2010年《高考风向标》化学 第三部分 非金属元素及其化合物 第15讲 碳族元素 无机非金属材料
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| 名称 | 2010年《高考风向标》化学 第三部分 非金属元素及其化合物 第15讲 碳族元素 无机非金属材料 |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 487.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2009-08-26 10:28:00 | ||
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文档简介
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第15讲 碳族元素 无机非金属材料
★考情直播
1.考纲要求
考纲内容 能力要求 考向定位
1．了解常见非金属单质及其重要化合物的主要性质及应用。 2．了解常见非金属单质及其重要化合物对环境质量的影响。 1．碳族元素的组成、结构、性质及相互关系。 2．C、CO、CO2、CaCO3的性质和用途，CO32的检验。3．金刚石、石墨、晶体硅、二氧化硅的结构和性质4．新型无机非金属材料与传统无机非金属材料的特点。 碳及其化合物的相互转化关系是高考的重要内容，主要考点有：①碳族元素的原子结构特征及性质；②碳的同素异形体比较；③碳的两种氧化物的比较及检验；④碳酸盐的性质与检验。⑤硅及其化合物转化关系；⑥无机非金属材料。今后的命题方向：①以碳及其化合物的相互转化关系为基础综合考查元素及化合物知识；②以CO的还原性为命题点，综合考查化学实验设计和氧化还原反应；③以碳及其他元素形成的化合物为命题点，设计框图，综合考查推理能力、分析、综合等诸种思维能力。
2.考点整合
考点1 碳族元素
1．碳族元素的化合价
碳族元素常见化合价为+2和+4，其中碳、硅、锗、锡的 价化合物较稳定，而铅的 价化合物稳定。由氧化还原反应的化合价升降来研究碳族元素的物质，其性质规律如下：
（1）碳族元素的单质以 为主，如碳、硅都被氧气氧化。碳作还原剂，温度越高，还原性 ，高温时碳可还原氧化铜。锡、铅都能与盐酸反应置换出氢气等。
（2） 价化合物有还原性。如CO高温时能还原某些金属氧化物（Fe2O3、CuO等）。
（3） 价化合物有氧化性。如CO2和碳高温下反应生成CO，PbO2在化学反应中是强氧化剂等。
2．除去CO、CO2气体中混有的杂质（括号内为杂质）
（1）CO(CO2) ：通过盛有的 洗气瓶。
（2）CO2(CO)：通过盛放 的硬质玻璃官。
（3）CO2(O2)：通过盛放 的硬质玻璃管。
（4）CO2(SO2)：通过 或 。
（5）CO2(HCl)：通过 。
（6）CO2(H2S)：通过 。
[例1]（2007年山东）下图所示为常见气体制备、分离、干爆和性质验证的部分仪器装置（加热设备及夹持固定装置均略去），请根据要求完成下列各题（仪器装置可任意选用，必要时可重复选择，a、b为活塞）。
（1）若气体入口通入CO和CO2的混合气体，E内放置CuO，选择装置获得纯净干燥的CO，并验证其还原性及氧化产物，所选装置的连接顺序为 （填代号）。能验证CO氧化产物的现象是 。
（2）停止CO和CO2混合气体的通入，E内放置Na2O2，按A→E→D→B→H装置顺序制取纯净干燥的O2，并用O2氧化乙醇。此时，活塞a应 ，活塞b应 。需要加热的仪器装置有 （填代号），m中反应的化学方程式为 。
（3）若气体入口改通空气，分液漏斗内改改加浓氨水，圆地烧瓶内改加 NaOH 固体，E内装有铂铹合金网，按A→G→E→D装置程序制取干燥氧气，并验证氨的某些性质。
①装置A中能产生氨气的原因有： 。
②实验中观察到E内有红棕色气体现出，证明氨气具有 性。
[解析]（1）根据实验要求，A装置中通入的气体为CO和CO2的混合气，在A中，CO2 被氢氧化钠吸收，若要获得纯净干燥的CO，需要选取装置C，证明CO2 被除尽，然后通过盛有浓硫酸的B除去水蒸气，要验证CO的还原性，需要装有CuO的装置E，验证CO的氧化产物CO2 ，还需要装置C，最后需要F除去为反应的CO。所选装置的连接顺序是ACBECF，能验证CO的氧化产物的实验现象是：AB之间的C装置中溶液保持澄清，EF之间的C装置中溶液变浑浊。
（2）停止通入CO和CO2 的混合气体，需要关闭活塞a，然后打开活塞b，此时稀硫酸与碳酸钠溶液（CO2 与NaOH反应生成的）反应，反应生成的CO2气体进入E中，并与 与Na2O2反应产生氧气，氧气通过D除去可能存在的CO2，通过B除去水蒸气，得到纯净干燥的氧气，氧气氧化乙醇的条件是需要加热且有铜做催化剂，因此需要加热k使乙醇挥发，并且加热m，使氧气与乙醇蒸气反应，反应的化学方程式是：2CH3CH2OH+O2
2CH3CHO+2H2O。
（3）氢氧化钠固体易吸水并且在溶于水时放出大量的热，氢氧化钠溶于水后溶液中的OH—的浓度增大，这些因素均能浓氨水中的化学平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONH4+＋OH向逆反应方向移动，使浓氨水中的氨气放出。根据常识可以判断出在E中出现的红棕色气体应该是NO2，由氨气和NO2中氮元素的化合价可以判断氨气被氧化生成NO2 氨气体现出的是还原性。
【答案】（1）ACBECF AB之间的C装置中溶液保持澄清，EF之同的C装置中溶液变浑浊 （2）关闭 打开 k m 2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O
（3）①氢氧化钠溶于水放出大量热，温度升高，使氨的溶解度减小而放出；氧氧化钠吸水，促使氨放出；氢氧化钠电离出的OH增大了氨水中OH浓度，促使氨水电离平衡左移，导致氨气放出。②还原
【方法技巧】本题得分的关键是应明确实验目的：证明混合气体中有CO和H2。要想达到目的，只能利用它们的还原性将之转化为CO2和H2O来检验，同时又要防止CO2和水蒸气的干扰，所以，用CO和H2还原CuO之前，必须首先除去CO2和水蒸气。本题应先解决第（4）问。
考点2 碳酸盐性质的一般规律
1．溶解性规律：碱金属的正盐溶解度 酸式盐（如：Na2CO3 NaHCO3）；碱土金属（第ⅡA族）的正盐溶解度 酸式盐〔如：CaCO3 Ca(HCO3)2〕。
2．稳定性：难溶性的碳酸盐、(NH4)2CO3及酸式盐受热 ；可溶性的碳酸盐较稳定，受热 ；一般来说：稳定性大小顺序为正盐 酸式盐。
3．酸式盐与碱反应时的产物要根据相对用量判断。如在Ca(HCO3)2溶液中滴加NaOH溶液：Ca(HCO3)2+NaOH （NaOH少量）
Ca(HCO3)2+2NaOH （NaOH过量）
4．CO32和HCO3的检验
（1）CO32的检验方法：向待检溶液中滴加过量的 溶液，生成 ，再加入
，白色沉淀又溶解，且生成无色、无味的气体，则检得溶液中有CO32。
（2）HCO3的检验方法：向待检溶液中滴加足量的 的可溶性盐溶液，若无明显现象，再向溶液中加入足量的 （如 等）溶液，溶液中逸出无色、无味的气体，则待检溶液中有HCO3。
[特别提醒]：①检验CO32：试剂CaCl2溶液也可用Ca(NO3)2、BaCl2、Ba(NO3)2等的溶液代替，但不可用Ca(OH)2溶液或Ba(OH)2溶液，原因是无法排除HCO3的干扰。②检验HCO3：Ca2+或Ba2+的溶液不可用Ca(OH)2溶液或Ba(OH)2溶液，原因是OH将HCO3转化为CO32；加酸后要通过气体的气味排除HSO3的干扰。
[例2]（2007年上海理综）（1）钟乳石和石笋的主要成分是碳酸钙，其形成过程如右图所示。随着旅游人数的增加，潮湿溶洞中的钟乳石和石笋受到二氧化碳侵蚀，其化学方程式为：__________________________________。
（2）某学生提出一个修复溶洞底部受损石笋的研究方案，由以下五步组成，正确的实验步骤依次是__________。
①将盛有碱溶液的容器置于石笋的上部 ②配制一定浓度的碱溶液 ③选择合适的碱 ④调节碱溶液下滴的速度 ⑤观察石笋表面复原情况
[解析]从图可见，石笋受损是由于地表水中溶有CO2，CO2可溶解石笋，生成Ca(HCO3)2，而Ca(HCO3)2在受热的情况下会分解生成CaCO3，形成钟乳石和石笋。修复溶洞底部受损的石笋应用能与Ca(HCO3)2反应的碱。故实验的第一步是选择合适的碱，再配制一定浓度的碱溶液后进行修复操作①④⑤。
【答案】（1）CaCO3＋CO2 + H2OCa(HCO3)2 （2）③②①④⑤
【误区警示】认为应先观察石笋表面复原情况，根据石笋表面复原情况调节碱溶液下滴的速度，易将④和⑤搞反。
考点3 硅及其化合物的特性
1．Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：2C＋SiO2
2．非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si却放出H2：Si＋2Na2OH＋H2O＝
3．非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能与HF作用：Si+4HF＝
4．非金属单质一般为非导体，但Si为 。
5．SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备H2SiO3。
6．非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiO2的熔沸点却 。
7．酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2＋4HF＝
8．无机酸一般易溶于水，H2SiO3却难溶于水。
9．因碳酸的酸性强于硅酸，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应：Na2SiO3
+CO2+H2O＝ ，但在高温下2Na2CO3+SiO2 也能发生。
10．Na2SiO3的水溶液称水玻璃，但它与玻璃的成分大不相同，硅酸钠水溶液（即水玻璃）俗称 ，但它却是 的溶液，并不是 溶液。
