含硅胶、铁粉的透气小袋与食品一起密封包装没有五年高考 答案A A项,用活性炭去除冰箱中的异味利用了吸附原理,没有发生化学反应;B项,热碱水使得油脂发生水解反应而变得易清除;C项,KMnO4能吸收成熟水果释放的乙烯,从而达到保鲜水果的目的;D项,硅胶起干燥作用,而铁粉是脱氧剂,会与O2发生化学反应。疑难突破铁
2、粉的还原性较强,空气中的O2优先氧化铁粉,使食品不被氧化。知识拓展活性炭具有较大的表面积,孔径适中,为物理吸附原理,主要用来吸附微量有毒气体。2.(2014课标,27,15分,0.267)铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X射线防护材料等。回答下列问题:(1)铅是碳的同族元素,比碳多4个电子层。铅在元素周期表的位置为第 周期、第 族;PbO2的酸性比CO2的酸性 (填“强”或“弱”)。(2)PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体,反应的化学方程式为。(3)PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得,反应的离子方程式为 ;PbO2也可以通过石墨为电极,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电
3、解液电解制取。阳极发生的电极反应式为 ,阴极上观察到的现象是 ;若电解液中不加入Cu(NO3)2,阴极发生的电极反应式为 ,这样做的主要缺点是 。(4)PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示,已知失重曲线上的a点为样品失重4.0%(即 100%)的残留固体。若a点固体组成表示为PbOx或mPbO2nPbO,列式计算x值和mn值。a样品起始质量点固体质量样品起始质量 答案(1)六 A 弱(每空1分,共3分)(2)PbO2+4HCl(浓)PbCl2+Cl2+2H2O(2分)(3)PbO+ClO-PbO2+Cl-Pb2+2H2O-2e-PbO2+4H+石墨上包上铜镀层 Pb2+2e-Pb 不
4、能有效利用Pb2+(1分,2分,1分,1分,1分,共6分)(4)根据PbO2 PbOx+O2,有 32=2394.0%,x=2-=1.4(2分)根据mPbO2nPbO,=1.4,=(2分)22x22x239 4.0%162mnmnmn0.40.623解析(1)铅元素位于元素周期表的第六周期第A族。(2)PbO2具有强氧化性,能将浓盐酸氧化产生Cl2,反应的化学方程式为PbO2+4HCl(浓)PbCl2+Cl2+2H2O。(3)ClO-具有强氧化性,能将PbO氧化为PbO2,反应的离子方程式为PbO+ClO-PbO2+Cl-。用电解Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液的方法制取PbO2时
5、,Pb2+转化为PbO2,失电子,在阳极反应,结合溶液呈酸性可知阳极反应式为Pb2+2H2O-2e-PbO2+4H+;同时阴极Cu2+放电,Cu2+2e-Cu,石墨电极上包裹上一层红色的铜;若不加入Cu(NO3)2,则阴极上Pb2+放电,Pb2+2e-Pb,此时溶液中的Pb2+不能完全转化为PbO2,原子利用率降低。(4)由题意可写出PbO2受热分解的化学方程式:PbO2 PbOx+O2或(m+n)PbO2 mPbO2nPbO+O2,由于失重部分就是生成的O2,则有:100%=4.0%或 100%=4.0%,解得x=1.4;mn=23。22x2n2322239x322()239nmn易错警示在
6、较强酸性时,H+优先于Pb2+放电,在中性或较弱酸性时,Pb2+优先于H+放电。知识拓展在书写陌生的氧化还原反应方程式时,要学会缺项补充,例如主要的反应物和生成物已经确定,可以依据题干信息、电荷守恒、原子守恒等确定缺项物质(通常为H+、OH-或H2O)。3.(2016四川理综,2,6分,)根据下列实验操作和现象得出的结论正确的是()选项实验操作现象结论A将某溶液与稀盐酸反应产生的气体通入澄清石灰水石灰水变浑浊该溶液中一定含有C B常温下,将铁片浸入足量浓硫酸中铁片不溶解常温下,铁与浓硫酸一定没有发生化学反应C向某食盐溶液中滴加淀粉溶液溶液颜色不变该食盐中一定没有添加KIO3D向苯酚钠溶液中滴加
