2019-2020年高三化學(xué)專題 第十六講 碳族元素 無機(jī)非金屬材料教案 新人教版.doc
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2019-2020年高三化學(xué)專題 第十六講 碳族元素 無機(jī)非金屬材料教案 新人教版 碳族元素 【考綱要求】 1.掌握碳族元素在元素周期表中的特殊位置導(dǎo)致性質(zhì)上的特殊性。 2.能熟練運(yùn)用碳族元素原子結(jié)構(gòu)的遞變規(guī)律解釋其性質(zhì)的遞變規(guī)律 3.掌握CO2與CO、CO2與SiO2、NaHCO3與Na2CO3這三組物質(zhì)在物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、制法、用途等方面的不同。 4.自主建立碳族元素的知識網(wǎng)絡(luò)。 硅 二氧化硅 無機(jī)非金屬材料 【考綱要求】 1.掌握硅和二氧化硅的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、用途和制法,能從數(shù)學(xué)立體幾何知識的角度理解硅和二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)。 2.了解硅酸鹽工業(yè)的含義和原理,掌握水泥和玻璃的工業(yè)制法,化學(xué)成分和化學(xué)反應(yīng)原理。 3.了解無機(jī)非金屬材料結(jié)構(gòu)和性質(zhì)特征以及它們的特殊用途。 碳族元素 新型無機(jī)非金屬材料基礎(chǔ)練習(xí) 1. 碳族元素位于元素周期表 族,包括 、 、 、 、 在元素周期表中的位置(周期、族、原子序數(shù)) 表示方法:原子結(jié)構(gòu)示意圖Si 比較 原子結(jié)構(gòu) 相同點(diǎn):最外層電子數(shù)相同,都是 個(gè) 不同點(diǎn):電子層數(shù)不同 相似性: 得失電子,易形成 鍵,難形成 鍵,最高正價(jià)為 ,最低負(fù)價(jià)為 。 主要性質(zhì) 遞變性:隨原子序數(shù)遞增,元素金屬性 ,非金屬性 ;氫化物穩(wěn)定性 (CH4可燃,SiH4易自燃);最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物酸性 ,堿性 ,Ge(OH)4呈兩性。 碳族元素的金屬性比同周期氮族元素 ,且自上而下由非金屬性向金屬性遞變比氮族更為明顯。 2.碳所形成的單質(zhì) 金剛石: 構(gòu)型、空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的 晶體。無色透明,熔沸點(diǎn)高,硬度大,難溶于溶劑,不導(dǎo)電。 石墨:層狀結(jié)構(gòu),層間以 結(jié)合。熔點(diǎn)很 ,質(zhì)軟,有滑膩感,電的良導(dǎo)體。C60:形似足球,俗稱"足球烯", 晶體。 三者互稱 3.硅及其化合物 ⑴硅 在地殼中含量僅次于 ,居第 位。在自然界中以 存在 ①結(jié)構(gòu) 類似金剛石的 晶體, 構(gòu)型,空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 ②化學(xué)性質(zhì):與NaOH溶液反應(yīng) ⑵二氧化硅SiO2 溶于水,因此制H2SiO3的方程式為 與NaOH溶液反應(yīng) 與HF溶液反應(yīng) ⑶硅酸鹽 ①硅酸鈉:可溶于水,水溶液俗稱 ,是一種無色粘稠的液體。 在空氣中變質(zhì)的方程式 ; ②硅酸鹽 硅酸鹽種類很多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,常用氧化物的形式來表示組成。 硅酸鈉Na2SiO3 鎂橄欖石Mg2SiO4 ③普通水泥的主要成分: ④制玻璃的反應(yīng)原理: 參考答案 碳族元素 1. 碳族元素位于元素周期表第ⅣA族,包括 C Si Ge Sn Pb 在元素周期表中的位置(周期、族、原子序數(shù)) 表示方法:原子結(jié)構(gòu)示意圖Si 比較 原子結(jié)構(gòu) 相同點(diǎn):最外層電子數(shù)相同,都是 4 個(gè) 不同點(diǎn):電子層數(shù)不同 相似性:不易 得失電子,易形成共價(jià)鍵,難形成離子鍵, 最高正價(jià)為 +4價(jià),最低負(fù)價(jià)為—4價(jià) 主要性質(zhì) 遞變性:隨原子序數(shù)遞增,元素金屬性增強(qiáng),非金屬性減弱;氫化物穩(wěn)定性減弱(CH4可燃,SiH4易自燃);最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物酸性減弱,堿性增強(qiáng),Ge(OH)4呈兩性。 