[特别提醒]：硅与氢氧化钠溶液反应时，实际上是水被分解了，碱的存在只是起了加速作用，其过程可认为：Si＋3H2O＝H2SiO3＋2H2↑，H2SiO3＋2NaOH＝Na2SiO3＋2H2O。显然，Si失去电子，是还原剂；H2O中的H得到电子，H2O是氧化剂；NaOH既不是氧化剂，又不是还原剂，它只是反应物而已。综合上述两个反应得到总化学方程式：Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑。
[例3]能说明常温下二氧化硅是很坚硬的固体而二氧化碳是气体的原因是 （ ）
A．硅的非金属性比碳的活泼
B．二氧化硅中硅氧键的类型和二氧化碳中碳氧键不同
C．硅氧键的键能比碳氧键的键能大得多
D．二氧化硅晶体类型和二氧化碳晶体不同
[解析]本题比较两种晶体的物理性质，应该从晶体所属类别入手。由于SiO2是一种空间网状结构的原子晶体，而CO2是靠分子间作用力结合在一起的分子晶体，因此SiO2晶体的熔沸点高、硬度大，而二氧化碳的熔沸点低。
【答案】D
【误区警示】对两种晶体结构认识模糊以及对物理性质差异原因的认识不清，而认为SiO2和CO2属于同主族元素的两种化合物，对应的晶体类型相同，性质上的差异应该在于二氧化硅中硅氧键和二氧化碳中碳氧键间类型和键能的差异。从而错选B、C。
考点4 无机非金属材料
1．传统无机非金属材料——水泥和玻璃的生产方法
硅酸盐产品 水泥 玻璃
主要设备 水泥回转窑 玻璃窑
原料 石灰石和粘土 纯碱、石灰石、石英(过量)
反应原理 复杂的物理-化学变化 Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑
主要成份
反应条件
2．新型无机非金属材料
新开发利用的无机非金属材料主要有氮化硅（Si3N4)、刚玉（Al2O3）等陶瓷，碳化硼、光导纤维(主要成分是SiO2)等，这些材料具有特殊结构、特殊功能。
传统非金属材料具有抗腐蚀、耐高温等许多优点，但质脆，耐热冲击差。
新型非金属材料继承了传统非金属材料的优点，并克服了缺点，主要具有以下特性：①
；② ；③ ；④ 。
[特别提醒]：复杂硅酸盐可以看成碱性氧化物和酸性氧化物所组成的复杂化合物，因此可以改写为aMxOy·bSiO2·cH2O的方式（具体顺序是：碱性氧化物·两性氧化物·酸性氧化物·水），如硅酸钙：3CaO·SiO2、铝酸三钙：3CaO·Al2O3；高岭土：Al2O3·2SiO2·2H2O。
[例4]（2008届南通市第一次调研测试）汉代器物上的颜料“汉紫”至今尚没有发现其自然存在的记载。20世纪80年代科学家进行超导材料研究时，偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡（化学式：BaCuSi2Ox，Cu为＋2价），下列有关“汉紫”的说法中不正确是 （ ）
A．用盐的形式表示：BaSiO3·CuSiO3 B．用氧化物形式表示：BaO·CuO·2SiO2
C．易溶于强酸、强碱 D．性质稳定，不易褪色
[解析]根据化合物中正负化合价的代数和等于零可知，A、B正确。硅酸盐只溶于强酸不溶于强碱，C错。从题给信息：汉代器物上的颜料“汉紫”可知“汉紫”性质稳定，不易褪色，D正确。
【答案】C
★ 高考重点热点题型探究
热点1 碳族元素的相似性与递变性、一般性与特殊性
[真题1]（2008年全国Ⅱ）对于ⅣA族元素，下列叙述中不正确的是 （ ）
A．SiO2和CO2中Si和O，C和O之间都是共价键
B．C、Si、Ge的最外层电子数都是4，次外层电子数都是8
C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应
D．该族元素的主要化合价是－4和＋2
[思路分析] 根据元素周期律：同族元素性质的变化规律推测该族元素的性质。
[解析]根据碳元素的化合价有+4和+2，推测该族元素的化合价有+4和+2；非金属氢化物和非金属氧化物都是通过共用电子对形成的化合物，非金属之间的化学键是共价键，SiO2和CO2都是酸性氧化物相同点：都可以与氢氧化钠溶液反应，CO2与氧化钙常温下反应，SiO2与氧化钙高温下反应，SiO2和CO2中都是酸性氧化物不同点：SiO2不能与水反应，CO2能与水反应，SiO2是原子晶体，熔沸点高，硬度大，干冰是分子晶体，硬度小，熔沸点低。C原子的最外层电子数是4，次外层电子数是2。
【答案】B
[名师指引]SiO2和CO2中都是酸性氧化物，导出错误结论：都能与水发生反应生成含氧酸，都是分子晶体，硬度小，熔沸点低，都不能和酸反应（SiO2+4HF=SiF4 ↑+2H2O）。
[新题导练]1．（2009届广东五校高三第一次联考）已知SiO2、SO2、CO2都是酸性氧化物，化学性质具有一定的相似性；Mg和Na的化学性质也具有一定的相似性（提示：2Mg+CO2＝2MgO+C）
Ⅰ、用如图所示的装置进行Mg和SO2的实验：
（1）选择制取SO2的合适试剂 。
①10%的H2SO4溶液；②80%的H2SO4溶液；
③Na2SO3固体； ④CaSO3固体
（2）写出装置B中发生的主要反应的化学方程式： 。
（3）你认为该装置是否有不足之处？ ，如果有，请一一说明 。
Ⅱ、某研究性学习小组进行了“实验室制Si”的研究，它们以课本为基础，查阅资料后得到以下可供参考的信息：
①工业上在高温时用C还原SiO2可制得Si； ②Mg在点燃的条件下即可与SiO2反应；
③金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐和SiH4；
④Si和SiO2均不与稀H2SO4反应； ⑤SiH4在空气中自燃。
他们在研究报告中记载着“……选用合适的物质在适宜的条件下充分反应；再用足量稀H2SO4溶解固体产物；然后过滤、洗涤、干燥；最后称量……在用稀H2SO4溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，其产率也只有预期值的63%左右”。
（4）该小组“实验室制Si”的化学方程式是 。
（5）你估计“用稀H2SO4溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花”的原因是
。
热点2 新型无机材料性质及应用
[真题2]（2007年广东）下列说法正确的是 （ ）
A．硅材料广泛用于光纤通讯 B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品
C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品D．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应
[思路分析]复习时应注意结合教材，识记有关知识。
[解析]硅与生活密切相关，B中刻蚀石英用氢氟酸，C中水晶成分为二氧化硅，D中粗硅与氯气反应再还原成硅是氧化还原反应。
【答案】A
[真题3]（2008年广东）硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：
（1）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：
①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式 。
②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式 ；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是 。
（2）下列有关硅材料的说法正确的是 (填字母)。
A．碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥
B．氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承
C．高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维
D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高
E．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅
（3）硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡。写出实验现象并给予解释 。
[思路分析]理解流程中各步反应的原理，注意氧化还原反应、盐类水解知识的应用。
[解析]（1）①H2还原SiHCl3可制备高纯硅。②SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式3SiHCl3+3H2OH2SiO3+H2↑+3HCl；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是：高温下，H2遇O2发生爆炸。
（2）水泥为硅酸盐，不含SiC，A错；Si3N4均为原子晶体，硬度大、熔点高，性质稳定，B正确；光导纤维的材料为SiO2，C正确；普通玻璃的主要成分为Na2SiO3和CaSiO3，它是以石英砂（SiO2）、石灰石（CaCO3）和纯碱（Na2CO3）为主要原料反应制成的。Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2；CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2，无一定熔点，D错误；常温下，Si只能与唯一一种酸HF反应不与HCl反应，E错。
（3）SiO32与NH4+发生双水解反应，SiO32+2NH4++2H2O2NH3·H2O + H2SiO3↓。
【答案】（1）①SiHCl3+H2Si+3HCl ②3SiHCl3+3H2OH2SiO3+H2↑+
3HCl 高温下，H2遇O2发生爆炸。 （2）BC
（3）生成白色絮状沉淀，又刺激性气味的气体生成；
