2014高考化学必备专题——碳族元素与无机非金属材料【考纲解读】1.了解碳和硅元素的单质及其化合物物的性质和应用，掌握碳族元素在元素周期表中的位置及其性质的关系。
2.了解碳的氧化物对大气的污染及其防治3.了解硅元素单质及其化合物与无机非金属材料的关系4.碳与硅单质及化合物知识的综合应用【高考预测】1.碳族元素的递变规律，碳、二氧化碳、一氧化碳、碳酸盐的性质及制法2.晶体硅及金刚石，二氧化碳与二氧化硅在晶体类型、熔沸点高低上的判断，硅和硅酸盐的化学性质及重要用途3.利用碳和硅单质及其化合物的性质及其转化关系进行综合实验和实验探究、物质推断和相互计算；二氧化碳分别与二氧化硅、二氧化硫的性质比较及综合拓展。
4。
碳、硅的结构及其在周期表中位置在元素推断题中常考。
一、碳单质及其性质1．碳的同素异形体碳的同素异形体有金刚石（原子晶体）、石墨（过渡型晶体）、C60（分子晶体）、无定形炭（如木炭、活性炭等）。
不同的同素异形体，具有不同的物理性质。
同素异形体的比较异形体指的是单质，而同位素是原子。
例1：（2013·江苏化学·6）甲、乙、丙、丁四种物质中，甲、乙、丙均含有相同的某种元素，它们之间具有如下转化关系：甲丁乙丙。
下列有关物质的推断不正确的是 A.若甲为焦炭，则丁可能是O2B.若甲为SO2，则丁可能是氨水C.若甲为Fe ，则丁可能是盐酸D.若甲为NaOH 溶液，则丁可能是CO2 【参考答案】BFe2O3CO2 + H22COCaO + CO2CO 中混有CO2 ，通过盛有澄清石灰水的洗气瓶。
CO2中混有CO ，通过硬质玻璃管中灼热的CuO.CO2中混有SO2、HCl ，通过盛有饱和碳酸钠溶液的洗气瓶 三、二氧化碳实验室制法：在实验室里，常用稀盐酸跟大理石（或石灰石）反应来制得二氧化碳，这个反应在常温时就能进行，因而不需要酒精灯等加热装置。
反应物大理石是固体，可装在锥形瓶或平底烧瓶里；【特别提醒】实验室制取CO2不能用稀硫酸代替稀盐酸，因为CaCO3与H2SO4反应生成的CaSO4是 一种微溶于水的物质，它覆盖在CaCO3表面，阻止了反应的进一步进行。
②也不要用Na2CO3和稀盐酸反应，因为它们的反应速度太快，不利于控制反应的进行。
③不可用浓盐酸，浓盐酸易挥发出HCl气体，使CO2不纯。
④实验室制得的CO2往往含有少量的HCl气体，如果把这种CO2气体通入石灰水中，将看不到变浑浊的现象，因为HCl溶于水，使CO2与石灰水反应产生的CaCO3溶解而生成可溶性的CaCl2，例2：（2013·上海化学·21）一定条件下，将0.1LCO、0.2LCO2、0.1LNO、0.2LNO2和0.2LNH3混合，然后通过分别盛有足量蒸馏水、饱和碳酸氢钠溶液和氢氧化钠溶液的三个洗气瓶（洗气瓶排列顺序不确定）。
假设气体通过每个洗气瓶都能充分反应则尾气（已干燥）A.可能是单一气体B.不可能含有一氧化碳C.可能存在原气体中的两种气体D.成分和洗气瓶的排列顺序无关【答案】AC四、碳酸盐及碳酸氢盐的性质分析1. 碳酸盐及碳酸氢盐的性质①溶解性：碱金属及NH4+的碳酸盐易溶于水，其余的碳酸盐难溶于水；碳酸氢盐都易溶于水。
②与酸反应放出CO2。
③受热易分解：难溶的碳酸盐受热易分解（如CaCO3），可溶的碳酸盐受热不易分解（如Na2CO3）。
碳酸氢盐受热都易分解为碳酸盐：Ca(HCO3)2 =CaCO3 + CO2↑+ H2O⑤相互转化：2.碳酸钠与.碳酸氢钠性质比较例外：溶解度碳酸钠＞碳酸氢钠。
例3：（2013·广东理综·10）下列叙述Ⅰ和Ⅱ均正确并且有因果关系的是答案：Ｄ五、硅及其化合物的性质、用途1．单质硅的性质、用途2SiO2+2NaOHSiO2+Na2CO3例4：（2013·江苏化学·4）下列有关物质性质的应用正确的是A.液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂B.二氧化硅不与强酸反应，可用石英器皿盛放氢氟酸C.生石灰能与水反应，可用来干燥氯气D.氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝【参考答案】A【特别提醒】1．Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：2C＋SiO22．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。
11．要特别注意硅和二氧化硅的用途。
例如:硅是良好的半导体材料，用来制造计算机的芯片，二氧化硅是制取光导纤维的主要原料。
六、硅及二氧化硅的结构1．硅与二氧化硅都是原子晶体，其结构模型可由金刚石的结构类推，如果将金刚石结构中的碳原子全部用硅原子替换，则为硅晶体。
