还剩22页未读，
继续阅读
2022届高考新教材化学人教版一轮复习学案：第四单元 第4节 碳、硅 无机非金属材料 环境保护与绿色化学
展开
这是一份2022届高考新教材化学人教版一轮复习学案：第四单元 第4节 碳、硅 无机非金属材料 环境保护与绿色化学，共25页。
第4节 碳、硅 无机非金属材料 环境保护与绿色化学
备考要点
素养要求
1.了解常见非金属元素单质及其重要化合物对环境的影响。
2.了解碳、硅及其化合物的主要性质及其应用。
1.宏观辨识与微观探析:能从不同层次认识碳、硅单质及其化合物的性质。
2.科学态度与社会责任:了解硫、氮元素的化合物对环境的影响,根据所学化学知识提出解决方案进行环境保护,培养可持续发展意识,赞赏碳、硅及其化合物对社会发展作出的重大贡献。
考点一 碳、硅及其氧化物
必备知识自主预诊
知识梳理
1.碳、硅的存在形态、物理性质和用途
元素
碳
硅
存在形态
单质结构
金刚石:正四面体空间网状结构
石墨:层状结构
C60:足球形分子
晶体硅:正四面体空间网状结构
续 表
元素
碳
硅
单质
物理性质
金刚石:熔点高、硬度大
石墨:硬度小、电的良导体
灰黑色固体,有金属光泽、熔点高、硬度大
单质用途
金刚石用于制造切割刀具;石墨用于制造电极、铅笔芯
半导体材料和合金材料
2.碳、硅单质的化学性质
(1)碳单质的化学性质——还原性。
①与O2的反应(用化学方程式表示):
O2不足: ;
O2充足: 。
②与其他物质的反应(用化学方程式表示):
a.与CuO反应: (可用于金属的冶炼);
b.与CO2反应: ;
c.与水蒸气反应: (制水煤气);
d.与浓硫酸反应: 。
(2)硅单质的化学性质——还原性:
①与O2反应(用化学方程式表示,下同): ;
②与氢氟酸反应: ;
③与NaOH溶液反应: 。
3.硅的制备
(1)原料:二氧化硅、焦炭。
(2)原理: 。
(3)提纯: , 。
4.碳和硅的氧化物
(1)一氧化碳:无色无味的有毒气体,不溶于水,可用作气体燃料和冶金工业的还原剂。
(2)二氧化碳和二氧化硅:
物质
二氧化硅
二氧化碳
所属类别
均为酸性氧化物
结构
由氧、硅原子构成空间网状结构
由CO2分子构成
物理性质
硬度大,熔、沸点高,常温下为固体,不溶于水
熔、沸点低,常温下为气体,能溶于水
化
学
性
质
与水反应
不反应
CO2+H2OH2CO3
与酸反应
只与氢氟酸反应:
不反应
续 表
物质
二氧化硅
二氧化碳
化
学
性
质
与碱
(NaOH)
反应
(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)
CO2少量: ;
CO2过量:
与盐反应
如与Na2CO3反应:
如与Na2SiO3反应:
与碱性氧
化物反应
如与CaO反应:
如与Na2O反应:
用途
光导纤维、光学仪器、电子部件等
制饮料、制碳酸盐等
自我诊断
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)碳、硅在自然界中的存在形式既有游离态又有化合态。( )
(2)晶体硅熔点高、硬度大,故可用于制作半导体材料。( )
(3)硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质反应。( )
(4)SiO2具有导电性,故可用于制备光导纤维。( )
(5)Na2CO3溶液贮存在带有玻璃塞的玻璃试剂瓶中。( )
2.下列叙述正确的是( )
A.CO2和SiO2都是酸性氧化物,所以两者物理性质相似
B.因为CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑,所以硅酸的酸性比碳酸强
C.CO2和SiO2都能与碳反应,且都是氧化剂
D.SiO2既能和NaOH溶液反应,又能和氢氟酸反应,所以SiO2属于两性氧化物
关键能力考向突破
考向 碳、硅及其化合物的性质和应用
【典例】(2020重庆一中月考)下列说法中不正确的是( )
A.石墨可导电,在一定条件下可与SiO2反应
B.二氧化硅是硅酸的酸酐,但不能用二氧化硅和水直接反应来制取硅酸
C.硅的化学性质不活泼,但在常温下也可和某些物质反应
D.碳、硅的氧化物均能与NaOH溶液反应
归纳总结碳酸虽然是一种弱酸,但其酸性比硅酸、次氯酸、偏铝酸等物质的酸性强,将CO2气体通入Na2SiO3、NaClO、NaAlO2盐溶液中,均能发生反应而生成相应的弱酸和碳酸(氢)盐,这是“强酸制弱酸”原理的应用。如
CO2(少量)+Na2SiO3+H2ONa2CO3+H2SiO3↓;
CO2(少量)+Ca(ClO)2+H2OCaCO3↓+2HClO;
CO2(少量)+2NaAlO2+3H2O2Al(OH)3↓+Na2CO3;
CO2(过量)+NaAlO2+2H2OAl(OH)3↓+NaHCO3;
CO2++H2ONaHCO3+
对点演练1(2020山东泰安第四中学期中)下列关于碳和碳的化合物的说法不正确的是( )
A.过多CO2排放会导致“温室效应”,应提倡“低碳生活”
B.一氧化碳易与血液中的血红蛋白结合
C.金刚石和石墨都是碳单质,但原子排列方式不同,物理性质也不同
D.锅炉中水垢的主要成分为CaCO3和MgCO3
对点演练2下列说法正确的是( )
A.常温下,单质硅的性质稳定,与强酸、强碱都很难发生反应
B.高纯硅可用于制造太阳能电池,高纯二氧化硅可用于制造光导纤维
C.SiC和C60两种化合物均属于新型无机非金属材料
D.工业上用二氧化硅在高温下与焦炭反应制得高纯硅
深度指津硅及其氧化物的特性
物质
一般规律
特性
Si
硅的还原性比碳强
SiO2+2CSi+2CO↑
非金属单质与强碱反应一般不生成氢气
Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑
非金属单质一般不与非氧化性酸反应
Si+4HFSiF4↑+2H2↑
一般非金属单质为绝缘体
硅为半导体
续 表
物质
一般规律
特性
SiO2
酸性氧化物一般与水反应生成相应的酸
SiO2不溶于水,不与水反应
酸性氧化物一般不与酸发生反应
SiO2+4HFSiF4↑+2H2O
“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律,碳酸酸性强于硅酸,如Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3↓+Na2CO3
Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
考点二 硅酸、硅酸盐和无机非金属材料
必备知识自主预诊
知识梳理
1.硅酸
(1)弱酸性:H2SiO3难溶于水,其酸性比碳酸弱,不能使指示剂变色,能与强碱(如NaOH)反应,化学方程式为 。
(2)不稳定性:H2SiO3不稳定,受热易分解,化学方程式为 。
(3)硅酸的制备。
可利用可溶性硅酸盐(如Na2SiO3)与强酸(如盐酸)反应制备硅酸,化学方程式为 。
2.硅酸盐
(1)硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称,是构成地壳岩石的重要成分。
(2)硅酸盐组成的表示方法
通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成,如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2,长石(KAlSi3O8)可表示为 。
微点拨氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构,切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。将硅酸盐写成氧化物时氧化物的书写顺序:活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。
(3)硅酸钠。
①硅酸钠可溶于水,其水溶液俗称水玻璃,有黏性。
②化学性质:
a.Na2SiO3溶液与盐酸反应的化学方程式: 。
b.Na2SiO3溶液与少量CO2反应的化学方程式: 。
③用途:黏合剂(矿物胶),耐火、阻燃材料。
3.无机非金属材料
(1)传统无机非金属材料(如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料)。
硅酸盐材料
水泥
玻璃
陶瓷
生产原料
石灰石、黏土
纯碱、石灰石、石英砂
黏土
主要设备
水泥回转窑
玻璃窑
陶瓷窑
生产玻璃中的两个重要反应:
Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑,CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。
(2)新型无机非金属材料:硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料等。
微点拨①玻璃中含有二氧化硅,因此氢氟酸可用于雕刻玻璃,盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。②NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放,但不能用玻璃塞而使用橡胶塞。
自我诊断
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)硅在自然界中只以化合态的形式存在。( )
(2)晶体硅熔点高、硬度大,故可用于制作半导体材料。( )
(3)Si和SiO2都可用于制造光导纤维。( )
(4)非金属性:C>Si,则热稳定性:CH4>SiH4。( )
(5)硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质反应。( )
(6)SiO2是酸性氧化物,可溶于强碱(如NaOH)溶液,不溶于任何酸。( )
(7)玻璃是一种晶体,有较高的熔点。( )
(8)水玻璃是一种特殊的玻璃,泡花碱属于碱。( )
2.硅是无机非金属材料的主角,硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。
(1)下列物质不属于硅酸盐的是 。
A.陶瓷 B.玻璃
C.水泥 D.生石灰
(2)SiO2是玻璃的主要成分之一,SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为 ,工艺师常用 (填物质名称)来雕刻玻璃。
(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧,说明Na2SiO3可用作 。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得,高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是 。
A.普通玻璃坩埚
B.石英玻璃坩埚
C.氧化铝坩埚
D.铁坩埚
(4)工业上常利用反应2C+SiO2Si+2CO↑制备粗硅,该反应中所含元素化合价升高的物质是 (填化学式,下同),氧化剂是 。
关键能力考向突破
考向1 硅酸、硅酸盐的组成和性质
【典例1】(2019全国1,7)陶瓷是火与土的结晶,是中华文明的象征之一,其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是( )
A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色,来自氧化铁
B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品,由黏土经高温烧结而成
C.陶瓷是应用较早的人造材料,主要化学成分是硅酸盐
D.陶瓷化学性质稳定,具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
对点演练1(2020河北正定月考)有些科学家提出硅是“21世纪的能源”,下列说法正确的是( )
A.晶体硅具有半导体性质,可用于生产光导纤维