[名师指引]本题以硅单质及其化合物应用为背景来命题。要解决它必须具有三个层次上的能力：①阅读能力，即首先要能通过阅读题目来弄清出题人的意图。②分析能力，即能分析题目中每一个信息与我们所学知识之间的联系。③运用知识解决问题的能力。
[新题导练]2．（2009届泸州市高中第一次教学质量诊断）2008年9月27日16时41分，航天员翟志刚身着“飞天”航天服出舱活动，茫茫太空中第一次留下中国人的足迹。 “飞天”舱外航天服是我国自行研制的，使用了多种新材料。下列对材料的说法错误的是（ ）
A．新材料的开发和应用，是社会发展和人类进步的一种标志
B．水泥、玻璃、陶瓷属于新型无机非金属材料
C．传统的无机非金属材料虽有不少优点，但质脆、经不起热冲击
D．新型结构陶瓷具有承受高温、抗氧化、耐磨损、密度小等特点，可应用于宇航事业
3．（2008届如东、启东第一学期期中联合测试）沸石是一种具有多孔结构的铝硅酸盐（NaAlSiO4·nH2O），其中有许多笼状孔穴和通道能让直径比孔穴小的分子通过而将大的分子留在外面，故又称“分子筛”。“分子筛”在表面化学中有重要作用，是重要的催化剂和催化剂载体。以高岭土（主要成分：Al2Si2O7·2H2O）、石灰石、海水为原料生产“分子筛”的工艺流程如下：
回答下列问题
（1）操作a的作用是 ，副产品A是 ；
（2）气体通入滤液中发生反应的离子方程式为 、 ；
（3）NaOH和不溶物在适当温度下发生的化学反应方程式为 、
；
（4）高岭土主要成分的化学式可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O，则分子筛的化学式也可表示为 。
★抢分频道
限时基础训练卷
1．下列不符合当今化学研究方向的是 （ ）
A．发现新物质 B．合成新材料
C．研究化学反应的微观过程 D．研究化学反应中原子守恒关系
2．（2009届汝城二中高三第四次月考）宇航员在升空、返回或遇到紧急情况时，必须穿上10公斤重的舱内航天服，神六宇航员所穿舱内航天服是我国科学家近年来研制的新型“连续纤维增韧”航空材料做成，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成的，下列相关叙述错误的是 （ ）
A．它耐高温，抗氧化 B．它比钢铁轻、硬，但质地较脆
C．它没有固定熔点 D．它是一种新型无机非金属材料
3．（2008届惠州市第二次调研考试）石墨与金刚石都是碳的单质，工业上常用石墨在一定条件下转化为金刚石的反应原理生产人造钻石。已知12g石墨完全转化成金刚石时需要吸收E kJ的能量。则下列说法正确的是 （ ）
A．石墨不如金刚石稳定 B．金刚石不如石墨稳定
C．等质量的石墨和金刚石完全燃烧，金刚石放出的能量多
D．等质量的石墨和金刚石完全燃烧，石墨放出的能量多
4．（2009届玉山二中高三第二次月考）关于硅及其化合物的叙述中，错误的是（ ）
A．硅是良好的半导体材料
B．二氧化硅能与石灰石反应：SiO2＋CaCO3 CaSiO3＋CO2↑
C．可以用焦炭还原二氧化硅生产硅：SiO2＋2C Si＋2CO↑
D．水泥的主要成分是：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2
5．下列关于碳族元素的说法中，错误的是 （ ）
A．它们从上到下的非金属性向金属性递变的趋势比卤族元素明显
B．碳族元素的气态氢化物的稳定性从上到下逐渐减弱
C．碳族元素原子的最外层都有4个电子
D．主要化合价有+2价和+4价，大多数+2价化合物稳定
6．（2008届江苏省华罗庚三校联考）世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“中国至少在距今3000年以前，就已经使用玻璃了。”下列有关玻璃的说法不正确的是 （ ）
A．制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英
B．玻璃在加热熔化时有固定的熔点
C．普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅
D．盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起
7．（2009届广东省中山一中高三第一次统测）下列说法正确的是 （ ）
①合金的硬度一般比它的各成分金属的小，熔点一般比它的各成分金属的高；
②SiC俗称金刚砂，可用作砂纸、砂轮的磨料；
③漂白粉和漂白精的有效成分都是Ca(ClO)2；
④NO在人体的血管系统内具有传送信号的功能，也是大气污染物之一；
⑤氧化铜可作为制造玻璃、搪瓷的红色颜料。
A．①③⑤ B．②③④ C．①②⑤ D．②③⑤
8．（2008届惠州市第二次调研考试）下列除去杂质的实验方法不正确的是（ ）
A．除去CO2中少量HCl气体：通过饱和NaHCO3溶液后再干燥气体
B．除去Na2CO3固体中少量NaHCO3：置于坩埚中加热
C．除去苯中溶有的少量苯酚：加入适量浓溴水反应后过滤
D．除去FeCl3酸性溶液中少量的FeCl2：通入稍过量的Cl2
9．（2009届广东五校高三第一次联考试卷）青石棉（cricidolite）是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是 （ ）
A．青石棉是一种硅酸盐产品 B．青石棉中含有一定量的石英晶体
C．青石棉的化学组成可表示为：Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O
D．1mol青石棉能使1molHNO3被还原
10．（2007年上海理综）合理利用二氧化碳，可以提高生活质量，促进工业发展。
（1）在常压下，－78℃时二氧化碳气体凝结成固态二氧化碳，俗称干冰。某学生买回一盒冰淇淋月饼，盒里有很多作为致冷剂的碎干冰。下列关于干冰处理的正确做法是（ ）
A．将干冰放人冰箱 B．让干冰在通风自然升华
C．直接将干冰倒人下水道 D．用手取干冰扔人废物箱
（2）在采煤工业上，把干冰与炸药放在一起，既能增强爆炸威力，又能防止火灾。能增强爆炸威力的原因是______________________；能防止火灾的原因是_________________。
（3）使用传统催化剂，使二氧化碳与某些有机物反应可以生成塑料，但反应时间长。目前诞生的纳米级催化剂增加了催化剂的表面积，提高了____________________。使用这种塑料能减少白色污染，因为它在微生物作用下，可以实现100％的_______________。
基础提升训练
11．可以肯定溶液中大量存在CO32的理由是 （ ）
A．加入AgNO3溶液，有大量白色沉淀产生 B．加入酸，有无色无味气体产生
C．加入BaCl2溶液时有白色沉淀产生，再加稀盐酸沉淀溶解，产生可使澄清石灰水变浑浊的无色无味的气体
D．加入Ba(OH)2溶液有白色沉淀产生，再加稀盐酸如C所述
12．据《参考消息》报道，有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点。假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不妥当的是 （ ）
A．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料
B．硅的来源丰富，易于开采，且可再生
C．硅燃烧放出的热量大，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制
D．寻找高效新催化剂，使硅的生产耗能很低，是硅能源开发利用的关键技术
13．某二价金属的碳酸盐和碳酸氢盐的混合物跟足量盐酸反应时消耗的H+和产生CO2的物质的量之比为5∶4，该混合物中碳酸盐和碳酸氢盐的物质的量之比为
A．1∶2 B．2∶3 C．3∶4 D．4∶5
14．（2008届华南师大附中）2006年07月19日人民日报报道：大连永磁悬浮课题组自主研发永磁悬浮列车——“中华01号”，它的最高速度可达每小时320公里。磁悬浮的核心技术是利用特殊材料的反磁性。以Y2O3、BaCO3和CuO为原料，经研磨烧结，通过非氧化还原反应，可合成一种用于磁悬浮列车的材料YBa2Cu3OX。现欲合成0.5mol此高温超导物质理论上需要Y2O3、BaCO3和CuO的物质的量(mol)分别是 （ ）
A．0.50、0.50、0.50 B．0.50、1.0、1.5 C．0.25、1.0、1.5 D．1.0、0.25、0.17
15．（2009届福建省福州三中第二次月考）为探究CO2与过量的NaOH溶液确实发生了化学反应，甲、乙、丙三位同学设计了下列三种实验装置，请回答下列问题：
（甲） （乙） （丙）
（1）请写出CO2与过量的NaOH发生反应的离子方程式：
。
（2）选择任意一种实验装置，简述预计出现的实验现象，解释产生该实验现象的原因： 你选择的实验装置是 ，实验现象是 。解释产生该实验现象的原因： 。
16．（2008届广东省东莞中学第一次六校联考）实验室有一份混有少量碳酸钙杂质的碳酸钡样品。分离并提纯碳酸钡的实验步骤如下，请根据要求填空（右图为Ba(OH)2和Ca(OH)2的溶解度曲线）：
（1）高温灼烧碳酸钡和碳酸钙的混合物，直至分解分解。所需仪器除坩埚、泥三角、玻璃棒、三脚架外还有
；
（2）将灼烧后的固体混合物置于80℃的热水中，制成氢氧化钡的热饱和溶液。为减少Ba(OH)2的损失并除去不溶物应进行的操作是 ；
（3）将“⑵”中滤液 并过滤，得到的Ba(OH)2固体溶于水制成溶液。
（4）向制得的Ba(OH)2溶液中滴加 （填一种试剂名称），再通入二氧化碳。当观察到 时，即可停止通二氧化碳。
（5）滤出碳酸钡沉淀，经洗涤、干燥后即得到纯净的碳酸钡。
能力提高训练
17．右图为一课外研究性学习活动小组在研究大理石与稀盐酸的反应的实验中，得到的曲线关系。(横坐标表示反应时间，纵坐标表示生成的二氧化碳的体积)，下列有关曲线的变化的解释最好的是（ ）
A．在A点之前，因为酸的温度较低，所以曲线较平缓
B．AB段曲线变陡是因为表面覆盖着的氧化物溶于酸后而反应加快
C．AB段曲线变陡，是因为随着反应的进行，生成的CaCl2增多，它对该反应起了催化作用。