7、乙酸溶液溶液变浑浊相同条件下,乙酸的酸性一定比苯酚强23O B组 自主命题省（区、市）卷题组 答案D A项,气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊,该气体可能是CO2或SO2,则原溶液中可能含有C 或HC 或S 或HS,故错误;B项,常温下,铁片遇浓硫酸发生钝化,是化学变化,故错误;C项,淀粉溶液遇碘单质变蓝,而遇KIO3不变蓝,则溶液不变色,只能证明该食盐中不含碘单质,不能证明该食盐中一定没有添加KIO3,故错误;D项,溶液变浑浊说明有苯酚生成,可证明酸性:乙酸苯酚,故正确。23O 3O23O 3O评析本题以表格形式设问考查,涉及C 的检验、铁的钝化、加碘食盐中碘的检验方法、乙酸与苯酚酸性的比较。
8、难度中等。23O 4.(2015江苏单科,4,2分,)在CO2中,Mg燃烧生成MgO和C。下列说法正确的是()A.元素C的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体B.Mg、MgO中镁元素微粒的半径:r(Mg2+)r(Mg)C.在该反应条件下,Mg的还原性强于C的还原性D.该反应中化学能全部转化为热能答案C A项,C的单质还有C60、C70等多种同素异形体;B项,Mg2+、Mg质子数相同,而电子数不同,电子数越多,半径越大,故r(Mg2+)”“随温度升高,CO含量增大,说明生成CO的反应是吸热反应H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液MgCl2、AlCl3、FeCl3(2)SiCl4 高于136,低于
9、181 解析本题考查热化学方程式的书写、利用平衡移动判断反应的热效应、物质的分离和提纯等。(1)将已知的两个热化学方程式相加,即可得出答案。观察图像可知,随着温度的升高,CO的含量增大,说明平衡向生成CO的方向移动,所以生成CO的反应是吸热反应,H0。在室温下,TiCl4、SiCl4为液态,AlCl3、FeCl3、MgCl2为固态且在TiCl4中微溶或难溶,所以滤渣中应含有AlCl3、FeCl3、MgCl2,但AlCl3、FeCl3在TiCl4中微溶,故粗TiCl4混合液中仍然会存在少量的AlCl3、FeCl3。(2)TiCl4在蒸馏塔二中被蒸出,说明物质a应是一种沸点比TiCl4低的物质,结
10、合题给资料可知a是SiCl4。T2应控制在136 以上,181 以下,确保TiCl4被蒸出,同时AlCl3等杂质不能被蒸出。审题方法认真读题,捕捉到题目中的所有信息。如资料中提到“TiCl4及所含杂质氯化物的性质”,说明TiCl4中存在表中的四种杂质。7.(2016江苏单科,1,2分,)大气中CO2含量的增加会加剧“温室效应”。下列活动会导致大气中CO2含量增加的是()A.燃烧煤炭供热 B.利用风力发电C.增加植被面积 D.节约用水用电C组 教师专用题组 答案A 煤炭燃烧供热时会产生CO2。评析 本题围绕温室效应设问,比较容易。8.(2013江苏单科,6,2分,)甲、乙、丙、丁四种物质中,甲、
11、乙、丙均含有相同的某种元素,它们之间具有如下转化关系:甲 乙 丙。下列有关物质的推断不正确的是()A.若甲为焦炭,则丁可能是O2B.若甲为SO2,则丁可能是氨水C.若甲为Fe,则丁可能是盐酸D.若甲为NaOH溶液,则丁可能是CO2答案C A项,C CO CO2,A项正确;B项,SO2 NH4HSO3(NH4)2SO3,B项正确;C项,Fe FeCl2,但FeCl2与HCl不反应,C项错误;D项,NaOH Na2CO3 NaHCO3,D项正确。9.(2013浙江理综,27,14分,)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂
12、,它们与CO2可发生如下可逆反应:反应:2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)(NH4)2CO3(aq)H1反应:NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)NH4HCO3(aq)H2反应:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)2NH4HCO3(aq)H3请回答下列问题:(1)H3与H1、H2之间的关系是:H3=。(2)为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响,在某温度T1下,将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中,并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂),在t时刻,测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下,保持其他初始实验条件
13、不变,重复上述实验,经过相同时间测得CO2气体浓度,得到趋势图(见图1)。则:H3 0(填、=或)。在T1-T2及T4-T5二个温度区间,容器内CO2气体浓度呈现如图1所示的变化趋势,其原因是。反应在温度为T1时,溶液pH随时间变化的趋势曲线如图2所示。当时间到达t1时,将该反应体系温度迅速上升到T2,并维持该温度。请在该图中画出t1时刻后溶液的pH变化总趋势曲线。(3)利用反应捕获CO2,在(NH4)2CO3初始浓度和体积确定的情况下,提高CO2吸收量的措施有 (写出2个)。(4)下列物质中也可能作为CO2捕获剂的是 。A.NH4Cl B.Na2CO3C.HOCH2CH2OH D.HOCH2
14、CH2NH2答案(共14分)(1)2H2-H1(2)0,高温有利于该反应自发进行D.实验室常用大理石与稀盐酸或稀硫酸反应制取二氧化碳答案C A项,CO2是形成温室效应的主要物质,而二氧化硫、氮氧化物是形成酸雨的主要物质,故A错误;B项,二氧化碳不是大气污染物,故B错误;D项,大理石与稀硫酸反应生成二氧化碳和硫酸钙,硫酸钙微溶于水,附着在大理石的表面,阻止了稀硫酸与大理石的进一步接触,这时反应就会停止,只能制取很少的二氧化碳,所以实验室常用大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳,而不用稀硫酸,故D错误。评析本题考查酸雨的形成、二氧化碳的性质和反应的自发性等,对实验室中几种常见气体的制取,应该注重归纳总结
15、,达到触类旁通的目的。4.(2016安徽江南十校联考,9)下列说法正确的是()A.由反应SiO2+4HF SiF4+2H2O,可知SiO2是碱性氧化物B.由酸性溶液中Mn 可以氧化Cl-,可知酸性溶液中Mn 也能氧化Br-C.由CuSO4+H2S CuS+H2SO4,可知酸性H2SH2SO4D.由常温下金属钠、铝可溶于NaOH溶液,可知金属镁也能溶于NaOH溶液4O4O答案B SiO2是酸性氧化物,SiO2与HF反应,产物不是盐,且SiO2与其他酸一般不反应,故A错误;B项,还原性:Cl-7B.当溶液的pH=8时,溶液中NaHCO3的物质的量浓度为0.1 molL-1C.0.1 molL-1
16、Na2CO3溶液中c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c(C)+c(HC)23O 3OD.在M点:c(Na+)c(C)=c(HC)c(OH-)c(H+)23O 3O答案B A项,当盐酸滴加一半时,溶液中以NaHCO3为主,故该溶液呈碱性,A正确;B项,从题图中可知当pH为8时,溶液中HC 物质的量小于10-3 mol,故c(HC)小于0.1 molL-1,故B错误;C项,根据电荷守恒,可得到c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c(C)+c(HC),故C正确;D项,由题图可知M点的C 和HC 物质的量相等,溶液呈碱性,故D正确。3O3O23O 3O23O 3O解题关键弄清图像中横、纵
17、坐标的含义,起点、交点等特殊点的含义。疑难突破C 与H+反应分步进行,当H+量少时,C+H+HC。23O 23O 3O二、非选择题（共30分）4.(2017江西南昌一模,26)(15分)二氯二氢硅(SiH2Cl2)常用于外延法工艺中重要的硅源。易燃、有毒,与水接触易水解,沸点为8.2。在铜催化作用下,HCl与硅在250260 反应可以制得SiH2Cl2。(1)利用浓硫酸、浓盐酸为原料,选用A装置制取HCl,利用了浓硫酸的 性。(2)D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为 。(3)按照气体从左到右的方向,制取SiH2Cl2的装置(h 处用止水夹夹好)连接次序为a()()()()()()()(填仪器