B.玻璃中含有的SiO2可与NaOH溶液反应,故常用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰
C.陶瓷、水泥、石英玻璃都属于硅酸盐材料
D.硅酸盐Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示为Na2O·2FeO·3SiO2
考向2 常见无机非金属材料及其主要用途
【典例2】(2019北京理综,6)下列我国科研成果所涉及材料中,主要成分为同主族元素形成的无机非金属材料的是( )
A.4.03米大口径碳化硅反射镜
B.2022年冬奥会聚氨酯速滑服
C.能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线
D.“玉兔二号”钛合金筛选网轮
对点演练2(2020山东宁津一中模拟)2018年是“2025中国制造”启动年,而化学与生活、生产、社会可持续发展密切相关。下列有关化学知识的说法错误的是( )
A.高纯度的二氧化硅广泛用于制作光导纤维,光导纤维遇强碱会“断路”
B.我国发射“嫦娥三号”卫星所使用的碳纤维是一种非金属材料
C.用聚氯乙烯代替木材,生产快餐盒,以减少木材的使用
D.碳纳米管表面积大,有相当高的强度和优良的电学性能
考点三 环境保护与绿色化学
必备知识自主预诊
知识梳理
1.环境污染
(1)环境问题。
主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境的 ,以及工农业生产和人类生活所造成的 。
(2)“三废”:主要是指 、废水和废渣。
(3)大气污染物的来源。
的燃烧和工业生产过程产生的废气及其携带的颗粒物。
微点拨常见环境污染问题
2.环境保护的措施
(1)工业废气携带颗粒物的回收利用。
(2)工业、生活污水经处理达标后排放,限制使用含氮、磷洗涤剂。
(3)限制难降解塑料制品的使用,回收可利用的废旧塑料制品,研制 塑料。
3.酸雨的形成及SO2对大气的污染与防治
(1)酸雨的形成过程:
(2)SO2对大气的污染与防治:
4.绿色化学
(1)核心思想。
绿色化学的核心思想就是改变“先污染后治理”的观念和做法,利用化学原理和技术手段,减少和消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质,实现从 环境污染。绿色化学又称为环境友好化学。
(2)特征。
①采用无毒、无害的原料;
②在无毒、无害条件(包括催化剂、溶剂)下进行工业生产;
③产品应该是环境友好的;
④具有“原子经济性”,即反应具有高选择性、极少副产物,甚至实现“零排放”。
(3)原子经济性反应。
原子经济性反应要求反应物的原子全部转化为期望的最终产物,原子利用率达到 ,也就是说在化学反应中不产生任何废物。
原子利用率=期望产物的总质量生成物的总质量×100%
自我诊断
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)将废铁屑加入FeCl2溶液中,可用于除去工业废气中的Cl2。( )
(2)铝中添加适量锂,可制得低密度、高强度的铝合金,可用于航空工业。( )
(3)盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长,可施加熟石灰进行改良。( )
(4)“酸雨”是由大气中的碳、氮、硫的氧化物溶于雨水造成的。( )
(5)燃煤中加入石灰石可以减少二氧化硫的排放及酸雨的形成。( )
(6)将塑料焚烧处理,减轻白色污染。( )
2.化学与资源、环境、生活关系密切,下列说法正确的是( )
A.雾霾天气会对人体健康造成危害,“雾”和“霾”的分散质微粒相同
B.煤燃烧时加入少量的生石灰可以减少废气中的二氧化硫排放
C.将造纸废水通过高压水井压到地下,节约生产成本
D.用铁屑、CuO、稀硫酸为原料制铜:CuO+H2SO4CuSO4+H2O、Fe+CuSO4FeSO4+Cu,原子利用率是100%
关键能力考向突破
考向 环境污染和环境保护、绿色化学
【典例】(2020湖南怀化统一考试)化学与生产、生活、环境等社会实际密切相关。下列相关叙述正确的是( )
A.SO2、CO2、NO2都是可形成酸雨的气体
B.75%酒精消毒原理和“84”消毒液(主要成分NaClO)消毒的原理相同
C.纳米铁粉通过物理吸附去除污水中Hg2+、Pb2+等重金属离子
D.汽车尾气中含有的氮氧化物会加剧酸雨的形成
方法技巧消除SO2对环境污染的三方法
方法一:钙基固硫法
为防治酸雨,工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧,燃烧时含硫物质、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙,从而使硫转移到煤渣中,反应原理为CaO+SO2CaSO3,2CaSO3+O22CaSO4,总反应方程式为2CaO+2SO2+O22CaSO4。
方法二:氨水脱硫法
该脱硫法采用喷雾吸收法,雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2,该反应的化学方程式为NH3+SO2+H2ONH4HSO3,NH4HSO3+NH3(NH4)2SO3,2NH3+SO2+H2O(NH4)2SO3,2(NH4)2SO3+O22(NH4)2SO4。
方法三:钠碱脱硫法
钠碱脱硫法是用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2得到Na2SO3和NaHSO3,发生反应的化学方程式为2NaOH+SO2Na2SO3+H2O,Na2CO3+SO2Na2SO3+CO2,Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3。
对点演练(2020河北唐山月考)SO2属于严重的大气污染物,可用H2与SO2高温反应消除SO2的污染,其反应原理可分为两步,过程如图所示:
下列说法正确的是( )
A.SO2排放到空气中会形成pH≈5.6的酸雨
B.可用CuSO4溶液检验是否有X气体生成
C.在100~200 ℃温度时发生的是置换反应
D.工业上可用浓硝酸处理工业尾气中的SO2
网络构建
核心速记
环境保护与绿色化学环境污染环境保护的措施酸雨形成及SO2对大气的污染与防治无机非金属材料传统无机非金属材料新型无机非金属材料
硅及其化合物的转化关系
1.牢记几种物质的重要用途:
Si——半导体材料、太阳能电池板。
SiO2——光导纤维。
H2SiO3——硅胶可用作干燥剂。
Na2SiO3(水玻璃)——黏合剂、耐火阻燃材料。
2.熟记7个主要反应:
①Si+2OH-+H2OSiO32-+2H2↑;
②SiO2+2OH-SiO32-+H2O;
③SiO2+2CSi+2CO↑;
④SiO2+4HFSiF4↑+2H2O;
⑤SiO32-+2CO2(足量)+2H2OH2SiO3↓+2HCO3-;
⑥Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑;
⑦CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。
04
学科素养提升
化学与STSE 传统文化
素养解读
化学科学与人类的生活、生产等密切相关,与人类的文明进步息息相关。近几年高考题一直在考查与STSE相关的知识,特别是相关的前沿知识,此类题目通常涉及下面某些具体的知识:绿色化学、能源利用与环境污染及防治、元素单质及其化合物的性质与应用、常见物质的成分与变化、营养品和保健品的成分与对人体的作用等。以提高学生的科学态度与社会责任等化学核心素养。
案例探究1
情境:硅太阳能电池主要是以半导体材料为基础,其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电转换反应。在太阳能电池中硅系太阳能电池无疑是发展最成熟的,但由于成本居高不下,远不能满足大规模推广应用的要求。为此,人们一直不断在工艺、新材料、电池薄膜化等方面进行探索,而这当中新近发展的纳米TiO2晶体化学太阳能电池受到国内外科学家的重视。
【典例1】(2019全国3,7)化学与生活密切相关。下列叙述错误的是( )
A.高纯硅可用于制作光感电池
B.铝合金大量用于高铁建设
C.活性炭具有除异味和杀菌作用
D.碘酒可用于皮肤外用消毒
解析本题考查了化学与STSE的关系,特别注重了化学物质在生产、生活中的应用。晶体硅中的电子吸收光能,电子发生跃迁,可将光能转换为电能,A项正确;铝合金具有密度小、硬度大等优点,可大量用于高铁的建设,B项正确;活性炭具有疏松多孔结构,有较强的吸附性,可用于除异味,但不具有杀菌作用,C项错误;碘酒中的碘单质具有强氧化性,可杀菌消毒,故可用于皮肤外用消毒,D项正确。
答案C
方法规律
化学与材料
材料
成分或性质
棉、麻
富含纤维素,纤维素为多糖,只含有C、H、O三种元素
蚕丝、
毛发
主要成分为蛋白质,蛋白质在蛋白酶的作用下可以水解
人造
纤维
将天然纤维(竹子、木材、甘蔗渣等)经过化学加工处理后得到的产品
合成
纤维
以石油、天然气、煤和农副产品为原料加工制得单体,单体经聚合反应制成的高分子化合物,如六大纶等
硅材料
晶体硅是重要的半导体材料,光导纤维的主要成分是二氧化硅
合金
材料
合金是由一种金属跟其他金属(或非金属)熔合而成的具有金属特性的物质
案例探究2
情境:氢氧化铝可以用作胃酸中和剂,其主要原因在于它和胃酸反应后的产物为铝盐,它对肠胃温和不刺激,而且氢氧化铝除了中和胃酸以外,它还具有保护胃粘膜的作用,可以阻止胃酸对溃疡面的进一步损害,起到缓慢而持久的治疗效果。而且,临床上使用的也不是单纯的氢氧化铝,它的复方制剂中还添加了其他辅助药物。
【典例2】(2020河北武邑中学月考)下列有关物质性质与用途具有对应关系的是( )
A.NaHCO3受热易分解,可用于制胃酸中和剂
B.铁比铜的金属性强,FeCl3溶液腐蚀Cu刻制印刷电路板
C.SiO2熔点高、硬度大,可用于制光导纤维
D.铝热反应能放出大量的热,常用作焊接钢轨
解析NaHCO3能与盐酸反应,所以可用于制胃酸中和剂,A错误;Fe3+具有强氧化性,所以FeCl3溶液能腐蚀Cu刻制印刷电路板,B错误;SiO2能传导光信号,可用于制光导纤维,C错误;铝热反应能放出大量的热,能使铁熔化,常用作焊接钢轨,D正确。
答案D
方法规律
无机物在生产、生活、医药中的用途
序号
性质
用途
(1)
硅胶能吸收水分
可作(袋装食品)干燥剂
(2)
BaSO4不溶于水,不与胃酸反应
在医疗上进行胃部造影前,BaSO4用作患者服用的“钡餐”
(3)
硅是常用的半导体材料
可制造太阳能电池板
(4)
二氧化硅导光能力强,并且有硬度和柔韧度
可作光导纤维
(5)
4HF+SiO22H2O+SiF4↑
用HF雕刻玻璃
(6)
二氧化氯具有较强的氧化性
可用于自来水的杀菌消毒
(7)
次氯酸盐具有强氧化性
可作杀菌消毒剂,还可作为漂白剂
(8)
氦气化学性质稳定、密度小
可用于填充飞艇、气球
(9)
NaHCO3受热分解生成CO2,能与酸反应
可用作焙制糕点的膨松剂、胃酸中和剂
(10)
Na2CO3水解使溶液显碱性
用热的纯碱溶液洗去油污
(11)
Na2O2与H2O、CO2反应均生成O2
作供氧剂
(12)
肥皂水显碱性
肥皂水作蚊虫叮咬处的清洗剂
(13)
锂质量轻、比能量大
可用作电池负极材料
(14)
铝有还原性、与氧化铁反应放出大量的热
可用于焊接铁轨
续 表
序号
性质
用途
(15)
小苏打和明矾在溶液中反应生成二氧化碳
可以制造泡沫灭火器
(16)
Al(OH)3有弱碱性
可用于中和胃酸
(17)
Fe具有还原性
可用于防止食品氧化变质
(18)
Fe2(SO4)3水解生成氢氧化铁胶体,胶体具有吸附性
可用作净水剂(混凝剂)
(19)
K2FeO4是强氧化剂,还原产物铁离子可水解生成氢氧化铁胶体
可用作新型净水剂
案例探究3
情境:在烟气脱硫技术中,按脱硫剂的种类划分,可分为以下五种方法:以CaCO3(石灰石)为基础的钙法,以MgO为基础的镁法,以Na2SO3为基础的钠法,以NH3为基础的氨法,以有机碱为基础的有机碱法。