D．反应开始后，溶液中的温度逐渐升高，所以A点以后曲线变陡
18．右图为一定量饱和Ca(OH)2溶液中通入CO2气体后，产生CaCO3白色沉淀的质量与CO2体积的关系曲线，试回答：
（1）OA段曲线与AB段曲线所表示的反应方程式为OA：__________，AB_____________。
（2）A点已参加反应的CO2和Ca(OH)2的物质的量之比为______________。
（3）B处溶液中存在的浓度较大的两种离子是_______和________（填离子符号），将B处生成的溶液煮沸可见到的现象是________________________________________ 。
19．（2009届安徽师大附中第一次模拟考试）某校学生课外活动小组的同学设计如下图所示实验装置，用来验证一氧化碳具有还原性。回答下列问题：
（1）装置B中最适宜的试剂是 ，其作用是 。
（2）装置C的作用是 ，若实验中没有装置C，则不可以证明CO具有还原性，原因是： 。
（3）装置D中黑色固体为 ，反应的化学方程式为 。
（4）根据实验中的 现象，可证明CO具有还原性，有关反应的化学方程式是 。
（5）若要根据装置F中出现的现象确认一氧化碳具有还原性，应在上图装置 与 之间连接下图中的 装置（填序号）。
20．（2008届湖南省师大附中）过碳酸钠（Na2CO4）和稀硫酸反应的化学方程式为：2Na2CO4 +2H2SO42Na2SO4+O2↑+2H2O+2CO2↑
某过碳酸钠样品中含有少量Na2O2，甲、乙两位同学各称质量为mg的该样品，选用下图所示的仪器组合成测定样品的纯度的装置。仪器的连接顺序，甲是①⑦③⑥④；乙是①②。
（1）甲同学想通过实验测得的数据是 。他连接装置的顺序存在错误，调整的方法是 。
（2）乙同学想通过实验测得的数据是 。按他测得的数据计算出来的实验结果 （填“偏高”、“偏低”或“无影响”），理由是 。
（3）为了测得准确的实验数据，请你将乙同学的实验装置进行改进，写出各接口的连接顺序： 。
（4）按你改进的实验装置进行实验，若测得实验前后装置②的质量分别是W1g和W2g，则样品中过碳酸钠的质量分数为 。
参考答案
◇考情直播
考点1 碳族元素
1．+4 +2 （1）还原性 越强 （2）＋2 （3）+4
2．（1）澄清石灰水 （2）灼热CuO （3）灼热铜网 （4）饱和NaHCO3溶液 酸性KMnO4溶液 （5）饱和NaHCO3溶液 （6）CuSO4溶液
考点2 碳酸盐性质的一般规律
1．大于 ＞ 小于 ＜ 2．易分解 难分解 ＞
3．CaCO3↓+NaHCO3+H2O CaCO3↓+Na2CO3+2H2O
4．（1）CaCl2 白色沉淀 稀盐酸或稀硝酸 Ca2+或Ba2+ 酸 盐酸、硝酸、醋酸
考点3 硅及其化合物的特性
1．Si＋2CO↑ 2．Na2SiO3＋2H2↑ 3．SiF4↑+H2↑ 4．半导体 6．很高
7．SiF4↑＋H2O 9．Na2CO3+H2SiO3↓ Na2SiO3+CO2↑ 10．泡花碱 盐 碱
考点4 无机非金属材料
1．3CaO·SiO2、2 CaO·SiO2、3CaO·Al2O3 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 高温 高温
2．能承受高温 具有电学特性 具有光学特性 具有生物功能
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[新题导练]
1．（1）②③（2）3Mg+SO2＝2MgO+MgS（或写成2Mg+SO2＝2MgO+S，Mg+S＝MgS）
（3）有 在A和B之间未连接一干燥装置；C装置未与大气相通；在镁下方未垫一不锈钢垫片，镁能与玻璃管反应；未设计一防倒吸装置（只要答出两点即可）
（4）Mg+SiO2＝2MgO+Si
（5）金属镁与生成的硅继续反应生成硅化镁，硅化镁与稀硫酸反应生成的SiH4可自燃（或用方程式表示：2Mg + Si＝Mg2Si，Mg2Si + 2H2SO4＝MgSO4 +SiH4，SiH4+ 2O2＝SiO2 + 2H2O）
2．B 解析：水泥、玻璃、陶瓷属于传统无机非金属材料
3．（1）除去精盐中的可溶性杂质 Na2CO3
（2）CO2＋2AlO2＋3H2O＝2Al(OH)3↓＋CO32 CO2＋SiO32＋H2O＝H2SiO3↓＋CO32
（3）Al(OH)3＋OH＝AlO2＋2H2O H2SiO3＋2OH＝SiO32＋2H2O
（4）Na2O·Al2O3·2SiO2·nH2O
解析：（1）从粗盐经操作a变成纯净NaCl（已经过滤，除去不溶性杂质），故操作a的作用是除去精盐中的可溶性杂质。高岭土（Al2Si2O7·2H2O）经高温得Al2O3和SiO2，溶于NaOH得NaAlO2和Na2SiO3，故滤液的成分是：NaAlO2和Na2SiO3及过量NaOH的混合物，通入CO2，生成的副产品A是Na2CO3。
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限时基础训练卷
1．D 解析：化学反应中原子守恒关系早在初三化学学习质量守恒定律时就从微观角度认识了在一切化学反应中，反应前后原子的种类和原子的数目没有增减。
2．B 解析：从题给信息：舱内航天服是新型“连续纤维增韧” 航空材料，由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。可知选项B中质地较脆错误。
3．BC 解析：石墨完全转化成金刚石时需要吸收能量，故石墨更稳定，A错。完全燃烧，金刚石放出的能量多，D错。
4．D 解析：水泥的主要成分是：3CaO·SiO2、2 CaO·SiO2、3CaO·Al2O3。
5．D 解析：由碳族元素主要化合价及有关物质性质递变规律,A、B、C说法正确，D不正确。因为C、Si、Ge、 Sn的+4价化合物都是稳定的，而只有铅的+2价化合物是稳定的。
6．B 解析：玻璃是混合物，非晶态物质，无固定的熔点。
7．B 解析：合金的硬度一般比它的各成分金属的大，熔点一般比它的各成分金属的低，①错；氧化铜是黑色固体，⑤错。
8．C 解析：生成的三溴苯酚易溶于有机溶剂苯中。
9．B解析：石棉是一种具有压伸强度大、柔韧性强、耐热、耐火焰、耐酸和碱的腐蚀，而且价格低廉的硅酸盐，故A正确，B错。复杂硅酸盐可以看成碱性氧化物和酸性氧化物所组成的复杂化合物，C正确。1mol青石棉含3molFeO，用稀硝酸溶液处理时可失3mole，还原稀硝酸1mol，D正确。
10．（1）B （2）炸药爆炸时干冰立即气化，产生大量二氧化碳气体，气体膨胀，增强爆炸威力。大量二氧化碳气体隔绝空气，阻止煤或煤层中可燃性气体的燃烧。
（3）反应速率；降解或分解
解析：干冰在－78℃时气化成二氧化碳气体，冰箱的工作温度不可能调至－78℃，故作为致冷剂的碎干冰放人冰箱也会气化，不能用手接触，倒人下水道会影响下水道安全。
基础提升训练
11．C 解析：溶液中含有Cl、SO32时，可与AgNO3溶液反应产生白色沉淀，A不正确。HCO3与酸反应会产生无色无味CO2气体，B不正确。向含有HCO3的溶液中加入
Ba(OH)2时：HCO3+OH+Ba2+BaCO3↓+H2O，再加盐酸BaCO3+2H+Ba2++CO2↑
+H2O，其现象与CO32反应现象相同，D选项不正确。
12．D 解析：A项，硅是固体，从安全角度考虑，不必考虑泄露的问题，便于运输、贮存，说法正确；B项，硅元素在自然界中的含量居第二位，来源丰富，说法也对：C项，硅燃烧，生成的二氧化硅是固体，说法也对；D项，理论上，制备硅不需要催化剂，说法不对。
13．B 解析：设二价金属为M，混合物中碳酸盐（MCO3）和碳酸氢盐〔M（HCO3）2〕的物质的量分别为x和y，由题意可知：
解得 x∶y=2∶3
14．C解析：根据质量守恒定律配平方程式：Y2O3+4BaCO3+6CuO2YBa2Cu3OX即可得。
15．（1）CO2+2OHCO32+H2O
（2）（以下三种说法中的任一说法都可以给分）
甲 现象：试管内液面上升，烧杯内液面下降
原因：二氧化碳和氢氧化钠溶液反应，使试管内气体压强减小，液体被压入试管中
乙 现象：气球膨胀
原因：二氧化碳和氢氧化钠溶液反应，使锥形瓶内气体压强减小，大气压使气球胀大。
丙 现象：烧杯内的水流入锥形瓶中
原因：二氧化碳和氢氧化钠溶液反应，使锥形瓶内气体压强减小，大气压将水压入锥形瓶中。
16．（1）坩埚钳、酒精喷灯（答“酒精灯”不对） （2）趁热过滤 （3）冷却结晶
（4）酚酞 红色刚好消失
解析：（1）高温灼烧需高温加热仪器酒精喷灯，有坩埚，还需夹持仪器坩埚钳。（4）向Ba(OH)2溶液中通入二氧化碳可制得碳酸钡，但二氧化碳过量会生成Ba(HCO3)2，故需加入指示剂。
能力提高训练
17．AD 解析：影响反应速率的因素有温度、浓度、催化剂、表面积等。大理石与稀盐酸的反应为放热反应，随着溶液温度的升高，反应速率加快；但随着反应的进行，溶液浓度变稀，反应速率减小。
18．（1）OA段：CO2 +Ca(OH) 2CaCO3↓+H2O AB段：CO2+CaCO3+H2OCa(HCO3)2
（2）A点：n(CO2)∶n[Ca(OH)2]=1∶1
（3）Ca2+ HCO3－ 因Ca(HCO3)2受热分解，溶液变浑浊，有气泡逸出。
解析：CO2与Ca(OH)2反应，CO2的量直接影响产物的生成，图形较清楚地反映了这一关系，依据有关反应原理：CO2(少)+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O，2CO2(过量）+Ca(OH)2
Ca(HCO3)2。便可判断图形中各段所发生的反应，OA段随着CO2继续通入CaCO3的量逐渐增大，A点达到沉淀最大值，AB段随CO2的继续通入，生成的CaCO3不断溶解转化为Ca(HCO3)2，B点CaCO3全溶解，溶液又变得澄清。
19．（1）饱和碳酸氢钠溶液 除去CO2混有的HCl
（2）干燥CO2 ；C和H2O反应生成的H2也能还原氧化铜
（3）C；CO2 +C2CO （4）E中黑色固体变红；CO+CuOCu+ CO2
（5）DE ；②
20．（1）CO2的质量和O2的体积 ⑦与③交换位置
（2）CO2的质量 偏高 碱石灰吸收了水蒸气
