课题1　无机非金属材料教学实录与评析

基础课1

碳、硅及其化合物

无机非金属材料

明确考纲

1.了解碳、硅及其重要化合物的制备方法。

2．掌握碳、硅及其重要化合物的主要性质及其应用。

理清主干

单质―→氧化物―→酸―→盐

Na2CO3C―→CO(或CO2)―→H2CO3―→

NaHCO3

→SiO2―→H2SiO3―→硅酸盐

3．了解碳、硅及其重要化合物对环境的影响。

Si―

考点一

碳、硅及其氧化物

1．碳、硅元素的存在形态

(1)碳元素在自然界中既有游离态又有化合态。碳的同素异形体有金刚石、石墨、无定形碳、C60等。

(2)硅元素在地壳中的含量占第二位，仅次于氧元素，是一种亲氧元素，全部以化合态存在，单质硅有晶体和无定形两种。

2．碳、硅单质的结构、物理性质与用途的比较

碳

金刚石：空间网状结构

结构

石墨：层状结构

C60：足球烯

物理

性质

用途

金刚石熔点高、硬度大

石墨熔点高、质软，有滑腻感

金刚石用于制造切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯

硅

晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构

晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔

点高

晶体硅用作半导体材料，制造硅芯片和硅太阳能电池

3．碳、硅单质的化学性质——还原性

碳、硅原子的最外电子层都是4个电子，位于元素周期表的第ⅣA族，不容易失电子也不容易得电子，单质化学性质较稳定，但在一定条件下也能与许多物质发生化学反应，一般表现为还原性(如图)。

(1)碳的化学性质

(2)硅的化学性质及制取

Ⅰ.

①与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑；

②与NaOH溶液反应：

Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑；

③与F2反应：2F2＋Si===SiF4；

④与O2反应：Si＋O2=====SiO2；

⑤与Cl2反应：Si＋2Cl2=====SiCl4。

Ⅱ.工业制法：

用焦炭和二氧化硅在电炉中反应得到粗硅，反应的化学方程式为SiO2＋2C=====Si＋2CO↑。

从元素周期表的位置看，硅的还原性比碳强，但碳能与SiO2反应制取Si，试从化学平衡的角度认识该反应发生的原因。

提示：2C＋SiO2=====Si＋2CO↑，由于CO气体的逸出，促使反应正向进行。

4．二氧化碳和二氧化硅的比较

高温高温△△

物质

结构

物理

性质

①与水反应

②与酸反应

二氧化硅

空间立体网状结构，不存在单个分子

硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水

不反应

只与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 二氧化碳

存在单个分子

熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水

CO2＋H2O不反应

CO2少量：CO2＋H2CO3

③与碱反应

化

学

性

质

④与盐反应

SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) 2NaOH===Na2CO3＋H2O、

CO2过量：CO2＋NaOH===NaHCO3

如与Na2SiO3反应：Na2SiO3＋如与Na2CO3反应：SiO2＋Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑

高温H2O＋CO2(不足)===H2SiO3↓＋Na2CO3或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3

⑤与碱性氧化物反应

用途

如与CaO反应：

SiO2＋CaO=====CaSiO3

光导纤维、光学仪器、电子部件

高温如与Na2O反应：

Na2O＋CO2===Na2CO3

制饮料、制碳酸盐

利用所提供的试剂和方法除去各混合物中的杂质(括号内为杂质)。将所选答案的编号填入下表内相应的空格内(如果不需要外加试剂，则对应答案栏可空着)。

可供选择的试剂：A.盐酸

B．氢氧化钠溶液

C．氧气

D．水

E．二氧化碳

F．氧化铜

G．饱和碳酸氢钠溶液

可选用的操作：①水洗

②加热

③高温灼烧

④过滤

⑤结晶

⑥洗气

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 混合物

CO(CO2) CO2(CO) CO2(HCl) CaCO3(SiO2) NaCl(SiO2) SiO2(Fe2O3) SiO2(CaCO3) 选择的试剂

选用的操作

(8) SiO2(NH4Cl)

答案：(1)B

⑥

(2)F

③

(3)G

⑥

(4)B

④

(5)D

④⑤

(6)A

④

(7)A

④

(8)②

题组一

碳及其氧化物的性质和应用

1．近年来科学家制造出大量的新物质，对下列三种物质的相关说法错误的是(

)

