2020版高考化学(课标Ⅲ)一轮课件:专题七 碳、硅及其化合物 无机非金属材料 .pptx
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1、专题七 碳、硅及其化合物 无机非金属材料,高考化学 (课标),A组 课标卷区题组,五年高考,考点一 碳及其化合物,考点二 硅及其化合物 无机非金属材料,1.(2012课标,8,6分)下列说法中正确的是 ( ) A.医用酒精的浓度通常为95% B.单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料 C.淀粉、纤维素和油脂都属于天然高分子化合物 D.合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料,答案 B A中医用酒精的浓度通常为75%;C中油脂不属于高分子化合物;D中合成纤维属于 有机高分子材料。,2.(2015课标,7,6分)食品干燥剂应无毒、无味、无腐蚀性及环境友好。下列说法 的是 ( ) A.硅胶可用作食品干
2、燥剂 B.P2O5不可用作食品干燥剂 C.六水氯化钙可用作食品干燥剂 D.加工后具有吸水性的植物纤维可用作食品干燥剂,答案 C CaCl26H2O为结晶水合物,不能继续吸水,故不可用作食品干燥剂,C项错误;硅胶、 加工后具有吸水性的植物纤维均具有一定的吸水性,可用作食品干燥剂,A、D项正确;P2O5吸 水生成的磷酸有一定的毒性,故不可用作食品干燥剂,B项正确。,审题技巧 抓住题干中的关键词“无毒、无味、无腐蚀性”来作答。,知识拓展 物质能否作食品干燥剂主要考虑其安全性和吸水性。对食品会造成污染或本身 有毒的物质不可以用作食品干燥剂。,B组 课标、课标、自主命题省(区、市)卷题组,考点一 碳及其
3、化合物,1.(2018江苏单科,1,2分)CO2是自然界碳循环中的重要物质。下列过程会引起大气中CO2含量 上升的是 ( ) A.光合作用 B.自然降雨 C.化石燃料的燃烧 D.碳酸盐的沉积,答案 C 本题考查CO2排放对环境影响的相关知识。A项,光合作用会吸收CO2放出O2;B项, 自然降雨对大气中的CO2含量影响不大;D项,碳酸盐的沉积对大气中的CO2含量影响不大。,知识拓展 植物的光合作用吸收CO2,植物的呼吸作用会释放CO2。,2.(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 ( ),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
4、,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。,3.(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
5、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+)r(Mg);D项,该反应的化学能还转化为光能等其他能 量。,4.(2019江苏单科,20,14分)CO2的资源化利用能有效减少CO2排放,充分利用碳资源。 (1)CaO可在较高温度下捕集CO2,在更高温度下将捕集的CO2释放利用。CaC2O4H2O热分解可 制备CaO,CaC2O4H2O加热升温过程中固体的质量变化如图1。 图1 写出400600 范围内分解反应的化学方程式: 。 与CaCO3热分解制备的CaO相比,CaC2O4H2O热分解制
6、备的CaO具有更好的CO2捕集性能,其 原因是 。,(2)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如图2。 图2 写出阴极CO2还原为HCOO-的电极反应式: 。 电解一段时间后,阳极区的KHCO3溶液浓度降低,其原因是 。,(3)CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法,其过程中主要发生下列反应: 反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) H=41.2 kJmol-1 反应:2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) H=-122.5 kJmol-1 在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下,CO2平衡转化率和平衡
7、时CH3OCH3的选择性随温度 的变化如图3。其中: CH3OCH3的选择性= 100%,图3,温度高于300 ,CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是 。 220 时,在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后,测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A 点)。不改变反应时间和温度,一定能提高CH3OCH3选择性的措施有 。,答案 (14分)(1)CaC2O4 CaCO3+CO CaC2O4H2O热分解放出更多的气体,制得的CaO更加疏松多孔 (2)CO2+H+2e- HCOO-或CO2+HC +2e- HCOO-+C 阳极产生O2,pH减小,HC 浓度降低;K+部分迁移至阴极区 (3)反应
8、的H0,反应的H0,温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升,使CO2转化 为CH3OCH3的平衡转化率下降,且上升幅度超过下降幅度 增大压强、使用对反应催化活性更高的催化剂,解析 本题涉及的知识点有热重实验、电解原理的应用、化学平衡移动等,通过分析图像,做 出合理解释,考查了学生分析和解决化学问题的能力,体现了变化观念与平衡思想的学科核心 素养,以及创新思维和创新意识的价值观念。 (1)根据图中质量变化可知,CaC2O4H2O分解产生的气态产物依次为H2O(g)、CO、CO2,固体 分解过程为CaC2O4H2OCaC2O4CaCO3CaO。 CaO捕集CO2的性能与CaO与CO2气体的接触
