资源简介

高三化学碳族元素人教版
【同步教育信息】
一. 本周教学内容：
碳族元素
二. 重点、难点：
1. 掌握碳族元素的原子结构特点和性质递变规律。
2. 认识硅及其重要化合物的性质和用途，初步了解硅和二氧化硅的晶体结构以及与性质的关系。
3. 了解水泥、玻璃的主要成分和简单生产原理。
三. 具体内容：
1. 碳族元素性质的相似性和递变性：
（1）相似性
① 碳族元素原子结构最外层都为4个电子，C、Si为非金属元素，Ge、Sn、Pb为金属元素。
② 最高正价为+4，负价为-4。
③ 非金属元素可形成气态氢化物RH4
④ 非金属元素最高价氧化物对应的水化物为H2RO3，其水溶液呈酸性；金属元素低价氧化物对应水化物为，具两性或两性偏碱性
（2）递变性：
① 周期表中从上到下，原子半径逐渐增大，C→Si的非金属性逐渐减弱，即非金属性C＞Si，而Ge→Sn→Pb金属性逐渐增强，即金属性Ge＜Sn＜Pb。
② 非金属与H2化合能力逐渐减弱，生成的气态氢化物稳定性逐渐减弱，即稳定性CH4＞SiH4。
③ 最高价氧化物对应的水化物，其溶液酸性逐渐减弱，而碱性逐渐增强，即酸性H2CO3＞H2SiO3、为两性、、具两性偏碱性。
2. 碳单质（C）
碳元素价态变化及重要物质：
碳的同素异形体有金刚石和石墨两种。
（1）金刚石和石墨的晶体结构：
金刚石晶体里，每个碳原子都处于四个碳原子的中心，以共价键跟四个碳原子结合成正四面体结构，正四面体结构向空间发展，构成一个空间网状晶体，为原子晶体。
石墨晶体是层状结构，每层内的碳原子排列成六边形，一个个六边形排列成平面网状结构，同一层内，相邻的碳原子以非极性共价键结合，层与层以范德华力相结合，因层与层之间易滑动，质软。石墨晶体为层状晶体（看作混合型晶体）。
（2）物理性质：
金刚石和石墨物理性质有较大差异。
（3）化学性质：碳单质常温下性质很稳定，碳的性质随温度升高，活性增大。碳的同素异形体化学性质相似。
① 可燃性：在充足空气中燃烧C+O2（足）CO2；空气不足时，则生成CO，2C+O2（不足）2CO
② 高温下，与氢、硫、硅等发生化合反应：
C＋2SCS2（C表现还原性）
C＋SiSiC（C表现弱氧化性）
C＋2H2CH4（C表现弱氧化性）
③ 高温下，与钙、铁、铝、硅的氧化物发生反应，生成碳化物或还原出金属单质。
CaO＋3CCaC2＋CO（电石）
CuO＋CCu＋CO
SiO2＋2CSi＋2CO
Fe2O3＋3C2Fe＋3CO
④ 高温下，与水蒸汽发生反应，

⑤ 与氧化性酸发生反应：
C+4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2O
C＋2H2SO4（浓）CO2↑+2SO2↑+2H2O
3. 二氧化碳（CO2）
属于酸性氧化物，即为碳酸酸酐。
（1）分子组成和结构：二氧化碳分子是由两个氧原子和一个碳原子通过极性共价键结合成直线型的非极性分子；固态时为分子晶体。
（2）物理性质：二氧化碳是无色、无嗅的气体，密度比空气大，加压和降温下变为雪状固体叫干冰，若在压强为101帕，温度℃时，干冰可升华成气体；CO2可溶于水（通常状况下1:1）。CO2无毒，但它是一种窒息性气体（≥10%即窒息），可灭火。
（3）化学性质：
① 溶于水，与水发生反应：
CO2＋H2OH2CO3H+＋HCO3－-溶液呈弱酸性，H2CO3为弱电解质，而CO2为非电解质。
② 具有酸性氧化物的通性：与碱、与碱性氧化物、与盐等物质发生反应。
CO2＋CaO CaCO3
CO2＋Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O
CaCO3＋CO2＋H2O=Ca（HCO3）2
③ 与还原性物质发生反应，CO2表现弱氧化性。
CO2＋C2CO
④ 与某些活泼金属反应，CO2表现氧化性
CO2＋2Mg2MgO＋C，生成黑色（C）和白色（MgO）两种粉末。
（4）制法：
实验室制法：CaCO3＋2HCl=CaCl2+H2O＋CO2↑
工业制法：CaCO3 CaO＋CO2↑
　　　　　　（石灰石） （生石灰）
（5）用途：用于灭火、制造纯碱、小苏打、碳铵化肥，干冰作致冷剂等。
4. 一氧化碳（CO）
（1）物理性质：一氧化碳是无色、无嗅、难溶于水、可燃烧、有毒的气体。
（2）化学性质：CO不能直接与酸、碱反应生成盐，所以CO为不成盐氧化物。
