高考化学一轮复习 第10章 碳族元素 无机非金属材料学案 新人教版

【2019最新】精选高考化学一轮复习第10章碳族元素无机非金属材
料学案新人教版
第一课时碳族元素
【考纲要求】
1.掌握碳族元素在元素周期表中的特殊位置导致性质上的特殊性。

2.能熟练运用碳族元素原子结构的递变规律解释其性质的递变规律
3.掌握CO2与CO、CO2与SiO2、NaHCO3与Na2CO3这三组物质在物理性质、化学性质、制法、用途等方面的不同。

4．自主建立碳族元素的知识网络。

教与学方案
笔记与反思
【自学反馈】
一、概念辨析
1.碳族元素：
（1）在周期表中的位置（由原子结构中的决定）。

（2）包含元素的名称、符号、原子结构简图、原子半径、化合价等比较
元素名称元素符号原子结构简图原子半径化合价单质性质变化碳
硅
锗
锡
铅
（3）相似性：、（4）递变性：。

（5）特殊性：难形成离子化合物，易形成共价化合物。

（6）用原子结构知识解释（3）（4）（5）：。

2.碳单质：
（1）同素异形体：；
无定形碳：。

（2）性质：稳定性，比如；
还原性：
；
可燃性：；
弱氧化性：。

3.含碳化合物：
（1）CO2：物理性质；
化学性质；
实验室制法：原料、
原理、
装置、
步骤。

（2）CO：物理性质；
化学性质；
实验室制法：原料、
原理、
装置；
（3）碳酸正盐：稳定性、
溶解性；
（4）酸式盐：稳定性、
溶解性；
（5）其它含碳化合物、有机化合物、金属碳化物
候氏制碱法的主要反应中用到上述哪些物质中的哪些性质？。

二、碳元素知识网络：写出化学方程式实现下列转化：
.
Si O2 Ca(HCO3)2 CaCO3
SiC C CO2 Na2CO3
SiO2 CO Fe MgO NaHCO3
【例题解析】
[例1] 门捷列夫在19世纪中叶，曾根据他所发现的周期律，预言过第四周期第ⅣA 族元素X（当时称为类硅）。

下列有关类硅的元素性质，不正确的是（）
A.XH4不稳定，但有强还原性 B．可用焦炭在高温下从XO2中冶炼X
C．X单质的熔点比硅高 D.X(OH)4的酸性比H2SiO3强
解题思路: 。

易错点: 。

[例2] 最近，科学家研制得一种新的分子，它具有空心的类似足球状结构，分
子式为C60，下列说法正确的是（）
A．C60是一种新型的化合物 B．C60和石墨都是碳的同素异形体
C．与C60结构类似的还有C60分子 D．C60的相对分子质量是720g/mol
解题思路: 。

易错点: 。

【巩固练习】
课堂反馈
1．下列各组物质中，不属于同素异形体的是 ) A金刚石、石墨水、重水
氧气、臭氧晶体硅、无定形硅
2．下列物质中，能直接用作半导体材料的是
金刚石石墨晶体硅水晶
3．下列叙述能确定是ⅣA族元素的是
原子核外有4个电子有+2和+4两种化合价
易形成共价化合物原子最外层有4个电子
4．近年科学家制得一种新的分子，它类似足球的空心结构，化学式为C60。