石墨烯：从石墨中分离出来，是最薄、最坚硬的物质

石墨炔：平面网状结构的全碳分子，具有优良的化学稳定性

纳米碳管：具有优良的场发射性能，制作成阴极显示管、储氢材料

A．石墨烯具有良好的导电性

B．上述三种物质与金刚石互为同素异形体

C．石墨炔孔径略大于H2分子的直径，可作H2的提纯薄膜

D．上述三种物质与浓硫酸都能发生反应，但反应产物不同

答案：D 2．(2018·烟台检测)用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是(

) 选项

A B C D 操作及现象

通入CO2，溶液变浑浊

通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失

通入CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去

通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊

溶液

饱和Na2CO3溶液

Na2SiO3溶液

Ca(ClO)2溶液

澄清石灰水

解析：选B

由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，因而会析出NaHCO3晶体，A项正确；B项，CO2＋Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3，H2SiO3与CO2不反应，浑浊不会消失；C项，CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，溶液变浑浊后加入品红溶液，被HClO氧化褪色；D项，首先CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，继续通CO2，生成可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH，则：2NaOH＋Ca(HCO3)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又变浑浊。

题组二

硅及二氧化硅的性质和应用

3．(2017·北京五十六中期中)下列叙述中不正确的是(

)

A．单质硅是重要的半导体材料

B．二氧化硅是制造光导纤维的材料

C．晶体硅可用于制造太阳能电池

D．自然界里存在大量的单质硅和二氧化硅

答案：D 4．(2018·葫芦岛统考)二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。a～e是对①～⑤反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行判断，其中正确的是(

) ①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ②SiO2＋2C=====Si＋2CO↑

③SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O ④Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2↑

⑤SiO2＋3C=====SiC＋2CO↑

a．反应①中SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃

b．反应②中SiO2表现出氧化性

c．反应③中SiO2表现了酸性氧化物的通性

d．反应④符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐的道理

e．反应⑤中SiO2未参加氧化还原反应

A．ace

C．cde B．bde D．ab 高温高温高温解析：选B

通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是③，因此a、c判断错误；反应②是一个置换反应，其中二氧化硅被还原，表现出氧化性，b判断正确；反应④是一个复分解反应，用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d判断正确：反应⑤中碳的化合价由0价变为－4和＋2，硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因此二氧化硅没有参加氧化还原反应，e判断也正确。

熟记硅及其化合物的特殊性质

(1)硅单质的特殊性

①Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2C=====Si＋2CO↑；

②非金属单质一般不跟非氧化性酸反应，但Si能与HF反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑；

③非金属单质大多为非导体，但Si为半导体。

(2)含硅化合物的特殊性

①SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3；

高温

②酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO2能跟HF反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O；

③无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水；

④因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入少量CO2能发生下列反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但在高温下SiO2＋Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑也能发生。

题组三

硅的制备

5．(2018·银川模拟)科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示：

高温

容器①中进行的反应①为Si(粗)＋3HCl(g)===SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中进行的反应②为SiHCl3＋H2===Si(纯)＋3HCl。下列说法正确的是(

) A．该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用

B．最好用分液的方法分离Si和SiHCl3

C．反应①和②中HCl均作氧化剂

D．反应①和②均属于可逆反应

解析：选A

从反应流程容易看出，HCl可循环使用，A项正确；Si为固体，SiHCl3为液体，用过滤法分离，B项错误；反应①中HCl作氧化剂，反应②中HCl为氧化产物，C项错误；反应①和②都不是可逆反应，D项错误。

6．(2018·佛山模拟)晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：

Ⅰ.高温下用焦炭还原二氧化硅制得粗硅；

Ⅱ.粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si＋3HCl=====SiHCl3＋H2；

Ⅲ.SiHCl3与过量H2在1 000～1 100℃反应制得纯硅。

已知SiHCl3能与H2O剧烈反应，在空气中易自燃。

请回答下列问题：

(1)第Ⅰ步制备粗硅的化学方程式为___________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：

