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Na2CO3>NaHCO3];
如果碳酸的正盐溶解度小,则对应酸式盐的溶解度较大[如:
CaCO3<Ca(HCO3)2]
②稳定性:
难溶性的碳酸盐,(NH4)2CO3及酸式盐受热易分解;
可溶性的碳酸盐较稳定,受热难分解。
③酸式盐与碱反应时的产物要根据相对用量判断。
如:
在Ca(HCO3)2溶液中滴加NaOH溶液:
Ca(HCO3)2+NaOH===CaCO3↓+NaHCO3+H2O(NaOH少量)
Ca(HCO3)2+2NaOH===CaCO3↓+Na2CO3+2H2O(NaOH过量)
④CO和HCO的检验:
利用正盐和酸式盐的溶解性可区别CO和HCO,如BaCl2溶液。
利用CO与H+反应产生CO2的方法,检验CO或HCO。
2.碳族元素的主要特征
在元素周期表中,碳族元素位于活泼金属(ⅠA族)向活泼非金属(ⅦA族)过渡的中间位置,其最外层电子数为4,既不容易得到电子,又不易失去电子,所以碳族元素的成键特征是易形成共价键,难形成离子键,特别是单个原子不能形成离子;
单质以还原性为主,表现为难与H2生成气态氢化物,制取单质通常为还原法,如以C还原SiO2以制单质硅;
碳元素形成的单质(金刚石)硬度最大;
碳元素形成的化合物种类最多;
在所有非金属形成的气态氢化物中,甲烷中氢元素的质量分数最大;
C是元素相对原子质量的标准原子;
硅在地壳中的含量仅次于氧,其单质晶体是一种良好的半导体材料。
3.硅及其化合物的特殊性
(1)硅的还原性比碳强,而碳在高温下能从二氧化硅中还原出硅。
(2)非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气,而硅与氢氧化钠等强碱溶液反应产生氢气。
(3)非金属单质一般不与非氧化性酸反应,而硅不但与氢氟酸反应,而且有氢气生成。
(4)酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应,而二氧化硅却能与氢氟酸反应,生成四氟化硅和水。
(5)无机酸一般易溶于水,而硅酸和原硅酸却难溶于水。
(6)在水溶液中,碳酸的酸性比硅酸强,二氧化碳与硅酸钠反应生成碳酸钠和硅酸沉淀。
在高温下碳酸钠与二氧化硅反应生成硅酸钠和二氧化碳,其原因是在高温条件下,生成的二氧化碳离开反应体系而使反应进行到底。
4.新型无机非金属材料的特性
(1)能承受高温,强度高。
例如:
氮化硅陶瓷在1200℃左右的高温下,仍具有很高的硬度,可用来制造汽轮机叶片、轴承、永久模具等。
(2)具有电学特性。
一些新型无机非金属材料可以作绝缘体,有的可作半导体、导体、超导体等。
一些绝缘性材料常被用于做集成电路的基板。
(3)具有光学特性。
有些新型无机非金属材料能发出单色的光,有的能透过可见光,有的能使红外线、雷达射线穿过。
(4)具有生物功能。
一些新型无机非金属材料强度高、无毒、不溶于水,对人体组织有较好的适应性,可直接植于人体内,用这类材料制成的人造牙齿、人造骨骼,已被应用在医学上。
(二)分析热点把握命题趋向
碳、硅等元素知识在历年高考中有较多的涉及,其主要热点是:
①金刚石、石墨、晶体硅、二氧化硅的结构和性质比较,C60的空间结构及计算;
②碳和一氧化碳的还原性,一氧化碳和二氧化碳的制取、收集、检验与鉴别;
③二氧化碳与氢氧化钠、二氧化硅与碳等反应产物的确定及计算;
④典型碳酸盐的性质及应用;
⑤化工理论在硅酸盐工业实际中的应用;
⑥推测新型无机非金属材料的结构特点或分析其用途。
题目类型既有考查目的比较明确具体的选择题,又有与基本理论、其他元素化合物知识糅合在一起的推断题、实验题或计算题。
从高考命题的变化趋势来看,与碳的化合物知识有关的温室效应、生物化学将成为综合科目高考命题的焦点问题。
