資源簡介 (共37張PPT)第35講碳硅鉛及其化合物2025:基于主題教學的高考化學專題復習系列講座20252024全國甲卷-11題 結構綜合題考查:化學鍵類型、元素電負性、原子雜化軌道類型、分子間作用力 2024河北卷-13題 可充電 電池電極反應式書寫、電子轉移數(shù)目計算2024甘肅卷-17題 反應原理綜合題:蓋斯定律、反應速率求算與化學平衡移動2024湖南卷-18題 電化學考查:Sn作陰極,用電解的方法可制得2024北京卷-15題 結構綜合題考查:Sn的化合物 模型、軌道雜化方式、Sn的制備2024浙江卷-19題 原理綜合題考查、電極反應式書寫、ΔH的計算、平衡轉化率計算2024湖北卷-13題 原理綜合題的考查:溶液中離子濃度大小比較、物料守恒2024浙江卷-14題 的性質綜合考查2024年——四大平衡常數(shù)考向考點統(tǒng)計重溫經典模型建構名師導學2025知識重構重溫經典模型建構名師導學2025知識重構元素化合物轉化關系圖【知識重構】 碳、硅單質及其氧化物1.碳、硅的存在形態(tài)、物理性質和用途碳 硅存在形態(tài) 游離態(tài)和化合態(tài) 化合態(tài)單質結構 金剛石:正四面體空間網狀結構石墨:層狀結構C60:足球形分子 晶體硅:正四面體空間網狀結構物理性質 金剛石:熔點高、硬度大石墨:硬度小、電的良導體 晶體硅:灰黑色固體,有金屬光澤、熔點高、硬度大,有脆性用途 金剛石用于制造切割刀具;石墨用于制造電極、鉛筆芯 半導體材料和合金材料2.碳、硅單質的化學性質(1)碳單質的化學性質——還原性a.能與水蒸氣反應:b.能與濃硫酸反應:(2)硅單質的化學性質——還原性①能與O2反應:②能與氫氟酸反應:③能與NaOH溶液反應:3.硅的制備(1)原料:二氧化硅、焦炭。(2)原理:(3)提純:4.碳和硅的氧化物(1)一氧化碳:無色無味的有毒氣體,不溶于水,可用作氣體燃料和冶金工業(yè)的還原劑。(2)二氧化碳和二氧化硅硅酸、硅酸鹽和無機非金屬材料1.硅酸(1)弱酸性:H2SiO3難溶于水,其酸性比碳酸弱,不能使指示劑變色,能與強堿(如NaOH)反應,化學方程式為H2SiO3+2NaOH===Na2SiO3+2H2O。(2)硅酸的制備及硅膠①制備原理:可溶性硅酸鹽(如Na2SiO3)與較強的酸(如鹽酸)反應,化學方程式為Na2SiO3+2HCl===H2SiO3↓+2NaCl。②硅膠:硅酸在水中易聚合形成硅酸凝膠,經干燥脫水后即得硅膠,常用作干燥劑和催化劑的載體。2.硅酸鹽(1)硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱,是構成地殼巖石的重要成分。(2)硅酸鹽組成的表示方法通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸鹽的組成:①氧化物的書寫順序:活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水,不同氧化物間以“·”隔開。②各元素的化合價保持不變,且滿足化合價代數(shù)和為零,各元素原子個數(shù)比符合原來的組成。如硅酸鈉(Na2SiO3)可表示為Na2O·SiO2,長石(KAlSi3O8)可表示為K2O·Al2O3·6SiO23.無機非金屬材料(1)傳統(tǒng)無機非金屬材料(如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料)水泥 玻璃 陶瓷生產原料 石灰石、黏土 純堿、石灰石、石英砂 黏土主要設備 水泥回轉窯 玻璃窯 陶瓷窯玻璃生產中的兩個重要反應:Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑。(2)新型無機非金屬材料:如高溫結構陶瓷、生物陶瓷、壓電陶瓷等。鉛單質鉛是密度很大、熔點很低的軟金屬,Pb與稀鹽酸可以緩慢反應,但因生成難溶的PbCl2覆蓋反應物而使反應終止:Pb+2HCl=PbCl2↓+H2↑,由于此種特性,工廠或實驗室常用它做耐酸反應器的襯里和制存或輸送酸液的管道設備鉛的氧化物①PbO俗稱“密陀僧”,難溶于水,兩性偏堿,既能溶于酸又能溶于堿②Pb3O4又名鉛丹,可以認為是鉛酸鉛Pb2(Ⅱ)Pb(Ⅳ)O4③PbO2是一種溶于水的兩性氧化物,其酸性強于堿性;具有強氧化性,可與濃鹽酸反應生氯氣鉛的其他化合物①Pb(CH3COO)2有甜味,俗稱“鉛糖”,易溶于水,難離解,毒性大。它是共價化合物,在溶液中以分子狀態(tài)存在②硫酸鉛可用于制造蓄電池,不溶于水重溫經典模型建構名師導學2025知識重構1、(2024安徽卷)下列選項中的物質能按圖示路徑在自然界中轉化。且甲和水可以直接生成乙的是【答案】D【詳解】A.Cl2與水反應生成HClO和HCl,無法直接生成NaClO,A錯誤;B.SO2與水反應生成亞硫酸而不是硫酸,B錯誤;C.氧化鐵與水不反應,不能生成氫氧化鐵沉淀,C錯誤;D.CO2與水反應生成碳酸,碳酸與碳酸鈣反應生成碳酸氫鈣,碳酸氫鈣受熱分解生成二氧化碳氣體,D正確;選項 甲 乙 丙A Cl2 NaClO NaClB SO2 H2SO4 CaSO4C Fe2O3 Fe(OH)3 FeCl3D CO2 H2CO3 Ca(HCO3)22、(2024浙江卷). 根據(jù)材料的組成和結構變化可推測其性能變化,下列推測不合理的是【答案】B【詳解】A.較低的碳含量賦予材料更好的延展性和可塑性,A正確;B.晶體硅和金剛石、碳化硅均為共價晶體,且硅為半導體材料,金剛石態(tài)的碳不具有導電性,故碳的導電性比硅差,導電能力會下降,B錯誤;C.淀粉、纖維素的主鏈上再接上帶有強親水基團的支鏈(如丙烯酸鈉),在交聯(lián)劑作用下形成網狀結構可以提高吸水能力,C正確;D.在橡膠中加入硫化劑和促進劑等交聯(lián)助劑,在一定的溫度、壓力條件下,使線型大分子轉變?yōu)槿S網狀結構,網狀結構相對線性結構具有更大的強度,D正確; 4、(2023湖北卷)工業(yè)制備高純硅的主要過程如下:下列說法錯誤的是( )A.制備粗硅的反應方程式為B.1molSi含Si-Si鍵的數(shù)目約為4×6.02×1023C.原料氣HCl和應充分去除水和氧氣D.生成 的反應為熵減過程【答案】B【詳解】A. 和在高溫下發(fā)生反應生成和,因此,制備粗硅的反應方程式為 ,A說法正確;B. 在晶體硅中,每個Si與其周圍的4個Si形成共價鍵并形成立體空間網狀結構,因此,平均每個Si形成2個共價鍵, 1mol Si含Si-Si鍵的數(shù)目約為,B說法錯誤;C. HCl易與水形成鹽酸,在一定的條件下氧氣可以將HCl氧化;在高溫下遇到氧氣能發(fā)生反應生成水,且其易燃易爆,其與在高溫下反應生成硅和HCl,因此,原料氣HCl和應充分去除水和氧氣 ,C說法正確;D. ,該反應是氣體分子數(shù)減少的反應,因此,生成的反應為熵減過程,D說法正確;5、(2022江蘇卷,節(jié)選).我國古代就掌握了青銅(銅-錫合金)的冶煉、加工技術,制造出許多精美的青銅器;PB.是鉛蓄電池的電極材料,不同鉛化合物一般具有不同顏色,歷史上曾廣泛用作顏料,下列物質性質與用途具有對應關系的是A.石墨能導電,可用作潤滑劑B.單晶硅熔點高,可用作半導體材料C.青銅比純銅熔點低、硬度大,古代用青銅鑄劍D.含鉛化合物顏色豐富,可用作電極材料【答案】C【解析】石墨是過渡型晶體,質軟,可用作潤滑劑,A錯誤;單晶硅可用作半導體材料與空穴可傳遞電子有關,與熔點高無關,B錯誤;青銅是銅合金,比純銅熔點低、硬度大,易于鍛造,古代用青銅鑄劍,C正確;含鉛化合物可在正極得到電子發(fā)生還原反應,所以可用作電極材料,與含鉛化合物顏色豐富無關,D錯誤。6、【2022年全國乙卷】生活中處處有化學,下列敘述正確的是A.HB鉛筆芯的成分為二氧化鉛B.碳酸氫鈉可做食品膨松劑C.青銅和黃銅是不同結構的單質銅D.焰火中紅色來源于鈉鹽灼燒.焰火中紅色來源于鈉鹽灼燒【答案】B【解析】鉛筆芯的主要成分為石墨,不含二氧化鉛,A錯誤;碳酸氫鈉不穩(wěn)定,受熱易分解產生二氧化碳,能使面團松軟,可做食品膨松劑,B正確 ;青銅是在純銅(紫銅)中加入錫或鉛的合金,黃銅為是由銅和鋅所組成的合金,兩者均屬于混合物,不是銅單質,C錯誤;鈉元素灼燒顯黃色,D錯誤。7、【2022年廣東卷】我國科學家進行了如圖所示的碳循環(huán)研究。下列說法正確的是 ( )A.淀粉是多糖,在一定條件下能水解成葡萄糖B.