下列说法中正确的是 ( )是一种新型的化合物，有着重要的应用是碳的一种同素异形体
分子中含有离子键的相对分子质量为720 g / mol
5．下列元素的最高氧化物对应水化物中酸性最弱的是
6．不能通过化合反应来制取的物质是
7．下列变化属于氧化还原反应的是
石灰石煅烧生成CO2和CaO B 纯碱、石灰石、石英共熔制玻璃
硅与氢氧化钠溶液反应 过氧化钠吸收CO2放出氧气
8．下列大气污染物中，能跟人体血红蛋白结合而引起中毒的气体
课外作业
1．下列物质中熔点最高的是
2．下列各组酸的强弱比较中，正确的是 A H3PO4＞H2CO3＞H2SiO3 B H2CO3＞H2SiO3＞H3PO4
C H2SiO3＞H3PO4＞H2CO3
D H2SiO3＞H2CO3＞H3PO4
3．下列化学方程式中，正确的是
A Na2CO3＋H2SiO3＝Na2SiO3＋CO2↑＋H2O
B C ＋SiO2CO2↑＋Si
C SiO2＋Na2CO3 Na2SiO3＋CO2↑
D CO ＋CuOCu ＋CO2↑
4．下列离子方程式正确的是
A 向石灰石中加稀硫酸 CaCO3＋2H+＝Ca2+＋H2O ＋CO2
B 向澄清石灰水中通入过量二氧化碳 CaOH2＋2CO2＝Ca2+＋2
HCO 3- C 氯化氢通过饱和小苏打溶液 ＋H+＝H2O ＋CO2
HCO 3-
D 向碳酸氢钙溶液中加足量烧碱溶液 Ca2+＋＋OH ＝CaCO3＋H2O
HCO 3- 5．只用一种试剂就能将Na2SiO3、Na2CO3、MgCl2、BaHCO32四种无色
溶液区别开来，这种试剂是
)
氢氧化钠溶液澄清石灰水
盐酸硫酸
6．碳族元素位于周期表中的第族，碳原子的电子式是，
硅的原子结构示意图是，C60、金刚石和石墨等由碳元素形成
的性质不同的单质，是碳的。

在质量均为12克且均由12C形
成的C60、金刚石、石墨的单质中，含有的共价键的物质和量分别是、、；CO2是含有键的分子填“非极性”或
“极性”，其结构式是，形成的晶体是晶体，在高温高压
等特殊条件下，可将CO2转化为硬度超过SiO2的晶体，则在这样的晶体中
与一个C原子紧邻的氧原子有个，在44克该晶体中含有
个C—O键。

7．SiO2属_______性氧化物，它__________直接跟水化合成对应的酸，但它
是_________酸的酸酐。

实验室里盛放碱液的玻璃试剂瓶不能用玻璃塞，
而常用橡皮塞是因为（用化学方程式表示）___________________________；
玻璃瓶也不能盛装氢氟酸，是因为（用化学方程式表示）：。

8．配平下列化学方程式,标出电子转移方向和数目：
Mg ＋ SiO2 ＝ Mg2Si ＋ MgO
该反应中，氧化产物与还原产物的物质的量之比是。

第十章碳族元素无机非金属材料
第二课时硅二氧化硅无机非金属材料
【考纲要求】
1.掌握硅和二氧化硅的结构、物理性质、化学性质、用途和制法，能从数学立体几何知识的角度理解硅和二氧化硅的晶体结构。

2.了解硅酸盐工业的含义和原理，掌握水泥和玻璃的工业制法，化学成分和化学反应原理。

3.了解无机非金属材料结构和性质特征以及它们的特殊用途。

教与学方案
笔记与反思
【自学反馈】
一、硅及其化合物
1.硅：（1）硅元素在自然界的存在形态；
（2）晶体结构、键角、键能；
（3）物理性质；
（4）化学性质：常温下、
、
加热时；
工业制法；
高纯硅的制取。

2.二氧化硅：（1）在自然界的存在形式；
（2）晶体结构；
（3）物理性质；
（4）化学性质、
、
；
（5）用途。

3.硅酸：（1）组成；（2）特性；（3）制法。

4. 硅及其化合物的性质及转变关系如图
5.硅酸盐：
（1）Na2SiO3：俗称、用途。

（2）硅酸盐工业：
水泥：原料；化学组成；
加入石膏的作用；
具有水硬性的原因。

玻璃：原料；
反应原理、
；
化学成分；
特种玻璃的制备方法和用途。

陶瓷：原料、种类。

（3）硅酸盐组成的表示方法
二、无机非金属材料
1. 分类：（1）传统：；
（2）新型：；
2.特性：（1）、（2）、
（3） 、（4） ；
3.高温结构陶瓷：（1）优点 、
（2）种类：氧化铝陶瓷 、
氮化硅陶瓷 ；
4．光导纤维：（1）成分 、
（2）特点 、
（3）用途 。

