2024届高考一轮复习 第四章 非金属及其化合物 第5讲 无机非金属材料 化学品的合理使用（56张PPT）

(共56张PPT)
第5讲　无机非金属材料　化学品的合理使用(基础落实课)
逐点清(一)　碳及其化合物
(一)碳单质
1．碳的同素异形体
(1)金刚石
碳原子的排列方式：__________的空间网状结构
碳原子的杂化方式：sp3杂化
物理性质：熔点高，硬度大，不导电
正四面体
碳原子的排列方式：层状结构，每层为_________的平面网状结构
碳原子的杂化方式：_____杂化
物理性质：熔点高，硬度小，能导电
(2)石墨
正六边形
sp2
碳原子的排列方式：“足球”状分子，由____边形和_____边形排列而成，其中的C为sp2杂化
物理性质：不导电
(3)足球烯(C60)
正五
正六
CO CO2
物理 性质 无色无味气体，密度比空气小，难溶于水 无色无味气体，密度比空气大，可溶于水(溶解度小)
毒性 有毒(易结合血红蛋白) 无毒(温室效应)
(二)氧化物(CO、CO2)的比较
化学 性质 还原性 可燃性、还原氧化铁 无(灭火)
氧化性 — ①与炽热炭反应
②Mg在CO2中燃烧
与水反应 无 CO2＋H2O H2CO3
与碱反应 (石灰水) 无 Ca(OH)2＋CO2=== CaCO3↓＋H2O(检验CO2)
相互转化 用途 燃料；冶炼金属 灭火；制汽水；植物肥料；化工原料等 续表
(四)草酸、草酸盐的性质
2．草酸盐的性质
(1)(NH4)2C2O4由氨水和草酸溶液反应生成，溶于水，加热分解。
(2)CaC2O4不溶于水、醋酸，溶于盐酸、稀硝酸，灼烧时转变成碳酸钙或氧化钙。
(3)MgC2O4、FeC2O4不溶于水，可由对应的可溶性金属盐与草酸铵反应而得到，加热分解可得到对应金属氧化物。
微点小练
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)金刚石和石墨由相同的元素组成，因此它们具有相同的性质 ( )
(2)金刚石、石墨均为共价晶体，前者熔点较高 ( )
(3)实验室制CO2可以用大理石与稀H2SO4反应制备 ( )
(4)除去CO2中的CO，可以通入装有CuO的玻璃管中并加热 ( )
(5)金属Mg、Na着火可以用CO2灭火 ( )
(6)Na2CO3溶液中通入足量CO2可以生成NaHCO3 ( )
(7)草酸具有还原性，可以被酸性KMnO4氧化为CO2 ( )
×
×
×
×
√
√
√
2．用化学方程式回答下列问题。
(1)除去CO中混有的少量CO2：___________________________________。
(2)除去CO2中混有的少量CO：___________________________________。
(3)除去CO2中混有的少量HCl：________________________________。
(4)水煤气的制备反应方程式：_________________________________
_________________________________________________________。
(5)将2 mol CO2通入含3 mol NaOH的溶液中，反应的化学方程式：_________________________________________________________。
[题点考法·全面练通]
1．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，物理性质差别 很大
D．石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应
解析：二者的转化属于化学反应，但反应中没有元素化合价的变化，不属于氧化还原反应。
答案：D　
2．用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是 (　 )
选项 操作及现象 溶液
A 通入CO2，溶液变浑浊 饱和Na2CO3溶液
B 通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失 Na2SiO3溶液
C 通入CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去 Ca(ClO)2溶液
D 通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊 澄清石灰水
解析：Na2SiO3溶液通入CO2有H2SiO3沉淀生成，继续通CO2，沉淀不溶解，浑浊不消失，B符合题意。
答案：B　
3．将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀的物质的量与通入CO2的体积的关系可表示为 (　 )
解析：将CO2通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，依次发生如下反应：
①Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O
②2KOH＋CO2 === K2CO3＋H2O
③2KAlO2＋3H2O＋CO2===2Al(OH)3↓＋K2CO3
④K2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO3
⑤BaCO3＋H2O＋CO2===Ba(HCO3)2
根据沉淀生成和溶解的情况，对照图像可知，C正确。
答案：C　
[思维建模]
数轴法判断CO2与强碱(OH－)反应的产物
当n(OH－)∶n(CO2)的值不同时，产物如下：
5．草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K1＝5.4×10－2，K2＝5.4×10－5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色，熔点为101 ℃，易溶于水，受热脱水、升华，170 ℃以上分解。
回答下列问题：