葡萄糖與果糖互為同分異構體,都屬于烴類C.1 mol CO 中含有 6.02×1024 個電子D.22.4 L CO2 被還原生成 1 mol CO 【答案】A【解析】淀粉是多糖,在稀硫酸作催化劑并加熱條件下可以水解為葡萄糖,A 正確;葡萄糖和果糖分子中均含有氧元素,二者均不屬于烴類,B 錯誤;C 原子有 6 個電子,O 原子有 8 個電子,1 mol CO 含有 14×6.02×1023 個電子,C 錯誤;未說明標準狀況,無法根據(jù)體積確定二氧化碳的物質的量,D 錯誤。8、【2022年浙江卷】關于反應4CO2+ SiH4 = 4CO + 2H2O + SiO2,下列說法正確的是( )A. CO 是氧化產物 B. SiH4 發(fā)生還原反應C. 氧化劑與還原劑的物質的量之比為 1∶4 D. 生成 1molSiO2 時,轉移 8mol 電子 【答案】D【解析】根據(jù)反應方程式,碳元素的化合價由+4 價降為+2 價,故 CO 為還原產物,A 錯誤;硅元素化合價由-4 價升為+4 價,故 SiH4 發(fā)生氧化反應,B 錯誤;反應中氧化劑為二氧化碳,還原劑為 SiH4,則氧化劑與還原劑的物質的量之比為 4:1,C 錯誤;根據(jù)反應方程式可知,Si 元素的化合價由-4 價升高至+4 價,因此生成 1molSiO2 時,轉移 8mol 電子,D 正確。9、【2022年江蘇卷】周期表中IVA族元素及其化合物應用廣泛,甲烷具有很大的燃燒熱(890.3KJ.mol-1),是常見燃料;Si、Ge是重要的半導體材料,硅晶體表面SiO2能與氫氟酸(HF,弱酸)反應生成H2SiF6(H2SiF6在水中完全電離為H+和SiF62-);1885年德國化學家將硫化鍺(GeS2)與H2共熱制得了門捷列夫預言的類硅——鍺;下列化學反應表示正確的是A.SiO2與HF溶液反應:SiO2+6HF=2H++SiF62-+2H2OB.高溫下H2還原GeS2+H2=Ge+2H2SC.鉛蓄電池放電時的正極反應:Pb-2e-+SO42-=PbSO4D.甲烷的燃燒:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=890.3kJ.mol-1【答案】A【解析】由題意可知,二氧化硅與氫氟酸溶液反應生成強酸H2SiF6和水,反應的離子方程式為SiO2+6HF=2H++SiF62-+2H2O,A正確;硫化鍺與氫氣共熱反應時,氫氣與硫化鍺反應生成鍺和硫化氫,硫化氫高溫下分解生成硫和氫氣,則反應的總方程式為B錯誤;鉛蓄電池放電時,二氧化鉛為正極,酸性條件下在硫酸根離子作用下二氧化鉛得到電子發(fā)生還原反應生成硫酸鉛和水,電極反應式為正極反應PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O,C錯誤;由題意可知,1mol甲烷完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放出熱量為890.3kJ,反應的熱化學方程式為CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3kJ.mol-1,D錯誤。10、(24全國甲卷)11. ⅣA族元素具有豐富的化學性質,其化合物有著廣泛的應用。回答下列問題:(1)該族元素基態(tài)原子核外未成對電子數(shù)為_____,在與其他元素形成化合物時,呈現(xiàn)的最高化合價為_____。(2) CaC2 俗稱電石,該化合物中不存在的化學鍵類型為_____(填標號)。a.離子鍵 b.極性共價鍵 c.非極性共價鍵 d.配位鍵(3)一種光刻膠薄膜成分為聚甲基硅烷 其中電負性最大的元素是____,硅原子的雜化軌道類型為_____。11、(2023年浙江)硅材料在生活中占有重要地位。請回答:(1 ) Si(NH2)4 分子的空間結構(以Si為中心)名稱為_________ ,分子中氮原子的雜化軌道類型是_______ 。受熱分解生成Si3N4和NH3,其受熱不穩(wěn)定的原因是__________3)Si與P形成的某化合物晶體的晶胞如圖可知,原子間通過共價鍵形成的空間網狀結構,形成共價晶體;根據(jù)均攤法可知,一個晶胞中含有 個Si,8個P,故該化合物的化學式為SiP2。12、【2022全國乙卷】廢舊鉛蓄電池的鉛膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO 和Pb,還有少量 Ba、Fe、Al 的鹽或氧化物等。為了保護環(huán)境、充分利用鉛資源,通過下圖流程實現(xiàn)鉛的回收。一定條件下,一些金屬氫氧化物沉淀時的 pH 如下表:難溶電解質 PbSO4 PbCO3 BaSO4 BaCO3Ksp 2.5×10-8 7.4×10-14 1.1×10-10 2.6×10-9一些難溶電解質的溶度積常數(shù)如下表:金屬氫氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 Pb(OH)2開始沉淀的 pH 2.3 6.8 3.5 7.2完全沉淀的 pH 3.2 8.3 4.6 9.1(1) 在“脫硫”中 PbSO4 轉化反應的離子方程式為 。飽和溶液中存在平衡當加入碳酸鈉溶液時,因為所以可生成沉淀從而使上述平衡右移,該反應的平衡常數(shù) ,所以幾乎可以完全轉化【2022全國乙卷】廢舊鉛蓄電池的鉛膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO 和Pb,還有少量 Ba、Fe、Al 的鹽或氧化物等。為了保護環(huán)境、充分利用鉛資源,通過下圖流程實現(xiàn)鉛的回收。一定條件下,一些金屬氫氧化物沉淀時的 pH 如下表:難溶電解質 PbSO4 PbCO3 BaSO4 BaCO3Ksp 2.5×10-8 7.4×10-14 1.1×10-10 2.6×10-9一些難溶電解質的溶度積常數(shù)如下表:金屬氫氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 Pb(OH)2開始沉淀的 pH 2.3 6.8 3.5 7.2完全沉淀的 pH 3.2 8.3 4.6 9.1(1) 用沉淀溶解平衡原理解釋選擇 Na2CO3 的原因 。飽和溶液中存在平衡當加入碳酸鈉溶液時,因為所以可生成沉淀從而使上述平衡右移,該反應的平衡常數(shù) ,所以幾乎可以完全轉化該反應能夠發(fā)生的原因是難溶物易轉化為更難溶的物質,因為平衡常數(shù),所以幾乎可以完全轉化。題目要求用沉淀溶解平衡原理解釋,因此基于的平衡移動分析以及根據(jù)化學平衡常數(shù)進一步分析移動的程度。【2022全國乙卷】廢舊鉛蓄電池的鉛膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO 和Pb,還有少量 Ba、Fe、Al 的鹽或氧化物等。為了保護環(huán)境、充分利用鉛資源,通過下圖流程實現(xiàn)鉛的回收。一定條件下,一些金屬氫氧化物沉淀時的 pH 如下表:難溶電解質 PbSO4 PbCO3 BaSO4 BaCO3Ksp 2.5×10-8 7.4×10-14 1.1×10-10 2.6×10-9一些難溶電解質的溶度積常數(shù)如下表:金屬氫氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 Pb(OH)2開始沉淀的 pH 2.3 6.8 3.5 7.2完全沉淀的 pH 3.2 8.3 4.6 9.1(2) 在“脫硫”中,加入 Na2CO3 不能使鉛膏中 BaSO4 完全轉化,原因是 。的平衡常數(shù)平衡常數(shù) ,遠小于,因此該反應進行的程度較小,不能使完全轉化根據(jù)第(1)小題的解題思路,仍然根據(jù)題給溶度積常數(shù)分析,與(1)不同的是,轉化為的平衡常數(shù)非常小,因此反應程度較小。【2022全國乙卷】廢舊鉛蓄電池的鉛膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO 和Pb,還有少量 Ba、Fe、Al 的鹽或氧化物等。為了保護環(huán)境、充分利用鉛資源,通過下圖流程實現(xiàn)鉛的回收。(3) 在“酸浸”中,除加入醋酸(CH3COOH),還要加入 H2O2。