9、面积有关,CaC2O4H2O分解产生的气体更多,使 生成的CaO更加疏松多孔,捕集性能更好。 (2)CO2、HCOO-中碳元素化合价分别为+4、+2价,阴极电极反应式为CO2+2e-+H+ HCOO -。 阳极区生成O2:4OH-4e- O2+2H2O(或2H2O-4e- O2+4H+),溶液pH减小,HC 与H+ 反应生成CO2逸出,K+部分通过阳离子交换膜移向阴极区,故阳极区KHCO3溶液浓度降低。 (3)从反应特点看,反应是吸热反应、反应是放热反应,温度升高,CH3OCH3的选择性急 剧下降,大于300 时CO2平衡转化率上升,说明升高温度,反应中CO2的转化率上升幅度超过 反应中CO2
10、的转化率降低幅度。,反应是气体分子数减小的反应,可以增大压强使平衡向右移动;从影响反应速率的角度考 虑,反应时间不变的条件下,可使用对反应催化活性更高的催化剂。,5.(2018天津理综,10,14分)CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问 题: (1)CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,CO2主要转化为 (写离子符号);若 所得溶液c(HC )c(C )=21,溶液pH= 。(室温下,H2CO3的K1=410-7;K2=510-11) (2)CO2与CH4经催化重整,制得合成气: CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) 已知上述反应中相关的
11、化学键键能数据如下:,则该反应的H= 。分别在V L恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压,容积可变)中, 加入CH4和CO2各1 mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是 (填“A”或“B”)。 按一定体积比加入CH4和CO2,在恒压下发生反应,温度对CO和H2产率的影响如图1所示。此 反应优选温度为900 的原因是 。 图1,(3)O2辅助的Al-CO2电池工作原理如图2所示。该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物 Al2(C2O4)3是重要的化工原料。 图2 电池的负极反应式: 。 电池的正极反应式:6O2+6e- 6 6CO2+6 3C2 +6O2 反应过程中O
12、2的作用是 。,该电池的总反应式: 。,答案 (14分)(1)C 10 (2)+120 kJmol-1 B 900 时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低 (3)Al-3e- Al3+(或2Al-6e- 2Al3+) 催化剂 2Al+6CO2 Al2(C2O4)3,解析 (1)NaOH溶液吸收CO2后所得溶液pH=13,CO2主要转化为C ;由H2CO3的二级电离平 衡常数知,当溶液中c(HC )c(C )=21时,K2= = =510-11,故c(H+)=110 -10molL-1,则溶液pH=10。 (2)由已知键能数据知,反应的H=4413 kJmol-
13、1+2745 kJmol-1-(21 075 kJmol-1+2436 kJ mol-1)=+120 kJmol-1;已知正反应是气体分子数增大的吸热反应,A(恒容)与B(恒压,容积可变)相 比,B中压强小于A,减压平衡正向移动,则B容器中反应达到平衡后吸收的热量较多。观察图 像知,900 时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低,故 此反应优选温度为900 。 (3)观察原电池工作原理图知,铝电极作负极,多孔碳电极作正极,故负极反应式为Al-3e- Al3 +;正极反应式为6O2+6e- 6 、6CO2+6 3C2 +6O2,由此可知反应过程中O2的作用 是催
14、化剂;电池总反应式为2Al+6CO2 Al2(C2O4)3。,易混易错 恒容容器是指容积不变的容器,气体的量发生变化时压强发生改变;恒压容器是指 压强不变的容器,气体的量发生变化时容器容积发生改变。,6.(2015北京理综,27,14分)研究CO2在海洋中的转移和归宿,是当今海洋科学研究的前沿领域。 (1)溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在,其中HC 占95%。写出CO2溶于水产生HC 的方程式: 。 (2)在海洋碳循环中,通过如图所示的途径固碳。 写出钙化作用的离子方程式: 。 同位素示踪法证实光合作用释放出的O2只来自于H2O。用18O标记物质的光合作用的化学 方程式如下,将其补充完
15、整: + (CH2O)x+x18O2+xH2O,(3)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上,其准确测量是研究海洋碳循环的基础。测量溶 解无机碳,可采用如下方法: 气提、吸收CO2。用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收(装置示意图如下)。将虚 线框中的装置补充完整并标出所用试剂。 滴定。将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3,再用x molL-1 HCl溶液滴定,消耗y mL HCl溶 液。海水中溶解无机碳的浓度= molL-1。,(4)利用下图所示装置从海水中提取CO2,有利于减少环境温室气体含量。 结合方程式简述提取CO2的原理: 。 用该装置产生的物质处理b室排出的海水,合格后排