(1)温室效应与环境科学
太阳光的照射使海洋、陆地变暖,然后变暖的地面又把热辐射回天空。
地面的热在向外辐射的过程中,部分红外辐射能被CO2、CH4、N2O和H2O(g)等温室气体吸收。
当大气中的这类温室气体的浓度过高时,会使地面接收到太阳辐射热大于地面向太空反射回去的辐射热,从而使地面气温逐渐升高,这种现象称为“温室效应”。
“温室效应”的积极作用是控制地球表面的温度适合于动、植物的生存、繁衍。
但是由于地球上人口激增带来人类需求物质数量的猛增,如现代大工业大量燃烧矿物燃料,使大气中的二氧化碳不断增加;
同时由于人口的激增导致人类以惊人的速度和规模砍伐森林,森林大面积被毁,使得它原有的涵养水源、防止水土流失、调节气温等方面作用减弱,森林吸收二氧化碳及送入大气中的氧气的量均显著下降,因而造成“温室效应”加剧。
“温室效应”加剧导致地球表面温度上升,因而地球两极冰山和冰川开始融化,会使海平面上升,最终上涨的海洋可能会淹没沿海城市和农田。
气候变暖也会引起海洋温度升高,将促使强烈的热带风暴形成。
全球气候的变化,必将破坏生态平衡,给人类带来灾难。
为了人类更好地生存,必须控制“温室效应”的加剧。
为此必须采取的措施是:
①控制矿物燃料的燃烧,合理开发、利用燃料,寻找新能源如太阳能、生物能、地热等以减少CO2的排放。
②保护森林、保护植被、禁止乱砍滥伐,植树造林,利用森林涵养水源调节气温。
③控制人口激增,尽快恢复正常循环。
以上几条措施的根本在于人类必须控制在生育上的无政府主义,切实做到减少人口数量,提高人口素质,只有这样才能从根本上做到控制“温室效应”的加剧。
(2)光合作用与生物化学
地球上所有生命形式的存在都要依赖于太阳能。
绿色植物、藻类以及一些细菌可以借助光合作用将太阳能转换成化学能,并将化学能以糖分形式储存起来。
每年大约有1500亿吨以上的糖通过光合作用产生出来,进入大气层中的氧正是光合作用这一过程产生的副产品。
据估计,全世界生物的呼吸和燃料的燃烧所消耗的O2量平均每秒为一万吨,按此速度计算,大气中的O2在3000年左右将会用完,然而,绿色植物广泛地分布在地球上,不断地进行着光合作用,吸收CO2和放出O2,为生物的呼吸提供O2,也使得大气中的O2和CO2的含量基本上保持稳定。
叶绿素光合作用的机理是:
叶绿素吸收光能进行光化学反应,把水分解成[O]和[2H],释放出O2,氢则经光磷酸化反应形成ATP(三磷酸腺苷),再用ATP的能量固定CO2,还原后合成糖,其中,需要光的过程叫“光反应”,总反应式为:
2X+2H2O2XH2+O2(X代表氧化剂,即电子受体),不需要光的过程叫“暗反应”,
总反应式为:
2XH2+CO2[CH2O]+H2O+2X
植物的光合作用并非是很有效的使太阳能量转变为营养的途径,因为照射到叶子上的阳光只有1%~3%被吸收,而在这被吸收的阳光中也只有一部分转变成植物能。
[例题]
(1)图瓦卢是由多个珊瑚礁形成的岛国。
由于大气中CO2含量的剧增,大量珊瑚礁(主要成分是碳酸钙)被海水侵蚀,其原因是(用化学方程式表示):
。
(2)温室效应导致海平面上升,引起温室效应的人为原因主要是:
(3)为了控制温室效应。
各国科学家提出了不少方法和设想。
有人根据液态CO2密度大于海水密度的事实,设想将CO2液化后,送入深海海底。
以减小大气中CO2的浓度。
为使CO2液化,可采用的措施是
A.减压、升温B.增压、升温C.减压、降温D.增压、降温
(4)科学家研究发现,用“汽水”(一种能释放CO2的弱酸性溶液)浇灌植物能促进植物的生长。
原因是它能
①加强呼吸作用②加强光合作用③改良碱性土壤、调节pH④加强植物蒸腾作用
A.①②B.②③C.③④D.②③④
(5)快速、有效地减缓大气中CO2大量增加的生态学措施是
A.使用天然气等燃料B.控制全球人口增长
C.植树造林,保护森林D.立即减少煤和石油的燃烧