① 可燃性：燃烧时放出大量热，2CO+O22CO2（蓝色火焰）
② 还原性：
CuO＋COCu＋CO2
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2（高炉中反应）
③ 合成有机物：
（3）制法：

工业制法：
碳还原CO2：C＋CO22CO
水煤气法：C+H2O（气）CO+H2
（4）用途：气体燃烧、冶金工业的还原剂及有机合成原料。
5. 碳酸及其盐
（1）碳酸（H2CO3）
① 二元弱酸，分步电离：
H2CO3H+＋HCO3－、HCO3－ H+＋CO32－
酸性：H2CO3＞HCO3－
CO2通入水中得到碳酸溶液，CO2＋H2OH2CO3，碳酸只存在于溶液中。
② 碳酸是不稳定酸，易分解。
H2CO3=H2O＋CO2↑
③ 碳酸具有酸的通性，与指示剂、与碱、与碱性氧化物、与活泼金属、与盐等物质发生反应。
2NaOH＋CO2＝Na2CO3＋H2O
Na2O＋CO2＝Na2CO3
＋CO2＋H2O＝CaCO3↓+2HClO
（2）碳酸盐：包括正盐和酸式盐两种盐
① 溶解性：
碳酸盐除K+、Na+、NH4+盐易溶于水，Mg2+微溶于水外，剩余都难溶于水。阳离子相同的碳酸盐，通常，正盐溶解性＜酸式盐，如：CaCO3（难溶）＜（可溶）、MgCO3（微溶）＜（可溶），也有例外，如：Na2CO3溶解性＞NaHCO3溶解性。
② 热稳定性：通常正盐＞酸式盐，如：
Na2CO3 不分解
2NaHCO3 Na2CO3＋CO2↑+ H2O
③ 正盐与酸式盐相互转化：

Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3
Na2CO3＋HCl＝NaHCO3＋NaCl
NaHCO3＋NaOH＝Na2CO3＋H2O
2NaHCO3 Na2CO3＋CO2↑+H2O
④ CO32－检验：溶液中加入盐酸，产生无色、无嗅气体（气泡），将气体通入澄清石灰水中，使之变浑浊。该气体通入红色品红试液中，品红不褪色。
6. 硅单质（Si）
（1）组成和结构：硅单质中Si原子和Si原子之间通过非极性共价键结合成正四面体空间网状结构，为原子晶体。
（2）物理性质：
为灰黑色，有金属光泽、硬而脆的固体，熔、沸点高，是良好的半导体材料。
（3）化学性质：
① 与非金属氧气、氯气等发生反应：
Si＋O2SiO2、Si＋2Cl2SiCl4
② 与某些金属氧化物发生反应：
Si＋2FeO2Fe＋SiO2
③ 高温下，与H2化合：
Si＋2H2SiH4(SiH4很不稳定，在空气中自燃)
④ 与碱溶液发生反应：
Si＋2NaOH+H2O=Na2SiO3＋2H2↑
（4）制法和用途
制法：用碳或镁还原二氧化硅而制得。
SiO2＋2CSi＋2CO↑、SiO2＋2MgSi＋2MgO
用途：超纯硅是良好半导体材料，用于集成电路，晶体管等制造；含4％的硅钢有导磁件，可作变压器铁芯；含15％的硅钢有耐酸性，可作耐酸设备等。
7. 二氧化硅（SiO2）
（1）组成和结构：二氧化硅晶体是由Si原子和O原子通过极性共价键结合成立体空间网状结构的原子晶体。晶体里Si原子与O原子个数之比为1:2（1摩SiO2里含4摩Si—O极性键）。
（2）物理性质：纯SiO2是无色透明晶体，熔点很高，硬度也很大，不溶于水；纯SiO2称之为水晶，石英砂中的主要成分为SiO2。
（3）化学性质：SiO2属于酸性氧化物，为硅酸酐。
① 具有酸性氧化物的通性（但不与水反应）与碱、与碱性氧化物、与盐等物质发生反应。
SiO2+CaOCaSiO3
SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O
SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑
② 与氢氟酸（HF）发生反应
SiO2＋4HFSiF4↑＋2H2O
（HF制取：CaF2＋H2SO4（浓）CaSO4＋2HF↑）
③ 与碳还原剂发生反应
SiO2＋3CSiC＋2CO
SiO2＋2CSi＋2CO
（4）制法和用途
制法：天然存在，如硅石、石英、水晶等；可由偏硅酸热分解，制得SiO2
H2SiO3SiO2＋H2O
用途：石英制耐火材料、石英玻璃等。水晶用于制光学仪器和工艺品。
8. 硅酸及硅酸盐
（1）硅酸（H2SiO3）和原硅酸（H4SiO4）