.【例题解析】
[例1] 药爆炸的瞬间，可以产生400000atm 的超高压和5000℃的超
高温，完全能达到石墨转化成金刚石的条件，你认为将炸药放在水槽
内的最主要原因是 （ ）
A ．形成高压条件
B ．吸热降低温度
C ．防止碳粉燃烧
D ．溶解爆炸产生的气体
解题思路: 。

易错点: 。

[例2] 原硅酸的分子结构为，它在水溶液中不稳定，44SiO H
通常在分子间脱水缩聚成网状大分子，这样的缩聚硅酸用通式n O H SiO )(22 表示，若n 为1.5，则其缩聚物的化学式为。

已知某缩聚硅酸中硅元726O Si H 素的质量分数为40.6%，该缩聚硅酸的化学式为_________；其分子结构式为 __________；与NaOH 溶液反应的化学方程式为____________________。

解题思路: 。

易错点: 。

【巩固练习】
课堂反馈
1．有一粗铝内含Fe和Si，取等质量样品两份，分别投入稀盐酸和稀强碱中，放出等物质的量的气体，则Fe和Si的关系为（）A．物质的量比为1：1 B．物质的量比为2：1
C．质量比为4：1 D．质量比为2：1
2．现有下列五个转化：①Na2CO3→Na2SiO3；②CuSO4→CuCl2；
③SiO2→H2SiO3；④CuO→Cu(OH)2；⑤Ca3(PO4)2→Ca(H2PO4)2，其中不
可能通过一步反应实现的是（）A．只有①和② B．只有③和④ C．②③和④ D．②③④和⑤
3．某溶液中含有ClO-、SiO32-、AlO2-、S2-等四种离子，若向其中加入过量的盐酸溶液，微热并搅拌，再加入过量NaOH溶液，溶液中大量减少的阴离
子是（）A． ClO-、 B.SiO32-、 C.AlO2-、 D.S2-
4．下列说法正确的是（）
A．二氧化硅溶于水显微酸性
B．从碳到铅，气态氢化物稳定性越来越弱
C．碳族元素不能形成离子化合物
D．硅跟氢氧化钠溶液反应中，硅作还原剂，水作氧化剂
5.新型无机材料碳化钛(TiC)、碳化硼（B4C）、氮化硅（Si3N4）等称为非氧化物陶瓷，合成这些物质需在高温重要主要条件下进行，在合成工艺中必须注意（）A．通入充足氧气 B.避免与氧气接触
C.可在氮气氛中合成
D.通入少量氧气
6.“9•11”事件给纽约带来了一场严重的环境灾难——石棉污染，容易使石棉吸入者患肺癌。

已知石棉是硅酸盐矿物，某种石棉的化学式可表示为：
Ca2MgxSiyO22（OH）2 ，x、y的值分别是（）A．8，3 B．5，8 C．3，8 D．5，5
课外作业
1.常温下不能和单质硅反应的试剂是 ( )
氢氟酸浓硝酸氢氧化钾溶液氟气
2．镁橄榄石Mg2SiO4可以用下列哪一种氧化物形式表示
2MgO·SiO2
3．二氧化硅是酸性氧化物是因为
硅是非金属它是非金属氧化物
二氧化硅能跟氢氧化钠反应生成盐和水
它的对应水化物是弱酸，能溶于水
4．下列叙述中，错误的是
硅在地壳中的含量仅次于氧，居第二位
硅是构成矿物和岩石的主要元素
硅和锗相似，是良好的半导体材料
硅的化学性质不活泼，常温下与氧气、酸、碱都不反应
5．下列化合物中，氧化钙的质量分数为483%的是
C 2CaO·SiO2
D 3CaO·Al2O3
6．关于氮化硅陶瓷的性能，下列说法不正确的是
是一种超硬物质，本身具有润滑性且耐磨损
抗腐蚀能力强，不与任何酸反应耐高温，不易传热
高温时也能抗氧化，且能抗冷热冲击
7．A、B为两种单质，常温下均为固体。