(1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是________________________________________，由此可知草酸晶体分解的产物中有____________。装置B的主要作用是____________________________________________。
(2)乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和如图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。
①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、____________。装置H反应管中盛有的物质是________________。
②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是_______________________
_______________________________________________________________。
(3)25 ℃，0.1 mol·L－1的NaHC2O4溶液的pH____7(填“＞”“＝”或“＜”)。
(4)设计实验证明：
草酸的酸性比碳酸的强__________________________________________
________________________________________________________。
解析：(1)结合草酸晶体(H2C2O4·2H2O)的组成可知，澄清石灰水应是用来检验其分解产物CO2的存在。因草酸晶体易升华，且草酸钙难溶于水，若草酸进入C装置，会干扰CO2的检验，故装置B中冰水的主要作用是冷凝挥发出来的草酸。(2)①要验证草酸晶体分解产物中还有CO，只能通过检验CO与CuO反应的产物CO2的存在来达到这一目的。因为草酸晶体的分解产物本身含有CO2，会对CO的检验造成干扰，所以在检验CO前应将分解产物中的CO2除尽，可选用F装置来除去CO2，D装置用来检验CO2是否除尽。将除去CO2的气体通过盛有无水氯化钙的装置G干燥，然后通过盛有CuO的装置H，CuO将CO氧化为CO2，再将气体通过盛有澄清石灰水的D装置，用来检验CO2的存在。因CO有毒，最后可将尾气通过排水法收集。
答案：(1)有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊　CO2　冷凝(水蒸气、草酸等)，防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2的检验
(2)①F、D、G、H、D、I　CuO　②前一个D中澄清石灰水不变浑浊，H中黑色粉末变为红色，其后的D中澄清石灰水变浑浊　(3)＜　(4)向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液，有气泡产生
逐点清(二)　硅　无机非金属材料
(一)硅及其化合物
硅元素在自然界中主要以二氧化硅和硅酸盐等化合态的形式存在于地壳中。
1．单质硅
(1)晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，其结构类似于金刚石，熔沸点很高、硬度大，导电能力介于导体和绝缘体之间，是良好的
_________材料。
半导体
(2)硅与强碱溶液生成氢气(特征反应)：
Si＋2NaOH＋H2O===______________________。
(3)硅的工业制法：
Na2SiO3＋2H2↑
续表
2．SiO2的性质
(1)酸性氧化物：
SiO2＋2NaOH===_____________________。
(2)高温下，Na2CO3与SiO2反应制玻璃：
Na2SiO3＋H2O
3．硅酸
(1)硅酸是难溶于水的弱酸。
(2)硅酸的制法：Na2SiO3＋CO2＋H2O===___________________。(SiO2不溶于水，不能直接与水反应制备硅酸)
4．硅酸盐
(1)硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。
(2)硅酸钠：硅酸钠溶液俗称_______，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。
H2SiO3↓＋Na2CO3
水玻璃
(二)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。
水泥 玻璃 陶瓷
生产原料 石灰石、黏土 纯碱、石灰石、石英 黏土
主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑
2．新型无机非金属材料
(1)以硅为主体的硅芯片、硅太阳能电池。
(2)以二氧化硅为主体的光导纤维。
(3)新型陶瓷：高温结构陶瓷(碳化硅、氮化硅)；压电陶瓷(钛酸盐和锆酸盐)；透明陶瓷(氧化铝、氧化钇、氮化铝、氟化钙)；超导陶瓷等。
(4)碳纳米材料：富勒烯、碳纳米管、石墨烯。
[题点考法·全面练通]
题点(一)　硅及其化合物的性质及应用
1．下列说法不正确的是 (　 )
A．SiO2能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃
B．向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶
C．氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si3N4
D．石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能
解析：晶体硅是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能，而不是二氧化硅。
答案：D　
2．下列转化不能一步完成的是 (　 )
A．Si→Na2SiO3 B．SiO2→H2SiO3
C．Na2CO3→Na2SiO3 D．H2SiO3→SiO2
解析：　二氧化硅不溶于水，不能直接与水反应制备硅酸。
答案：B
3．下列关于二氧化硅的说法正确的是 (　 )
A．二氧化硅是酸性氧化物，故不能与酸反应