(ⅰ)能被 H2O2 氧化的離子是 ;(ⅱ)H2O2 促進了金屬 Pb 在醋酸中轉化為(CH3COO)2Pb,其化學方程式為 ;(ⅲ)H2O2 也能使 PbO2 轉化為(CH3COO)2Pb,H2O2 的作用是 。(3) (ⅰ)有較強的氧化性,是工業(yè)生產中較為優(yōu)良的氧化劑,由鉛膏中含有的雜質元素可知,該步反應氧化的離子應為(ⅱ)由題給信息促進了金屬在醋酸中轉化為由此可寫出該反應的化學方程式:。(ⅲ)的的化合價為+4價,中的的化合價為+2價,中的的化合價降低作氧化劑,因此該反應中作還原劑。作還原劑【2022全國乙卷】廢舊鉛蓄電池的鉛膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO 和Pb,還有少量 Ba、Fe、Al 的鹽或氧化物等。為了保護環(huán)境、充分利用鉛資源,通過下圖流程實現(xiàn)鉛的回收。一些難溶電解質的溶度積常數(shù)如下表:金屬氫氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 Pb(OH)2開始沉淀的 pH 2.3 6.8 3.5 7.2完全沉淀的 pH 3.2 8.3 4.6 9.1(4) “酸浸”后溶液的 pH 約為 4.9,濾渣的主要成分是 。(5) “沉鉛”的濾液中,金屬離子有 。(4)由題給金屬氨氧化物沉淀時的 PH可知,(5)雜質,因此沉鉛后濾液中的金屬離子為重溫經典模型建構名師導學2025知識重構重溫經典模型建構名師導學2025知識重構構建知識網絡,靈活運用提升能力1.主動構建知識網絡復習的目的是將所學的知識系統(tǒng)化,化學知識自身有著一定的內在規(guī)律和聯(lián)系,將這些規(guī)律和聯(lián)系內化成自己能夠掌握并能隨時調用的有效信息,構建一個有序的知識體系是必不可少的。(1)利用知識主線知識主線讓原本雜亂無章的化學知識在復習中變得富有條理性,有利于提升考生的思維拓展能力。根據(jù)知識主線,從教材入手,熟記教材中重要的化學方程式、物質的性質、實驗條件、實驗現(xiàn)象及操作細節(jié)等,然后從某一種物質開始發(fā)散,并進行一一比較,尋找它們之間的內在聯(lián)系,就能得到比較具體的知識網絡。這是復習化學知識的有效方法。(2)使用思維導圖思維導圖呈現(xiàn)的是一個輻射線形的思維表達過程。借助思維導圖能發(fā)散思維,弄清知識和思維的脈絡,并可供自己回顧整個思維過程。利用思維導圖能幫助自己反思學習過程與知識結構,從而鞏固已學知識。2.活用學科核心素養(yǎng)化學學科核心素養(yǎng)是高中化學知識的精髓,高三考生已經比較完整地掌握了一些理論知識,具備了一定的學科素養(yǎng),復習中要學會運用化學理論知識解釋一些事實和現(xiàn)象,通過分析物質組成和結構預測其性質和化學反應的趨勢。化學學科核心素養(yǎng)能使考生在考試中做到舉一反三、觸類旁通。總之,考生要根據(jù)復習的實際情況并結合自身特點,通過科學的方法將知識系統(tǒng)化、深入化,注重知識之間的相互聯(lián)系,發(fā)揮自身的學科素養(yǎng),靈活應用,不斷提高邏輯思維能力和解題能力。第35講-碳硅鉛及其化合物習題選擇題1.“高山流水覓知音”。下列中國古樂器中,主要由硅酸鹽材料制成的是A.九霄環(huán)佩木古琴 B.裴李崗文化骨笛 C.商朝后期陶塤 D.曾侯乙青銅編鐘2.建設美麗鄉(xiāng)村,守護中華家園,衣食住行皆化學。下列說法正確的是A.千家萬戶通光纖,光纖的主要材質為B.鄉(xiāng)村公路鋪瀝青,瀝青屬于天然無機材料C.美容扮靚迎佳節(jié),化妝品中的甘油難溶于水D.均衡膳食助健康,主食中的淀粉可水解為葡萄糖3.陳述Ⅰ和Ⅱ均正確但不具有因果關系的是選項 陳述Ⅰ 陳述ⅡA 用焦炭和石英砂制取粗硅 SiO2可制作光導纖維B 利用海水制取溴和鎂單質 Br-可被氧化,Mg2+可被還原C 石油裂解氣能使溴的CCl4溶液褪色 石油裂解可得到乙烯等不飽和烴D FeCl3水解可生成Fe(OH)3膠體 FeCl3可用作凈水劑4.陶瓷是火與土的結晶,是中華文明的象征之一,其形成、性質與化學有著密切的關系。下列說法錯誤的是A.“雨過天晴云破處”所描述的瓷器青色,來自氧化鐵B.聞名世界的秦兵馬俑是陶制品,由黏土經高溫燒結而成C.陶瓷是應用較早的人造材料,主要化學成分是硅酸鹽D.陶瓷化學性質穩(wěn)定,具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點5.下列有關物質性質與用途具有對應關系的是A.NaHCO3受熱易分解,可用于制胃酸中和劑B.SiO2熔點高硬度大,可用于制光導纖維C.Al2O3是兩性氧化物,可用作耐高溫材料D.CaO能與水反應,可用作食品干燥劑6.是硅酸鹽水泥的重要成分之一,其相關性質的說法不正確的是( )A.可發(fā)生反應:B.具有吸水性,需要密封保存C.能與SiO2,反應生成新鹽D.與足量鹽酸作用,所得固體產物主要為SiO27下列有關物質性質的應用正確的是( )A.液氨汽化時要吸收大量的熱,可用作制冷劑B.二氧化硅不與強酸反應,可用石英器皿盛放氫氟酸C.生石灰能與水反應,可用來干燥氯氣D.氯化鋁是一種電解質,可用于電解法制鋁8.古絲綢之路貿易中的下列商品,主要成分屬于無機物的是A.瓷器 B.絲綢 C.茶葉 D.中草藥9.鉛蓄電池是常見的二次電池,其原理圖如圖所示。鉛蓄電池的工作原理為:Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+ 2H2O。下列判斷錯誤的是()A.鉛蓄電池的結構中O2的作用可提高電池的工作效率B.鉛蓄電池放電時Pb電極的電極反應為:Pb-2e-=Pb2+C.電池工作時,H+移向PbO2板D.實驗室用鉛蓄電池作電源,用惰性電極電解CuSO4溶液,當陰極析出2.4g銅時,鉛蓄電池內消耗H2SO4物質的量至少是0.075mol二、非選擇題1. ⅣA族元素具有豐富的化學性質,其化合物有著廣泛的應用。回答下列問題:(1)該族元素基態(tài)原子核外未成對電子數(shù)為_____,在與其他元素形成化合物時,呈現(xiàn)的最高化合價為_____。(2)俗稱電石,該化合物中不存在的化學鍵類型為_____(填標號)。a.離子鍵 b.極性共價鍵 c.非極性共價鍵 d.配位鍵(3)一種光刻膠薄膜成分為聚甲基硅烷,其中電負性最大的元素是____,硅原子的雜化軌道類型為_____。(4)早在青銅器時代,人類就認識了錫。錫的鹵化物熔點數(shù)據(jù)如下表,結合變化規(guī)律說明原因:_____。物質熔點/ 442 29 143(5)結晶型可作為放射性探測器元件材料,其立方晶胞如圖所示。其中配位數(shù)為_____。設為阿伏加德羅常數(shù)的值,則該晶體密度為_____(列出計算式)。2.金屬鋁質輕且有良好的防腐蝕性,在國防工業(yè)中有非常重要的作用。完成下列填空:(1)鋁原子核外電子云有______種不同的伸展方向,有_____種不同運動狀態(tài)的電子。(2)鎵(Ga)與鋁同族。寫出鎵的氯化物和氨水反應的化學方程式_____。(3)硅與鋁同周期。SiO2是硅酸鹽玻璃(Na2CaSi6O14)的主要成分,Na2CaSi6O14也可寫成Na2O·CaO·6SiO2。盛放NaOH溶液的試劑瓶若用玻璃瓶塞容易形成粘性的硅酸鹽而無法打開,發(fā)生反應的化學方程式_______________。長石是鋁硅鹽酸,不同類長石其氧原子的物質的量分數(shù)相同。由鈉長石化學式NaAlSi3O8可推知鈣長石的化學式為________。(4)用鋁和金屬氧化物反應制備金屬單質是工業(yè)上較常用的方法。如:2Al+4BaO3Ba↑+BaO·Al2O3。常溫下Al的金屬性比Ba的金屬性______________(選填“強”“弱”)。利用上述方法可制取Ba的主要原因是__________。a.高溫時Al的活潑性大于Ba b.高溫有利于BaO分解c.高溫時BaO·Al2O3比Al2O3穩(wěn)定 d.Ba的沸點比Al的低3.硅單質及其化合物應用范圍很廣。請回答下列問題:(1)制備硅半導體材料必須先得到高純硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)還原法是當前制備高純硅的主要方法,生產過程示意圖如下:①寫出由純SiHCl3制備高純硅的化學反應方程式_________________________________。