（3）A接H，G接B （4）
解析：实验的目的是测定Na2CO4样品的纯度，可能含有少量Na2O2。Na2CO4和稀硫酸反应、Na2O2和稀硫酸反应均有O2放出，实验可通过测定CO2的质量来求算Na2CO4的纯度，在用碱石灰吸收CO2之前，需先除去CO2中的水蒸气，否则实验测得的数据会偏高，故甲同学的实验中⑦与③应交换位置，乙同学应增加③浓硫酸。
C
NaOH
溶液
Mg B
A
乙
2,4,6
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第15讲 碳族元素 无机非金属材料
★考情直播
1.考纲要求
考纲内容 能力要求 考向定位
1．了解常见非金属单质及其重要化合物的主要性质及应用。 2．了解常见非金属单质及其重要化合物对环境质量的影响。 1．碳族元素的组成、结构、性质及相互关系。 2．C、CO、CO2、CaCO3的性质和用途，CO32的检验。3．金刚石、石墨、晶体硅、二氧化硅的结构和性质4．新型无机非金属材料与传统无机非金属材料的特点。 碳及其化合物的相互转化关系是高考的重要内容，主要考点有：①碳族元素的原子结构特征及性质；②碳的同素异形体比较；③碳的两种氧化物的比较及检验；④碳酸盐的性质与检验。⑤硅及其化合物转化关系；⑥无机非金属材料。今后的命题方向：①以碳及其化合物的相互转化关系为基础综合考查元素及化合物知识；②以CO的还原性为命题点，综合考查化学实验设计和氧化还原反应；③以碳及其他元素形成的化合物为命题点，设计框图，综合考查推理能力、分析、综合等诸种思维能力。
2.考点整合
考点1 碳族元素
1．碳族元素的化合价
碳族元素常见化合价为+2和+4，其中碳、硅、锗、锡的 价化合物较稳定，而铅的 价化合物稳定。由氧化还原反应的化合价升降来研究碳族元素的物质，其性质规律如下：
（1）碳族元素的单质以 为主，如碳、硅都被氧气氧化。碳作还原剂，温度越高，还原性 ，高温时碳可还原氧化铜。锡、铅都能与盐酸反应置换出氢气等。
（2） 价化合物有还原性。如CO高温时能还原某些金属氧化物（Fe2O3、CuO等）。
（3） 价化合物有氧化性。如CO2和碳高温下反应生成CO，PbO2在化学反应中是强氧化剂等。
2．除去CO、CO2气体中混有的杂质（括号内为杂质）
（1）CO(CO2) ：通过盛有的 洗气瓶。
（2）CO2(CO)：通过盛放 的硬质玻璃官。
（3）CO2(O2)：通过盛放 的硬质玻璃管。
（4）CO2(SO2)：通过 或 。
（5）CO2(HCl)：通过 。
（6）CO2(H2S)：通过 。
[例1]（2007年山东）下图所示为常见气体制备、分离、干爆和性质验证的部分仪器装置（加热设备及夹持固定装置均略去），请根据要求完成下列各题（仪器装置可任意选用，必要时可重复选择，a、b为活塞）。
（1）若气体入口通入CO和CO2的混合气体，E内放置CuO，选择装置获得纯净干燥的CO，并验证其还原性及氧化产物，所选装置的连接顺序为 （填代号）。能验证CO氧化产物的现象是 。
（2）停止CO和CO2混合气体的通入，E内放置Na2O2，按A→E→D→B→H装置顺序制取纯净干燥的O2，并用O2氧化乙醇。此时，活塞a应 ，活塞b应 。需要加热的仪器装置有 （填代号），m中反应的化学方程式为 。
（3）若气体入口改通空气，分液漏斗内改改加浓氨水，圆地烧瓶内改加 NaOH 固体，E内装有铂铹合金网，按A→G→E→D装置程序制取干燥氧气，并验证氨的某些性质。
①装置A中能产生氨气的原因有： 。
②实验中观察到E内有红棕色气体现出，证明氨气具有 性。
[解析]（1）根据实验要求，A装置中通入的气体为CO和CO2的混合气，在A中，CO2 被氢氧化钠吸收，若要获得纯净干燥的CO，需要选取装置C，证明CO2 被除尽，然后通过盛有浓硫酸的B除去水蒸气，要验证CO的还原性，需要装有CuO的装置E，验证CO的氧化产物CO2 ，还需要装置C，最后需要F除去为反应的CO。所选装置的连接顺序是ACBECF，能验证CO的氧化产物的实验现象是：AB之间的C装置中溶液保持澄清，EF之间的C装置中溶液变浑浊。
（2）停止通入CO和CO2 的混合气体，需要关闭活塞a，然后打开活塞b，此时稀硫酸与碳酸钠溶液（CO2 与NaOH反应生成的）反应，反应生成的CO2气体进入E中，并与 与Na2O2反应产生氧气，氧气通过D除去可能存在的CO2，通过B除去水蒸气，得到纯净干燥的氧气，氧气氧化乙醇的条件是需要加热且有铜做催化剂，因此需要加热k使乙醇挥发，并且加热m，使氧气与乙醇蒸气反应，反应的化学方程式是：2CH3CH2OH+O2
2CH3CHO+2H2O。
（3）氢氧化钠固体易吸水并且在溶于水时放出大量的热，氢氧化钠溶于水后溶液中的OH—的浓度增大，这些因素均能浓氨水中的化学平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONH4+＋OH向逆反应方向移动，使浓氨水中的氨气放出。根据常识可以判断出在E中出现的红棕色气体应该是NO2，由氨气和NO2中氮元素的化合价可以判断氨气被氧化生成NO2 氨气体现出的是还原性。
【答案】（1）ACBECF AB之间的C装置中溶液保持澄清，EF之同的C装置中溶液变浑浊 （2）关闭 打开 k m 2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O
（3）①氢氧化钠溶于水放出大量热，温度升高，使氨的溶解度减小而放出；氧氧化钠吸水，促使氨放出；氢氧化钠电离出的OH增大了氨水中OH浓度，促使氨水电离平衡左移，导致氨气放出。②还原
【方法技巧】本题得分的关键是应明确实验目的：证明混合气体中有CO和H2。要想达到目的，只能利用它们的还原性将之转化为CO2和H2O来检验，同时又要防止CO2和水蒸气的干扰，所以，用CO和H2还原CuO之前，必须首先除去CO2和水蒸气。本题应先解决第（4）问。
考点2 碳酸盐性质的一般规律
1．溶解性规律：碱金属的正盐溶解度 酸式盐（如：Na2CO3 NaHCO3）；碱土金属（第ⅡA族）的正盐溶解度 酸式盐〔如：CaCO3 Ca(HCO3)2〕。
2．稳定性：难溶性的碳酸盐、(NH4)2CO3及酸式盐受热 ；可溶性的碳酸盐较稳定，受热 ；一般来说：稳定性大小顺序为正盐 酸式盐。
3．酸式盐与碱反应时的产物要根据相对用量判断。如在Ca(HCO3)2溶液中滴加NaOH溶液：Ca(HCO3)2+NaOH （NaOH少量）
Ca(HCO3)2+2NaOH （NaOH过量）
4．CO32和HCO3的检验
（1）CO32的检验方法：向待检溶液中滴加过量的 溶液，生成 ，再加入
，白色沉淀又溶解，且生成无色、无味的气体，则检得溶液中有CO32。
（2）HCO3的检验方法：向待检溶液中滴加足量的 的可溶性盐溶液，若无明显现象，再向溶液中加入足量的 （如 等）溶液，溶液中逸出无色、无味的气体，则待检溶液中有HCO3。
[特别提醒]：①检验CO32：试剂CaCl2溶液也可用Ca(NO3)2、BaCl2、Ba(NO3)2等的溶液代替，但不可用Ca(OH)2溶液或Ba(OH)2溶液，原因是无法排除HCO3的干扰。②检验HCO3：Ca2+或Ba2+的溶液不可用Ca(OH)2溶液或Ba(OH)2溶液，原因是OH将HCO3转化为CO32；加酸后要通过气体的气味排除HSO3的干扰。
[例2]（2007年上海理综）（1）钟乳石和石笋的主要成分是碳酸钙，其形成过程如右图所示。随着旅游人数的增加，潮湿溶洞中的钟乳石和石笋受到二氧化碳侵蚀，其化学方程式为：__________________________________。
（2）某学生提出一个修复溶洞底部受损石笋的研究方案，由以下五步组成，正确的实验步骤依次是__________。
①将盛有碱溶液的容器置于石笋的上部 ②配制一定浓度的碱溶液 ③选择合适的碱 ④调节碱溶液下滴的速度 ⑤观察石笋表面复原情况
[解析]从图可见，石笋受损是由于地表水中溶有CO2，CO2可溶解石笋，生成Ca(HCO3)2，而Ca(HCO3)2在受热的情况下会分解生成CaCO3，形成钟乳石和石笋。修复溶洞底部受损的石笋应用能与Ca(HCO3)2反应的碱。故实验的第一步是选择合适的碱，再配制一定浓度的碱溶液后进行修复操作①④⑤。
【答案】（1）CaCO3＋CO2 + H2OCa(HCO3)2 （2）③②①④⑤
【误区警示】认为应先观察石笋表面复原情况，根据石笋表面复原情况调节碱溶液下滴的速度，易将④和⑤搞反。
考点3 硅及其化合物的特性
1．Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：2C＋SiO2
2．非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si却放出H2：Si＋2Na2OH＋H2O＝
3．非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能与HF作用：Si+4HF＝
4．非金属单质一般为非导体，但Si为 。
5．SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备H2SiO3。
6．非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiO2的熔沸点却 。
7．酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2＋4HF＝
8．无机酸一般易溶于水，H2SiO3却难溶于水。
9．因碳酸的酸性强于硅酸，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应：Na2SiO3
+CO2+H2O＝ ，但在高温下2Na2CO3+SiO2 也能发生。
10．Na2SiO3的水溶液称水玻璃，但它与玻璃的成分大不相同，硅酸钠水溶液（即水玻璃）俗称 ，但它却是 的溶液，并不是 溶液。
[特别提醒]：硅与氢氧化钠溶液反应时，实际上是水被分解了，碱的存在只是起了加速作用，其过程可认为：Si＋3H2O＝H2SiO3＋2H2↑，H2SiO3＋2NaOH＝Na2SiO3＋2H2O。显然，Si失去电子，是还原剂；H2O中的H得到电子，H2O是氧化剂；NaOH既不是氧化剂，又不是还原剂，它只是反应物而已。综合上述两个反应得到总化学方程式：Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑。