B．二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆
C．二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发 生反应
解析：A项，SiO2与氢氟酸反应；
B项，光导纤维传导光不导电；
D项，反应中氧化剂(SiO2)与还原剂(C)的物质的量比为1∶2，质量比为5∶2。
答案：C　
　[归纳拓展]　硅酸盐改写成氧化物形式的方法
(1)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，不同氧化物间以“·”隔开。
(2)各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。
题点(二)　无机非金属材料
4．(2022·河北等级考)定窑是宋代五大名窑之一，其生产的白瓷闻名于世。下列说法正确的是 (　 )
A．传统陶瓷是典型的绝缘材料
B．陶瓷主要成分为SiO2和MgO
C．陶瓷烧制的过程为物理变化
D．白瓷的白色是因铁含量较高
解析：陶瓷是良好的绝缘体，传统陶瓷是典型的绝缘材料，常用于高压变压器，A正确；
陶瓷的主要成分为硅酸盐，而不是SiO2和MgO，B错误；
陶瓷烧制过程发生复杂的化学、物理变化，C错误；
由于Fe2＋、Fe3＋和铁的氧化物均有颜色，故陶瓷中含铁量越多，陶瓷的颜色越深，白瓷的白色是因为铁含量较低甚至不含铁，D错误。
答案：A　
5．我国在航天、军事、天文等领域的发展受到世界瞩目，它们与化学有着密切联系。下列说法正确的是 (　 )
A．中国“天眼”的“眼眶”是钢铁结成的圈梁，属于新型无机非金属材料
B．中国“歼 20”上用到的氮化镓材料属于合金材料
C．“神舟十五号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷是新型无机非金属材料
D．“天宫二号”空间实验室的太阳能电池板的主要材料是二氧化硅
解析：钢铁属于金属材料，故A项错误；
氮化镓是化合物，不属于合金，故B项错误；
高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，故C项正确；
太阳能电池板的主要材料是单质硅，故D项错误。
答案：C　
6．新材料的新秀——石墨烯、氧化石墨烯已成为物理、化学、材料科学研究的国际热点课题。其结构模型如图所示。
解析：石墨烯是碳的单质，不是化合物，A错误；
氧化石墨烯因为还含有氢元素，故不是石墨烯的氧化物，也不是碳的同素异形体，B、C错误；
由于氧化石墨烯结构中含有羟基和羧基等亲水基团，所以具有一定的亲水性，D正确。
答案：D　
逐点清(三)　化学品的合理使用
(一)化肥的合理使用
1．化肥的合理施用
考虑因素 土壤_______、作物营养状况，根据_________________进行科学施用
过量施用化肥的危害 ①部分化肥随着雨水流入河流和湖泊，造成____________，产生______等污染现象。
②不合理施用化肥会影响土壤的_______和土壤______
酸碱性
化肥本身的性质
水体富营养化
水华
酸碱性
结构
2．合理施用农药
(1)农药的发展方向：高效→______→_______。
(2)不合理施用农药的危害
①农药可能会破坏害虫与天敌之间的________，一些害虫还会产生抗药性。
②蜜蜂等传粉昆虫对农药很敏感，大田用药如不注意就会引起这些昆虫的大量死亡。
③农药施用方法、用量和时机不当，会造成土壤和作物的农药残留超标，以及大气、地表水和地下水的污染。
低毒
低残留
生态平衡
(二)合理用药
1．药物的分类
按照来源 分为__________与____________
按照作用 分为抗酸药、解热镇痛药、抗生素、合成抗菌药、安眠药、镇静药、止泻药等
天然药物
合成药物
2．阿司匹林
(1)阿司匹林的化学名称为______________，具有__________作用。
(2)以水杨酸为原料制取阿司匹林的化学方程式为
乙酰水杨酸
解热镇痛
[注意]　长期大量服用阿司匹林会导致胃痛、头痛、眩晕、恶心等不适症状。
(三)食品添加剂的使用
1．食品添加剂
是指为改善__________和色、香、味，以及防腐、保鲜和加工工艺的需要而加入食品中的人工合成或天然物质。
2．食品添加剂分类
食品品质
按照来源 分为_____和_____合成
按照功能 分为着色剂、防腐剂、抗氧化剂等
天然
人工
3．常见食品添加剂
[题点考法·全面练通]
1．在化肥和农药的施用过程中，下列叙述中正确的是　 (　 )
A．为了提高含氮量，可以不必考虑施用过程中化肥对土壤产生的不良影响
B．农村有句谚语“雷雨发庄稼”，雷雨给庄稼施加了复合肥
C．为增强作物的抗寒、抗旱能力，可以适当地施用一些磷肥
D．使用了某一效果显著的杀虫剂后，可以长期使用，不必更换品牌
解析：磷肥可以促进作物生长，增强作物的抗寒、抗旱能力。
答案：C　
2．药物是人类抵御疾病的重要武器之一。下列有关药物的说法不正确的是
(　 )
A．“胃得乐”(主要成分为碳酸镁)是一种抗酸药
B．鸦片、吗啡、海洛因等这些物质属于毒品
C．青霉素能抑制细菌细胞壁的生长，致使细菌因细胞破裂而死亡
D．“阿司匹林”是一种重要的抗生素
解析：阿司匹林不是抗生素，是一种重要的合成药物，具有解热镇痛
作用。
答案：D　
3．下列有关食品中的添加剂不正确的是 (　 )
A．做馒头时在面粉中添加少量NaHCO3，可以使馒头又松又软
B．葡萄酒中通常添加少量SO2，既可以杀菌，又可防止营养成分被
氧化
C．牛奶中掺入三聚氰胺可以提高蛋白质含量
D．补血剂硫酸亚铁片与维生素C同时服用效果更佳
解析：三聚氰胺为有毒物质，牛奶中不能掺入此物质，C项错误。
答案：C　
4．以下说法中正确的是 (　 )
A．“感冒冲剂”中含有可卡因，是毒品，不能服用
B．手术后给病人注射了一支“杜冷丁”，这是毒品，会使人上瘾
C．吃了摇头丸能提神，只吃一次不上瘾
D．对毒品严格控制，善于利用，会给人类带来益处
解析：只要不是因为非医疗用途，可卡因在不超量的情况下，根据医生的建议也可用于治病，A错误；
给手术后的病人注射一支“杜冷丁”，是用于医治疾病，不能算毒品，B错误；摇头丸是毒品，不能食用，C错误。
答案：D　
谢
谢
观
看