②整個制備過程必須嚴格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應生成H2SiO3、HCl和另一種物質,寫出配平的化學反應方程式_____________________;H2還原SiHCl3過程中若混入O2,可能引起的后果是_____。(2)下列有關硅材料的說法正確的是_______(填字母)。A.碳化硅化學性質穩(wěn)定,可用于生產耐高溫水泥B.氮化硅硬度大、熔點高,可用于制作高溫陶瓷和軸承C.高純度的二氧化硅可用于制造高性能通訊材料——光導纖維D.普通玻璃是由純堿、石灰石和石英砂制成的,其熔點很高E.鹽酸可以與硅反應,故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅4.鉛及其化合物可用于蓄電池、耐酸設備及X射線防護材料等。回答下列問題:(1)鉛是碳的同族元素,比碳多4個電子層,鉛在元素周期表的位置為,四氧化三鐵可寫成FeO·Fe2O3 的形式,如果將Pb3O4也寫成相對應的形式應為:。(2)PbO2與濃鹽酸共熱生成黃綠色氣體,反應的化學方程式為:。PbO2可有PbO與次氯酸鈉溶液反應制得,其反應的離子方程式為。PbO2也可以通過石墨為電極,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液為電解液電解制取。陽極發(fā)生的電極反應式,陰極觀察到的現(xiàn)象是;若電解液中不加入Cu(NO3)2,陰極發(fā)生的電極反應式,這樣做的主要缺點是。(3)PbO2在加熱過程發(fā)生分解的失重曲線如圖所示,已知失重曲線上的a點為樣品失重4.0%(即)的殘留固體,若a點固體組成表示為PbO2或mPbO2 ·nPbO,計算x值和m:n ,。5.鉛精礦可用于冶煉金屬鉛,其主要成分為PbS。I.火法煉鉛將鉛精礦在空氣中焙燒,生成PbO和SO2。(1)用鉛精礦火法煉鉛的反應的化學方程式為_____________________________。(2)火法煉鉛的廢氣中含低濃度SO2,可將廢氣通入過量氨水中進行處理,反應的離子方程式為:______________。II.濕法煉鉛在制備金屬鉛的同時,還可制得硫磺,相對于火法煉鉛更為環(huán)保。濕法煉鉛的工藝流程如下:已知:①不同溫度下PbCl2的溶解度如下表所示。溫度/℃ 20 40 60 80 100溶解度/g 1.00 1.42 1.94 2.88 3.20② PbCl2為能溶于水的弱電解質,在Cl—濃度較大的溶液中,存在平衡:PbCl2(aq)+2Cl—(aq)PbCl42—(aq)(3)浸取液中FeCl3的作用是________________________。(4)結合信息判斷,操作a為________________________,以利于PbCl2的析出。(5)將溶液3和濾液2分別置于如圖所示電解裝置的兩個極室中,可制取金屬鉛并使浸取液中的FeCl3再生。①溶液3應置于______(填“陰極室”或“陽極室”)中。②簡述濾液2電解后再生為FeCl3的可能原理:____________________________________。③若鉛精礦的質量為a g,鉛浸出率為b,當電解池中通過c mol電子時,金屬鉛全部析出,鉛精礦中PbS的質量分數(shù)的計算式為_______________________________。6.三鹽基硫酸鉛(3PbO·PbSO4·H2O,其相對分子質量為990)簡稱“三鹽”,不溶于水及有機溶劑。主要適用于不透明的聚氯乙烯硬質管、注射成型制品,也可用于人造革等軟質制品。以鉛泥 (主要成分為PbO、Pb及PbSO4等)為原料制備三鹽的工藝流程如下圖所示。已知:KSP(PbSO4)=1.82×10-8,KSP(PbCO3)=1.46×10-13請回答下列問題:(1)寫出步驟①“轉化”的離子方程式__________________。(2)根據(jù)如圖溶解度曲線(g/100g水),由濾液I得到Na2SO4固體的操作為:將“濾液1” _________、_________、用乙醇洗滌后干燥。(3)步驟③“酸溶”,為提高酸溶速率,可采取的措施是________________(任意寫出兩條)(4)“濾液2”中可循環(huán)利用的溶質為_______(填化學式)。若步驟④“沉鉛”后的濾液中鉛離子沉淀完全,則此時c(SO42-)=________mol·L-1。(5)步驟⑥“合成”三鹽的化學方程式為____________________。(6)若消耗100.0t鉛泥,最終得到純凈干燥的三鹽49.5t,假設鉛泥中的鉛元素有50%轉化為三鹽,則鉛泥中鉛元素的質量分數(shù)為___________。答案解析一、選擇題1、【詳解】A.九霄環(huán)佩木古琴主要構成是木材,動物筋制得,A錯誤;B.裴李崗文化骨笛由動物骨骼構成,B錯誤;C.商朝后期陶塤屬于陶瓷,由硅酸鹽制成,C正確;D.曾侯乙青銅編鐘主要由合金材料制成,D錯誤;故選C。2、【答案】D【詳解】A.光纖的主要材質為二氧化硅,A錯誤;B.瀝青屬于有機材料,B錯誤;C.甘油溶于水,C錯誤;D.淀粉水解的最終產物為葡萄糖,D正確;3、A【解析】焦炭具有還原性,工業(yè)上常利用焦炭與石英砂(SiO2)在高溫條件下制備粗硅,這與SiO2是否做光導纖維無因果關系,A符合題意;海水中存在溴離子,可向其中通入氯氣等氧化劑將其氧化為溴單質,再經過萃取蒸餾物理操作分離提純溴單質,另外,通過富集海水中的鎂離子,經過沉淀、溶解等操作得到無水氯化鎂,隨后電解熔融氯化鎂可制備得到鎂單質,陳述I和陳述II均正確,且具有因果關系,B不符合題意;石油在催化劑加熱條件下進行裂解可得到乙烯等不飽和烴,從而使溴的CCl4溶液褪色,陳述I和陳述II均正確,且具有因果關系,C不符合題意;FeCl3溶液中鐵離子可發(fā)生水解,生成具有吸附性的氫氧化鐵膠體,從而可用作凈水劑,陳述I和陳述II均正確,且具有因果關系,D不符合題意。4.A【解析】陶瓷是以天然粘土以及各種天然礦物為主要原料經過粉碎混煉、成型和煅燒制得的材料的各種制品。陶瓷的傳統(tǒng)概念是指所有以黏土等無機非金屬礦物為原料的人工工業(yè)產品。氧化鐵為棕紅色固體,瓷器的青色不可能來自氧化鐵,A錯誤;秦兵馬俑是陶制品,陶制品是由粘土或含有粘土的混合物經混煉、成形、煅燒而制成的,B正確;陶瓷的主要原料是取之于自然界的硅酸鹽礦物,陶瓷的主要成分是硅酸鹽,與水泥、玻璃等同屬硅酸鹽產品,C正確;陶瓷的主要成分是硅酸鹽,硅酸鹽的化學性質不活潑,具有不與酸或堿反應、抗氧化的特點,D正確。5.D【解析】NaHCO3能與HCl反應,NaHCO3用于制胃酸中和劑,NaHCO3用于制胃酸中和劑與NaHCO3受熱易分解沒有對應關系;SiO2傳導光的能力非常強,用于制光導纖維,SiO2用于制光導纖維與SiO2熔點高硬度大沒有對應關系;Al2O3的熔點很高,用作耐高溫材料,Al2O3用作耐高溫材料與Al2O3是兩性氧化物沒有對應關系;CaO能與水反應,用于食品干燥劑,CaO用于食品干燥劑與CaO與水反應有對應關系;答案選D。6 .D【解析】將Ca3SiO5改寫為氧化物形式后的化學式為:3CaO·SiO2,性質也可與Na2SiO3相比較,據(jù)此解答。Ca3SiO5與NH4Cl反應的方程式為:Ca3SiO5+4NH4Cl CaSiO3+2CaCl2+4NH3↑+2H2O,A正確;CaO能與水反應,所以需要密封保存,B正確;亞硫酸的酸性比硅酸強,當二氧化硫通入到Ca3SiO5溶液時,發(fā)生反應:3SO2+H2O+ Ca3SiO5=3 CaSO3+H2SiO3,C正確;鹽酸的酸性比硅酸強,當鹽酸與Ca3SiO5反應時,發(fā)生反應:6HCl+ Ca3SiO5=3CaCl2+H2SiO3+2H2O,D不正確。7.A【解析】液氨汽化時要吸收大量的熱,,從而可以使環(huán)境的溫度降低,因此可用作制冷劑,A正確;二氧化硅不與強酸反應,但是可以與氫氟酸發(fā)生反應,而石英器皿中的含義大量的二氧化硅,因此不可用石英器皿盛放氫氟酸,B錯誤;生石灰能與水反應,也可以與Cl2發(fā)生反應,因此不可用來干燥氯氣,C錯誤;氯化鋁是一種電解質,但是由于該物質是分子晶體,無離子,因此不能用于電解制鋁,D錯誤。8.A【解析】瓷器是硅酸鹽產品,不含碳元素,不是有機物,是無機物,A正確;絲綢的主要成分是蛋白質,是有機物,B錯誤;茶葉的主要成分是纖維素,是有機物,C錯誤;D、中草藥的主要成分是纖維素,是有機物,D錯誤。