硅酸（H2SiO3）是一种难溶于水的弱酸，其酸性比碳酸还弱；通过硅酸钠溶液和盐酸反应不同操作方法，可制得硅酸溶胶或凝胶，甚至可得到白色胶状沉淀物，Na2SiO3＋2HCl=H2SiO3＋2NaCl，硅酸凝胶经过处理后用CoCl2溶液浸泡、烘干，制得一种变色硅胶（SiO2·xH2O），吸水前为蓝色，吸水后为粉红色，是一种很好的干燥剂。
硅酸还能和碱发生反应；H2SiO3＋2NaOH=Na2SiO3＋2H2O。
原硅酸H4SiO4是一种很不稳定、难溶于水的弱酸。
（2）硅酸钠（Na2SiO3）：
Na2SiO3水溶液称之为水玻璃或泡花碱。
① 发生水解反应，水溶液呈碱性：
SiO32－+2H2OH2SiO3＋2OH－
② 与酸发生反应：
Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3
Na2SiO3＋2HCl=H2SiO3（胶体）＋2NaCl
向Na2SiO3溶液中滴加盐酸，边加边强力振荡，得到硅酸溶胶，继续滴加盐酸，得到硅酸凝胶。
9. 硅酸盐工业
（1）玻璃工业
① 制普通玻璃的主要原料：纯碱（Na2CO3）、石灰石（CaCO3）和石英（SiO2）；若制有色玻璃或特种玻璃还要加入一些其它有色的物质。
② 生产玻璃的主要反应和主要设备。
Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑
CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，玻璃窑中进行。
③ 玻璃成分：玻璃不是晶体，称作玻璃态物质，它没有固定熔点，而是在某一温度范围内逐渐软化。软化状态时，可制成任何形状制品。
普通玻璃：是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2熔化在一起的物质，可写成Na2O·CaO·6SiO2。
有色玻璃：在普通玻璃中加入氧化钴（Co2O3）呈蓝色，加入氧化亚铜（Cu2O）呈红色等，有色玻璃为固溶胶。
钢化玻璃：普通玻璃加热软化，急速冷却得到钢化玻璃，即成分与普通玻璃相同，因热处理方法不同，而结构、物性不同。
（2）水泥工业：
① 制水泥原料：石灰石、粘土和适量石膏（熟料中加入适量石膏，为的是调节水泥硬化速度）。
② 制水泥主要设备：水泥回转窑。
③ 水泥成分：主要成分是：
硅酸三钙：3CaO·SiO2
硅酸二钙：2CaO·SiO2
铝酸三钙：3CaO·Al2O3
即水泥为混合物
④ 水泥性能和用途
水泥的组成和结晶形态的不同直接影响到它的主要性能。
水泥具有水硬性。水泥和水拌和后，发生作用，生成不同的水合物，同时放出一定热量，生成的水合物逐步形成胶状物，并开始凝聚，最后有些胶状物转变为晶体，使胶状物和晶体交错地结合成强度很大的固体，以上过程叫水泥的硬化。
水泥不仅是一般建筑材料，而且是水下工程必不可少的建筑材料。水泥、砂子和碎石按一定比率混合后，制得混凝土，常用来造桥，建厂房。若建筑物用钢筋作结构，再浇注混凝土，即钢筋混凝土，使建筑物更加坚固。
10. 碳族元素及其单质的物理性质和化学性质比较。
【典型例题】
[例1]下列关于硅的说法不正确的是（ ）
A. 硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体
B. 硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料
C. 硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应
D. 当加热到一定温度时，硅能与氧气、氢气等非金属反应
解析：常温下，硅可与氟气、氢氟酸、强碱溶液反应，加热和高温条件下，硅能与氧气、氢气起反应。
答案：C
[例2] 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
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。
答案：D
[例3] 对于碳族元素，下列说法不正确的是（ ）
A. 随着元素原子序数的增加，其单质的熔点逐渐升高
B. 它是由非金属性向金属性过渡十分明显的元素族
C. 只能形成共价化合物，不能形成离子化合物
D. 除铅外，碳族元素均以+4价化合物较为稳定