在硅晶体中，每两个硅原子之间加一个氧原子，即为二氧化硅晶体（如图所示）。
2．它们的基本结构单元均为正四面体，向空间发展为立体网状结构。
3．在它们的结构中含有很强的作用共价键，因此它们均属于高熔沸点、高硬度的物质。
【误区警示】要注意金刚石、硅、二氧化硅中原子个数与共价键数的关系。
在金刚石和硅晶体中原子个数与共价键数的比值为1：2而不是1：4；在二氧化硅中硅原子个数与共价键数的比值为1：4，氧原子个数与共价键数的比值为1：2。
七、无机非金属材料2．玻璃小结：普通玻璃熔化后急剧冷却得钢化玻璃；熔化后加入氧化铅得光学玻璃；熔化后加入氧化亚铜得红玻璃；熔化后加入氧化钴得蓝玻璃；有机玻璃属于塑料。
例5：（2013·北京理综·6）下列设备工作时，将化学能转化为热能的是【答案】D【特别提醒】①记牢硅酸盐产品的成分、原料。
②熟悉新型无机非金属材料在高新尖技术中的重要作用，在考试中常以信息题的形式考查。
【考点精析】考点1 碳族元素[例1]（2013年山东曲阜模拟）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。
【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 ＋O2−−→−∆，Cu 2CH3CHO ＋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[例2]（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【答案】（1）CaCO3＋CO2 + H2O Ca(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[例3] （2013·海南化学·20II）（14分）硅在地壳中的含量较高。
硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。
回答下列问题：（1）1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。
这种“金属”可能是。
（2）陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。
其中，生产普通玻璃的主要原料有。
（3）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。
工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为；碳化硅又称，其晶体结构与相似。
②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有关物质的沸（4）氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是。
[答案] （1）含有硅、碳的铁合金（或硅铁）（2）石英砂、纯碱和石灰石（3）①SiO2+3C SiC+2CO↑金刚砂金刚石（或单晶硅）②精馏（或蒸馏）③H4SiO4（或H2SiO3）、H2、HCl （4）H2、HCl考点4 无机非金属材料[例4] （2013·福建理综·6）化学与社会、生产、生活紧切相关。
下列说法正确的是A．石英只能用于生产光导纤维B．从海水提取物质都必须通过化学反应才能实现C．为了增加食物的营养成分，可以大量使用食品添加剂D．“地沟油”禁止食用，但可以用来制肥皂【知识点】化学与生活 【答案】D【课后精练】一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分) 1．（2013·广东理综·11）下列措施不合理的是A ．用SO2漂白纸浆和草帽辫B ．用硫酸清洗锅炉中的水垢C ．高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅D ．用Na2S 作沉淀剂，除去废水中Ｃｕ２＋和Ｈｇ２＋ 2．向一定浓度的下列物质的澄清溶液中通入过量的CO2气体，最后肯定没有沉淀生成的是( )①Ca(OH)2 ②Na2CO3 ③CaCl2 ④Ca(ClO)2⑤Na2SiO3 A ．①③④ B ．②③④C ．①②③⑤ D ．①②③④ 3．由一气体甲开始，可发生如下四个变化：甲气体――→通过灼热的炭层乙气体――→通过灼热的炭层丙气体――→通过灼热CuO 乙气体――→通过石灰水丁固体，则甲、乙、丙、丁分别为( )A ．CO2、CO 、O2、CaOB ．O2、CO 、CO2、CaCO3C ．O2、CO2、CO 、CaCO3D ．CO 、CO2、O2、Ca(OH)24．(2013皖南模拟)“碳捕捉技术”是指通过一定的方法将工业生产中产生的CO2分离出来并利用。