9.B【解析】鉛蓄電池的結構中正極產生的O2,可以快速通過隔板通道傳送到負極還原為水,同時能夠抑制負極上氫氣的產生,從而可以提高電池的工作效率,A正確;鉛蓄電池中Pb電極為負極,放電時負極發(fā)生氧化反應,電極反應式為:Pb-2e-+SO42-=PbSO4,B錯誤;鉛蓄電池工作時為原電池,原電池中陽離子移向正極,因此H+移向PbO2板,C正確;實驗室用鉛蓄電池作電源,用惰性電極電解CuSO4溶液,當陰極析出2.4g銅,即=0.0375mol時,轉移電子0.0375mol×2=0.075mol,根據(jù)Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O,鉛蓄電池內消耗H2SO4物質的量至少是0.075mol,D正確。二、非選擇題1、【詳解】(1)ⅣA族元素基態(tài)原子的價層電子排布為,其核外未成對電子數(shù)為2,因最外層電子數(shù)均為4,所以在與其他元素形成化合物時,呈現(xiàn)的最高化合價為+4;(2)俗稱電石,其為離子化合物,由和構成,兩種離子間存在離子鍵,中兩個C原子之間存在非極性共價鍵,因此,該化合物中不存在的化學鍵類型為極性共價鍵和配位鍵,故選bd;(3)一種光刻膠薄膜成分為聚甲基硅烷,含C、Si、H三種元素,其電負性大小:C>H>Si,則電負性最大的元素是C,硅原子與周圍的4個原子形成共價鍵,沒有孤電子對,價層電子對數(shù)為4,則硅原子的雜化軌道類型為;(4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,SnF4的熔點均遠高于其余三種物質,故SnF4屬于離子晶體,SnCl4、SnBr4、SnI4屬于分子晶體,離子晶體的熔點比分子晶體的高,SnCl4、SnBr4、SnI4三種物質的相對分子質量依次增大,分子間作用力依次增強,熔點升高,故原因為:SnF4屬于離子晶體,SnCl4、SnBr4、SnI4屬于分子晶體,離子晶體的熔點比分子晶體的高,分子晶體的相對分子量越大,分子間作用力越強,熔點越高;(5)由晶胞結構圖可知,該晶胞中有4個和4個,距離每個原子周圍最近的原子數(shù)均為6,因此的配位數(shù)為6。設為阿伏加德羅常數(shù)的值,則個晶胞的質量為,個晶胞的體積為,因此該晶體密度為。2.【答案】(1)4 13 (2)GaCl3+3NH3+3H2O=3NH4Cl+Ga(OH)3↓ (3)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O CaAl2Si2O8(4)弱 d【解析】(1)鋁原子核外電子云有s、p,分別有1種、3種,共有4中不同的伸展方向,其核外有13個電子,則有13種不同運動狀態(tài);(2)類似氯化鋁與氨水反應,則鎵的氯化物和氨水反應的化學方程式為GaCl3+3NH3+3H2O=3NH4Cl+Ga(OH)3↓;(3)盛放NaOH溶液的試劑瓶若用玻璃瓶塞容易形成粘性的硅酸鹽而無法打開,發(fā)生反應的化學方程式為SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O;由“長石是鋁硅酸鹽”,結合鈉長石的化學式可知鈣長石就是將鈉長石的中鈉更換為鈣,鋁硅酸陰離子不變,以及化合物中化合價代數(shù)和等于0可得鈣長石的化學式為CaAl2Si2O8;(4)利用元素Ba、Al在元素周期表的位置可知金屬活潑性:Al<Ba;但Al在高溫下可將氧化鋇中鋇置換出來,原因是Ba的沸點低于鋁,高溫時Ba轉化為氣體脫離反應體系,使反應正向進行,故答案為:弱;d。3.【答案】(1)SiHCl3+H2Si+3HCl SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+3HCl+H2↑ H2與O2反應爆炸,生成的水與SiHCl3反應,生成的Si與O2反應生成SiO2(2)ABCD【解析】(1)①純SiHCl3制備高純硅利用的還原劑是氫氣,反應的化學反應方程式為SiHCl3+H2Si+3HCl。②SiHCl3遇水劇烈反應生成H2SiO3、HCl和另一種物質,根據(jù)原子守恒可知另一種物質是氫氣,反應的化學反應方程式為SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+3HCl+H2↑;H2還原SiHCl3過程中若混入O2,可能引起的后果是H2與O2反應爆炸,生成的水與SiHCl3反應,生成的Si與O2反應生成SiO2。(2)碳化硅化學性質穩(wěn)定,可用于生產耐高溫水泥,A正確;氮化硅硬度大、熔點高,可用于制作高溫陶瓷和軸承,B正確;高純度的二氧化硅可用于制造高性能通訊材料——光導纖維,C正確;普通玻璃是由純堿、石灰石和石英砂制成的,其熔點很高,D正確鹽酸與硅不反應,E錯誤。4.【答案】(1)第六周期ⅣA族2PbO·PbO2(2)PbO2+4HCl(濃) PbCl2+Cl2+2H2OPbO+ClO-=PbO2+Cl- Pb2++2H2O-2e-= PbO2↓+ 4H+ 石墨上包上銅鍍層 Pb2++2e- =Pb↓ 不能有效利用Pb2+(3)1.4 2:3【解析】(1)碳和鉛是同一主族元素,都為第四主族,鉛比碳多4個電子層,說明在第六周期,所以鉛的位置為第六周期ⅣA族。根據(jù)第四主族元素的化合價分析,鉛有+2和+4價,所以將Pb3O4寫成2PbO·PbO2。(2)二氧化鉛與濃鹽酸反應生成黃綠色氣體,說明產生了氯氣,同時生成氯化鉛和水,方程式為PbO2+4HCl(濃) PbCl2+Cl2+2H2O。氧化鉛和次氯酸鈉反應生成二氧化鉛和氯化鈉,離子方程式為:PbO+ClO-=PbO2+Cl-。 Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液為電解液電解制取PbO2。Pb2+發(fā)生氧化反應生成PbO2,所以陽極發(fā)生的電極反應式Pb2++2H2O-2e-= PbO2↓+ 4H+,陰極反應為,所以觀察到的現(xiàn)象是石墨上包上銅鍍層;若電解液中不加入Cu(NO3)2,陰極發(fā)生的電極反應式Pb2++2e- =Pb↓,這樣做的主要缺點是不能有效利用Pb2+生成PbO2。(3)若a點固體組成表示PbOx,則根據(jù),(2-x)/2×32=239×4.0% x=1.4 ;若組成為mPbO2 ·nPbO,根據(jù)原子守恒,氧原子與鉛原子根據(jù)鉍為(2m+n)/(m+n)=1.4 解m:n=2:3。5.【答案】(1)2PbS+3O22PbO+SO2(2)2NH3 H2O+SO22NH4++SO32-+H2O(3)使Pb元素從難溶固體PbS轉化成溶液中的PbCl42-,S元素轉化成單質硫成為濾渣(4)加水稀釋并冷卻(5)①陰極室②陽極的電極反應為:Fe2+-e-Fe3+,使c(Fe3+)升高,同時Cl-通過陰離子交換膜向陽極移動,使FeCl3再生③×100%【解析】(1)根據(jù)題意,鉛精礦在空氣中焙燒,與氧氣反應生成PbO和SO2,反應方程式為2PbS+3O22PbO+SO2(2)二氧化硫是酸性氣體,氨水是弱堿,用過量氨水吸收二氧化硫,得到亞硫酸銨和水,反應的離子方程式為:2NH3 H2O+SO2═2NH4++SO32-+H2O;(3)浸取液中FeCl3增加了氯離子濃度,溶液中存在平衡:PbCl2(aq)+2Cl-(aq) PbCl42-(aq),當氯離子濃度增大時,平衡正向移動,讓鉛以PbCl42-的形式存在溶液中,另外三價鐵離子具有氧化性,S2-離子具有還原性,能夠發(fā)生氧化還原反應,使硫元素轉化成單質硫(4)根據(jù)表格數(shù)據(jù),PbCl2為能溶于水的弱電解質,存在平衡:PbCl2(aq)+2Cl-(aq) PbCl42-(aq),加水稀釋,氯離子的濃度降低,平衡逆向移動,冷卻后,溫度降低,PbCl2的溶解度降低,從而析出PbCl2固體;(5)①溶液3是含PbCl42-的溶液,要制得單質鉛,元素鉛的化合價降低,需要得到電子,發(fā)生還原反應,根據(jù)電解池的工作原理,陰極得到電子,故溶液3應放入陰極室;②陽極室是濾液2,濾液2是氯化亞鐵溶液,亞鐵離子在陽極失去電子,轉化成三價鐵離子,溶液中的陰離子氯離子通過陰離子交換膜,到達陽極室,與三價鐵離子結合,得到氯化鐵溶液,達到再生的目的;③由Pb2+→Pb,1molPb2+,轉移2mol電子,當電解池中通過c mol電子時,金屬鉛全部析出,所以就有c mol的Pb析出,鉛浸出率為b,故原液中有鉛離子物質的量為mol,故PbS的物質的量也為mol,m(PbS)=M(PbS)×n=(207+32)×=g,鉛精礦的質量為a g,鉛精礦中PbS的質量分數(shù)=×100%=×100%6.