16、回大海。处理至合格的方法是 。,答案 (14分)(1)CO2+H2O H2CO3、H2CO3 H+HC (2)2HC +Ca2+ CaCO3+CO2+H2O xCO2 2x O (3) (4)a室:2H2O-4e- 4H+O2,H+通过阳离子膜进入b室,发生反应:H+HC CO2+H2 O c室的反应:2H2O+2e- 2OH-+H2,用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调至接近装 置入口海水的pH,解析 (3)向盛有海水的装置中通入N2应长进短出,酸化海水应用难挥发的H2SO4。 由NaHCO3+HCl NaCl+CO2+H2O可以看出,n(NaHCO3)=n(HCl),c(C)= = =
17、 molL-1。 (4)a室为阳极室,H2O放电生成的H+可通过阳离子膜进入b室与HC 反应产生CO2;c室为阴极 室,H2O放电生成OH-使c室溶液呈碱性,故用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调至接近 装置入口海水的pH后,再将其排回大海。,考点二 硅及其化合物 无机非金属材料,7.(2019北京理综,6,6分)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 ( ),答案 A 本题以新材料为背景考查金属材料、无机非金属材料、有机合成材料等知识;以 我国科研成果为载体考查学生的识记、再现及辨识能力;借助物质的组成、性质考查学生宏 观辨识与微观探析的学科核心素养
18、,体现了增加民族自豪感的价值观念。 B项,2022年冬奥会的速滑服是由有机合成材料制成的;C项,碳包覆银纳米线是金属材料;D项, 钛合金筛网轮是金属材料。知识拓展 目前材料主要有三大类,一类是金属材料,一类是无机 非金属材料,一类是有机材料。无机非金属材料包括传统无机非金属材料和新型无机非金属 材料,有机材料分为天然有机材料和合成有机材料。,8.(2019课标,7,6分)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
19、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,答案 A 本题涉及的考点是传统硅酸盐材料陶瓷的有关性质,考查了学生对基础化学知识 的再现、辨认、整合能力,体现了宏观辨识与微观探析的学科核心素养,并且弘扬了中华优秀 传统文化。 A项,氧化铁为红色固体,瓷器的青色不可能来自氧化铁,故错误。知识拓展 三大传统硅酸盐 材料:陶瓷、水泥、玻璃。其中陶器、瓷器是在中国诞生的,是中华文明的象征之一。,9.(2017北京理综,6,6分)古丝绸之路贸易中的下列商品,主要成分属于无机物的是 ( ),答案 A 本题考查物质主要成分的辨别。瓷器的主要成分是硅酸盐,属于无机物;丝
20、绸的主 要成分是蛋白质,属于有机物;茶叶、中草药的主要成分是有机物。,易混易错 棉花的主要成分是纤维素,蚕丝的主要成分是蛋白质,光导纤维的主要成分是SiO2, 合成纤维是有机高分子化合物。,10.(2017课标,26,14分)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有 一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示: 回答下列问题: (1)在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。加入硝酸的 目的是 ,还可使用 代替硝酸。 (2)沉淀A的主要成分是 ,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应,该反应的化学方程式为 。 (3)
21、加氨水过程中加热的目的是 。沉淀B的主要成分为 、 (写化学式)。 (4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后,用KMnO4标准溶液滴定,通过测定草酸的量可间接获知钙的 含量,滴定反应为:Mn +H+H2C2O4 Mn2+CO2+H2O。实验中称取0.400 g水泥样品,滴定时 消耗了0.050 0 molL-1的KMnO4溶液36.00 mL,则该水泥样品中钙的质量分数为 。,答案 (1)将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+ H2O2 (2)SiO2(或H2SiO3) SiO2+4HF SiF4+2H2O(或H2SiO3+4HF SiF4+3H2O) (3)防止胶体生成,易沉淀分离 Al(OH
22、)3 Fe(OH)3 (4)45.0%,解析 本题以物质转化流程为主线,考查Ca、Al、Fe、Mg、Si等元素及其化合物的相关知 识。 (1)水泥样品中铁的氧化物主要为Fe2O3,其中可能含有少量的FeO,酸溶时加入几滴硝酸可将Fe2+ 氧化为Fe3+,保证在除去铁离子的同时,不影响钙含量的测定;将Fe2+氧化为Fe3+的氧化剂还可 以选择H2O2,该氧化剂的还原产物为H2O,不会引入其他杂质。 (2)SiO2不溶于盐酸、硝酸等强酸,但可溶于氢氟酸。 (3)Fe3+、Al3+在沉淀的过程中容易形成胶体而无法沉淀分离,采取加热的方法可加速微粒凝聚 形成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀,从而易于
23、分离;pH为45时Al3+、Fe3+可完全沉淀,而Mg2+、Ca2+不 沉淀,故沉淀B的主要成分为Al(OH)3、Fe(OH)3。 (4)配平方程式可得对应关系式: 2KMnO45H2C2O45CaC2O45Ca2+ 2 mol 540 g 0.050 036.0010-3 mol m(Ca2+) m(Ca2+)=0.180 g,故(Ca2+)= 100%=45.0%。,思路梳理 由含Ca元素的混合物得到CaC2O4,故流程中必须除去Fe3+、Mg2+、Al3+、SiO2等,可 以分析每一次分离对象,从而轻松完成元素变化分析。,C组 教师专用题组,考点一 碳及其化合物,1.(2014课标,27
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