【典例3】环保是21世纪人类社会的主要课题之一。火电厂、燃煤锅炉是SO2污染集中、规模大的行业,石灰石—石膏烟气脱硫是除去SO2的一种常用方法。其过程如图1。研究发现:pH和温度会对石灰石浆液的脱硫效率产生一定影响;当烟气通入速度一定时,石灰石浆液的脱硫效率与浆液pH的关系如图2,下列有关说法正确的是( )
SO2H2SO3CaSO3CaSO4CaSO4·2H2O
图1
图2
A.烟气通入石灰石浆液时的温度越高吸收越快,吸收率越高
B.石灰石浆液pH>5.7时,烟气脱硫效率降低的原因是石灰石的溶解度增大
C.将脱硫后的气体通入KMnO4溶液,可粗略判断烟气脱硫效率的高低
D.上述方法中用石灰石浆液吸收64 g SO2理论生成22 g CO2
解析烟气通入石灰石浆液时的温度越高气体二氧化硫的溶解度越小,部分二氧化硫不能被溶解,就会逸出溶液使吸收率降低,故A错误;石灰石浆液pH>5.7时,烟气脱硫效率降低的原因是石灰石的溶解度减小,石灰石的浓度减小,脱硫效率随之下降,故B错误;脱硫后的气体是否残存二氧化硫,含量多少,可以利用高锰酸钾溶液褪色的程度和快慢粗略判断烟气脱硫效率,故C正确;根据题意可得到总反应为2CaCO3+2SO2+O2+4H2O2CaSO4·2H2O+2CO2↑,1mol二氧化硫反应生成1mol二氧化碳,即每吸收64g二氧化硫理论上同时生成44g二氧化碳,故D错误。
答案C
方法规律
绿色化学、环境污染与防治
1.常见的环境污染
污染类型
污染成因
温室效应
CO2排放量过大,造成全球气温上升
赤潮/水华
大量富含N、P等营养物质的废水的排放使水体富营养化
酸雨
硫的氧化物、氮的氧化物的大量排放,造成雨水酸度过大
臭氧空洞
氟氯烃的大量排放使臭氧层损耗
光化学
污染
主要是由氮的氧化物(主要指NO2)和烃类(碳氢化合物)引起
白色污染
主要是由废弃的难降解的塑料类制品造成
食品污染
人类在动物饲养和植物种植过程中使用的大量生长激素、农药、化肥等造成的
飘尘
烟雾、尘埃、煤灰或物质燃烧产生的颗粒状漂浮物长时间悬浮于空气中造成的
2.工业尾气的主要成分及其治理
(1)硫酸厂尾气:SO2、SO3等,一般用氨水吸收。
(2)硝酸厂尾气:NO、NO2等,一般用NaOH溶液吸收。
(3)高炉煤气:CO、CO2等,一般回收利用。
(4)炼钢烟气:Fe2O3烟尘、CO等,一般回收利用。
(5)焦炉气:H2、CH4、CO、C2H4等,可用作燃料。
(6)氯碱工业:Cl2,一般用NaOH溶液吸收。
素养提升
1.(双选)(2020福建莆田第二十五中学期末)化学与我们的生活息息相关,下列说法正确的是( )
A.红宝石、玛瑙、水晶、钻石的主要成分都是硅酸盐
B.电热水器用镁棒防止金属内胆腐蚀,原理是牺牲阳极法
C.“霾尘积聚难见路人”,雾霾所形成的气溶胶有丁达尔效应
D.鸟巢使用了高强度、高性能的钒氮合金高新钢,铁合金熔点、硬度均比纯铁高
2.(2020吉林四平双辽第二中学期末)光化学烟雾是由氮氧化物、碳氢化合物等发生光化学反应形成的二次污染物,形成过程如图所示。下列说法正确的是( )
A.光化学烟雾中各成分都具有强还原性
B.汽车尾气排放的氮氧化物来源于燃油中的含氮物质
C.燃油汽车安装废气净化装置有利于防止光化学烟雾的发生
D.同一地区,相同条件下,冬季比夏季更易生成光化学烟雾
3.(2020广东潮州期末)化学与生活、生产、环境、能源关系密切。下列说法错误的是( )
A.将草木灰与NH4H2PO4混合使用,可更好地为植物提供N、P、K三种营养元素
B.开发高效氢能、太阳能等新型电动汽车,以解决城市机动车尾气排放问题
C.我国古代某文献中记载:“此即地霜也。所在山泽,冬月地上有霜,扫取以水淋汁后,乃煎炼而成。”文中对硝酸钾的提取涉及溶解、蒸发、结晶操作
D.重金属盐中毒者可以用鸡蛋清进行急救,K2FeO4可作为饮用水的消毒剂和净水剂
4.(2020山东济宁鱼台县第一中学期中)中国科学院官方微信于2017年3月发表《灰霾专题》,提出灰霾中细颗粒物的成因,部分分析如下图所示。
(1)根据上图信息可以看出,下列哪种气体污染物不是由机动车行驶造成的 。
a.SO2 b.NOx
c.VOCs d.NH3
(2)机动车大量行驶是污染源之一。汽车发动机废气稀燃控制系统主要工作原理如图所示;写出稀燃过程中NO发生的主要反应的化学方程式: 。
(3)SO2是气体污染物的主要成分之一。作为一种化学性质活泼的物质,它能发生多种反应,请按照下表提示,从不同角度梳理SO2不同类的化学性质,将化学方程式填在下表中。
SO2的性质梳理
化学方程式
物质
类别
酸性
氧化物
①SO2+H2OH2SO3
②SO2+CaOCaSO3
③
S元素
价态
S为
+4价
①
②SO2+2H2S3S+2H2O
(4)科学家经过研究发现中国的霾呈中性,其主要原因如图所示:
请判断A的化学式并说明判断理由: 。
05
学科素养提升
物质的转化与推断
素养解读
物质的转化与推断题重点考查几种主要的元素及其化合物之间的转化关系,近年高考在江苏卷中作为必考题型出现,在全国卷中以框图、流程的形式也多次出现,重在考查学生变化观念与平衡思想、证据推理和模型认知等学科核心素养。
案例探究
情境:过氧化钡是一种白色或带灰白色重质粉末,通常含有一氧化钡。在空气中缓慢分解,不溶于水,但能缓慢水解,接触稀酸或含二氧化碳的水会生成过氧化氢,与水化合可生成BaO2·8H2O。熔点为450 ℃,沸点为800 ℃,有强氧化性,有毒,有腐蚀性。
【典例】(2020北京化学,15)H2O2是一种重要的化学品,其合成方法不断发展。
(1)早期制备方法:Ba(NO3)2BaOBaO2滤液H2O2
①Ⅰ为分解反应,产物除BaO、O2外,还有一种红棕色气体。该反应的化学方程式是 。
②Ⅱ为可逆反应,促进该反应正向进行的措施是 。
③Ⅲ中生成H2O2,反应的化学方程式是 。
④减压能够降低蒸馏温度,从H2O2的化学性质角度说明Ⅴ中采用减压蒸馏的原因: 。
(2)电化学制备方法:已知反应2H2O22H2O+O2↑能自发进行,反向不能自发进行,通过电解可以实现由H2O和O2为原料制备H2O2,如图为制备装置示意图。
①a极的电极反应式是 。
②下列说法正确的是 。
A.该装置可以实现电能转化为化学能
B.电极b连接电源负极
C.该方法相较于早期制备方法具有原料廉价,对环境友好等优点
解析(1)①Ⅰ为分解反应,产物除BaO、O2外,还有一种红棕色气体,该气体为NO2。根据氧化还原反应中电子得失守恒配平该反应的化学方程式为2Ba(NO3)22BaO+O2↑+4NO2↑;②Ⅱ为BaO与氧气反应生成BaO2,该反应是可逆反应,反应的化学方程式为2BaO(s)+O2(g)2BaO2(s),正反应为气体体积减小的放热反应,促进该反应正向进行的措施是增大压强、增大氧气的浓度、降低温度等;③Ⅲ中过氧化钡与盐酸反应生成氯化钡和H2O2,反应的化学方程式为BaO2+2HClBaCl2+H2O2;④H2O2受热易分解,采用减压能够降低蒸馏温度,防止双氧水分解导致产率降低。
(2)①根据题意分析可知,a极的电极反应式是O2+2H++2e-H2O2;②2H2O22H2O+O2↑能自发进行,反向不能自发进行。图示装置属于电解池,电解池是将电能转化为化学能的装置,故A正确;根据分析,电极b为阳极,电解池阳极与电源正极连接,故B错误;该装置中的总反应为2H2O+O22H2O2,则制取H2O2的原料为氧气和水,具有来源广泛,原料廉价,对环境友好等优点,故C正确。
答案(1)①2Ba(NO3)22BaO+O2↑+4NO2↑ ②增大压强或增大氧气的浓度或降低温度 ③BaO2+2HClBaCl2+H2O2 ④H2O2受热易分解 (2)①O2+2H++2e-H2O2 ②AC
方法规律
1.解题策略
无论推断题属于哪种形式,均遵循这样的推断思路:迅速浏览、整体扫描、产生印象、寻找“突破口”,突破口由点到面、随时检验,注意联系、大胆假设、全面分析(正推或逆推),验证确认。解题的关键是仔细审题,依据物质的特性或特征转化来确定“突破口”,顺藤摸瓜,进而完成全部未知物的推断。
2.熟悉常见的转化关系
(1)直线型转化关系。
熟记元素的单质及其化合物间的连续变化。
①连续氧化型:
NaNa2ONa2O2NaOH
N2(NH3)NONO2HNO3(工业制硝酸流程)
S(H2S、FeS2)SO2SO3H2SO4(工业制硫酸流程)
CCOCO2H2CO3
②价态不变型:
(铝土矿
提纯氧
化铝)
(工业提镁
部分流程)
SiO2Na2SiO3H2SiO3SiO2
NaClNaHCO3Na2CO3(侯氏制碱)
(2)交叉型转化。
(3)三角转化。
素养提升
1.(2020福建永安一中期中)下列关系图中,A是一种正盐,B是气态氢化物,C是单质,F是强酸。A确定时,当X无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系(其他反应产物及反应所需条件均已略去),当X是强碱时,过量的B跟Cl2反应除生成C外,另一产物是盐酸盐。
ABCDEF
下列说法中不正确的是( )
A.当X是强酸时,A、B、C、D、E、F中均含同一种元素,F可能是H2SO4
B.当X是强碱时,A、B、C、D、E、F中均含同一种元素,F是HNO3
C.B和Cl2的反应是氧化还原反应
D.当X是强酸时,C在常温下是气态单质
2.(2020河南实验中学月考)下图表示某固态单质A及其化合物之间的转化关系(某些产物和反应条件已略去)。化合物B在常温常压下为气体,B和C的相对分子质量之比为4∶5,化合物D是重要的工业原料。
(1)写出B与足量硝酸钡溶液反应的离子方程式: 。
(2)写出E与A对应元素的氢化物反应生成单质A的化学方程式: 。
(3)将5 mL 0.10 mol·L-1的E溶液与10 mL 0.10 mol·L-1的NaOH溶液混合。反应后溶液的pH (填“大于”“小于”或“等于”)7,理由用离子方程式表示为 。
3.A、B、C、D、E、X是中学常见的无机物,存在如下图转化关系(部分生成物和反应条件略去)。
(1)若A为常见的金属单质,且其焰色试验呈黄色,X能使品红溶液褪色,写出C和E反应的离子方程式: 。
(2)若A为短周期元素组成的单质,该元素的最高价氧化物的水化物酸性最强,则X可能为 (填序号)。
a.NaHCO3 b.Na2CO3
c.Al(OH)3 d.NaAlO2
(3)若A为淡黄色粉末,则A的电子式为 。若X为一种最常见的造成温室效应的气体。则鉴别等浓度的D、E两种溶液,可选择的试剂为 (填序号)。
a.盐酸 b.CaCl2溶液
c.NaOH溶液 d.澄清石灰水
(4)若A为氧化物,X是Fe,溶液D中加入KSCN溶液变红。则A与水反应的化学方程式中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
第4节 碳、硅 无机非金属材料
环境保护与绿色化学
考点一 碳、硅及其氧化物
必备知识·自主预诊
1.游离态和化合态 化合态
2.(1)①2C+O22CO C+O2CO2
②C+2CuO2Cu+CO2↑ C+CO22CO
C+H2O(g)CO+H2
C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
(2)①Si+O2SiO2 ②Si+4HFSiF4↑+2H2↑
③Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑
3.(2)SiO2+2CSi(粗)+2CO↑
(3)Si(粗)+2Cl2SiCl4 SiCl4+2H2Si(纯)+4HCl
4.(2)SiO2+4HFSiF4↑+2H2O SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O CO2+2NaOHNa2CO3+H2O CO2+NaOHNaHCO3 SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑ Na2SiO3+H2O+CO2(不足)H2SiO3↓+Na2CO3或Na2SiO3+2H2O+2CO2(足量)H2SiO3↓+2NaHCO3 SiO2+CaOCaSiO3 Na2O+CO2Na2CO3