[例3]能说明常温下二氧化硅是很坚硬的固体而二氧化碳是气体的原因是 （ ）
A．硅的非金属性比碳的活泼
B．二氧化硅中硅氧键的类型和二氧化碳中碳氧键不同
C．硅氧键的键能比碳氧键的键能大得多
D．二氧化硅晶体类型和二氧化碳晶体不同
[解析]本题比较两种晶体的物理性质，应该从晶体所属类别入手。由于SiO2是一种空间网状结构的原子晶体，而CO2是靠分子间作用力结合在一起的分子晶体，因此SiO2晶体的熔沸点高、硬度大，而二氧化碳的熔沸点低。
【答案】D
【误区警示】对两种晶体结构认识模糊以及对物理性质差异原因的认识不清，而认为SiO2和CO2属于同主族元素的两种化合物，对应的晶体类型相同，性质上的差异应该在于二氧化硅中硅氧键和二氧化碳中碳氧键间类型和键能的差异。从而错选B、C。
考点4 无机非金属材料
1．传统无机非金属材料——水泥和玻璃的生产方法
硅酸盐产品 水泥 玻璃
主要设备 水泥回转窑 玻璃窑
原料 石灰石和粘土 纯碱、石灰石、石英(过量)
反应原理 复杂的物理-化学变化 Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑
主要成份
反应条件
2．新型无机非金属材料
新开发利用的无机非金属材料主要有氮化硅（Si3N4)、刚玉（Al2O3）等陶瓷，碳化硼、光导纤维(主要成分是SiO2)等，这些材料具有特殊结构、特殊功能。
传统非金属材料具有抗腐蚀、耐高温等许多优点，但质脆，耐热冲击差。
新型非金属材料继承了传统非金属材料的优点，并克服了缺点，主要具有以下特性：①
；② ；③ ；④ 。
[特别提醒]：复杂硅酸盐可以看成碱性氧化物和酸性氧化物所组成的复杂化合物，因此可以改写为aMxOy·bSiO2·cH2O的方式（具体顺序是：碱性氧化物·两性氧化物·酸性氧化物·水），如硅酸钙：3CaO·SiO2、铝酸三钙：3CaO·Al2O3；高岭土：Al2O3·2SiO2·2H2O。
[例4]（2008届南通市第一次调研测试）汉代器物上的颜料“汉紫”至今尚没有发现其自然存在的记载。20世纪80年代科学家进行超导材料研究时，偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡（化学式：BaCuSi2Ox，Cu为＋2价），下列有关“汉紫”的说法中不正确是 （ ）
A．用盐的形式表示：BaSiO3·CuSiO3 B．用氧化物形式表示：BaO·CuO·2SiO2
C．易溶于强酸、强碱 D．性质稳定，不易褪色
[解析]根据化合物中正负化合价的代数和等于零可知，A、B正确。硅酸盐只溶于强酸不溶于强碱，C错。从题给信息：汉代器物上的颜料“汉紫”可知“汉紫”性质稳定，不易褪色，D正确。
【答案】C
★ 高考重点热点题型探究
热点1 碳族元素的相似性与递变性、一般性与特殊性
[真题1]（2008年全国Ⅱ）对于ⅣA族元素，下列叙述中不正确的是 （ ）
A．SiO2和CO2中Si和O，C和O之间都是共价键
B．C、Si、Ge的最外层电子数都是4，次外层电子数都是8
C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应
D．该族元素的主要化合价是－4和＋2
[思路分析] 根据元素周期律：同族元素性质的变化规律推测该族元素的性质。
[解析]根据碳元素的化合价有+4和+2，推测该族元素的化合价有+4和+2；非金属氢化物和非金属氧化物都是通过共用电子对形成的化合物，非金属之间的化学键是共价键，SiO2和CO2都是酸性氧化物相同点：都可以与氢氧化钠溶液反应，CO2与氧化钙常温下反应，SiO2与氧化钙高温下反应，SiO2和CO2中都是酸性氧化物不同点：SiO2不能与水反应，CO2能与水反应，SiO2是原子晶体，熔沸点高，硬度大，干冰是分子晶体，硬度小，熔沸点低。C原子的最外层电子数是4，次外层电子数是2。
【答案】B
[名师指引]SiO2和CO2中都是酸性氧化物，导出错误结论：都能与水发生反应生成含氧酸，都是分子晶体，硬度小，熔沸点低，都不能和酸反应（SiO2+4HF=SiF4 ↑+2H2O）。
[新题导练]1．（2009届广东五校高三第一次联考）已知SiO2、SO2、CO2都是酸性氧化物，化学性质具有一定的相似性；Mg和Na的化学性质也具有一定的相似性（提示：2Mg+CO2＝2MgO+C）
Ⅰ、用如图所示的装置进行Mg和SO2的实验：
（1）选择制取SO2的合适试剂 。
①10%的H2SO4溶液；②80%的H2SO4溶液；
③Na2SO3固体； ④CaSO3固体
（2）写出装置B中发生的主要反应的化学方程式： 。
（3）你认为该装置是否有不足之处？ ，如果有，请一一说明 。
Ⅱ、某研究性学习小组进行了“实验室制Si”的研究，它们以课本为基础，查阅资料后得到以下可供参考的信息：
①工业上在高温时用C还原SiO2可制得Si； ②Mg在点燃的条件下即可与SiO2反应；
③金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐和SiH4；
④Si和SiO2均不与稀H2SO4反应； ⑤SiH4在空气中自燃。
他们在研究报告中记载着“……选用合适的物质在适宜的条件下充分反应；再用足量稀H2SO4溶解固体产物；然后过滤、洗涤、干燥；最后称量……在用稀H2SO4溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，其产率也只有预期值的63%左右”。
（4）该小组“实验室制Si”的化学方程式是 。
（5）你估计“用稀H2SO4溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花”的原因是
。
热点2 新型无机材料性质及应用
[真题2]（2007年广东）下列说法正确的是 （ ）
A．硅材料广泛用于光纤通讯 B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品
C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品D．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应
[思路分析]复习时应注意结合教材，识记有关知识。
[解析]硅与生活密切相关，B中刻蚀石英用氢氟酸，C中水晶成分为二氧化硅，D中粗硅与氯气反应再还原成硅是氧化还原反应。
【答案】A
[真题3]（2008年广东）硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：
（1）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：
①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式 。
②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式 ；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是 。
（2）下列有关硅材料的说法正确的是 (填字母)。
A．碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥
B．氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承
C．高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维
D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高
E．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅
（3）硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡。写出实验现象并给予解释 。
[思路分析]理解流程中各步反应的原理，注意氧化还原反应、盐类水解知识的应用。
[解析]（1）①H2还原SiHCl3可制备高纯硅。②SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式3SiHCl3+3H2OH2SiO3+H2↑+3HCl；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是：高温下，H2遇O2发生爆炸。
（2）水泥为硅酸盐，不含SiC，A错；Si3N4均为原子晶体，硬度大、熔点高，性质稳定，B正确；光导纤维的材料为SiO2，C正确；普通玻璃的主要成分为Na2SiO3和CaSiO3，它是以石英砂（SiO2）、石灰石（CaCO3）和纯碱（Na2CO3）为主要原料反应制成的。Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2；CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2，无一定熔点，D错误；常温下，Si只能与唯一一种酸HF反应不与HCl反应，E错。
（3）SiO32与NH4+发生双水解反应，SiO32+2NH4++2H2O2NH3·H2O + H2SiO3↓。
【答案】（1）①SiHCl3+H2Si+3HCl ②3SiHCl3+3H2OH2SiO3+H2↑+
3HCl 高温下，H2遇O2发生爆炸。 （2）BC
（3）生成白色絮状沉淀，又刺激性气味的气体生成；
[名师指引]本题以硅单质及其化合物应用为背景来命题。要解决它必须具有三个层次上的能力：①阅读能力，即首先要能通过阅读题目来弄清出题人的意图。②分析能力，即能分析题目中每一个信息与我们所学知识之间的联系。③运用知识解决问题的能力。