解析：物质熔点的高低，与其晶体结构密切相关。碳和硅的晶体（如金刚石、晶体硅）属于原子晶体，在晶体内原子间彼此以共价键相连接，十分牢固，要断开该共价键需要足够大的能量，所以它们的熔点都比较高。其中，C—C键锭长比Si—Si键键长稍短一些，C—C键键能比Si—Si键键能大，所以碳（金刚石）比硅（晶体硅）的熔点更高一些。而锡、铅具有较明显的金属性质，它们的晶体属于金属晶体，键能相对比上述原子晶体小，这样，其熔点相对要低一些。由此可见，A说法是不正确的。B与D两种说法，从上面“知识点精析”中有关内容可知是正确的。而对于C，应当说是不正确的。即使是碳元素，在特定条件下，也可以形成离子化合物（如CaC2便是一例），更何况碳还可以形成某些属于离子化合物的盐（如Na2CO3、CaCO3等）。
答案：A、C。
[例4] 待发现的原子序数为114的元素X，其下列性质推断正确的是（ ）
A. 它的金属活动性比铅强
B. 有稳定的气态氢化物XH4
C. 它稳定的化合价是+4价
D. 最高价氧化物为XO2
解析：要预言该元素可能具有的主要性质，必须推知它在元素周期表中的位置。推算元素在周期表中的位置，一般有两种方法：
1. 根据相邻周期同主族元素的原子序数差值，等于各周期可容纳的元素数目，结合每个周期零族元素的原子序数进行推算，确定元素所处的位置。
2. 根据原子核外电子排布的基本规律来确定元素所处的位置。
由上述推算元素在周期表中的位置，常用的第一种方法结合周期表的知识可知，第一周期到第七周期各周期可容纳的元素种类分别为2、8、8、18、18、32、32种，因此第一周期到第七周期各零族元素的原子序数分别为2、10、18、36、54、86、118。而该元素原子序数为114号，其原子序数比第七周期零族元素118号少4，则可以推知该元素应是第七周期ⅣA族，处于第六周期铅元素的下面，具有相似于铅的性质，是金属元素，且金属性比铅强，它无气态氢化物存在。其主要化合价为+2，+4价，它的+2价化合物是稳定的，+4价化合物具有较强的氧化性，其最高价态氧化物化学式为XO2。因此，正确答案为A、D。
答案：A、D。
[例5] 将过量的CO2分别通入① CaCl2溶液；② Na2SiO3溶液；③ 溶液；④ 饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是（ ）
A. ①②③④ B. ②④ C. ①②③ D.②③
解析：CO2溶于水：CO2+H2OH2CO3，H2CO3的酸性比盐酸弱，而比硅酸、次氯酸强。根据酸与盐反应的规律，CO2通入CaCl2溶液无明显现象（弱酸不能制强酸）；过量CO2通入Ni2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成；CO2通入溶液至过量，+CO2+H2OCaCO3↓+2HClO，CaCO3+H2O+CO2，最终生成而无沉淀产生。过量CO2通入饱和Na2CO3溶液中。
Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3生成的NaHCO3溶解度比Na2CO3溶解度小而结晶析出。
答案：B
点评：此题易出错的地方有三个：① CO2通入CaCl2溶液无明显现象；② CaCO3可溶于饱和CO2水溶液；③ NaHCO3因溶解度小而结晶析出。
[例6] 实验室里保存下列试剂，其保存的方法和理由都正确的是（ ）
编号 试剂 保存方法 理由
A 固体氢氧化钠 存放在带橡皮塞的广口瓶中 防止与空气接触被氧化和与水蒸气、二氧化碳接触而变质
B 碳酸钠晶体 存放在干燥密封的广口瓶中 防止风化而碎裂成粉末
C 液溴 存放在带橡皮塞的细口瓶中，并用水封 防止挥发
D 过氧化钠粉末 存放在带玻璃塞的试剂瓶中 防止吸收水分而变质