18、接口的字母,其中装置C用到2次)。(4)按从左到右的顺序,前面装置C中装的药品为 ,后面装置C的作用为 。(5)反应除生成二氯二氢硅之外,还会生成H2和 、等。(6)新的制取SiH2Cl2的方法是:往硅粉中先通入Cl2,在300350 反应生成SiCl4,然后再与HCl在250260 反应,可以大大提高产率。如果通入气体次序相反,结果会 (用化学方程式表示)。答案(1)吸水(2)Si+2HCl SiH2Cl2(3)d e f g b c d(4)P2O5或CaCl2尾气处理和防止空气中的水进入B中(5)SiCl4 SiHCl3(6)SiH2Cl2+2Cl2 SiCl4+2HCl(或SiH2Cl
19、2+Cl2 SiHCl3+HCl)解析(1)浓硫酸有吸水性,使浓盐酸更易挥发出HCl。(2)利用原子守恒法配平。(3)A装置制取HCl,连接C装置干燥,从f进入D中反应,SiH2Cl2从g处挥发出来,在B装置中收集,SiH2Cl2的密度比空气大,导气管应长进短出,为防止空气中的水进入B中,则应在B后接干燥管。(4)前面的装置C是用来干燥氯化氢气体的,应选用P2O5或CaCl2,后面装置C的作用为尾气处理和防止空气中的水进入B中,应选碱石灰。(6)如果通入气体次序相反,SiH2Cl2会与Cl2继续反应,生成SiCl4、SiHCl3。解题关键搞清原理是解题的关键,SiH2Cl2在D中发生主反应,生
20、成SiH2Cl2;A装置制取HCl气体;SiH2Cl2沸点低,通常为气态,在B中收集;因为SiH2Cl2遇水易水解,故装置中应无水。疑难突破SiH2Cl2与Cl2的反应,类似CH2Cl2与Cl2的反应,能连续发生取代反应。5.(2016河南信阳、三门峡第一次大联考,20)(15分)金属铝质轻且有良好的防腐蚀性,在国防工业中有非常重要的作用,利用铝热反应完成钢轨的焊接非常方便迅速。完成下列填空:(1)在特制漏斗中将铝热剂混合均匀后,引发铝热反应的操作是:。(2)硅与铝同周期,地壳里硅、铝的含量硅 铝(填“”“2Al2O3(熔融)4Al+3O2(3)Na2OAl2O36SiO2 CaAl2Si2O
21、8(4)0.4 mol 0.6 mol解析(1)氧化铁和铝在高温条件下发生铝热反应生成氧化铝和铁,反应的化学方程式为Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3,为使反应顺利进行,可加入氯酸钾,为助燃剂,点燃镁时反应放出大量的热,镁为引燃剂,所以引发铝热反应的实验操作是加少量KClO3,插上镁条并将其点燃。(2)地壳中含量排在前五位的元素分别是:O、Si、Al、Fe、Ca,地壳里硅、铝的含量硅大于铝;工业上通过电解氧化铝冶炼金属铝。(3)结合钠长石的化学式可知钙长石就是将钠长石的中钠更换为钙,且使化合物中各元素的化合价代数和等于0可得钙长石的化学式,其氧化物形式为:CaOAl2O32SiO2,化学式
22、为CaAl2Si2O8。(4)A份中Al、Si与氢氧化钠溶液反应,B份中Al、Mg与盐酸反应,A份和B份中Al反应放出的气体相等,因此两份气体差和质量差均来源于Mg、Si,Si、Mg与生成氢气的物质的量关系为:Si2H2、MgH2,标准状况下2 240 mL气体的物质的量为=0.1 mol,设A份中含有的Si的物质的量为x mol,B份中含有Mg的物质的量为y mol,由质量差可得:24y-28x=1.60由气体相差0.1 mol可得:2x-y=0.1,联立求得:x=0.2,y=0.3,则样品中Si和Mg的物质的量分别为0.4 mol、0.6 mol。2.24 L22.4 L/mol如 经计算不符合实际,故舍去。28241.6020.1,xyyx易错警示硅酸盐写成氧化物的形式的正确顺序是:低价金属氧化物写在前,高价金属氧化物写在后;活泼金属氧化物写在前,不活泼金属氧化物写在后。疑难突破结合Al、Si、Cu、Mg的化学性质,利用质量守恒、气体物质的量守恒列方程组解题。