【答案】(1)CO32-+PbSO4=SO42-+PbCO3(2)升溫結晶趁熱過濾(3)適當升溫(或適當增大硝酸濃度或減小沉淀粒徑等)(4)HNO3 1.82×10-3(5)4PbSO4+6NaOH3PbO PbSO4 H2O+3Na2SO4+2H2O(6)82.8%【解析】(1)步驟①向鉛泥中加Na2CO3溶液,由表可知PbCO3的溶解度小于PbSO4的溶解度,Na2CO3(aq)+PbSO4(s)=Na2SO4(aq)+PbCO3(s),則可將PbSO4轉化成PbCO3,“轉化”的離子方程式為CO32-+PbSO4=SO42-+PbCO3;(2)根據(jù)溶解度曲線(g/100g水)可知,在較低溫度下硫酸鈉結晶析出的是Na2SO4·H2O,在較高溫度下析出無水硫酸鈉晶體,且在較高溫度下,硫酸鈉的溶解度隨溫度升高而減小,硫酸鈉在乙醇中的溶解度較小,故由濾液I得到Na2SO4固體的操作為:將“濾液1”升溫(蒸發(fā))結晶、趁熱過濾、用乙醇洗滌后干燥;(3)酸溶時,為提高酸溶速率,可采取的措施是適當升溫(或適當增大硝酸濃度或減小沉淀粒徑等);(4)Pb、PbO和PbCO3在硝酸的作用下轉化成Pb(NO3)2,Pb(NO3)2中加稀H2SO4轉化成PbSO4和硝酸,HNO3可循環(huán)利用,若步驟④沉鉛后鉛離子沉淀完全,則濾液中c(Pb2+)<1×10-5mol/L,已知Ksp(PbSO4)=1.82×10-8,則此時c(SO42-)=mol/L=1.82×10-3mol/L;(5)步驟⑥合成三鹽的化學方程式為:4PbSO4+6NaOH3PbO PbSO4 H2O+3Na2SO4+2H2O;(6)若得到純凈干燥的三鹽49.5t,則其中鉛元素的質量為:×49.5t=41.4t,設鉛泥中鉛元素的質量分數(shù)為w,則100.0t鉛泥中鉛元素為100×w,鉛泥中的鉛元素有50%轉化為三鹽,有100×w×50%=41.4,解得w =82.8%。第35講-碳硅鉛及其化合物知識重構 碳、硅單質及其氧化物1.碳、硅的存在形態(tài)、物理性質和用途碳 硅存在形態(tài) 游離態(tài)和化合態(tài) 化合態(tài)單質結構 金剛石:正四面體空間網狀結構石墨:層狀結構C60:足球形分子 晶體硅:正四面體空間網狀結構物理性質 金剛石:熔點高、硬度大石墨:硬度小、電的良導體 晶體硅:灰黑色固體,有金屬光澤、熔點高、硬度大,有脆性用途 金剛石用于制造切割刀具;石墨用于制造電極、鉛筆芯 半導體材料和合金材料2.碳、硅單質的化學性質(1)碳單質的化學性質——還原性a.能與水蒸氣反應:C+H2O(g)CO+H2(制水煤氣);b.能與濃硫酸反應:C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O。(2)硅單質的化學性質——還原性①能與O2反應:Si+O2SiO2;②能與氫氟酸反應(用化學方程式表示,下同):Si+4HF===SiF4↑+2H2↑;③能與NaOH溶液反應:Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑。3.硅的制備(1)原料:二氧化硅、焦炭。(2)原理:SiO2+2CSi(粗)+2CO↑。(3)提純:Si(粗)+2Cl2SiCl4,SiCl4+2H2Si(純)+4HCl。4.碳和硅的氧化物(1)一氧化碳:無色無味的有毒氣體,不溶于水,可用作氣體燃料和冶金工業(yè)的還原劑。(2)二氧化碳和二氧化硅二氧化硅 二氧化碳類別 均為酸性氧化物結構 由氧、硅原子構成空間網狀結構 直線形結構,存在單個CO2分子物理性質 硬度大,熔、沸點高,常溫下為固體,不溶于水 熔、沸點低,常溫下為氣體,微溶于水化學性質 與水反應 不反應 CO2+H2OH2CO3與酸反應 只與氫氟酸反應:SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O 不反應能與堿(NaOH)反應 SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O(盛堿液的試劑瓶用橡膠塞) CO2少量:CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O;CO2過量:CO2+NaOH===NaHCO3能與鹽反應 如與Na2CO3反應:SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑ 如與Na2SiO3反應:Na2SiO3+H2O+CO2(不足)===H2SiO3↓+Na2CO3或Na2SiO3+2H2O+2CO2(足量)===H2SiO3↓+2NaHCO3能與堿性氧化物反應 如與CaO反應:SiO2+CaOCaSiO3 如與Na2O反應:Na2O+CO2===Na2CO3用途 光導纖維、光學儀器、電子部件 制飲料、制碳酸鹽 硅酸、硅酸鹽和無機非金屬材料1.硅酸(1)弱酸性:H2SiO3難溶于水,其酸性比碳酸弱,不能使指示劑變色,能與強堿(如NaOH)反應,化學方程式為H2SiO3+2NaOH===Na2SiO3+2H2O。(2)不穩(wěn)定性:H2SiO3不穩(wěn)定,受熱易分解,化學方程式為H2SiO3SiO2+H2O。(3)硅酸的制備及硅膠①制備原理:可溶性硅酸鹽(如Na2SiO3)與較強的酸(如鹽酸)反應,化學方程式為:Na2SiO3+2HCl===H2SiO3↓+2NaCl。②硅膠:硅酸在水中易聚合形成硅酸凝膠,經干燥脫水后即得硅膠,常用作干燥劑和催化劑的載體。2.硅酸鹽(1)硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱,是構成地殼巖石的重要成分。(2)硅酸鹽組成的表示方法通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸鹽的組成:①氧化物的書寫順序:活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水,不同氧化物間以“·”隔開。②各元素的化合價保持不變,且滿足化合價代數(shù)和為零,各元素原子個數(shù)比符合原來的組成。如硅酸鈉(Na2SiO3)可表示為Na2O·SiO2,長石(KAlSi3O8)可表示為K2O·Al2O3·6SiO2。(3)硅酸鈉①物理性質:白色、可溶于水的粉末狀固體,其水溶液俗稱水玻璃,有黏性,水溶液顯性。②化學性質:能與酸性較硅酸強的酸反應a.與鹽酸反應的化學方程式:Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓。b.與少量CO2水溶液反應的化學方程式:Na2SiO3+H2O+CO2===Na2CO3+H2SiO3↓。③用途:黏合劑(礦物膠),耐火阻燃材料。3.無機非金屬材料(1)傳統(tǒng)無機非金屬材料(如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料)水泥 玻璃 陶瓷生產原料 石灰石、黏土 純堿、石灰石、石英砂 黏土主要設備 水泥回轉窯 玻璃窯 陶瓷窯玻璃生產中的兩個重要反應:Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。(2)新型無機非金屬材料:如高溫結構陶瓷、生物陶瓷、壓電陶瓷等。鉛單質鉛是密度很大、熔點很低的軟金屬,Pb與稀鹽酸可以緩慢反應,但因生成難溶的PbCl2覆蓋反應物而使反應終止:Pb+2HCl=PbCl2↓+H2↑,由于此種特性,工廠或實驗室常用它做耐酸反應器的襯里和制存或輸送酸液的管道設備鉛的氧化物①PbO俗稱“密陀僧”,難溶于水,兩性偏堿,既能溶于酸又能溶于堿②Pb3O4又名鉛丹,可以認為是鉛酸鉛Pb2(Ⅱ)Pb(Ⅳ)O4③PbO2是一種溶于水的兩性氧化物,其酸性強于堿性;具有強氧化性,可與濃鹽酸反應生成氯氣鉛的其他化合物①Pb(CH3COO)2有甜味,俗稱“鉛糖”,易溶于水,難離解,毒性大。它是共價化合物,在溶液中以分子狀態(tài)存在②硫酸鉛可用于制造蓄電池,不溶于水重溫經典1、(2024安徽卷)下列選項中的物質能按圖示路徑在自然界中轉化。