碳族元素的金屬性比同周期氮族元素弱,且自上而下由非金屬性向金屬性遞變比氮族更為明顯。 2.碳所形成的單質(zhì) 金剛石:正四面體構(gòu)型、空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的原子晶體。無色透明,熔沸點(diǎn)高,硬度大,難溶于溶劑,不導(dǎo)電。 石墨:層狀結(jié)構(gòu),層間以共價(jià)鍵結(jié)合。熔點(diǎn)很 高 ,質(zhì)軟,有滑膩感,電的良導(dǎo)體。 C60:形似足球,俗稱"足球烯",分子晶體。 三者互稱同素異形體 3.硅及其化合物 ⑴硅 在地殼中含量僅次于氧,居第二位。在自然界中以二氧化硅、硅酸鹽等存在, ①結(jié)構(gòu) 類似金剛石的原子晶體,正四面體構(gòu)型,空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 ②化學(xué)性質(zhì):與NaOH溶液反應(yīng) 2Si + 2NaOH + H2O== Na2SiO3 + 2H2↑ ⑵二氧化硅SiO2 難溶于水,因此制H2SiO3的方程式為Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl + H2SiO3↓ 與NaOH溶液反應(yīng)SiO2 + 2NaOH ==Na2SiO3 + H2O 與HF溶液反應(yīng)SiO2 + 4HF ==SiF4 ↑ + 2H2O ⑶硅酸鹽 ①硅酸鈉:可溶于水,水溶液俗稱水玻璃,是一種無色粘稠的液體。 在空氣中變質(zhì)的方程式Na2SiO3 + CO2 + 2H2O == Na2CO3 + H4SiO4↓ ②硅酸鹽 硅酸鹽種類很多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,常用氧化物的形式來表示組成。 硅酸鈉Na2SiO3 Na2O SiO2 鎂橄欖石Mg2SiO4 2MgO SiO2 ③普通水泥的主要成分:3CaO SiO2 2CaO SiO2 2CaO Al2O3 ④制玻璃的反應(yīng)原理: SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑ SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2↑ 一、選擇題 1、原始大氣是還原性的,含但不含,今天地球上的大氣卻具有氧化性。試推測在還原性大氣向氧化性大氣轉(zhuǎn)變的過程中,大部分的游離氧來源于 ( ) A.大量的火山噴發(fā) B.強(qiáng)紫外線使水分解而釋放出和 C.遠(yuǎn)古時(shí)代綠色植物的光合作用 D.火山熔巖流入水體中,使水在高溫下分解 2、以下說法正確的是 ( ) A.納米材料是一種稱為“納米”的新物質(zhì)制成的材料 B.綠色食品是指不含任何化學(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 3、下列物質(zhì)有固定熔點(diǎn)的是( ) A.鋼化玻璃 B.過磷酸鈣 C.消石灰 D.水玻璃 4、綠柱石又稱為綠寶石,其主要成分為,也可以用二氧化硅和金屬氧化物的形式表示,則n為( ) A.1 B.2 C.3 D.4 5、下列敘述中的四種非金屬元素,所形成的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性最差的是( ) A.構(gòu)成礦物質(zhì)和巖石的主要元素 B.形成化合物種類最多的元素 C.空氣中質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的元素 D.單質(zhì)在常溫下呈液態(tài)的元素 二、選擇題 6、最近,科學(xué)家研究制得一種新的分子,它具有空心的類似足球狀的結(jié)構(gòu),下列關(guān)于的說法錯(cuò)誤的是( ) A.是由60個(gè)碳原子構(gòu)成的分子,相對分子質(zhì)量是720 B.、石墨、金剛石都是碳的同分異構(gòu)體 C.是一種新型的化合物,粒子間存在范德華力 D.將在超導(dǎo)、材料科學(xué)等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值 7、工業(yè)上制取金剛砂的化學(xué)反應(yīng)方程式如下:。