[新题导练]2．（2009届泸州市高中第一次教学质量诊断）2008年9月27日16时41分，航天员翟志刚身着“飞天”航天服出舱活动，茫茫太空中第一次留下中国人的足迹。 “飞天”舱外航天服是我国自行研制的，使用了多种新材料。下列对材料的说法错误的是（ ）
A．新材料的开发和应用，是社会发展和人类进步的一种标志
B．水泥、玻璃、陶瓷属于新型无机非金属材料
C．传统的无机非金属材料虽有不少优点，但质脆、经不起热冲击
D．新型结构陶瓷具有承受高温、抗氧化、耐磨损、密度小等特点，可应用于宇航事业
3．（2008届如东、启东第一学期期中联合测试）沸石是一种具有多孔结构的铝硅酸盐（NaAlSiO4·nH2O），其中有许多笼状孔穴和通道能让直径比孔穴小的分子通过而将大的分子留在外面，故又称“分子筛”。“分子筛”在表面化学中有重要作用，是重要的催化剂和催化剂载体。以高岭土（主要成分：Al2Si2O7·2H2O）、石灰石、海水为原料生产“分子筛”的工艺流程如下：
回答下列问题
（1）操作a的作用是 ，副产品A是 ；
（2）气体通入滤液中发生反应的离子方程式为 、 ；
（3）NaOH和不溶物在适当温度下发生的化学反应方程式为 、
；
（4）高岭土主要成分的化学式可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O，则分子筛的化学式也可表示为 。
★抢分频道
限时基础训练卷
1．下列不符合当今化学研究方向的是 （ ）
A．发现新物质 B．合成新材料
C．研究化学反应的微观过程 D．研究化学反应中原子守恒关系
2．（2009届汝城二中高三第四次月考）宇航员在升空、返回或遇到紧急情况时，必须穿上10公斤重的舱内航天服，神六宇航员所穿舱内航天服是我国科学家近年来研制的新型“连续纤维增韧”航空材料做成，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成的，下列相关叙述错误的是 （ ）
A．它耐高温，抗氧化 B．它比钢铁轻、硬，但质地较脆
C．它没有固定熔点 D．它是一种新型无机非金属材料
3．（2008届惠州市第二次调研考试）石墨与金刚石都是碳的单质，工业上常用石墨在一定条件下转化为金刚石的反应原理生产人造钻石。已知12g石墨完全转化成金刚石时需要吸收E kJ的能量。则下列说法正确的是 （ ）
A．石墨不如金刚石稳定 B．金刚石不如石墨稳定
C．等质量的石墨和金刚石完全燃烧，金刚石放出的能量多
D．等质量的石墨和金刚石完全燃烧，石墨放出的能量多
4．（2009届玉山二中高三第二次月考）关于硅及其化合物的叙述中，错误的是（ ）
A．硅是良好的半导体材料
B．二氧化硅能与石灰石反应：SiO2＋CaCO3 CaSiO3＋CO2↑
C．可以用焦炭还原二氧化硅生产硅：SiO2＋2C Si＋2CO↑
D．水泥的主要成分是：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2
5．下列关于碳族元素的说法中，错误的是 （ ）
A．它们从上到下的非金属性向金属性递变的趋势比卤族元素明显
B．碳族元素的气态氢化物的稳定性从上到下逐渐减弱
C．碳族元素原子的最外层都有4个电子
D．主要化合价有+2价和+4价，大多数+2价化合物稳定
6．（2008届江苏省华罗庚三校联考）世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“中国至少在距今3000年以前，就已经使用玻璃了。”下列有关玻璃的说法不正确的是 （ ）
A．制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英
B．玻璃在加热熔化时有固定的熔点
C．普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅
D．盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起
7．（2009届广东省中山一中高三第一次统测）下列说法正确的是 （ ）
①合金的硬度一般比它的各成分金属的小，熔点一般比它的各成分金属的高；
②SiC俗称金刚砂，可用作砂纸、砂轮的磨料；
③漂白粉和漂白精的有效成分都是Ca(ClO)2；
④NO在人体的血管系统内具有传送信号的功能，也是大气污染物之一；
⑤氧化铜可作为制造玻璃、搪瓷的红色颜料。
A．①③⑤ B．②③④ C．①②⑤ D．②③⑤
8．（2008届惠州市第二次调研考试）下列除去杂质的实验方法不正确的是（ ）
A．除去CO2中少量HCl气体：通过饱和NaHCO3溶液后再干燥气体
B．除去Na2CO3固体中少量NaHCO3：置于坩埚中加热
C．除去苯中溶有的少量苯酚：加入适量浓溴水反应后过滤
D．除去FeCl3酸性溶液中少量的FeCl2：通入稍过量的Cl2
9．（2009届广东五校高三第一次联考试卷）青石棉（cricidolite）是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是 （ ）
A．青石棉是一种硅酸盐产品 B．青石棉中含有一定量的石英晶体
C．青石棉的化学组成可表示为：Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O
D．1mol青石棉能使1molHNO3被还原
10．（2007年上海理综）合理利用二氧化碳，可以提高生活质量，促进工业发展。
（1）在常压下，－78℃时二氧化碳气体凝结成固态二氧化碳，俗称干冰。某学生买回一盒冰淇淋月饼，盒里有很多作为致冷剂的碎干冰。下列关于干冰处理的正确做法是（ ）
A．将干冰放人冰箱 B．让干冰在通风自然升华
C．直接将干冰倒人下水道 D．用手取干冰扔人废物箱
（2）在采煤工业上，把干冰与炸药放在一起，既能增强爆炸威力，又能防止火灾。能增强爆炸威力的原因是______________________；能防止火灾的原因是_________________。
（3）使用传统催化剂，使二氧化碳与某些有机物反应可以生成塑料，但反应时间长。目前诞生的纳米级催化剂增加了催化剂的表面积，提高了____________________。使用这种塑料能减少白色污染，因为它在微生物作用下，可以实现100％的_______________。
基础提升训练
11．可以肯定溶液中大量存在CO32的理由是 （ ）
A．加入AgNO3溶液，有大量白色沉淀产生 B．加入酸，有无色无味气体产生
C．加入BaCl2溶液时有白色沉淀产生，再加稀盐酸沉淀溶解，产生可使澄清石灰水变浑浊的无色无味的气体
D．加入Ba(OH)2溶液有白色沉淀产生，再加稀盐酸如C所述
12．据《参考消息》报道，有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点。假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不妥当的是 （ ）
A．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料
B．硅的来源丰富，易于开采，且可再生
C．硅燃烧放出的热量大，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制
D．寻找高效新催化剂，使硅的生产耗能很低，是硅能源开发利用的关键技术
13．某二价金属的碳酸盐和碳酸氢盐的混合物跟足量盐酸反应时消耗的H+和产生CO2的物质的量之比为5∶4，该混合物中碳酸盐和碳酸氢盐的物质的量之比为
A．1∶2 B．2∶3 C．3∶4 D．4∶5
14．（2008届华南师大附中）2006年07月19日人民日报报道：大连永磁悬浮课题组自主研发永磁悬浮列车——“中华01号”，它的最高速度可达每小时320公里。磁悬浮的核心技术是利用特殊材料的反磁性。以Y2O3、BaCO3和CuO为原料，经研磨烧结，通过非氧化还原反应，可合成一种用于磁悬浮列车的材料YBa2Cu3OX。现欲合成0.5mol此高温超导物质理论上需要Y2O3、BaCO3和CuO的物质的量(mol)分别是 （ ）
A．0.50、0.50、0.50 B．0.50、1.0、1.5 C．0.25、1.0、1.5 D．1.0、0.25、0.17
15．（2009届福建省福州三中第二次月考）为探究CO2与过量的NaOH溶液确实发生了化学反应，甲、乙、丙三位同学设计了下列三种实验装置，请回答下列问题：
（甲） （乙） （丙）
（1）请写出CO2与过量的NaOH发生反应的离子方程式：
。
（2）选择任意一种实验装置，简述预计出现的实验现象，解释产生该实验现象的原因： 你选择的实验装置是 ，实验现象是 。解释产生该实验现象的原因： 。
16．（2008届广东省东莞中学第一次六校联考）实验室有一份混有少量碳酸钙杂质的碳酸钡样品。分离并提纯碳酸钡的实验步骤如下，请根据要求填空（右图为Ba(OH)2和Ca(OH)2的溶解度曲线）：
（1）高温灼烧碳酸钡和碳酸钙的混合物，直至分解分解。所需仪器除坩埚、泥三角、玻璃棒、三脚架外还有
；
（2）将灼烧后的固体混合物置于80℃的热水中，制成氢氧化钡的热饱和溶液。为减少Ba(OH)2的损失并除去不溶物应进行的操作是 ；
（3）将“⑵”中滤液 并过滤，得到的Ba(OH)2固体溶于水制成溶液。
（4）向制得的Ba(OH)2溶液中滴加 （填一种试剂名称），再通入二氧化碳。当观察到 时，即可停止通二氧化碳。
（5）滤出碳酸钡沉淀，经洗涤、干燥后即得到纯净的碳酸钡。
能力提高训练
17．右图为一课外研究性学习活动小组在研究大理石与稀盐酸的反应的实验中，得到的曲线关系。(横坐标表示反应时间，纵坐标表示生成的二氧化碳的体积)，下列有关曲线的变化的解释最好的是（ ）
A．在A点之前，因为酸的温度较低，所以曲线较平缓
B．AB段曲线变陡是因为表面覆盖着的氧化物溶于酸后而反应加快
C．AB段曲线变陡，是因为随着反应的进行，生成的CaCl2增多，它对该反应起了催化作用。
D．反应开始后，溶液中的温度逐渐升高，所以A点以后曲线变陡
18．右图为一定量饱和Ca(OH)2溶液中通入CO2气体后，产生CaCO3白色沉淀的质量与CO2体积的关系曲线，试回答：
（1）OA段曲线与AB段曲线所表示的反应方程式为OA：__________，AB_____________。