且甲和水可以直接生成乙的是選項 甲 乙 丙A Cl2 NaClO NaClB SO2 H2SO4 CaSO4C Fe2O3 Fe(OH)3 FeCl3D CO2 H2CO3 Ca(HCO3)2【答案】D【詳解】A.Cl2與水反應生成HClO和HCl,無法直接生成NaClO,A錯誤;B.SO2與水反應生成亞硫酸而不是硫酸,B錯誤;C.氧化鐵與水不反應,不能生成氫氧化鐵沉淀,C錯誤;D.CO2與水反應生成碳酸,碳酸與碳酸鈣反應生成碳酸氫鈣,碳酸氫鈣受熱分解生成二氧化碳氣體,D正確;2、(2024浙江卷). 根據(jù)材料的組成和結構變化可推測其性能變化,下列推測不合理的是【答案】B【詳解】A.較低的碳含量賦予材料更好的延展性和可塑性,A正確;B.晶體硅和金剛石、碳化硅均為共價晶體,且硅為半導體材料,金剛石態(tài)的碳不具有導電性,故碳的導電性比硅差,導電能力會下降,B錯誤;C.淀粉、纖維素的主鏈上再接上帶有強親水基團的支鏈(如丙烯酸鈉),在交聯(lián)劑作用下形成網狀結構可以提高吸水能力,C正確;D.在橡膠中加入硫化劑和促進劑等交聯(lián)助劑,在一定的溫度、壓力條件下,使線型大分子轉變?yōu)槿S網狀結構,網狀結構相對線性結構具有更大的強度,D正確;3、(2024浙江卷) 中的原子均通過雜化軌道成鍵,與溶液反應元素均轉化成。下列說法不正確的是A. 分子結構可能是 B. 與水反應可生成一種強酸C. 與溶液反應會產生 D. 沸點低于相同結構的【詳解】A.該結構中,如圖所示的兩個Cl,Cl最外層有7個電子,形成了兩個共價鍵,因此其中1個應為配位鍵,而Si不具備空軌道來接受孤電子對,因此結構是錯誤的,故A錯誤;B.與水反應可生成HCl,HCl是一種強酸,故B正確;C.與溶液反應元素均轉化成,Si的化合價升高,根據(jù)得失電子守恒可知,H元素的化合價降低,會有H2生成,故C正確;D.的相對分子質量大于,因此的范德華力更大,沸點更高,D正確;4、(2023湖北卷節(jié)選)工業(yè)制備高純硅的主要過程如下:下列說法錯誤的是( )A.制備粗硅的反應方程式為B.1molSi含Si-Si鍵的數(shù)目約為4×6.02×1023C.原料氣HCl和應充分去除水和氧氣D.生成 的反應為熵減過程【答案】B【詳解】A. 和在高溫下發(fā)生反應生成和,因此,制備粗硅的反應方程式為,A說法正確;B. 在晶體硅中,每個Si與其周圍的4個Si形成共價鍵并形成立體空間網狀結構,因此,平均每個Si形成2個共價鍵, 1mol Si含Si-Si鍵的數(shù)目約為,B說法錯誤;C. HCl易與水形成鹽酸,在一定的條件下氧氣可以將HCl氧化;在高溫下遇到氧氣能發(fā)生反應生成水,且其易燃易爆,其與在高溫下反應生成硅和HCl,因此,原料氣HCl和應充分去除水和氧氣 ,C說法正確;D. 該反應是氣體分子數(shù)減少的反應,因此,生成的反應為熵減過程,D說法正確;5、【2022年江蘇卷】我國古代就掌握了青銅(銅-錫合金)的冶煉、加工技術,制造出許多精美的青銅器;PB.是鉛蓄電池的電極材料,不同鉛化合物一般具有不同顏色,歷史上曾廣泛用作顏料,下列物質性質與用途具有對應關系的是A.石墨能導電,可用作潤滑劑B.單晶硅熔點高,可用作半導體材料C.青銅比純銅熔點低、硬度大,古代用青銅鑄劍D.含鉛化合物顏色豐富,可用作電極材料【答案】C【解析】石墨是過渡型晶體,質軟,可用作潤滑劑,A錯誤;單晶硅可用作半導體材料與空穴可傳遞電子有關,與熔點高無關,B錯誤;青銅是銅合金,比純銅熔點低、硬度大,易于鍛造,古代用青銅鑄劍,C正確;含鉛化合物可在正極得到電子發(fā)生還原反應,所以可用作電極材料,與含鉛化合物顏色豐富無關,D錯誤。6、【2022年全國乙卷】生活中處處有化學,下列敘述正確的是A.HB鉛筆芯的成分為二氧化鉛B.碳酸氫鈉可做食品膨松劑C.青銅和黃銅是不同結構的單質銅D.焰火中紅色來源于鈉鹽灼燒.焰火中紅色來源于鈉鹽灼燒【答案】B【解析】鉛筆芯的主要成分為石墨,不含二氧化鉛,A錯誤;碳酸氫鈉不穩(wěn)定,受熱易分解產生二氧化碳,能使面團松軟,可做食品膨松劑,B正確 ;青銅是在純銅(紫銅)中加入錫或鉛的合金,黃銅為是由銅和鋅所組成的合金,兩者均屬于混合物,不是銅單質,C錯誤;鈉元素灼燒顯黃色,D錯誤。7、【2022廣東卷】我國科學家進行了如圖所示的碳循環(huán)研究。下列說法正確的是 ( )A.淀粉是多糖,在一定條件下能水解成葡萄糖B.葡萄糖與果糖互為同分異構體,都屬于烴類C.1 mol CO 中含有 6.02×1024 個電子D.22.4 L CO2 被還原生成 1 mol CO【答案】A【解析】淀粉是多糖,在稀硫酸作催化劑并加熱條件下可以水解為葡萄糖,A 正確;葡萄糖和果糖分子中均含有氧元素,二者均不屬于烴類,B 錯誤;C 原子有 6 個電子,O 原子有 8 個電子,1 mol CO 含有 14×6.02×1023 個電子,C 錯誤;未說明標準狀況,無法根據(jù)體積確定二氧化碳的物質的量,D 錯誤。8、【2022浙江卷】關于反應 4CO2 + SiH4 ==== 4CO + 2H2O + SiO2,下列說法正確的是( )A. CO 是氧化產物 B. SiH4 發(fā)生還原反應C. 氧化劑與還原劑的物質的量之比為 1∶4 D. 生成 1molSiO2 時,轉移 8mol 電子【答案】D【解析】根據(jù)反應方程式,碳元素的化合價由+4 價降為+2 價,故 CO 為還原產物,A 錯誤;硅元素化合價由-4 價升為+4 價,故 SiH4 發(fā)生氧化反應,B 錯誤;反應中氧化劑為二氧化碳,還原劑為 SiH4,則氧化劑與還原劑的物質的量之比為 4:1,C 錯誤;根據(jù)反應方程式可知,Si 元素的化合價由-4 價升高至+4 價,因此生成 1mol SiO2 時,轉移 8 mol 電子,D 正確。9、【2022年江蘇卷】周期表中ⅣA族元素及其化合物應用廣泛,甲烷具有較大的燃燒熱,是常見燃料;Si、Ge是重要的半導體材料,硅晶體表面能與氫氟酸(HF,弱酸)反應生成(在水中完全電離為和);1885年德國化學家將硫化鍺與共熱制得了門捷列夫預言的類硅—鍺;下列化學反應表示正確的是A.與HF溶液反應:B.高溫下還原:C.鉛蓄電池放電時的正極反應:D.甲烷的燃燒:【答案】A【解析】由題意可知,二氧化硅與氫氟酸溶液反應生成強酸和水,反應的離子方程式為,A正確;硫化鍺與氫氣共熱反應時,氫氣與硫化鍺反應生成鍺和硫化氫,硫化氫高溫下分解生成硫和氫氣,則反應的總方程式為,B錯誤;鉛蓄電池放電時,二氧化鉛為正極,酸性條件下在硫酸根離子作用下二氧化鉛得到電子發(fā)生還原反應生成硫酸鉛和水,電極反應式為正極反應,C錯誤;由題意可知,1mol甲烷完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放出熱量為890.3kJ,反應的熱化學方程式為,D錯誤。10、(24全國甲卷)11. ⅣA族元素具有豐富的化學性質,其化合物有著廣泛的應用。回答下列問題:(1)該族元素基態(tài)原子核外未成對電子數(shù)為_____,在與其他元素形成化合物時,呈現(xiàn)的最高化合價為_____。(2) CaC2 俗稱電石,該化合物中不存在的化學鍵類型為_____(填標號)。a.離子鍵 b.極性共價鍵 c.非極性共價鍵 d.配位鍵(3)一種光刻膠薄膜成分為聚甲基硅烷 其中電負性最大的元素是____,硅原子雜化軌道類型為_____。【詳解】(1)ⅣA族元素基態(tài)原子的價層電子排布為,其核外未成對電子數(shù)為2,因最外層電子數(shù)均為4,所以在與其他元素形成化合物時,呈現(xiàn)的最高化合價為+4;(2)俗稱電石,其為離子化合物,由和構成,兩種離子間存在離子鍵,中兩個C原子之間存在非極性共價鍵,因此,該化合物中不存在的化學鍵類型為極性共價鍵和配位鍵,故選bd;(3)一種光刻膠薄膜成分為聚甲基硅烷,含C、Si、H三種元素,其電負性大小:C>H>Si,則電負性最大的元素是C,硅原子與周圍的4個原子形成共價鍵,沒有孤電子對,價層電子對數(shù)為4,則硅原子的雜化軌道類型為;(4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,SnF4的熔點均遠高于其余三種物質,故SnF4屬于離子晶體,SnCl4、SnBr4、SnI4屬于分子晶體,離子晶體的熔點比分子晶體的高,SnCl4、SnBr4、SnI4三種物質的相對分子質量依次增大,分子間作用力依次增強,熔點升高,故原因為:SnF4屬于離子晶體,SnCl4、SnBr4、SnI4屬于分子晶體,離子晶體的熔點比分子晶體的高,分子晶體的相對分子量越大,分子間作用力越強,熔點越高;(5)由晶胞結構圖可知,該晶胞中有4個和4個,距離每個原子周圍最近的原子數(shù)均為6,因此的配位數(shù)為6。