自我诊断1.答案(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
2.C CO2的熔、沸点低,可溶于水,SiO2的熔、沸点高,硬度大,不溶于水,两者都是酸性氧化物,但和物理性质没有因果关系,A错误;CaCO3和SiO2反应是因为生成的CO2为气体,易脱离反应体系,不能说明硅酸的酸性比碳酸强,B错误;SiO2和氢氟酸反应是SiO2的特殊性质,不能说明SiO2是两性氧化物,D错误。
关键能力·考向突破
典例D A、B项正确;硅常温下能与氢氟酸反应,C项正确;CO不溶于水,不能和H2O反应生成相应的酸,也不能与NaOH溶液反应,D项错误。
对点演练1 D 过多CO2排放会导致“温室效应”,应提倡“低碳生活”,保护我们赖以生存的环境,故A正确;一氧化碳易与血液中的血红蛋白结合,故B正确;金刚石和石墨都是碳单质,但原子排列方式不同,物理性质也不同,故C正确;氢氧化镁比碳酸镁更难溶,锅炉中水垢的主要成分为CaCO3和Mg(OH)2,故D错误。
对点演练2 B 常温下,单质硅能与NaOH溶液发生反应,A项错误,B项正确;C60是碳元素形成的一种单质,不是化合物,C项错误;二氧化硅和焦炭在高温下反应制得的硅中会含有少量C、SiC等杂质,应为粗硅,D项错误。
考点二 硅酸、硅酸盐和无机非金属材料
必备知识·自主预诊
1.(1)H2SiO3+2NaOHNa2SiO3+2H2O
(2)H2SiO3SiO2+H2O
(3)Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaCl
2.(2)K2O·Al2O3·6SiO2
(3)②Na2SiO3+2HCl2NaCl+H2SiO3↓
Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3↓
自我诊断1.答案(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
(7)× (8)×
2.答案(1)D (2)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O 氢氟酸
(3)防火剂 D (4)C SiO2
关键能力·考向突破
典例1A 氧化铁为红棕色,因此瓷器的青色不是来自氧化铁,A项错误;陶瓷是以黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)为主要原料,经高温烧结而成的,其化学性质稳定,不与酸、碱和氧气等反应,B、C、D三项正确。
对点演练1 D 晶体硅具有半导体性质,可用于生产电脑芯片,二氧化硅可用于制造光导纤维,A不正确;玻璃中含有的SiO2可与NaOH溶液反应,但不能用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰,B不正确;陶瓷、水泥属于硅酸盐材料,石英玻璃的主要成分是二氧化硅,C不正确;硅酸盐Na2Fe2Si3O9可用氧化物的形式表示为Na2O·2FeO·3SiO2,D正确。
典例2A 碳和硅同为第ⅣA族非金属元素,A正确;聚氨酯含有的C、H、O、N不属于同主族元素,B错误;碳包覆银纳米线含有Ag、C,Ag、C不属于同主族元素,C错误;钛合金筛选网轮由钛合金制成,钛不属于主族元素,D错误。
对点演练2 C 高纯度的二氧化硅广泛用于制作光导纤维,二氧化硅能够被强碱腐蚀而造成断路,A正确;碳纤维是碳的一种单质,属于非金属材料,B正确;聚氯乙烯难降解,大量使用能够引起白色污染,且聚氯乙烯塑料有毒不能用于食品包装以及生产快餐盒等,C错误;碳纳米管表面积大,有相当高的强度和优良的电学性能,D正确。
考点三 环境保护与绿色化学
必备知识·自主预诊
1.(1)破坏 环境污染 (2)废气 (3)化石燃料
2.(3)可降解
3.(2)酸雨 脱硫
4.(1)源头上减少或消除 (3)100%
自我诊断1.答案(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)×
2.B 雾是由悬浮在大气中的微小液滴形成的气溶胶,霾是指空气中大量烟、尘等微粒悬浮而形成的浑浊现象,A错误;二氧化硫属于酸性氧化物,高温下可与碱性氧化物CaO发生反应,从而减少了二氧化硫的排放,B正确;将造纸的废水压到地下,会造成水体污染,C错误;有副产物产生,原子利用率不是100%,D错误。
关键能力·考向突破
典例D SO2和NO2都是可形成酸雨的气体,CO2不能形成酸雨,但会造成温室效应,A项错误;75%的酒精消毒的原理是使蛋白质发生变性,“84”消毒液是利用其主要成分NaClO的强氧化性杀菌消毒,原理不相同,B项错误;纳米铁粉能有效地处理污水中的Hg2+、Pb2+等重金属离子,与其还原性有关,C项错误。
对点演练 B 因为酸雨的pH<5.6,所以SO2排放到空气中会形成pH≈5.6的酸雨是错误的,故A错误;由已知分析可知X气体应为H2S,H2S能与CuSO4反应生成黑色的不溶于水和酸的硫化铜沉淀,所以可用CuSO4溶液检验是否有X气体生成,故B正确;在100~200℃温度时发生的反应为2H2S+SO23S+2H2O,不是置换反应,故C错误;若用浓硝酸处理工业尾气中的SO2,会产生含氮元素的大气污染物(即氮的氧化物),故D错误。
学科素养提升4
素养提升
1.BC 红宝石的主要成分是三氧化二铝,玛瑙、水晶的主要成分是二氧化硅,钻石的主要成分不是硅酸盐而是碳单质,故A错误;镁比电热水器的金属内胆活泼,镁与金属内胆连接后,镁失去电子受到腐蚀,从而保护了金属内胆不受腐蚀,原理是牺牲阳极法,故B正确;雾霾所形成的气溶胶属于胶体,具有丁达尔效应,故C正确;合金一般比各成分金属的硬度大、熔点低,故D错误。
2.C 根据图示,光化学烟雾中含O3、HNO3等强氧化性物质,故A错误;汽车尾气中的氮氧化物是高温下空气中的N2和O2化合而成,故B错误;安装尾气转化装置,可减少NO、碳氢化合物等污染物的排放,故C正确;夏季光照强度大,常成为光化学烟雾的多发季节,故D错误。
3.A 草木灰的主要成分是K2CO3,水解使溶液显碱性,水解产生的OH-与NH4H2PO4电离产生NH4+、H2PO4-都会发生反应,水解产生的OH-与NH4+反应生成NH3逸出,混合使用使氮元素含量降低,导致氮肥的肥效降低,A错误;开发高效氢能、太阳能等新型电动汽车,既满足了人类对能源的需要,同时又不会产生大气污染物,故可解决城市机动车尾气排放问题,B正确;“扫取以水淋汁后,乃煎炼而成”的意思为扫取后用水溶解,然后加热蒸发结晶得到硝酸钾晶体,用到的操作方法有溶解、蒸发、结晶,C正确;鸡蛋清的主要成分是蛋白质,重金属盐中毒者服用鸡蛋清后重金属会消耗鸡蛋清,从而缓解中毒使人得到急救,K2FeO4具有强的氧化性,可以对水杀菌消毒,且生成的Fe3+可形成Fe(OH)3胶体而吸附杂质,因此可作饮用水的消毒剂和净水剂,D正确。
4.答案(1)a (2)2NO+O22NO2 (3)SO2+2NaOHNa2SO3+H2O(合理即可) 2SO2+O22SO3 (4)A为SO42-。因为反应之前S为+4价,NO2中N为+4价,反应之后HONO中N的价态为+3价,氮元素化合价降低,必有元素化合价升高,综合推断,应是S的化合价升高,硫元素从+4价升高到+6价,在液相应以SO42-形式存在
解析(1)根据题中图示信息可以看出机动车行驶造成的污染有NOx、VOCs、NH3,SO2不是由机动车行驶造成的。
(2)稀燃过程中NO被氧气氧化生成NO2,发生反应的化学方程式为2NO+O22NO2。
(3)SO2是酸性氧化物,能与碱反应生成盐和水,如SO2与NaOH反应的化学方程式为SO2+2NaOHNa2SO3+H2O;SO2中硫元素为+4价,中间的+4价S元素既可以得到电子发生还原反应,也可以失去电子发生氧化反应,发生氧化反应的方程式为2SO2+O22SO3。
(4)因为反应之前S为+4价,NO2中N为+4价,反应之后HONO中N为+3价,氮元素化合价降低,则必有元素化合价升高,综合推断可知,应是硫元素化合价升高,硫元素从+4价升高到+6价,在液相应以SO42-形式存在,即A的化学式为SO42-。
学科素养提升5
素养提升
1.D 根据图中的转化关系可知,A一定是弱酸的铵盐,当X是强酸时,A、B、C、D、E、F分别是NH4S、H2S、S、SO2、SO3、H2SO4;当X是强碱时,A、B、C、D、E、F分别是NH4S、NH3、N2、NO、NO2、HNO3。由上述分析可知,当X是强酸时,F是H2SO4,故A正确;由上述分析可知,当X是强碱时,F是HNO3,故B正确;无论B是H2S还是NH3,B和Cl2的反应一定是氧化还原反应,故C正确;当X是强酸时,C是硫,在常温下是固态单质,故D错误。
2.答案(1)3SO2+2H2O+3Ba2++2NO3-2NO↑+3BaSO4↓+4H+ (2)H2SO3+2H2S3S↓+3H2O (3)大于 SO32-+H2OHSO3-+OH-
解析根据题意分析可知,A、B、C、D、E分别为S、SO2、SO3、H2SO4、H2SO3。
(1)B为SO2,与足量硝酸钡溶液反应会被氧化成硫酸根,从而生成硫酸钡沉淀。
(2)H2SO3与H2S反应生成S,该反应的化学方程式为H2SO3+2H2S3S↓+3H2O。
(3)NaOH与H2SO3反应生成Na2SO3,Na2SO3为强碱弱酸盐,Na2SO3水解使溶液呈碱性,则溶液pH>7。
3.答案(1)OH-+HSO3-SO32-+H2O (2)bd
(3)Na+[··O······O······]2-Na+ ab (4)1∶2
解析(1)若A为常见的金属单质,由焰色试验呈黄色可知A是金属Na,由X能使品红溶液褪色可知X是SO2,钠和水反应生成氢气和氢氧化钠,氢氧化钠能和二氧化硫反应,则B是氢气、C是氢氧化钠,氢氧化钠溶液和二氧化硫反应生成亚硫酸钠和水,则D是亚硫酸钠,亚硫酸钠和二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠,则E是亚硫酸氢钠,氢氧化钠溶液和亚硫酸氢钠溶液反应生成亚硫酸钠和水,反应的离子方程式为OH-+HSO3-SO32-+H2O。
(2)若A为短周期元素组成的单质,由该元素的最高价氧化物的水化物酸性最强可知A是氯气,氯气和水反应生成盐酸和次氯酸,盐酸是强酸,能和弱酸盐反应,由题给转化关系可知,X可能为碳酸钠,碳酸钠溶液与盐酸反应生成二氧化碳和水,二氧化碳与碳酸钠溶液反应生成碳酸氢钠,则X为碳酸钠、D为二氧化碳、E为碳酸氢钠;X也可能为偏铝酸钠,偏铝酸钠溶液与盐酸反应生成氯化铝和水,氯化铝溶液与偏铝酸钠溶液发生相互促进的水解反应生成氢氧化铝沉淀和氯化钠,则X为偏铝酸钠、D为氯化铝、E为氢氧化铝。
(3)若A为淡黄色粉末,由淡黄色固体能和水反应可知A为过氧化钠,过氧化钠为离子化合物,其电子式为Na+[··O······O······]2-Na+,由X为一种最常见的造成温室效应的气体可知X为二氧化碳,则C是氢氧化钠,氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠,碳酸钠和二氧化碳反应生成碳酸氢钠,则D是碳酸钠、E是碳酸氢钠,盐酸滴到碳酸钠溶液中开始不产生气体,后面会产生气体,盐酸滴到碳酸氢钠溶液中立即反应生成气体,故a正确;碳酸氢钠和氯化钡不反应,碳酸钠和氯化钡反应生成白色沉淀,故b正确;氢氧化钠和碳酸钠不反应,氢氧化钠和碳酸氢钠反应生成碳酸钠和水,都没有明显现象,故c错误;氢氧化钙和碳酸钠、碳酸氢钠反应都生成白色沉淀,故d错误。
(4)若A是氧化物,X是铁,由溶液D中加入硫氰化钾溶液显红色,说明D中含有三价铁离子,由A和水反应生成酸和另一种物质可知,A为二氧化氮、B为一氧化氮、C为硝酸、D为硝酸铁、E为硝酸亚铁,二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮,该反应的化学方程式为3NO2+H2O2HNO3+NO,由反应的化学方程式可知氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2。
第4节 碳、硅 无机非金属材料 环境保护与绿色化学
备考要点
素养要求