在元素周期表中，A、B两种元素同周期且原子半径A>B。

分别取三份完全相同的质量均为1.520g的A、B混合物粉末进行如下实验。

①向第一份试样中加入过量的盐酸，充分反应后放出0.896L气体（标准状况，下同），还余下0.560g残渣。

②向第二份试样中加入过量的10%的NaOH溶液，充分反应后放出0.896L气体，还余下0.960g残渣。

③将第三份试样隔绝空气加强热后，生成一种固体。

冷却后，在隔绝空气的条件下加入足量稀盐酸，该固体全部溶解，产生xL气体。

（1）单质A是___________。

（2）混合物中B的质量分数为_______________。

（3）写出实验③中有关反应的化学方程式，并计算x的值。

8．A、B、C、D、E五种物质中均含有同一种元素，它们能发生如下图所示的变化。

且该元素的单质用R表示能与强碱溶液反应生成盐2RO3和氢气。

Na
1写出这五种物质的化学式：A 、B 、C 、D 、E 。

2写出下列反应的化学方程式：
：
：
第 十 章 碳族元素 无机非金属材料
第一课时 碳族元素
【例题解析】
1.[解析] 门捷列夫指的类硅，依据其在周期表中的位置，应该是锗（Ge ）。

根据同一主族元素性质的递变规律，已不稳定，应更不稳定，但4SiH 4GeH
还原性会更强，所以A 项正确。

碳比锗活泼，焦炭在高温下可把中的2GeO
Ge 还原出来，B 项也对。

C 、D 两项均违反了同一主族元素性质从上到下的
递变规律）
[答案]CD
2. [解析] 误选D 的原因是对相对分子质量和摩尔质量的单位混淆不清。

误选A 的原因是单质与化合物的概念不清。

同一种元素组成性质不同的几种 单质，例如：、、金刚石、石墨等都是碳元素的同素异形体60C 70C
[答案]BC n
【巩固练习】
课堂反馈：1.B 2.C 3.D 4.B 5.A 6.B 7.CD 8.C
课外作业:1.B 2.A 3.CD 4.C 5.D
6.ⅣA ； ·C · ；；同素异形体；2mol 2mol 1.5mol
¨
极性键 非极性分子 O==C==O 分子晶体 4 4NA 7. 酸性；不能；硅；原硅；；木塞或胶；2NaOH ＋SiO2＝Na2SiO3＋H2O ；
SiO2＋4HF ＝SiF4＋2H2O
8. 4、1、1、2
3:1
第二课时 硅 二氧化硅 无机非金属材料
【参考答案】
【例题解析】
1.[解析] 炸药放入水槽内沉入水下固然可以形成一定压力，但比之于
40000atm 便显得微不足道；吸热降温又不利于金刚石的合成；溶解爆炸气
体则明显不合理
[答案]C
2.[解析及答案] 依据通式和含硅40.6%，列出下述n O H SiO )(22⋅
算式求n 值，，解，故化学式为%6.40%100)(22=⨯⋅n O H SiO Si 2
1=n 522O Si H ，分子结构式为：，它是二元酸，与NaOH 反应
生成盐：522O Si Na
【巩固练习】
课堂反馈:1.BC 2.B 3.AD 4.BD 5.BC 6.B
课外作业:1.B 2.B 3.C 4.D 5.B 6.B
7．由题意可知，②中0.56g 单质与NaOH 反应产生的为，只能是Si 而不是Al ，，恰好产生；①中，0.96g 单质产生，则应为Mg ，因为，符合，故A 为Mg ，B 为Si 。

2H mol 04.04.22896.0=mol n Si 02.028
56.0==mol H 04.02mol H 04.02↑+=+222H MgCl HCl Mg mol H n Mg n 04.02496.0)()(2=== （2）Si 的质量分数为
%8.36%10052.156.0=⨯g
g （3）Si Mg Si Mg 22∆+
精品 0.04mol 0.02mol
0.02mol 0.02mol
故x=0.448。

（1）Mg （2）Si 的质量分数为36.8%
（3），Si Mg Si Mg 22∆+↑+=+42224S i H M g C l H C l Si Mg
，x=0.448l 。

8. 1 SiO2；CaSiO3；Na2SiO3；Si ；H2SiO3或H4SiO4
＋SiO22CO↑＋Si ； SiO2＋CaCO3(固)CaSiO3＋CO2↑。