在這個(gè)氧化還原反應(yīng)中,氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為( ) A.1:2 B.2:1 C.5:3 D.3:5 8、下列離子方程式不正確是( ) A.石英與燒堿溶液反應(yīng) B.向澄清的石灰水中通入過量的 C.向小蘇打溶液中加入過量的石灰水 D.向水玻璃中加入過量鹽酸 9、下列說法摘自某科普雜志,你認(rèn)為無科學(xué)性錯(cuò)誤的是( ) A.鉛筆芯的原料是重金屬鉛,兒童在使用時(shí)不可能用嘴吮咬鉛筆,以免引起鉛中毒 B.一氧化碳有毒,生有煤爐的居室,可放置數(shù)盆清水,這樣可有效地吸收一氧化碳,防止煤氣中毒 C.“汽水”澆灌植物有一定的道理,其中二氧化碳的緩釋,有利于作物的光合作用 D.硅的提純與應(yīng)用,促進(jìn)了半導(dǎo)體元件與集成芯片業(yè)的發(fā)展,可以說“硅是信息技術(shù)革命的催化劑” 10、將二氧化碳通入下列物質(zhì)的溶液中不與其反應(yīng)的是( ) ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ A.①③④⑤⑥ B.①⑥ C.① D.⑥ 11、下列盛放試劑的方法正確的是( ) A.氫氟酸或濃硝酸存放在帶橡皮塞的棕色玻璃瓶中 B.汽油或煤油放存放在帶橡皮塞的棕色玻璃瓶中 C.碳酸鈉溶液或氫氧化鈣溶液存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中 D.氯水或硝酸銀溶液存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中 12、純凈的碳酸氫鈣試樣在高溫下分解,當(dāng)剩余固體質(zhì)量為原試樣質(zhì)量的一半時(shí),碳酸氫鈣的分解率是 ( ) A.50% B.75% C.92.7% D100%. 13、第三周期元素R,它的原子核外最外層達(dá)到飽和所需電子數(shù)是最內(nèi)層電子數(shù)的正整數(shù)倍,且小于次處層電子數(shù)的,則關(guān)于R的判斷正確的是( ) A.常溫時(shí),能穩(wěn)定存在的R的氧化物都能與燒堿溶液反應(yīng) B.R的最高正價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物為強(qiáng)酸 C.R的單質(zhì)在固態(tài)時(shí),均屬于分子晶體 D.R的氣態(tài)氫化物在常溫下都能穩(wěn)定存在 14、下面是某環(huán)境監(jiān)測興趣小組的同學(xué)描繪的南京市中心新街口地區(qū)空氣中含量變化曲線,橫坐標(biāo)表示北京時(shí)間0時(shí)到24時(shí),縱坐標(biāo)表示CO含量,你認(rèn)為比較符合實(shí)際的是( ) 15、請據(jù)圖8-1回答,經(jīng)數(shù)小時(shí)后,U形管A、B兩處的液面會(huì)出現(xiàn)下列哪種情況?(實(shí)驗(yàn)裝置里的空氣足以維持實(shí)驗(yàn)期間小白鼠的生命活動(dòng),瓶口密封,忽略水蒸氣和溫度變化對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響) ( ) A.A處上升,B處下降 B.A、B兩處都下降 C.A處下降,B處上升 D.A、B兩處都不變 16、(8分)在沒有現(xiàn)成的氣體發(fā)生器的情況下,請你選用圖8-2中的部分儀器,裝配成一個(gè)簡易并且能隨用、隨關(guān)、隨停的氣體發(fā)生裝置。 (1)應(yīng)用的儀器是_________(填入儀器的編號)。 (2)若用上述裝置制取氣體,而實(shí)驗(yàn)室只有稀、濃、水、純堿、塊狀石灰石,比較合理的方案應(yīng)選用的藥品是_________。 17、 在半導(dǎo)體工業(yè)中,有一道工序叫燒氫。燒氫的工藝流程如圖8-3所示。工作時(shí),是將石英管D出口處氫氣點(diǎn)燃。半導(dǎo)體硅片、焊片和金屬零件從石英管口送入加熱區(qū),在氫氣還原氣氛中加熱使焊片熔化,將單晶硅與金屬零件焊接在一起。焊接后再將零件拉至冷卻區(qū),冷卻后取出。燒氫工藝中的氫氣純度要求極高,工業(yè)氫氣雖含氫量達(dá)99.9%,但仍含有極微量的水蒸氣和氧氣,所以點(diǎn)燃?xì)錃馇皯?yīng)檢驗(yàn)氫氣的純度。試回答下列問題。 (1)裝置B的作用是__________________;B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________。 (2)裝置C中的物質(zhì)是__________;C的作用是___________。 (3)點(diǎn)燃?xì)錃馇皩(帶導(dǎo)管膠塞)接在D的出口處,目的是___________________。 (4)裝置A是安全瓶,可以防止氫氣燃燒回火,引起爆炸,其中填充大量純銅屑的作用是___________________。 18、 (1)綠色植物可以通過________作用吸收,可以通過________作用將釋放到大氣中。 (2)人類活動(dòng)可以由多種途徑增加大氣中的,請寫出下列會(huì)產(chǎn)生的化學(xué)方程式。 ①石灰窯生產(chǎn)石灰__________; ②煤炭燃燒________________; ③汽油燃燒________________; 19、 錫、鉛兩種元素的主要化合價(jià)是+2價(jià)和+4價(jià),其中+2價(jià)錫元素和+4價(jià)鉛元素的化合物均是不穩(wěn)定的,+2價(jià)錫元素有強(qiáng)還原性,+4價(jià)鉛元素的化合物有強(qiáng)氧化性,例如:還原性比還原性強(qiáng),的氧化性比的氧化性強(qiáng),根據(jù)以上的敘述,回答有關(guān)的問題: (1)寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式: ①氯氣與錫共熱______________; ②氯氣與鉛共熱______________; ③與濃鹽酸共熱_________________。 (2)能說明還原性比還原性強(qiáng)的離子方程式為______________________________ (3)可以寫成,若把它看作一種鹽時(shí),又可寫成。據(jù)化合價(jià)規(guī)律和這種書寫方法,可將用上述氧化物形式表示,其化學(xué)式可寫成________,若看成鹽時(shí)可寫成________。 20.(10分)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)上普遍采用高純硅與純氮在1300℃反應(yīng)獲得氮化硅。 (1)根據(jù)性質(zhì),推測氮化硅屬于________晶體。 (2)根據(jù)性質(zhì),推測氮化硅陶瓷的用途是_________(填序號)。 A.制汽輪機(jī)葉子 B.制有色玻璃 C.制永久性模具 D.制造柴油機(jī) (3)根據(jù)化合價(jià)規(guī)律,推測氮化硅的化學(xué)式為_________。 (4)氮化硅陶瓷抗腐蝕性強(qiáng),除氫氟酸外,它不與其他無機(jī)酸反應(yīng)。試寫出該陶瓷被氫氟酸腐蝕的化學(xué)方程式_____________。 (5)現(xiàn)用四氯化硅和氮?dú)庠跉錃獗Wo(hù)下加強(qiáng)熱反應(yīng),可得較高純度的氮化硅,反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________。 21. 由主要成分是碳酸鋇、碳酸鈣組成的礦石樣品,某課處活動(dòng)小組欲從該樣品中分離出碳酸鋇,盡可能除去。供實(shí)驗(yàn)參考的數(shù)據(jù)見下表。 分離要求:原料是礦石;試劑只有水,不能再用其他試劑;要求將礦石經(jīng)四步反應(yīng)或操作后得到較純凈的碳酸鋇(如圖8-4所示)。 試回答下列問題: (1)在括號中填入實(shí)驗(yàn)的條件或方式:①________;②________。 (2)在方框中填入對應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)式:a_________;b_________。 (3)寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。 :______________________; :_________________。 22. 材料科學(xué)是近年來與化學(xué)有關(guān)的科學(xué)研究的熱點(diǎn)。某新型無機(jī)非金屬材料K由兩種非金屬元素組成,它是一種超硬物質(zhì),具有耐磨、耐腐蝕、抗冷熱沖擊、抗氧化的特性。它是以中學(xué)化學(xué)中的常見物質(zhì)為原料來生產(chǎn)的,圖8-5虛線框外為其生產(chǎn)過程;線框內(nèi)的其它轉(zhuǎn)化是為探究C的組成而設(shè),G、F、H均為難溶于水的白色固體;圖中C、M、K均含A元素,其余物質(zhì)均為中學(xué)化學(xué)中常見的物質(zhì)。 請回答下列問題: (1)指出K可能所屬的晶體類型_______,K晶體中A原子周圍化學(xué)鍵的鍵角均相等,鍵角值為_______。 (2)寫出化學(xué)式,化合物C_______,化合物F_______。 (3)寫出反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式:③__________;⑤__________。 (4)寫出反應(yīng)④的化學(xué)方程式___________。 23. 在25℃時(shí),條件下,將通入10LCO和的混合氣中,使其完全燃燒,干燥后,恢復(fù)至原來的溫度和壓強(qiáng)。 (1)若剩余氣體的體積是15L,則原CO和的混合氣中V(CO)=__________L,___________L。 (2)若剩余氣體的體積是aL,則原CO和的混合氣中_________。 (3)若剩余氣體的體積是aL,則a的取值范圍是___________。 24、 將W g木炭與同時(shí)裝入一個(gè)裝有壓力表體積不變的密閉容器中,壓力表所示壓強(qiáng)為,高溫下容器中木炭與均完全反應(yīng)后恢復(fù)到原溫度,壓力表的示數(shù)為,試求: (1)當(dāng)W取值發(fā)生變化時(shí),反應(yīng)后壓強(qiáng)P也發(fā)生變化,P的最大值(以表示)是______。 (2)以W表示滿足題設(shè)條件的a的取值范圍__________。 (3)在題設(shè)條件下,W、a、P、之間必須滿足函數(shù)系W=f(a、、P),寫出該函數(shù)表達(dá)式:__________________。 參考答案 1.C 植物的光合作用吸收放出。 2.D 納米(nm)是一長度單位;污染少或無污染的食品稱綠色食品;生物固氮通過根瘤菌進(jìn)行。 3.C 純凈物才有固定熔沸點(diǎn),水玻璃是的水溶液。 4.C 依改寫規(guī)則可寫成 5.A 四種非金屬元素依次為Si、C、N、Br,非金屬性最差的是Si。 6.BC 是由碳原子構(gòu)成的分子,它與石墨、金剛石互稱為同素異形體。 7.A 在中,2C原子被氧化作還原劑,一個(gè)C原子被還原作氧化劑。 8.C (少定)、(多變),中和一個(gè)只需一個(gè)。 9.CD 鉛筆芯的原料是石墨;水不能吸收CO(CO不溶于水,常溫下也不與水反應(yīng))。 10.D ②③④⑤發(fā)生“強(qiáng)酸制弱酸”反應(yīng),①⑦生成而反應(yīng)。 11.D HF腐蝕玻璃;濃硝酸、汽油、煤油腐蝕橡皮;堿性溶液可與作用生成使瓶塞與瓶口粘結(jié)。 12.D ,剩余固體大于原試樣質(zhì)量的一半,需再發(fā)生,即全部分解。 13.A R最外層達(dá)飽和所需電子數(shù)可能為2、4或6;又因小于,故R可能是或S。 14.B CO主要來源于煤、石油及含碳元素的物質(zhì)的燃燒和汽車尾氣的排放,根據(jù)人們的活動(dòng)規(guī)律,早晨和晚上CO含量應(yīng)較低。 15.C 小白鼠吸收容器中的氧氣,呼出,被集氣瓶中的吸收,造成集氣瓶中壓強(qiáng)(兩集氣瓶是連通的,壓強(qiáng)相等)減小,所以U形和B處液面上升,A處液面下降。 16.(1)a,c,d,e (2)水、濃、塊狀石灰石 17.(1)除去氧氣;, (2)無水(或堿石灰);吸收水蒸氣 (3)檢驗(yàn)氫氣純度 (4)大量的銅屑可以吸收熱量,降低溫度 18.(1)光合;呼吸 (2)① ② ③ 19.(1)① ② ③ (2) (3) 20.(1)原子晶體 (2)A、C、D (3) (4) (5)(或) 21.(1)①高溫 ②80℃的 (2)、;、 (3),; 22.(1)原子晶體;10928’ (2);(或) (3)③ ⑤ (4) 23.由反應(yīng)原理 ①得,在同溫、同壓下CO和的混合氣體 ② 完全燃燒耗的體積為混合氣體的1/2,即[]/2 (1)當(dāng)=10L時(shí),要使其完全燃燒,必須有。已知,則過量10L。又因反應(yīng)后剩余氣體的體積是15L,在25℃、101KPa條件下,水的狀態(tài)為液體,則剩余氣體為和的混合氣。故反應(yīng)生成的二氣化碳的體積,則由反應(yīng)原理①得:,=10-V(CO)=5L。 (2)由題(1)可以推理得:;依反應(yīng)原理①有;=10L-(a-10)L =(20-a)L。則=(a-10):(20-a)。 (3)由題(2)結(jié)論有:(a-10):(20-a)>0;即a-10>0,20-a>0,所以10- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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