1.了解常见非金属元素单质及其重要化合物对环境的影响。
2.了解碳、硅及其化合物的主要性质及其应用。
1.宏观辨识与微观探析:能从不同层次认识碳、硅单质及其化合物的性质。
2.科学态度与社会责任:了解硫、氮元素的化合物对环境的影响,根据所学化学知识提出解决方案进行环境保护,培养可持续发展意识,赞赏碳、硅及其化合物对社会发展作出的重大贡献。
考点一 碳、硅及其氧化物
必备知识自主预诊
知识梳理
1.碳、硅的存在形态、物理性质和用途
元素
碳
硅
存在形态
单质结构
金刚石:正四面体空间网状结构
石墨:层状结构
C60:足球形分子
晶体硅:正四面体空间网状结构
续 表
元素
碳
硅
单质
物理性质
金刚石:熔点高、硬度大
石墨:硬度小、电的良导体
灰黑色固体,有金属光泽、熔点高、硬度大
单质用途
金刚石用于制造切割刀具;石墨用于制造电极、铅笔芯
半导体材料和合金材料
2.碳、硅单质的化学性质
(1)碳单质的化学性质——还原性。
①与O2的反应(用化学方程式表示):
O2不足: ;
O2充足: 。
②与其他物质的反应(用化学方程式表示):
a.与CuO反应: (可用于金属的冶炼);
b.与CO2反应: ;
c.与水蒸气反应: (制水煤气);
d.与浓硫酸反应: 。
(2)硅单质的化学性质——还原性:
①与O2反应(用化学方程式表示,下同): ;
②与氢氟酸反应: ;
③与NaOH溶液反应: 。
3.硅的制备
(1)原料:二氧化硅、焦炭。
(2)原理: 。
(3)提纯: , 。
4.碳和硅的氧化物
(1)一氧化碳:无色无味的有毒气体,不溶于水,可用作气体燃料和冶金工业的还原剂。
(2)二氧化碳和二氧化硅:
物质
二氧化硅
二氧化碳
所属类别
均为酸性氧化物
结构
由氧、硅原子构成空间网状结构
由CO2分子构成
物理性质
硬度大,熔、沸点高,常温下为固体,不溶于水
熔、沸点低,常温下为气体,能溶于水
化
学
性
质
与水反应
不反应
CO2+H2OH2CO3
与酸反应
只与氢氟酸反应:
不反应
续 表
物质
二氧化硅
二氧化碳
化
学
性
质
与碱
(NaOH)
反应
(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)
CO2少量: ;
CO2过量:
与盐反应
如与Na2CO3反应:
如与Na2SiO3反应:
与碱性氧
化物反应
如与CaO反应:
如与Na2O反应:
用途
光导纤维、光学仪器、电子部件等
制饮料、制碳酸盐等
自我诊断
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)碳、硅在自然界中的存在形式既有游离态又有化合态。( )
(2)晶体硅熔点高、硬度大,故可用于制作半导体材料。( )
(3)硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质反应。( )
(4)SiO2具有导电性,故可用于制备光导纤维。( )
(5)Na2CO3溶液贮存在带有玻璃塞的玻璃试剂瓶中。( )
2.下列叙述正确的是( )
A.CO2和SiO2都是酸性氧化物,所以两者物理性质相似
B.因为CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑,所以硅酸的酸性比碳酸强
C.CO2和SiO2都能与碳反应,且都是氧化剂
D.SiO2既能和NaOH溶液反应,又能和氢氟酸反应,所以SiO2属于两性氧化物
关键能力考向突破
考向 碳、硅及其化合物的性质和应用
【典例】(2020重庆一中月考)下列说法中不正确的是( )
A.石墨可导电,在一定条件下可与SiO2反应
B.二氧化硅是硅酸的酸酐,但不能用二氧化硅和水直接反应来制取硅酸
C.硅的化学性质不活泼,但在常温下也可和某些物质反应
D.碳、硅的氧化物均能与NaOH溶液反应
归纳总结碳酸虽然是一种弱酸,但其酸性比硅酸、次氯酸、偏铝酸等物质的酸性强,将CO2气体通入Na2SiO3、NaClO、NaAlO2盐溶液中,均能发生反应而生成相应的弱酸和碳酸(氢)盐,这是“强酸制弱酸”原理的应用。如
CO2(少量)+Na2SiO3+H2ONa2CO3+H2SiO3↓;
CO2(少量)+Ca(ClO)2+H2OCaCO3↓+2HClO;
CO2(少量)+2NaAlO2+3H2O2Al(OH)3↓+Na2CO3;
CO2(过量)+NaAlO2+2H2OAl(OH)3↓+NaHCO3;
CO2++H2ONaHCO3+
对点演练1(2020山东泰安第四中学期中)下列关于碳和碳的化合物的说法不正确的是( )
A.过多CO2排放会导致“温室效应”,应提倡“低碳生活”
B.一氧化碳易与血液中的血红蛋白结合
C.金刚石和石墨都是碳单质,但原子排列方式不同,物理性质也不同
D.锅炉中水垢的主要成分为CaCO3和MgCO3
对点演练2下列说法正确的是( )
A.常温下,单质硅的性质稳定,与强酸、强碱都很难发生反应
B.高纯硅可用于制造太阳能电池,高纯二氧化硅可用于制造光导纤维
C.SiC和C60两种化合物均属于新型无机非金属材料
D.工业上用二氧化硅在高温下与焦炭反应制得高纯硅
深度指津硅及其氧化物的特性
物质
一般规律
特性
Si
硅的还原性比碳强
SiO2+2CSi+2CO↑
非金属单质与强碱反应一般不生成氢气
Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑
非金属单质一般不与非氧化性酸反应
Si+4HFSiF4↑+2H2↑
一般非金属单质为绝缘体
硅为半导体
续 表
物质
一般规律
特性
SiO2
酸性氧化物一般与水反应生成相应的酸
SiO2不溶于水,不与水反应
酸性氧化物一般不与酸发生反应
SiO2+4HFSiF4↑+2H2O
“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律,碳酸酸性强于硅酸,如Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3↓+Na2CO3
Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
考点二 硅酸、硅酸盐和无机非金属材料
必备知识自主预诊
知识梳理
1.硅酸
(1)弱酸性:H2SiO3难溶于水,其酸性比碳酸弱,不能使指示剂变色,能与强碱(如NaOH)反应,化学方程式为 。
(2)不稳定性:H2SiO3不稳定,受热易分解,化学方程式为 。
(3)硅酸的制备。
可利用可溶性硅酸盐(如Na2SiO3)与强酸(如盐酸)反应制备硅酸,化学方程式为 。
2.硅酸盐
(1)硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称,是构成地壳岩石的重要成分。
(2)硅酸盐组成的表示方法
通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成,如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2,长石(KAlSi3O8)可表示为 。
微点拨氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构,切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。将硅酸盐写成氧化物时氧化物的书写顺序:活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。
(3)硅酸钠。
①硅酸钠可溶于水,其水溶液俗称水玻璃,有黏性。
②化学性质:
a.Na2SiO3溶液与盐酸反应的化学方程式: 。
b.Na2SiO3溶液与少量CO2反应的化学方程式: 。
③用途:黏合剂(矿物胶),耐火、阻燃材料。
3.无机非金属材料
(1)传统无机非金属材料(如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料)。
硅酸盐材料
水泥
玻璃
陶瓷
生产原料
石灰石、黏土
纯碱、石灰石、石英砂
黏土
主要设备
水泥回转窑
玻璃窑
陶瓷窑
生产玻璃中的两个重要反应:
Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑,CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。
(2)新型无机非金属材料:硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料等。
微点拨①玻璃中含有二氧化硅,因此氢氟酸可用于雕刻玻璃,盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。②NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放,但不能用玻璃塞而使用橡胶塞。
自我诊断
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)硅在自然界中只以化合态的形式存在。( )
(2)晶体硅熔点高、硬度大,故可用于制作半导体材料。( )
(3)Si和SiO2都可用于制造光导纤维。( )
(4)非金属性:C>Si,则热稳定性:CH4>SiH4。( )
(5)硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质反应。( )
(6)SiO2是酸性氧化物,可溶于强碱(如NaOH)溶液,不溶于任何酸。( )
(7)玻璃是一种晶体,有较高的熔点。( )
(8)水玻璃是一种特殊的玻璃,泡花碱属于碱。( )
2.硅是无机非金属材料的主角,硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。
(1)下列物质不属于硅酸盐的是 。
A.陶瓷 B.玻璃
C.水泥 D.生石灰
(2)SiO2是玻璃的主要成分之一,SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为 ,工艺师常用 (填物质名称)来雕刻玻璃。
(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧,说明Na2SiO3可用作 。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得,高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是 。
A.普通玻璃坩埚
B.石英玻璃坩埚
C.氧化铝坩埚
D.铁坩埚
(4)工业上常利用反应2C+SiO2Si+2CO↑制备粗硅,该反应中所含元素化合价升高的物质是 (填化学式,下同),氧化剂是 。
关键能力考向突破
考向1 硅酸、硅酸盐的组成和性质
【典例1】(2019全国1,7)陶瓷是火与土的结晶,是中华文明的象征之一,其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是( )
A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色,来自氧化铁
B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品,由黏土经高温烧结而成
C.陶瓷是应用较早的人造材料,主要化学成分是硅酸盐
D.陶瓷化学性质稳定,具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
对点演练1(2020河北正定月考)有些科学家提出硅是“21世纪的能源”,下列说法正确的是( )
A.晶体硅具有半导体性质,可用于生产光导纤维
B.玻璃中含有的SiO2可与NaOH溶液反应,故常用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰
C.陶瓷、水泥、石英玻璃都属于硅酸盐材料
D.硅酸盐Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示为Na2O·2FeO·3SiO2