設為阿伏加德羅常數(shù)的值,則個晶胞的質量為,個晶胞的體積為,因此該晶體密度為。11、(2023年浙江)硅材料在生活中占有重要地位。請回答:(1 ) Si(NH2)4分子的空間結構(以Si為中心)名稱為_________ ,分子中氮原子的雜化軌道類型是_______ 。受熱分解生成Si3N4和NH3,其受熱不穩(wěn)定的原因是__________【詳解】(1)分子可視為SiH4分子中的4個氫原子被—NH2(氨基)取代形成的,所以分子中Si原子軌道的雜化類型是sp3,分子的空間結構(以為中心)名稱為四面體;氨基(-NH2)氮原子形成3個σ鍵,含有1對孤對電子,N原子雜化軌道數(shù)目為4,N原子軌道的雜化類型是sp3;周圍的基團體積較大,受熱時斥力較強中鍵能相對較小];產物中氣態(tài)分子數(shù)顯著增多(熵增),故受熱不穩(wěn)定,容易分解生成和;(2)電子排布式分別為:①、②、③,可推知分別為基態(tài)Si原子、Si+離子、激發(fā)態(tài)Si原子;A.激發(fā)態(tài)Si原子有四層電子,Si+離子失去了一個電子,根據(jù)微粒電子層數(shù)及各層電子數(shù)多少可推知,微粒半徑:③>①>②,選項A正確;B.根據(jù)上述分析可知,電子排布屬于基態(tài)原子(或離子)的是:①②,選項B正確;C.激發(fā)態(tài)Si原子不穩(wěn)定,容易失去電子;基態(tài)Si原子失去一個電子是硅的第一電離能,Si+離子失去一個電子是硅的第二電離能,由于I2>I1,可以得出電離一個電子所需最低能量:②>①>③,選項C錯誤;D.由C可知②比①更難失電子,則②比①更容易得電子,即得電子能力:②>①,選項D錯誤;答案選AB;(3)Si與P形成的某化合物晶體的晶胞如圖可知,原子間通過共價鍵形成的空間網狀結構,形成共價晶體;根據(jù)均攤法可知,一個晶胞中含有個Si,8個P,故該化合物的化學式為。12、【2022全國乙卷】廢舊鉛蓄電池的鉛膏中主要含有、、和Pb。還有少量Ba、Fe、Al的鹽或氧化物等。為了保護環(huán)境、充分利用鉛資源,通過下圖流程實現(xiàn)鉛的回收。一些難溶電解質的溶度積常數(shù)如下表:難溶電解質一定條件下,一些金屬氫氧化物沉淀時的如下表:金屬氫氧化物開始沉淀的pH 2.3 6.8 3.5 7.2完全沉淀的pH 3.2 8.3 4.6 9.1回答下列問題:(1)在“脫硫”中轉化反應的離子方程式為________,用沉淀溶解平衡原理解釋選擇的原因________。(2)在“脫硫”中,加入不能使鉛膏中完全轉化,原因是________。(3)在“酸浸”中,除加入醋酸(),還要加入。(ⅰ)能被氧化的離子是________;(ⅱ)促進了金屬Pb在醋酸中轉化為,其化學方程式為________;(ⅲ)也能使轉化為,的作用是________。(4)“酸浸”后溶液的pH約為4.9,濾渣的主要成分是________。(5)“沉鉛”的濾液中,金屬離子有________。【答案】(1) ①. PbSO4(s)+CO(aq)= PbCO3(s)+SO(aq) ②. 反應PbSO4(s)+CO(aq)= PbCO3(s)+SO(aq)的平衡常數(shù)K==3.4105>105,PbSO4可以比較徹底的轉化為PbCO3(2)反應BaSO4(s)+CO(aq)= BaCO3(s)+SO(aq)的平衡常數(shù)K==0.04<<105,反應正向進行的程度有限(3) ①. Fe2+ ②. Pb+H2O2+2HAc=Pb(Ac)2+2H2O ③. 作還原劑(4)Fe(OH)3、Al(OH)3(5)Ba2+、Na+【解析】鉛膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb,還有少量Ba、Fe、Al的鹽或氧化物等,向鉛膏中加入碳酸鈉溶液進行脫硫,硫酸鉛轉化為碳酸鉛,過濾,向所得固體中加入醋酸、過氧化氫進行酸浸,過氧化氫可將溶液中的亞鐵離子氧化為鐵離子,酸浸后溶液的pH約為4.9,依據(jù)金屬氫氧化物沉淀時的pH可知,濾渣主要成分為氫氧化鋁、氫氧化鐵,過濾后,向濾液中加入氫氧化鈉溶液進行沉鉛,得到氫氧化鉛沉淀,濾液中的金屬陽離子主要為鈉離子和鋇離子,氫氧化鉛再進行處理得到PbO。(1)“脫硫”中,碳酸鈉溶液與硫酸鉛反應生成碳酸鉛和硫酸鈉,反應的離子方程式為:PbSO4(s)+CO(aq)= PbCO3(s)+SO(aq),由一些難溶電解質的溶度積常數(shù)的數(shù)據(jù)可知,Ksp(PbCO3)=7.410-14,Ksp(PbSO4)=2.510-8,反應PbSO4(s)+CO(aq)= PbCO3(s)+SO(aq)的平衡常數(shù)K====≈3.4105>105,說明可以轉化的比較徹底,且轉化后生成的碳酸鉛可由酸浸進入溶液中,減少鉛的損失。(2)反應BaSO4(s)+CO(aq)= BaCO3(s)+SO(aq)的平衡常數(shù)K====≈0.04<<105,說明該反應正向進行的程度有限,因此加入碳酸鈉不能使鉛膏中的BaSO4完全轉化。(3)(i)過氧化氫有氧化性,亞鐵離子有還原性,會被過氧化氫氧化為鐵離子。(ii)過氧化氫促進金屬Pb在醋酸溶液中轉化為Pb(Ac)2,過氧化氫與Pb、HAc發(fā)生氧還原反應生成Pb(Ac)2和H2O,依據(jù)得失電子守恒和原子守恒可知,反應的化學方程式為:Pb+H2O2+2HAc=Pb(Ac)2+2H2O。(iii)過氧化氫也能使PbO2轉化為Pb(Ac)2,鉛元素化合價由+4價降低到了+2價,PbO2是氧化劑,則過氧化氫是還原劑。(4)酸浸后溶液的pH約為4.9,依據(jù)金屬氫氧化物沉淀時的pH可知,濾渣主要成分為氫氧化鋁、氫氧化鐵。(5)依據(jù)分析可知,加入碳酸鈉不能使鉛膏中的BaSO4完全轉化,鐵離子、鋁離子轉化為了氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀,鉛轉化為了氫氧化鉛、最終變?yōu)榱搜趸U,因此沉鉛的濾液中,金屬離子有Ba2+和加入碳酸鈉、氫氧化鈉時引入的Na+。模型構建名師導學構建知識網絡,靈活運用提升能力1.主動構建知識網絡復習的目的是將所學的知識系統(tǒng)化,化學知識自身有著一定的內在規(guī)律和聯(lián)系,將這些規(guī)律和聯(lián)系內化成自己能夠掌握并能隨時調用的有效信息,構建一個有序的知識體系是必不可少的。(1)利用知識主線知識主線讓原本雜亂無章的化學知識在復習中變得富有條理性,有利于提升考生的思維拓展能力。根據(jù)知識主線,從教材入手,熟記教材中重要的化學方程式、物質的性質、實驗條件、實驗現(xiàn)象及操作細節(jié)等,然后從某一種物質開始發(fā)散,并進行一一比較,尋找它們之間的內在聯(lián)系,就能得到比較具體的知識網絡。這是復習化學知識的有效方法。(2)使用思維導圖思維導圖呈現(xiàn)的是一個輻射線形的思維表達過程。借助思維導圖能發(fā)散思維,弄清知識和思維的脈絡,并可供自己回顧整個思維過程。利用思維導圖能幫助自己反思學習過程與知識結構,從而鞏固已學知識。2.活用學科核心素養(yǎng)化學學科核心素養(yǎng)是高中化學知識的精髓,高三考生已經比較完整地掌握了一些理論知識,具備了一定的學科素養(yǎng),復習中要學會運用化學理論知識解釋一些事實和現(xiàn)象,通過分析物質組成和結構預測其性質和化學反應的趨勢。化學學科核心素養(yǎng)能使考生在考試中做到舉一反三、觸類旁通。結語:總之,考生要根據(jù)復習的實際情況并結合自身特點,通過科學的方法將知識系統(tǒng)化、深入化,注重知識之間的相互聯(lián)系,發(fā)揮自身的學科素養(yǎng),靈活應用,不斷提高邏輯思維能力和解題能力。 展開更多...... 收起↑ 資源列表 第35講-碳硅鉛及其化合物(課件).pptx 第35講-碳硅鉛及其化合物(學案).doc 第35講-碳硅鉛及其化合物(練習).docx 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