（2）A点已参加反应的CO2和Ca(OH)2的物质的量之比为______________。
（3）B处溶液中存在的浓度较大的两种离子是_______和________（填离子符号），将B处生成的溶液煮沸可见到的现象是________________________________________ 。
19．（2009届安徽师大附中第一次模拟考试）某校学生课外活动小组的同学设计如下图所示实验装置，用来验证一氧化碳具有还原性。回答下列问题：
（1）装置B中最适宜的试剂是 ，其作用是 。
（2）装置C的作用是 ，若实验中没有装置C，则不可以证明CO具有还原性，原因是： 。
（3）装置D中黑色固体为 ，反应的化学方程式为 。
（4）根据实验中的 现象，可证明CO具有还原性，有关反应的化学方程式是 。
（5）若要根据装置F中出现的现象确认一氧化碳具有还原性，应在上图装置 与 之间连接下图中的 装置（填序号）。
20．（2008届湖南省师大附中）过碳酸钠（Na2CO4）和稀硫酸反应的化学方程式为：2Na2CO4 +2H2SO42Na2SO4+O2↑+2H2O+2CO2↑
某过碳酸钠样品中含有少量Na2O2，甲、乙两位同学各称质量为mg的该样品，选用下图所示的仪器组合成测定样品的纯度的装置。仪器的连接顺序，甲是①⑦③⑥④；乙是①②。
（1）甲同学想通过实验测得的数据是 。他连接装置的顺序存在错误，调整的方法是 。
（2）乙同学想通过实验测得的数据是 。按他测得的数据计算出来的实验结果 （填“偏高”、“偏低”或“无影响”），理由是 。
（3）为了测得准确的实验数据，请你将乙同学的实验装置进行改进，写出各接口的连接顺序： 。
（4）按你改进的实验装置进行实验，若测得实验前后装置②的质量分别是W1g和W2g，则样品中过碳酸钠的质量分数为 。
参考答案
◇考情直播
考点1 碳族元素
1．+4 +2 （1）还原性 越强 （2）＋2 （3）+4
2．（1）澄清石灰水 （2）灼热CuO （3）灼热铜网 （4）饱和NaHCO3溶液 酸性KMnO4溶液 （5）饱和NaHCO3溶液 （6）CuSO4溶液
考点2 碳酸盐性质的一般规律
1．大于 ＞ 小于 ＜ 2．易分解 难分解 ＞
3．CaCO3↓+NaHCO3+H2O CaCO3↓+Na2CO3+2H2O
4．（1）CaCl2 白色沉淀 稀盐酸或稀硝酸 Ca2+或Ba2+ 酸 盐酸、硝酸、醋酸
考点3 硅及其化合物的特性
1．Si＋2CO↑ 2．Na2SiO3＋2H2↑ 3．SiF4↑+H2↑ 4．半导体 6．很高
7．SiF4↑＋H2O 9．Na2CO3+H2SiO3↓ Na2SiO3+CO2↑ 10．泡花碱 盐 碱
考点4 无机非金属材料
1．3CaO·SiO2、2 CaO·SiO2、3CaO·Al2O3 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 高温 高温
2．能承受高温 具有电学特性 具有光学特性 具有生物功能
★ 高考重点热点题型探究
[新题导练]
1．（1）②③（2）3Mg+SO2＝2MgO+MgS（或写成2Mg+SO2＝2MgO+S，Mg+S＝MgS）
（3）有 在A和B之间未连接一干燥装置；C装置未与大气相通；在镁下方未垫一不锈钢垫片，镁能与玻璃管反应；未设计一防倒吸装置（只要答出两点即可）
（4）Mg+SiO2＝2MgO+Si
（5）金属镁与生成的硅继续反应生成硅化镁，硅化镁与稀硫酸反应生成的SiH4可自燃（或用方程式表示：2Mg + Si＝Mg2Si，Mg2Si + 2H2SO4＝MgSO4 +SiH4，SiH4+ 2O2＝SiO2 + 2H2O）
2．B 解析：水泥、玻璃、陶瓷属于传统无机非金属材料
3．（1）除去精盐中的可溶性杂质 Na2CO3
（2）CO2＋2AlO2＋3H2O＝2Al(OH)3↓＋CO32 CO2＋SiO32＋H2O＝H2SiO3↓＋CO32
（3）Al(OH)3＋OH＝AlO2＋2H2O H2SiO3＋2OH＝SiO32＋2H2O
（4）Na2O·Al2O3·2SiO2·nH2O
解析：（1）从粗盐经操作a变成纯净NaCl（已经过滤，除去不溶性杂质），故操作a的作用是除去精盐中的可溶性杂质。高岭土（Al2Si2O7·2H2O）经高温得Al2O3和SiO2，溶于NaOH得NaAlO2和Na2SiO3，故滤液的成分是：NaAlO2和Na2SiO3及过量NaOH的混合物，通入CO2，生成的副产品A是Na2CO3。
★抢分频道
限时基础训练卷
1．D 解析：化学反应中原子守恒关系早在初三化学学习质量守恒定律时就从微观角度认识了在一切化学反应中，反应前后原子的种类和原子的数目没有增减。
2．B 解析：从题给信息：舱内航天服是新型“连续纤维增韧” 航空材料，由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。可知选项B中质地较脆错误。
3．BC 解析：石墨完全转化成金刚石时需要吸收能量，故石墨更稳定，A错。完全燃烧，金刚石放出的能量多，D错。
4．D 解析：水泥的主要成分是：3CaO·SiO2、2 CaO·SiO2、3CaO·Al2O3。
5．D 解析：由碳族元素主要化合价及有关物质性质递变规律,A、B、C说法正确，D不正确。因为C、Si、Ge、 Sn的+4价化合物都是稳定的，而只有铅的+2价化合物是稳定的。
6．B 解析：玻璃是混合物，非晶态物质，无固定的熔点。
7．B 解析：合金的硬度一般比它的各成分金属的大，熔点一般比它的各成分金属的低，①错；氧化铜是黑色固体，⑤错。
8．C 解析：生成的三溴苯酚易溶于有机溶剂苯中。
9．B解析：石棉是一种具有压伸强度大、柔韧性强、耐热、耐火焰、耐酸和碱的腐蚀，而且价格低廉的硅酸盐，故A正确，B错。复杂硅酸盐可以看成碱性氧化物和酸性氧化物所组成的复杂化合物，C正确。1mol青石棉含3molFeO，用稀硝酸溶液处理时可失3mole，还原稀硝酸1mol，D正确。
10．（1）B （2）炸药爆炸时干冰立即气化，产生大量二氧化碳气体，气体膨胀，增强爆炸威力。大量二氧化碳气体隔绝空气，阻止煤或煤层中可燃性气体的燃烧。
（3）反应速率；降解或分解
解析：干冰在－78℃时气化成二氧化碳气体，冰箱的工作温度不可能调至－78℃，故作为致冷剂的碎干冰放人冰箱也会气化，不能用手接触，倒人下水道会影响下水道安全。
基础提升训练
11．C 解析：溶液中含有Cl、SO32时，可与AgNO3溶液反应产生白色沉淀，A不正确。HCO3与酸反应会产生无色无味CO2气体，B不正确。向含有HCO3的溶液中加入
Ba(OH)2时：HCO3+OH+Ba2+BaCO3↓+H2O，再加盐酸BaCO3+2H+Ba2++CO2↑
+H2O，其现象与CO32反应现象相同，D选项不正确。
12．D 解析：A项，硅是固体，从安全角度考虑，不必考虑泄露的问题，便于运输、贮存，说法正确；B项，硅元素在自然界中的含量居第二位，来源丰富，说法也对：C项，硅燃烧，生成的二氧化硅是固体，说法也对；D项，理论上，制备硅不需要催化剂，说法不对。
13．B 解析：设二价金属为M，混合物中碳酸盐（MCO3）和碳酸氢盐〔M（HCO3）2〕的物质的量分别为x和y，由题意可知：
解得 x∶y=2∶3
14．C解析：根据质量守恒定律配平方程式：Y2O3+4BaCO3+6CuO2YBa2Cu3OX即可得。
15．（1）CO2+2OHCO32+H2O
（2）（以下三种说法中的任一说法都可以给分）
甲 现象：试管内液面上升，烧杯内液面下降
原因：二氧化碳和氢氧化钠溶液反应，使试管内气体压强减小，液体被压入试管中
乙 现象：气球膨胀
原因：二氧化碳和氢氧化钠溶液反应，使锥形瓶内气体压强减小，大气压使气球胀大。
丙 现象：烧杯内的水流入锥形瓶中
原因：二氧化碳和氢氧化钠溶液反应，使锥形瓶内气体压强减小，大气压将水压入锥形瓶中。
16．（1）坩埚钳、酒精喷灯（答“酒精灯”不对） （2）趁热过滤 （3）冷却结晶
（4）酚酞 红色刚好消失
解析：（1）高温灼烧需高温加热仪器酒精喷灯，有坩埚，还需夹持仪器坩埚钳。（4）向Ba(OH)2溶液中通入二氧化碳可制得碳酸钡，但二氧化碳过量会生成Ba(HCO3)2，故需加入指示剂。
能力提高训练
17．AD 解析：影响反应速率的因素有温度、浓度、催化剂、表面积等。大理石与稀盐酸的反应为放热反应，随着溶液温度的升高，反应速率加快；但随着反应的进行，溶液浓度变稀，反应速率减小。
18．（1）OA段：CO2 +Ca(OH) 2CaCO3↓+H2O AB段：CO2+CaCO3+H2OCa(HCO3)2
（2）A点：n(CO2)∶n[Ca(OH)2]=1∶1
（3）Ca2+ HCO3－ 因Ca(HCO3)2受热分解，溶液变浑浊，有气泡逸出。
解析：CO2与Ca(OH)2反应，CO2的量直接影响产物的生成，图形较清楚地反映了这一关系，依据有关反应原理：CO2(少)+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O，2CO2(过量）+Ca(OH)2
Ca(HCO3)2。便可判断图形中各段所发生的反应，OA段随着CO2继续通入CaCO3的量逐渐增大，A点达到沉淀最大值，AB段随CO2的继续通入，生成的CaCO3不断溶解转化为Ca(HCO3)2，B点CaCO3全溶解，溶液又变得澄清。
19．（1）饱和碳酸氢钠溶液 除去CO2混有的HCl
（2）干燥CO2 ；C和H2O反应生成的H2也能还原氧化铜
（3）C；CO2 +C2CO （4）E中黑色固体变红；CO+CuOCu+ CO2
（5）DE ；②
20．（1）CO2的质量和O2的体积 ⑦与③交换位置
（2）CO2的质量 偏高 碱石灰吸收了水蒸气
（3）A接H，G接B （4）
解析：实验的目的是测定Na2CO4样品的纯度，可能含有少量Na2O2。Na2CO4和稀硫酸反应、Na2O2和稀硫酸反应均有O2放出，实验可通过测定CO2的质量来求算Na2CO4的纯度，在用碱石灰吸收CO2之前，需先除去CO2中的水蒸气，否则实验测得的数据会偏高，故甲同学的实验中⑦与③应交换位置，乙同学应增加③浓硫酸。
C
NaOH
溶液
Mg B
A
乙
2,4,6
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