解析:
本题以二氧化碳的性质为载体,综合考查学生的环保意识,引导学生关注社会,关注未来。
题目选材新颖,涉及面广,起点高,落点低,具有很强的时代性。
二氧化碳微溶于水,溶于水后会与碳酸钙反应,导致碳酸钙溶解。
增大压强、降低温度会使气体的溶解度增大。
植物的呼吸作用放出CO2,植物蒸腾作用与外界温度及水分有关,与CO2的浓度无关;
植物的光合作用需要吸收CO2,且CO2溶于土壤的水生成的碳酸电离的H+可以改良碱性土壤、调节pH,促进植物对Ca2+、Mg2+的吸收。
所以“汽水”浇灌植物能促进植物的生长。
随着社会的进步,对能源的消耗也将进一步增多,所以不可能立即减少煤和石油的燃烧,使用天然气等燃料也会产生CO2,只有绿色植物的光合作用会吸收大量的CO2,且见效快。
答案:
(1)CaCO3+CO2+H2O===Ca(HCO3)2
(2)大量燃烧煤、石油等矿物燃料。
(3)D(4)B(5)C
试题类编
(一)选择题
1.以下说法正确的是
A.纳米材料是指一种称为“纳米”的新物质制成的材料
B.绿色食品是指不含任何化学物质的食品
C.生物固氮是指植物通过叶面直接吸收空气中的氮气
D.光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的
2.将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中,生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2体积(V)的关系正确的是
3.当下列物质:
①大理石、②钟乳石、③锅垢、④贝壳、⑤蛋壳,分别滴入醋酸时,会产生相同气体的是
A.只有①②B.只有④⑤C.只有①②③D.①②③④⑤
4.已知天然气的主要成分CH4是一种会产生温室效应的气体。
等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应,前者大。
下面是有关天然气的几种叙述:
①天然气与煤、柴油相比是较清洁的能源;
②等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大;
③燃烧天然气也是酸雨的成因之一。
其中正确的
A.是①、②、③B.只有①
C.是①和②D.只有③
5.下列氧化物按其形成的含氧酸酸性递增顺序排列的是
A.SiO2<CO2<SO3<P2O5B.SiO2<CO2<P2O5<SO3
C.CO2<SiO2<P2O5<SO3D.CO2<P2O5<SO3<SiO2
6.迄今为止,以下各族元素中生成化合物的种类最多的是
A.ⅡA族B.ⅢA族
C.ⅣA族D.ⅤA族
7.取2.8g某元素的单质X在一定条件下与氧气充分作用,得到6g化合物XO2。
该元素在周期表中的位置属于
A.第三周期B.第二周期
C.第Ⅳ主族D.第Ⅴ主族
8.某无色混合气体可能含有CO2、CO、H2O(水蒸气)、H2中的一种或几种,依次进行如下连续处理(假定每步处理均反应完全):
①通过碱石灰时,气体体积变小;
②通过赤热的氧化铜时,固体变为红色;
③通过白色硫酸铜粉末时,粉末变为蓝色;
④通过澄清的石灰水时,溶液变得浑浊。
由此可以确定原混合气体中
A.一定含有CO2、H2O,至少含有H2、CO中的一种
B.一定含有H2O、CO,至少含有CO2、H2中的一种
C.一定含有CO、CO2,至少含有H2O、H2中的一种
D.一定含有CO、H2,至少含有H2O、CO2中的一种
9.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
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- 高考 化学 分类 解析 十八 元素 无机 非金属材料