考向2 常见无机非金属材料及其主要用途
【典例2】(2019北京理综,6)下列我国科研成果所涉及材料中,主要成分为同主族元素形成的无机非金属材料的是( )
A.4.03米大口径碳化硅反射镜
B.2022年冬奥会聚氨酯速滑服
C.能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线
D.“玉兔二号”钛合金筛选网轮
对点演练2(2020山东宁津一中模拟)2018年是“2025中国制造”启动年,而化学与生活、生产、社会可持续发展密切相关。下列有关化学知识的说法错误的是( )
A.高纯度的二氧化硅广泛用于制作光导纤维,光导纤维遇强碱会“断路”
B.我国发射“嫦娥三号”卫星所使用的碳纤维是一种非金属材料
C.用聚氯乙烯代替木材,生产快餐盒,以减少木材的使用
D.碳纳米管表面积大,有相当高的强度和优良的电学性能
考点三 环境保护与绿色化学
必备知识自主预诊
知识梳理
1.环境污染
(1)环境问题。
主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境的 ,以及工农业生产和人类生活所造成的 。
(2)“三废”:主要是指 、废水和废渣。
(3)大气污染物的来源。
的燃烧和工业生产过程产生的废气及其携带的颗粒物。
微点拨常见环境污染问题
2.环境保护的措施
(1)工业废气携带颗粒物的回收利用。
(2)工业、生活污水经处理达标后排放,限制使用含氮、磷洗涤剂。
(3)限制难降解塑料制品的使用,回收可利用的废旧塑料制品,研制 塑料。
3.酸雨的形成及SO2对大气的污染与防治
(1)酸雨的形成过程:
(2)SO2对大气的污染与防治:
4.绿色化学
(1)核心思想。
绿色化学的核心思想就是改变“先污染后治理”的观念和做法,利用化学原理和技术手段,减少和消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质,实现从 环境污染。绿色化学又称为环境友好化学。
(2)特征。
①采用无毒、无害的原料;
②在无毒、无害条件(包括催化剂、溶剂)下进行工业生产;
③产品应该是环境友好的;
④具有“原子经济性”,即反应具有高选择性、极少副产物,甚至实现“零排放”。
(3)原子经济性反应。
原子经济性反应要求反应物的原子全部转化为期望的最终产物,原子利用率达到 ,也就是说在化学反应中不产生任何废物。
原子利用率=期望产物的总质量生成物的总质量×100%
自我诊断
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)将废铁屑加入FeCl2溶液中,可用于除去工业废气中的Cl2。( )
(2)铝中添加适量锂,可制得低密度、高强度的铝合金,可用于航空工业。( )
(3)盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长,可施加熟石灰进行改良。( )
(4)“酸雨”是由大气中的碳、氮、硫的氧化物溶于雨水造成的。( )
(5)燃煤中加入石灰石可以减少二氧化硫的排放及酸雨的形成。( )
(6)将塑料焚烧处理,减轻白色污染。( )
2.化学与资源、环境、生活关系密切,下列说法正确的是( )
A.雾霾天气会对人体健康造成危害,“雾”和“霾”的分散质微粒相同
B.煤燃烧时加入少量的生石灰可以减少废气中的二氧化硫排放
C.将造纸废水通过高压水井压到地下,节约生产成本
D.用铁屑、CuO、稀硫酸为原料制铜:CuO+H2SO4CuSO4+H2O、Fe+CuSO4FeSO4+Cu,原子利用率是100%
关键能力考向突破
考向 环境污染和环境保护、绿色化学
【典例】(2020湖南怀化统一考试)化学与生产、生活、环境等社会实际密切相关。下列相关叙述正确的是( )
A.SO2、CO2、NO2都是可形成酸雨的气体
B.75%酒精消毒原理和“84”消毒液(主要成分NaClO)消毒的原理相同
C.纳米铁粉通过物理吸附去除污水中Hg2+、Pb2+等重金属离子
D.汽车尾气中含有的氮氧化物会加剧酸雨的形成
方法技巧消除SO2对环境污染的三方法
方法一:钙基固硫法
为防治酸雨,工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧,燃烧时含硫物质、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙,从而使硫转移到煤渣中,反应原理为CaO+SO2CaSO3,2CaSO3+O22CaSO4,总反应方程式为2CaO+2SO2+O22CaSO4。
方法二:氨水脱硫法
该脱硫法采用喷雾吸收法,雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2,该反应的化学方程式为NH3+SO2+H2ONH4HSO3,NH4HSO3+NH3(NH4)2SO3,2NH3+SO2+H2O(NH4)2SO3,2(NH4)2SO3+O22(NH4)2SO4。
方法三:钠碱脱硫法
钠碱脱硫法是用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2得到Na2SO3和NaHSO3,发生反应的化学方程式为2NaOH+SO2Na2SO3+H2O,Na2CO3+SO2Na2SO3+CO2,Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3。
对点演练(2020河北唐山月考)SO2属于严重的大气污染物,可用H2与SO2高温反应消除SO2的污染,其反应原理可分为两步,过程如图所示:
下列说法正确的是( )
A.SO2排放到空气中会形成pH≈5.6的酸雨
B.可用CuSO4溶液检验是否有X气体生成
C.在100~200 ℃温度时发生的是置换反应
D.工业上可用浓硝酸处理工业尾气中的SO2
网络构建
核心速记
环境保护与绿色化学环境污染环境保护的措施酸雨形成及SO2对大气的污染与防治无机非金属材料传统无机非金属材料新型无机非金属材料
硅及其化合物的转化关系
1.牢记几种物质的重要用途:
Si——半导体材料、太阳能电池板。
SiO2——光导纤维。
H2SiO3——硅胶可用作干燥剂。
Na2SiO3(水玻璃)——黏合剂、耐火阻燃材料。
2.熟记7个主要反应:
①Si+2OH-+H2OSiO32-+2H2↑;
②SiO2+2OH-SiO32-+H2O;
③SiO2+2CSi+2CO↑;
④SiO2+4HFSiF4↑+2H2O;
⑤SiO32-+2CO2(足量)+2H2OH2SiO3↓+2HCO3-;
⑥Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑;
⑦CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。
04
学科素养提升
化学与STSE 传统文化
素养解读
化学科学与人类的生活、生产等密切相关,与人类的文明进步息息相关。近几年高考题一直在考查与STSE相关的知识,特别是相关的前沿知识,此类题目通常涉及下面某些具体的知识:绿色化学、能源利用与环境污染及防治、元素单质及其化合物的性质与应用、常见物质的成分与变化、营养品和保健品的成分与对人体的作用等。以提高学生的科学态度与社会责任等化学核心素养。
案例探究1
情境:硅太阳能电池主要是以半导体材料为基础,其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电转换反应。在太阳能电池中硅系太阳能电池无疑是发展最成熟的,但由于成本居高不下,远不能满足大规模推广应用的要求。为此,人们一直不断在工艺、新材料、电池薄膜化等方面进行探索,而这当中新近发展的纳米TiO2晶体化学太阳能电池受到国内外科学家的重视。
【典例1】(2019全国3,7)化学与生活密切相关。下列叙述错误的是( )
A.高纯硅可用于制作光感电池
B.铝合金大量用于高铁建设
C.活性炭具有除异味和杀菌作用
D.碘酒可用于皮肤外用消毒
解析本题考查了化学与STSE的关系,特别注重了化学物质在生产、生活中的应用。晶体硅中的电子吸收光能,电子发生跃迁,可将光能转换为电能,A项正确;铝合金具有密度小、硬度大等优点,可大量用于高铁的建设,B项正确;活性炭具有疏松多孔结构,有较强的吸附性,可用于除异味,但不具有杀菌作用,C项错误;碘酒中的碘单质具有强氧化性,可杀菌消毒,故可用于皮肤外用消毒,D项正确。
答案C
方法规律
化学与材料
材料
成分或性质
棉、麻
富含纤维素,纤维素为多糖,只含有C、H、O三种元素
蚕丝、
毛发
主要成分为蛋白质,蛋白质在蛋白酶的作用下可以水解
人造
纤维
将天然纤维(竹子、木材、甘蔗渣等)经过化学加工处理后得到的产品
合成
纤维
以石油、天然气、煤和农副产品为原料加工制得单体,单体经聚合反应制成的高分子化合物,如六大纶等
硅材料
晶体硅是重要的半导体材料,光导纤维的主要成分是二氧化硅
合金
材料
合金是由一种金属跟其他金属(或非金属)熔合而成的具有金属特性的物质
案例探究2
情境:氢氧化铝可以用作胃酸中和剂,其主要原因在于它和胃酸反应后的产物为铝盐,它对肠胃温和不刺激,而且氢氧化铝除了中和胃酸以外,它还具有保护胃粘膜的作用,可以阻止胃酸对溃疡面的进一步损害,起到缓慢而持久的治疗效果。而且,临床上使用的也不是单纯的氢氧化铝,它的复方制剂中还添加了其他辅助药物。
【典例2】(2020河北武邑中学月考)下列有关物质性质与用途具有对应关系的是( )
A.NaHCO3受热易分解,可用于制胃酸中和剂
B.铁比铜的金属性强,FeCl3溶液腐蚀Cu刻制印刷电路板
C.SiO2熔点高、硬度大,可用于制光导纤维
D.铝热反应能放出大量的热,常用作焊接钢轨
解析NaHCO3能与盐酸反应,所以可用于制胃酸中和剂,A错误;Fe3+具有强氧化性,所以FeCl3溶液能腐蚀Cu刻制印刷电路板,B错误;SiO2能传导光信号,可用于制光导纤维,C错误;铝热反应能放出大量的热,能使铁熔化,常用作焊接钢轨,D正确。
答案D
方法规律
无机物在生产、生活、医药中的用途
序号
性质
用途
(1)
硅胶能吸收水分
可作(袋装食品)干燥剂
(2)
BaSO4不溶于水,不与胃酸反应
在医疗上进行胃部造影前,BaSO4用作患者服用的“钡餐”
(3)
硅是常用的半导体材料
可制造太阳能电池板
(4)
二氧化硅导光能力强,并且有硬度和柔韧度
可作光导纤维
(5)
4HF+SiO22H2O+SiF4↑
用HF雕刻玻璃
(6)
二氧化氯具有较强的氧化性
可用于自来水的杀菌消毒
(7)
次氯酸盐具有强氧化性
可作杀菌消毒剂,还可作为漂白剂
(8)
氦气化学性质稳定、密度小
可用于填充飞艇、气球
(9)
NaHCO3受热分解生成CO2,能与酸反应
可用作焙制糕点的膨松剂、胃酸中和剂
(10)
Na2CO3水解使溶液显碱性
用热的纯碱溶液洗去油污
(11)
Na2O2与H2O、CO2反应均生成O2
作供氧剂
(12)
肥皂水显碱性
肥皂水作蚊虫叮咬处的清洗剂
(13)
锂质量轻、比能量大
可用作电池负极材料
(14)
铝有还原性、与氧化铁反应放出大量的热
可用于焊接铁轨
续 表
序号
性质
用途
(15)
小苏打和明矾在溶液中反应生成二氧化碳
可以制造泡沫灭火器
(16)
Al(OH)3有弱碱性
可用于中和胃酸
(17)
Fe具有还原性
可用于防止食品氧化变质
(18)
Fe2(SO4)3水解生成氢氧化铁胶体,胶体具有吸附性
可用作净水剂(混凝剂)
(19)
K2FeO4是强氧化剂,还原产物铁离子可水解生成氢氧化铁胶体
可用作新型净水剂
案例探究3
情境:在烟气脱硫技术中,按脱硫剂的种类划分,可分为以下五种方法:以CaCO3(石灰石)为基础的钙法,以MgO为基础的镁法,以Na2SO3为基础的钠法,以NH3为基础的氨法,以有机碱为基础的有机碱法。
【典例3】环保是21世纪人类社会的主要课题之一。火电厂、燃煤锅炉是SO2污染集中、规模大的行业,石灰石—石膏烟气脱硫是除去SO2的一种常用方法。其过程如图1。研究发现:pH和温度会对石灰石浆液的脱硫效率产生一定影响;当烟气通入速度一定时,石灰石浆液的脱硫效率与浆液pH的关系如图2,下列有关说法正确的是( )
SO2H2SO3CaSO3CaSO4CaSO4·2H2O