解析：选项A，贮存固体氢氧化钠的试剂瓶，不能用玻璃塞，因为玻璃中含有的SiO2会缓慢地发生SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O反应，生成的Na2SiO3使瓶颈与玻璃塞粘连在一起，无法打开，所以题意所述的保存方法无误。但所述的理由有误，因为氢氧化钠不会被空气中的氧气氧化。选项B，碳酸钠晶体（Na2CO3·10H2O）应保存在干燥密封的广口瓶中，如若敞口，碳酸钠晶体要发生风化，失去结晶水而变成粉末。所以选项B的保存方法及理由均无误。选项C，由于橡胶中成分能与液溴挥发出的溴蒸气缓慢地发生化学反应，所以保存时不能用橡皮塞。水封的操作是正确的，目的是防止液溴挥发，本选项的保存方法有误。选项D，保存Na2O2粉末时，要注意防止接触水分（2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑）和二氧化碳（2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2）而变质。另外应保存在带橡皮塞的广口瓶中。
答案：B
点评：化学试剂的保存是化学实验中的重要部分，对常见易变质、危险试剂的保存方法及理由必须掌握。
[例7] 如下图，已知：① 单质E可作为半导体材料；② 化合物F是不能生成盐的氧化物；
③ 化合物I能溶于水呈酸性，它能够跟氧化物A起反应。
据此，请填空：
（1）化合物F是___________。
（2）化合物I是___________。
（3）反应③的化学方程式是_____________。
（4）反应④的化学方程式是____________。
解析：本题考查元素及其化合物的性质，属常规“方框图”题型。在全面系统掌握元素及其化合物性质的基础上，要善于抓住某些元素的特殊性质作为“切入点”，找到解题的突破口。比如，本题一开始就指出单质E和化合物F分别是半导体材料和不形成盐的氧化物，因而它们的首选答案可考虑各为Si和CO，于是，反应①的化学方程式应为：
SiO2+2CSi+2CO
氧化物A是SiO2，它除了跟氢氟酸反应外不跟任何酸起反应，由此判断化合物I为HF。需作进一步检验，此时要对所有参与反应的各种物质加以考虑。现试写出其余3个反应的化学方程式如下：
反应②为：C+H2OCO+H2
反应③为：2H2+O22H2O
反应④为：2F2+2H2O 4HF+O2
经逐个物质核对，均符合题意，解毕。显然，本题的“切入点”，可以认为是Si和CO，而HF和F2则是本题的难点和重点之所在。
答案：（1）CO（一氧化碳） （2）HF（氟化氢）
（3）2H2+O2 2H2O
（4）2F2+2H2O4HF+O2
点评：常见化合物的典型特性是推断题常考内容，也是答题的“切入点”，因此，在学习中应重点掌握。
[例8] 最近，科学家们研制得到了一种新的分子、它具有空心类似足球状结构，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. C60中含离子键
D. C60的相对分子质量是720
答案：B、D
解析：C60是由碳元素组成的分子，是单质，不是化合物。在C60中不存在离子键。 C60的相对分子质量＝12×60＝720，C60与石墨都是碳的同素异形体。
[例9] 将SO2气体徐徐通入悬浮着棕色PbO2的沸水中，一段时间后，将发生的现象是（ ）
A. 悬浮物消失，溶液无色
B. 悬浮物由棕色变为白色
C. 有臭鸡蛋气味的气体逸出
D. 析出浅黄色沉淀
答案：B
解析：铅的+2价化合物稳定，故PbO2具有强氧化性，易得电子发生变化PbO2→Pb2+；SO2具有还原性，（在水溶液中）易失去电子发生变化SO2→SO42—，然后发生化学反应：Pb2++SO42-=PbSO4↓（白色）。故选B
[例10]下列叙述正确的是（ ）
A. 石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同
B. 石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同
C. 玻璃、陶瓷、水泥容器均不能贮存氢氟酸
D. 酸均不能与酸性氧化物反应
答案：A、C
解析：石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分均为CO2，因此，A项正确；石灰抹墙发生的反应为CO2+＝CaCO3↓+H2O，其硬化是由于生成难溶的碳酸钙和水分的蒸发，水泥的硬化过程是水泥配上适当的水后调成浆，经过相当时间，凝固成块，最后变硬，固此B项不正确；玻璃、陶瓷、水泥容器均含有SiO2，可与氢氟酸反应，因而不能贮存氢氟酸，C项正确；因为酸性氧化物SiO2可以与氢氟酸反应，所以D项不正确。
[例11] 高岭土又叫瓷土，主要由高岭石的微小晶体组成，因盛产于我国江西景德镇的高岭而得名，是制造瓷器的优良原料，其组成可表示为Al2Si2Ox（OH）y，其中的x、y的数值分别是（ ）
A. 7，2　 B. 5，4 C. 6，3　 D. 3，6
答案：B
解析：此题涉及两个未知数x、y，但由化合价规则只能列出一个方程；需用代入验证法。
根据化合价规则，A1为＋3价，Si为＋4价，O为－2价，OH为－1价，有
化简得2x+y＝14，将A—D各项中，x、y值代入验证，只有B符合方程。
另解：根据硅酸盐的另一种表示组成的方法——氧化物的形式，可将Al2Si2Ox（OH）y，改写成
　
化简可得2x+y＝14，以下同前解。
[例12] 三硅酸镁被用来治疗胃溃疡，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。把三硅酸镁Mg2Si3O8·nH2O改写成氧化物形式为_________，写出它中和胃酸（HCl）的化学方程式______________。
答案：（1）2MgO·3SiO2·nH2O
（2）2MgO·3SiO2·nH2O+4HCl=2MgCl2+3SiO2+（n+2）H2O
解析：本题主要考查硅酸盐的书写方式和性质，其氧化物形式的书写关键在于化合价，该物质中Mg为+2价，Si为+4价，其氧化物分子式分别为MgO，SiO2，故三硅酸镁的氧化物形式为：2MgO·3SiO2·nH2O，与盐酸反应的方程式（只有MgO能反应）为：
2MgO·3SiO2·nH2O+4HCl＝2MgC12+3SiO2+（n+2）H2O
[例13]（1）将下列硅酸盐改写成氧化物的形式：
① 镁橄揽石（Mg2SiO4）：___________。
② 高岭石[]：________。
（2）许多含氧酸及其盐类均可以类似地改写为氧化物形式，请继续改写以下物质：HNO3________，HCOOH________，_________。
通过以上改写可知，HNO3的酸酐为_______，HCOOH与浓H2SO4反应可制_________气体。
（3）已知在一定条件下，Fe在Cl2中燃烧可以生成Fe3Cl8，它可以看作是FeCl2·2FeCl3，类似地，碘与Fe在一定条件下可得到Fe3I8，则它可以看作是_________。
答案：（1）① 2MgO·SiO2 ② Al2O3·2SiO2·2H2O　　
（2）N2O5·H2O，CO·H2O， ，N2O5，CO
（3）3FeI2·I2
[例14] 钇（Y）是激光材料和超导材料中的重要元素。某钇矿石成分是YxFeBe2Si2O10。该矿石与过量NaOH共熔后，加水溶解，所得沉淀物有Fe2O3和。上述反应中，Fe由+2价变为+3价，而Y的化合价不变，则可推算此钇矿石的化学式中x＝_________。若用氧化物表示其组成，则化学式可写成_______________。
答案： x=2　 Y2O3·FeO·2BeO·2SiO2
解析：依题意在钇矿石中Y元素的化合价为+3价，铁元素为+2价，Be元素只有+2价，Si元素为十4价，氧元素为—2价，由化合物中元素的正价总数与负价总数的绝对值相等，可知x＝2。
改写成氧化物的形式为：Y2O3·FeO·2BeO·2SiO2
[例15] 自YBa2Cu3O7—δ超导氧化物发现以后，许多新型超导材料不断问世。汞系超导氧化物就是一类典型的代表物。1993年Putilin等合成了第一个汞系超导氧化物HgBa2CuO4+δ（Hg—1201相Tc＝94K），紧接着HgBa2CaCu2O6+δ（Hg—1212相Tc＝127K）和HgBa2Ca2Cu3O8+δ（Hg—1223相Tc＝134K）也相继合成出来。该类化合物可用通式表示为________。
答案： HgBa2Can—1CunO2n+2+δ（其中人n为大于或等于1的正整数）
解析：对这几种汞系超导氧化物中各元素的原子个数进行分析，分析过程如下表：
Hg数 Ba数 Ca数 Cu数 O
HgBa2CuO4+δ 1 2 0 1 4+δ
HgBa2 CaCu2O6+δ 1 2 1 2 6+δ
HgBa2 Ca2Cu3O8+δ 1 2 2 3 8+δ
1 2 n—1 n 2n+2+δ
从上表可得出：该类化合物的通式为：
HgBa2Can—1CunO2n+2+δ。
【模拟试题】（答题时间：60分钟）
一. 选择题（本题共20小题，每小题3分，共60分。每小题有只有一个选项符合题意）
1. 用于汽车或火车车窗上的玻璃是（ ）