图1
图2
A.烟气通入石灰石浆液时的温度越高吸收越快,吸收率越高
B.石灰石浆液pH>5.7时,烟气脱硫效率降低的原因是石灰石的溶解度增大
C.将脱硫后的气体通入KMnO4溶液,可粗略判断烟气脱硫效率的高低
D.上述方法中用石灰石浆液吸收64 g SO2理论生成22 g CO2
解析烟气通入石灰石浆液时的温度越高气体二氧化硫的溶解度越小,部分二氧化硫不能被溶解,就会逸出溶液使吸收率降低,故A错误;石灰石浆液pH>5.7时,烟气脱硫效率降低的原因是石灰石的溶解度减小,石灰石的浓度减小,脱硫效率随之下降,故B错误;脱硫后的气体是否残存二氧化硫,含量多少,可以利用高锰酸钾溶液褪色的程度和快慢粗略判断烟气脱硫效率,故C正确;根据题意可得到总反应为2CaCO3+2SO2+O2+4H2O2CaSO4·2H2O+2CO2↑,1mol二氧化硫反应生成1mol二氧化碳,即每吸收64g二氧化硫理论上同时生成44g二氧化碳,故D错误。
答案C
方法规律
绿色化学、环境污染与防治
1.常见的环境污染
污染类型
污染成因
温室效应
CO2排放量过大,造成全球气温上升
赤潮/水华
大量富含N、P等营养物质的废水的排放使水体富营养化
酸雨
硫的氧化物、氮的氧化物的大量排放,造成雨水酸度过大
臭氧空洞
氟氯烃的大量排放使臭氧层损耗
光化学
污染
主要是由氮的氧化物(主要指NO2)和烃类(碳氢化合物)引起
白色污染
主要是由废弃的难降解的塑料类制品造成
食品污染
人类在动物饲养和植物种植过程中使用的大量生长激素、农药、化肥等造成的
飘尘
烟雾、尘埃、煤灰或物质燃烧产生的颗粒状漂浮物长时间悬浮于空气中造成的
2.工业尾气的主要成分及其治理
(1)硫酸厂尾气:SO2、SO3等,一般用氨水吸收。
(2)硝酸厂尾气:NO、NO2等,一般用NaOH溶液吸收。
(3)高炉煤气:CO、CO2等,一般回收利用。
(4)炼钢烟气:Fe2O3烟尘、CO等,一般回收利用。
(5)焦炉气:H2、CH4、CO、C2H4等,可用作燃料。
(6)氯碱工业:Cl2,一般用NaOH溶液吸收。
素养提升
1.(双选)(2020福建莆田第二十五中学期末)化学与我们的生活息息相关,下列说法正确的是( )
A.红宝石、玛瑙、水晶、钻石的主要成分都是硅酸盐
B.电热水器用镁棒防止金属内胆腐蚀,原理是牺牲阳极法
C.“霾尘积聚难见路人”,雾霾所形成的气溶胶有丁达尔效应
D.鸟巢使用了高强度、高性能的钒氮合金高新钢,铁合金熔点、硬度均比纯铁高
2.(2020吉林四平双辽第二中学期末)光化学烟雾是由氮氧化物、碳氢化合物等发生光化学反应形成的二次污染物,形成过程如图所示。下列说法正确的是( )
A.光化学烟雾中各成分都具有强还原性
B.汽车尾气排放的氮氧化物来源于燃油中的含氮物质
C.燃油汽车安装废气净化装置有利于防止光化学烟雾的发生
D.同一地区,相同条件下,冬季比夏季更易生成光化学烟雾
3.(2020广东潮州期末)化学与生活、生产、环境、能源关系密切。下列说法错误的是( )
A.将草木灰与NH4H2PO4混合使用,可更好地为植物提供N、P、K三种营养元素
B.开发高效氢能、太阳能等新型电动汽车,以解决城市机动车尾气排放问题
C.我国古代某文献中记载:“此即地霜也。所在山泽,冬月地上有霜,扫取以水淋汁后,乃煎炼而成。”文中对硝酸钾的提取涉及溶解、蒸发、结晶操作
D.重金属盐中毒者可以用鸡蛋清进行急救,K2FeO4可作为饮用水的消毒剂和净水剂
4.(2020山东济宁鱼台县第一中学期中)中国科学院官方微信于2017年3月发表《灰霾专题》,提出灰霾中细颗粒物的成因,部分分析如下图所示。
(1)根据上图信息可以看出,下列哪种气体污染物不是由机动车行驶造成的 。
a.SO2 b.NOx
c.VOCs d.NH3
(2)机动车大量行驶是污染源之一。汽车发动机废气稀燃控制系统主要工作原理如图所示;写出稀燃过程中NO发生的主要反应的化学方程式: 。
(3)SO2是气体污染物的主要成分之一。作为一种化学性质活泼的物质,它能发生多种反应,请按照下表提示,从不同角度梳理SO2不同类的化学性质,将化学方程式填在下表中。
SO2的性质梳理
化学方程式
物质
类别
酸性
氧化物
①SO2+H2OH2SO3
②SO2+CaOCaSO3
③
S元素
价态
S为
+4价
①
②SO2+2H2S3S+2H2O
(4)科学家经过研究发现中国的霾呈中性,其主要原因如图所示:
请判断A的化学式并说明判断理由: 。
05
学科素养提升
物质的转化与推断
素养解读
物质的转化与推断题重点考查几种主要的元素及其化合物之间的转化关系,近年高考在江苏卷中作为必考题型出现,在全国卷中以框图、流程的形式也多次出现,重在考查学生变化观念与平衡思想、证据推理和模型认知等学科核心素养。
案例探究
情境:过氧化钡是一种白色或带灰白色重质粉末,通常含有一氧化钡。在空气中缓慢分解,不溶于水,但能缓慢水解,接触稀酸或含二氧化碳的水会生成过氧化氢,与水化合可生成BaO2·8H2O。熔点为450 ℃,沸点为800 ℃,有强氧化性,有毒,有腐蚀性。
【典例】(2020北京化学,15)H2O2是一种重要的化学品,其合成方法不断发展。
(1)早期制备方法:Ba(NO3)2BaOBaO2滤液H2O2
①Ⅰ为分解反应,产物除BaO、O2外,还有一种红棕色气体。该反应的化学方程式是 。
②Ⅱ为可逆反应,促进该反应正向进行的措施是 。
③Ⅲ中生成H2O2,反应的化学方程式是 。
④减压能够降低蒸馏温度,从H2O2的化学性质角度说明Ⅴ中采用减压蒸馏的原因: 。
(2)电化学制备方法:已知反应2H2O22H2O+O2↑能自发进行,反向不能自发进行,通过电解可以实现由H2O和O2为原料制备H2O2,如图为制备装置示意图。
①a极的电极反应式是 。
②下列说法正确的是 。
A.该装置可以实现电能转化为化学能
B.电极b连接电源负极
C.该方法相较于早期制备方法具有原料廉价,对环境友好等优点
解析(1)①Ⅰ为分解反应,产物除BaO、O2外,还有一种红棕色气体,该气体为NO2。根据氧化还原反应中电子得失守恒配平该反应的化学方程式为2Ba(NO3)22BaO+O2↑+4NO2↑;②Ⅱ为BaO与氧气反应生成BaO2,该反应是可逆反应,反应的化学方程式为2BaO(s)+O2(g)2BaO2(s),正反应为气体体积减小的放热反应,促进该反应正向进行的措施是增大压强、增大氧气的浓度、降低温度等;③Ⅲ中过氧化钡与盐酸反应生成氯化钡和H2O2,反应的化学方程式为BaO2+2HClBaCl2+H2O2;④H2O2受热易分解,采用减压能够降低蒸馏温度,防止双氧水分解导致产率降低。
(2)①根据题意分析可知,a极的电极反应式是O2+2H++2e-H2O2;②2H2O22H2O+O2↑能自发进行,反向不能自发进行。图示装置属于电解池,电解池是将电能转化为化学能的装置,故A正确;根据分析,电极b为阳极,电解池阳极与电源正极连接,故B错误;该装置中的总反应为2H2O+O22H2O2,则制取H2O2的原料为氧气和水,具有来源广泛,原料廉价,对环境友好等优点,故C正确。
答案(1)①2Ba(NO3)22BaO+O2↑+4NO2↑ ②增大压强或增大氧气的浓度或降低温度 ③BaO2+2HClBaCl2+H2O2 ④H2O2受热易分解 (2)①O2+2H++2e-H2O2 ②AC
方法规律
1.解题策略
无论推断题属于哪种形式,均遵循这样的推断思路:迅速浏览、整体扫描、产生印象、寻找“突破口”,突破口由点到面、随时检验,注意联系、大胆假设、全面分析(正推或逆推),验证确认。解题的关键是仔细审题,依据物质的特性或特征转化来确定“突破口”,顺藤摸瓜,进而完成全部未知物的推断。
2.熟悉常见的转化关系
(1)直线型转化关系。
熟记元素的单质及其化合物间的连续变化。
①连续氧化型:
NaNa2ONa2O2NaOH
N2(NH3)NONO2HNO3(工业制硝酸流程)
S(H2S、FeS2)SO2SO3H2SO4(工业制硫酸流程)
CCOCO2H2CO3
②价态不变型:
(铝土矿
提纯氧
化铝)
(工业提镁
部分流程)
SiO2Na2SiO3H2SiO3SiO2
NaClNaHCO3Na2CO3(侯氏制碱)
(2)交叉型转化。
(3)三角转化。
素养提升
1.(2020福建永安一中期中)下列关系图中,A是一种正盐,B是气态氢化物,C是单质,F是强酸。A确定时,当X无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系(其他反应产物及反应所需条件均已略去),当X是强碱时,过量的B跟Cl2反应除生成C外,另一产物是盐酸盐。
ABCDEF
下列说法中不正确的是( )
A.当X是强酸时,A、B、C、D、E、F中均含同一种元素,F可能是H2SO4
B.当X是强碱时,A、B、C、D、E、F中均含同一种元素,F是HNO3
C.B和Cl2的反应是氧化还原反应
D.当X是强酸时,C在常温下是气态单质
2.(2020河南实验中学月考)下图表示某固态单质A及其化合物之间的转化关系(某些产物和反应条件已略去)。化合物B在常温常压下为气体,B和C的相对分子质量之比为4∶5,化合物D是重要的工业原料。
(1)写出B与足量硝酸钡溶液反应的离子方程式: 。
(2)写出E与A对应元素的氢化物反应生成单质A的化学方程式: 。
(3)将5 mL 0.10 mol·L-1的E溶液与10 mL 0.10 mol·L-1的NaOH溶液混合。反应后溶液的pH (填“大于”“小于”或“等于”)7,理由用离子方程式表示为 。
3.A、B、C、D、E、X是中学常见的无机物,存在如下图转化关系(部分生成物和反应条件略去)。
(1)若A为常见的金属单质,且其焰色试验呈黄色,X能使品红溶液褪色,写出C和E反应的离子方程式: 。
(2)若A为短周期元素组成的单质,该元素的最高价氧化物的水化物酸性最强,则X可能为 (填序号)。
a.NaHCO3 b.Na2CO3
c.Al(OH)3 d.NaAlO2
(3)若A为淡黄色粉末,则A的电子式为 。若X为一种最常见的造成温室效应的气体。则鉴别等浓度的D、E两种溶液,可选择的试剂为 (填序号)。
a.盐酸 b.CaCl2溶液
c.NaOH溶液 d.澄清石灰水
(4)若A为氧化物,X是Fe,溶液D中加入KSCN溶液变红。则A与水反应的化学方程式中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
第4节 碳、硅 无机非金属材料
环境保护与绿色化学
考点一 碳、硅及其氧化物
必备知识·自主预诊
1.游离态和化合态 化合态
2.(1)①2C+O22CO C+O2CO2
②C+2CuO2Cu+CO2↑ C+CO22CO
C+H2O(g)CO+H2
C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
(2)①Si+O2SiO2 ②Si+4HFSiF4↑+2H2↑
③Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑
3.(2)SiO2+2CSi(粗)+2CO↑
(3)Si(粗)+2Cl2SiCl4 SiCl4+2H2Si(纯)+4HCl
4.(2)SiO2+4HFSiF4↑+2H2O SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O CO2+2NaOHNa2CO3+H2O CO2+NaOHNaHCO3 SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑ Na2SiO3+H2O+CO2(不足)H2SiO3↓+Na2CO3或Na2SiO3+2H2O+2CO2(足量)H2SiO3↓+2NaHCO3 SiO2+CaOCaSiO3 Na2O+CO2Na2CO3
自我诊断1.答案(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
2.C CO2的熔、沸点低,可溶于水,SiO2的熔、沸点高,硬度大,不溶于水,两者都是酸性氧化物,但和物理性质没有因果关系,A错误;CaCO3和SiO2反应是因为生成的CO2为气体,易脱离反应体系,不能说明硅酸的酸性比碳酸强,B错误;SiO2和氢氟酸反应是SiO2的特殊性质,不能说明SiO2是两性氧化物,D错误。