A. 普通硬质玻璃 B. 铅玻璃 C. 钢化玻璃 D. 玻璃钢
2. 石墨炸弹爆炸时能在方圆几百米范围内撒下大量石墨纤维，造成输电线、电厂设备损坏。这是由于石墨（ ）
　　A. 有放射性 B. 易燃、易爆 C. 能导电 D. 有剧毒（MCE00）
3. 下列气体不会造成大气污染的是（ ）
A. NO2 B. SO2 C. CO2 D. Cl2
4. 下列化合物中最容易脱水的是（ ）
A. NaOH B. C. D. H4SiO4
5. 在人类已知的化合物中，品种最多的是（ ）
A. 过渡元素的化合物 B. 第二主族元素的化合物
C. 第三主族元素的化合物 D. 第四主族元素的化合物
6. 为防止吸入氯气而引起中毒，可用浸透某种物质溶液的毛巾捂着口鼻， 这种物质可能是（ ）
A. Na2CO3 B. KI C. SO2 D. 浓氨水
7. 在制玻璃、制皂、造纸、纺织等工业生产中都需要的物质是（ ）
A. 氧化钙 B. 纯碱 C. 石灰石 D. 氯化钠
8. 将二氧化碳通入下列溶液中，不能发生反应的是（ ）
A. CaCl2 B. Na2CO3 C. Na2SiO3 D. NaAlO2
9. 光纤通信是一种现代化的通信手段，制造光导纤维的主要原料是（ ）
A. CaCO3 B. CaO C. SiO2 D. Na2CO3
10. 欲制备干燥的CO2，所需的药品是（ ）
A. 碳酸钙、盐酸、浓硫酸 B. 碳酸钙、浓硝酸、生石灰
C. 碳酸钙、浓硫酸、氢氧化钠（固体） D. 碳酸钙、盐酸、碱石灰
11. 下列各组物质混合后能发生反应，但无明显现象的是（ ）
A. Na2SO3溶液与盐酸 B. 过量CO2与石灰水
C. NaOH溶液与NaAlO2溶液 D. NaOH溶液与NaHCO3溶液
12. 石灰在工农业生产和建筑业上有着重要用途。用于生产石灰的主要原料是石灰石（用①表示），在石灰窑中加热焙烧石灰石得到生石灰（用②表示）并放出气体（用③表示）。生石灰在建筑业上主要用作粘合剂，一般先使它“熟化”变成熟石灰（用④表示），熟石灰与砂子混合成灰泥用于砌筑砖墙。经过一段时间后灰泥中的熟石灰变成另一固体物质（用⑤表示）。用下列化学式表示这5种物质都正确的是（ ）
A. ① ，② CaO，③ SO3，④CaSO4，⑤ CaSO4（MCE01）
B. ① CaO，②，③ CO，④CaCO3，⑤ CaSiO3
C. ① CaCO3，② CaO，③ CO2，④ ，⑤ CaCO3
D. ① CaCO3，② CaO，③ SO2，④ CaSiO3，⑤
13. 关于二氧化硅，下列叙述中不正确的是（ ）
A. 二氧化硅晶体是一种原子晶体
B. 二氧化硅不溶于水，也不能跟水起反应生成酸
C. 二氧化硅是一种酸性氧化物，它不跟任何酸发生反应
D. 二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别
14. 有一种固体混合物，把它溶于水时没有沉淀产生，加入浓度为50％的硫酸，有无色、无臭的气体产生。把该固体加热，在试管壁上有液滴产生。则此固体混合物的组成是（ ）
A. NaHCO3、MgSO4 B. NaHSO3、NaCl
C. Na2CO3·10H2O、CaCl2 D. Na2SO3、MgCl2
15. 关于一氧化碳的叙述，不正确的是（ ）
A. 一氧化碳能跟人体血液里的血红蛋白化合，故有剧毒
B. 一氧化碳可夺取氧化铜的氧，故具有氧化性
C. 一氧化碳可在炼钢反应中产生，因为C＋FeO＝CO＋Fe
D. 一氧化碳可由二氧化碳还原制得
16. 在糕点类食品的制作过程中，常需加入一定条件下能放出气体从而使糕点疏松的“膨化剂”。下列物质中，适宜用作糕点“膨化剂”的是（ ）
A. CaCO3 B. C. NaHCO3 D. NH4Cl
17. 质量相等的两份气体样品，一份是CO，另一份是 CO2，这两份气体样品中，CO与CO2所含氧原子的原子个数之比是（ ）
A. 1:2 B. 1:4 C. 11:14 D. 11:28（MCE01春）
18. 当今化学界关注的热点之一的C60，它可以看成是金刚石的（ ）
A. 同素异形体 B. 同分异构体 C. 同位素 D. 同系物
19. 当空气与CO2按5:1体积比混合的气体与足量灼热的焦炭充分反应后，若反应的生成物全部是CO，则CO占反应后气体总体积的百分数最接近的是（气体体积均在同温同压下测定）（ ）
A. B. C. D.
20. 据报导，国外有科学家用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松，与此同时再用射频电火花喷射氮气，此时碳、氮原子结合成碳氮化合物薄膜。据称这种化合物可能比金刚石更坚硬。其原因可能是（ ）
A. 碳、氮原子构成网状结构的晶体
B 碳氮键比金刚石中的碳碳键更强
C. 氮原子最外层电子数比碳原子最外层电子数多
D. 碳、氮的单质化学性质均不活泼
二. 填空题（本题包括7小题，共30分）
21.（4分）盐碱地（含较多NaCl、Na2CO3）不利于作物生长，其产生碱性的原因是（用离子方程式表示）____________________；施加适量石膏可降低盐碱地的碱性，表示其反应原理的离子方程式是__________________。
22.（8分）称取一定质量的含不同杂质的纯碱溶于水后与适量盐酸反应，跟同质量不含杂质的纯碱相比（填多或少）
（1）若纯碱中含小苏打，则盐酸用量_____，产生气体的量______；
（2）若纯碱中含碳酸钾，则盐酸用量_____，产生气体的量______；
（3）若纯碱中含氯化钠，则盐酸用量_____，产生气体的量______；
（4）若纯碱中含碳酸氢钙，则盐酸用量_____，产生气体的量______。
23.（3分）将50 mL 0.1 mol / L的氢氧化钠溶液和5 mL 0.5 mol / L的乙酸溶液混合蒸干并强热，最终得到的固体是_________，得到此固体的最后化学方程式是：__________。
24.（7分）物质A是一种高熔点化合物，不溶于硫酸、硝酸，却溶于氢氟酸；C是一种气体；D是白色胶状沉淀；E是白色固体。A、B、C、D、E间的转化如右图，根据图示关系回答：
分子式A________，B________，C________，D________，E________；
（2）请写出变化中的有关化学方程式：
① B+C ─→ D：____________________；
② E A：___________________。
25.（4分）向碳酸钠的浓溶液中逐滴加入稀盐酸，直到不再生成CO2气体为止。则在此过程中碳酸氢根离子浓度变化趋势可能是：（A）逐渐减少，（B）逐渐增大，（C）先逐渐增大，而后减小，（D）先逐渐减小，而后增大。你的选择是________（填正确选项的标号）。试用化学方程式和简要文字表述其理由。___________________。
26.（2分）取一定量NaHCO3和NH4HCO3分别加热到300℃使之完全分解， 在该温度和相同压强下收集到的气体体积之比是1:6，则原来NaHCO3和NH4HCO3的物质的量之比是_____。
27.（4分）120℃时，将2 L H2O、1 L CO、1 L O2和2 L CO2组成的混合气体依次缓慢通过装有过量炽热铜粉，过量过氧化钠和过量炽热炭粉的三个反应管，经充分反应后得到的气体是______________。恢复到原来浓度和压强，其体积为_______________L。
三. 选择题（10分）
28. 含有SiO2的石灰石5 g，与60 mL 2 mol / L的盐酸反应，得到1.064 L二氧化碳（标准状况）。要中和剩余的盐酸需 1 mol / L的NaOH溶液多少毫升？煅烧这种不纯的石灰石1 t，能得到多少千克不纯的生石灰？这种生石灰的纯度是多少？
【试题答案】
1. C 2. C 3. C 4. D 5. D 6. A 7. B 8. A 9. C 10. A
11. D 12. C 13. C 14. A 15. B 16. C 17. C 18. A 19. A 20. B
21.（每空2分）＋H2O＋OH－；Ca2+＋＝CaCO3↓（每空1分）
（1）少；多 （2）少；少 （3）少；少 （4）少；多
23. Na2CO3（1分）；CH3COONa＋NaOHNa2CO3＋CH4↑（2分）
24.（每空1分）（1）SiO2；Na2SiO3；CO2；H4SiO4；H2SiO3
（2）① Na2SiO3＋CO2＋2H2O＝Na2CO3＋H4SiO4 ② H2SiO3SiO2＋H2O
25.（每空2分）C；因为Na2CO3＝2Na+＋，＋H+，所以溶液中浓度逐渐增大，又因为＋H+＝H2CO3，H2CO3＝H2O＋CO2↑（或因为＋H+＝H2O＋CO2↑），所以溶液中浓度减少。
26.（2分）1:2
27.（每空2分）CO；5
28. n（CO2）==0.0475 mol（1分）
（1）V（NaOH）= =0.025 L ＝25 mL（1分）
（2）解一：m（CO2）=0.0475 mol×44 g / mol=2.09g（1分）
不纯的生石灰为1000 kg×=582 kg（1分）
解二：m（CO2）=1000 kg×＝418 kg（1分）
不纯的生石灰为1000 kg－418 kg ＝582 kg（1分）
（3）解一：总生石灰为56 g / mol×0.0475 mol ＝2.66g（1分）
SiO2为5 g－2.09 g－2.66 g＝0.25g（1分）
0.25 g SiO2消耗CaO为×56 g / mol=0.23g（1分）
剩余不纯生石灰为5 g－2.09 g=2.91 g
CaO％＝×100％=83.4％（1分）
解二：总生石灰为 1000 kg×=532kg（1分）
m（SiO2）=1000 kg－532 kg－418 kg=50kg（1分）
SiO2消耗CaO 50 kg×=46.7kg（1分）
CaO％=×100％=83.4％（1分）

展开更多......

收起↑