关键能力·考向突破
典例D A、B项正确;硅常温下能与氢氟酸反应,C项正确;CO不溶于水,不能和H2O反应生成相应的酸,也不能与NaOH溶液反应,D项错误。
对点演练1 D 过多CO2排放会导致“温室效应”,应提倡“低碳生活”,保护我们赖以生存的环境,故A正确;一氧化碳易与血液中的血红蛋白结合,故B正确;金刚石和石墨都是碳单质,但原子排列方式不同,物理性质也不同,故C正确;氢氧化镁比碳酸镁更难溶,锅炉中水垢的主要成分为CaCO3和Mg(OH)2,故D错误。
对点演练2 B 常温下,单质硅能与NaOH溶液发生反应,A项错误,B项正确;C60是碳元素形成的一种单质,不是化合物,C项错误;二氧化硅和焦炭在高温下反应制得的硅中会含有少量C、SiC等杂质,应为粗硅,D项错误。
考点二 硅酸、硅酸盐和无机非金属材料
必备知识·自主预诊
1.(1)H2SiO3+2NaOHNa2SiO3+2H2O
(2)H2SiO3SiO2+H2O
(3)Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaCl
2.(2)K2O·Al2O3·6SiO2
(3)②Na2SiO3+2HCl2NaCl+H2SiO3↓
Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3↓
自我诊断1.答案(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
(7)× (8)×
2.答案(1)D (2)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O 氢氟酸
(3)防火剂 D (4)C SiO2
关键能力·考向突破
典例1A 氧化铁为红棕色,因此瓷器的青色不是来自氧化铁,A项错误;陶瓷是以黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)为主要原料,经高温烧结而成的,其化学性质稳定,不与酸、碱和氧气等反应,B、C、D三项正确。
对点演练1 D 晶体硅具有半导体性质,可用于生产电脑芯片,二氧化硅可用于制造光导纤维,A不正确;玻璃中含有的SiO2可与NaOH溶液反应,但不能用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰,B不正确;陶瓷、水泥属于硅酸盐材料,石英玻璃的主要成分是二氧化硅,C不正确;硅酸盐Na2Fe2Si3O9可用氧化物的形式表示为Na2O·2FeO·3SiO2,D正确。
典例2A 碳和硅同为第ⅣA族非金属元素,A正确;聚氨酯含有的C、H、O、N不属于同主族元素,B错误;碳包覆银纳米线含有Ag、C,Ag、C不属于同主族元素,C错误;钛合金筛选网轮由钛合金制成,钛不属于主族元素,D错误。
对点演练2 C 高纯度的二氧化硅广泛用于制作光导纤维,二氧化硅能够被强碱腐蚀而造成断路,A正确;碳纤维是碳的一种单质,属于非金属材料,B正确;聚氯乙烯难降解,大量使用能够引起白色污染,且聚氯乙烯塑料有毒不能用于食品包装以及生产快餐盒等,C错误;碳纳米管表面积大,有相当高的强度和优良的电学性能,D正确。
考点三 环境保护与绿色化学
必备知识·自主预诊
1.(1)破坏 环境污染 (2)废气 (3)化石燃料
2.(3)可降解
3.(2)酸雨 脱硫
4.(1)源头上减少或消除 (3)100%
自我诊断1.答案(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)×
2.B 雾是由悬浮在大气中的微小液滴形成的气溶胶,霾是指空气中大量烟、尘等微粒悬浮而形成的浑浊现象,A错误;二氧化硫属于酸性氧化物,高温下可与碱性氧化物CaO发生反应,从而减少了二氧化硫的排放,B正确;将造纸的废水压到地下,会造成水体污染,C错误;有副产物产生,原子利用率不是100%,D错误。
关键能力·考向突破
典例D SO2和NO2都是可形成酸雨的气体,CO2不能形成酸雨,但会造成温室效应,A项错误;75%的酒精消毒的原理是使蛋白质发生变性,“84”消毒液是利用其主要成分NaClO的强氧化性杀菌消毒,原理不相同,B项错误;纳米铁粉能有效地处理污水中的Hg2+、Pb2+等重金属离子,与其还原性有关,C项错误。
对点演练 B 因为酸雨的pH<5.6,所以SO2排放到空气中会形成pH≈5.6的酸雨是错误的,故A错误;由已知分析可知X气体应为H2S,H2S能与CuSO4反应生成黑色的不溶于水和酸的硫化铜沉淀,所以可用CuSO4溶液检验是否有X气体生成,故B正确;在100~200℃温度时发生的反应为2H2S+SO23S+2H2O,不是置换反应,故C错误;若用浓硝酸处理工业尾气中的SO2,会产生含氮元素的大气污染物(即氮的氧化物),故D错误。
学科素养提升4
素养提升
1.BC 红宝石的主要成分是三氧化二铝,玛瑙、水晶的主要成分是二氧化硅,钻石的主要成分不是硅酸盐而是碳单质,故A错误;镁比电热水器的金属内胆活泼,镁与金属内胆连接后,镁失去电子受到腐蚀,从而保护了金属内胆不受腐蚀,原理是牺牲阳极法,故B正确;雾霾所形成的气溶胶属于胶体,具有丁达尔效应,故C正确;合金一般比各成分金属的硬度大、熔点低,故D错误。
2.C 根据图示,光化学烟雾中含O3、HNO3等强氧化性物质,故A错误;汽车尾气中的氮氧化物是高温下空气中的N2和O2化合而成,故B错误;安装尾气转化装置,可减少NO、碳氢化合物等污染物的排放,故C正确;夏季光照强度大,常成为光化学烟雾的多发季节,故D错误。
3.A 草木灰的主要成分是K2CO3,水解使溶液显碱性,水解产生的OH-与NH4H2PO4电离产生NH4+、H2PO4-都会发生反应,水解产生的OH-与NH4+反应生成NH3逸出,混合使用使氮元素含量降低,导致氮肥的肥效降低,A错误;开发高效氢能、太阳能等新型电动汽车,既满足了人类对能源的需要,同时又不会产生大气污染物,故可解决城市机动车尾气排放问题,B正确;“扫取以水淋汁后,乃煎炼而成”的意思为扫取后用水溶解,然后加热蒸发结晶得到硝酸钾晶体,用到的操作方法有溶解、蒸发、结晶,C正确;鸡蛋清的主要成分是蛋白质,重金属盐中毒者服用鸡蛋清后重金属会消耗鸡蛋清,从而缓解中毒使人得到急救,K2FeO4具有强的氧化性,可以对水杀菌消毒,且生成的Fe3+可形成Fe(OH)3胶体而吸附杂质,因此可作饮用水的消毒剂和净水剂,D正确。
4.答案(1)a (2)2NO+O22NO2 (3)SO2+2NaOHNa2SO3+H2O(合理即可) 2SO2+O22SO3 (4)A为SO42-。因为反应之前S为+4价,NO2中N为+4价,反应之后HONO中N的价态为+3价,氮元素化合价降低,必有元素化合价升高,综合推断,应是S的化合价升高,硫元素从+4价升高到+6价,在液相应以SO42-形式存在
解析(1)根据题中图示信息可以看出机动车行驶造成的污染有NOx、VOCs、NH3,SO2不是由机动车行驶造成的。
(2)稀燃过程中NO被氧气氧化生成NO2,发生反应的化学方程式为2NO+O22NO2。
(3)SO2是酸性氧化物,能与碱反应生成盐和水,如SO2与NaOH反应的化学方程式为SO2+2NaOHNa2SO3+H2O;SO2中硫元素为+4价,中间的+4价S元素既可以得到电子发生还原反应,也可以失去电子发生氧化反应,发生氧化反应的方程式为2SO2+O22SO3。
(4)因为反应之前S为+4价,NO2中N为+4价,反应之后HONO中N为+3价,氮元素化合价降低,则必有元素化合价升高,综合推断可知,应是硫元素化合价升高,硫元素从+4价升高到+6价,在液相应以SO42-形式存在,即A的化学式为SO42-。
学科素养提升5
素养提升
1.D 根据图中的转化关系可知,A一定是弱酸的铵盐,当X是强酸时,A、B、C、D、E、F分别是NH4S、H2S、S、SO2、SO3、H2SO4;当X是强碱时,A、B、C、D、E、F分别是NH4S、NH3、N2、NO、NO2、HNO3。由上述分析可知,当X是强酸时,F是H2SO4,故A正确;由上述分析可知,当X是强碱时,F是HNO3,故B正确;无论B是H2S还是NH3,B和Cl2的反应一定是氧化还原反应,故C正确;当X是强酸时,C是硫,在常温下是固态单质,故D错误。
2.答案(1)3SO2+2H2O+3Ba2++2NO3-2NO↑+3BaSO4↓+4H+ (2)H2SO3+2H2S3S↓+3H2O (3)大于 SO32-+H2OHSO3-+OH-
解析根据题意分析可知,A、B、C、D、E分别为S、SO2、SO3、H2SO4、H2SO3。
(1)B为SO2,与足量硝酸钡溶液反应会被氧化成硫酸根,从而生成硫酸钡沉淀。
(2)H2SO3与H2S反应生成S,该反应的化学方程式为H2SO3+2H2S3S↓+3H2O。
(3)NaOH与H2SO3反应生成Na2SO3,Na2SO3为强碱弱酸盐,Na2SO3水解使溶液呈碱性,则溶液pH>7。
3.答案(1)OH-+HSO3-SO32-+H2O (2)bd
(3)Na+[··O······O······]2-Na+ ab (4)1∶2
解析(1)若A为常见的金属单质,由焰色试验呈黄色可知A是金属Na,由X能使品红溶液褪色可知X是SO2,钠和水反应生成氢气和氢氧化钠,氢氧化钠能和二氧化硫反应,则B是氢气、C是氢氧化钠,氢氧化钠溶液和二氧化硫反应生成亚硫酸钠和水,则D是亚硫酸钠,亚硫酸钠和二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠,则E是亚硫酸氢钠,氢氧化钠溶液和亚硫酸氢钠溶液反应生成亚硫酸钠和水,反应的离子方程式为OH-+HSO3-SO32-+H2O。
(2)若A为短周期元素组成的单质,由该元素的最高价氧化物的水化物酸性最强可知A是氯气,氯气和水反应生成盐酸和次氯酸,盐酸是强酸,能和弱酸盐反应,由题给转化关系可知,X可能为碳酸钠,碳酸钠溶液与盐酸反应生成二氧化碳和水,二氧化碳与碳酸钠溶液反应生成碳酸氢钠,则X为碳酸钠、D为二氧化碳、E为碳酸氢钠;X也可能为偏铝酸钠,偏铝酸钠溶液与盐酸反应生成氯化铝和水,氯化铝溶液与偏铝酸钠溶液发生相互促进的水解反应生成氢氧化铝沉淀和氯化钠,则X为偏铝酸钠、D为氯化铝、E为氢氧化铝。
(3)若A为淡黄色粉末,由淡黄色固体能和水反应可知A为过氧化钠,过氧化钠为离子化合物,其电子式为Na+[··O······O······]2-Na+,由X为一种最常见的造成温室效应的气体可知X为二氧化碳,则C是氢氧化钠,氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠,碳酸钠和二氧化碳反应生成碳酸氢钠,则D是碳酸钠、E是碳酸氢钠,盐酸滴到碳酸钠溶液中开始不产生气体,后面会产生气体,盐酸滴到碳酸氢钠溶液中立即反应生成气体,故a正确;碳酸氢钠和氯化钡不反应,碳酸钠和氯化钡反应生成白色沉淀,故b正确;氢氧化钠和碳酸钠不反应,氢氧化钠和碳酸氢钠反应生成碳酸钠和水,都没有明显现象,故c错误;氢氧化钙和碳酸钠、碳酸氢钠反应都生成白色沉淀,故d错误。
(4)若A是氧化物,X是铁,由溶液D中加入硫氰化钾溶液显红色,说明D中含有三价铁离子,由A和水反应生成酸和另一种物质可知,A为二氧化氮、B为一氧化氮、C为硝酸、D为硝酸铁、E为硝酸亚铁,二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮,该反应的化学方程式为3NO2+H2O2HNO3+NO,由反应的化学方程式可知氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2。
相关学案
人教版高考化学一轮总复习第6章第3节环境保护与绿色化学课时学案： 这是一份人教版高考化学一轮总复习第6章第3节环境保护与绿色化学课时学案，共8页。
高考化学一轮复习第4章非金属及其重要化合物第4讲碳硅及无机非金属材料学案： 这是一份高考化学一轮复习第4章非金属及其重要化合物第4讲碳硅及无机非金属材料学案，共14页。
2022届高三化学一轮复习讲义：碳、硅及无机非金属材料： 这是一份2022届高三化学一轮复习讲义：碳、硅及无机非金属材料，共12页。