300℃

①装置B中的试剂是________。装置C中的烧瓶需要加热，其目的是

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________；

装置D中发生反应的化学方程式为

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及________。

④SiHCl3的电子式为________，SiHCl3与H2O反应的化学方程式为

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

解析：(1)常用C和SiO2反应制备粗硅，反应的化学方程式为SiO2＋2C=====Si＋2CO↑。

(2)①SiHCl3与水发生剧烈反应，因此要避免水进入装置，因此B中盛放浓硫酸，吸收H2中混有的水蒸气；装置C中的烧瓶需要加热是为了使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化进入石英管反应。②D中发生反应SiHCl3＋H2=====Si＋3HCl，有灰黑色固体物质生成。③氢气是可燃性气体，与氧气混合容易发生爆炸，因此要排尽装置中的空气。④参考SiCl4的结构，SiHCl3高温高温的电子式为；已知SiHCl3与水剧烈反应，在空气中易自燃，说明反应产生可燃性气体：SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑。

答案：(1)SiO2＋2C=====Si＋2CO↑

(2)①浓硫酸

使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化进入石英管反应

②有灰黑色固体物质生成

SiHCl3＋H2=====Si＋3HCl ③排尽装置中的空气

高温高温④

SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑(或SiHCl3＋4H2O===H4SiO4↓

＋3HCl＋H2↑) 考点二

硅酸、硅酸盐及无机非金属材料

1．硅酸

(1)硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊溶液变红色。

(2)硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3=====SiO2＋H2O。

(3)硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。

(4)硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作干燥剂。

(5)可用可溶性硅酸盐与盐酸等反应制得硅酸，其反应的化学方程式为Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl。

2．硅酸盐

(1)Na2SiO3是一种白色，可溶于水的粉末状固体，水溶液俗称水玻璃，显碱性；常用于制作黏合剂、防腐剂和耐火材料。

(2)硅酸钠溶液在空气中易变质，反应的化学方程式为Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。

(3)硅酸盐组成的表示：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，石棉(CaMg3Si4O12)可表示为CaO·3MgO·4SiO2。

写出由SiO2制取H2SiO3发生的两步反应的离子方程式。

①________________________________________________________________________ ②________________________________________________________________________ 答案：①SiO2＋2OH===SiO23＋H2O －－△2②SiO23＋H2O＋CO2===CO3＋H2SiO3↓

－－3．常见无机非金属材料

(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。

①常见硅酸盐材料比较

生产原料

主要设备

生产条件

②玻璃生产中的两个重要反应：

水泥

石灰石、黏土

水泥回转窑

玻璃

纯碱、石灰石和石英

玻璃窑

高温

黏土

陶瓷窑

陶瓷

Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2↑；

CaCO3＋SiO2=====CaSiO3＋CO2↑。

能否依据反应SiO2＋Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑来说明SiO2对应的水化物(即H2SiO3)的酸性比H2CO3强？

提示：不能。H2CO3的酸性比H2SiO3的强，该反应之所以能发生是因为生成物CO2为气体，逸出反应体系促进了平衡正向移动。

(2)新型无机非金属材料

①高温结构陶瓷：如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学侵蚀性和电绝缘性等。②生物陶瓷：对机体无排异反应，不会引起代谢作用异常。③压电陶瓷：具有压电效应。

(1)玻璃是一种晶体，有较高的熔点(

×

) (2)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱(

×

) (3)传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料(

√

) (4)光导纤维、碳纳米管、氯化硅结构陶瓷等都是新型无机非金属材料(

√

) (5)高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点(

√

) (6)普通玻璃、石英玻璃、水泥、玛瑙都属于硅酸盐产品(

×

)

题组一

硅酸、硅酸钠

1．下列有关说法中正确的是(

) A．硅酸是二元弱酸，能使紫色石蕊变红色

B．硅胶就是硅酸形成的液溶胶

C．盛放Na2SiO3溶液的试剂瓶不能用玻璃塞

D．硅酸热稳定性好

答案：C 2．(2018·邢台质检)将足量CO2气体通入水玻璃中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物质是(

) A．Na2SiO3

C．Na2CO3、SiO2

答案：C 题组二

无机非金属材料

3．下列关于硅材料的说法不正确的是(

) B．Na2CO3、Na2SiO3

D．SiO2

高温高温高温

A．钢化玻璃与普通玻璃的主要成分基本相同

B．制普通玻璃的原料是石灰石、纯碱和石英砂

C．陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料

D．硅是制取水泥的原料

答案：D 4．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是(

) ①硅酸盐Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示为Na2O·2FeO·3SiO2

②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品

③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维

④单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料

A．②③

C．①④

B．①③

D．④

解析：选D

①硅酸盐Na2Fe2Si3O10中Fe的化合价是＋3价，所以用氧化物的形式表示为Na2O·Fe2O3·3SiO2，错误；②水晶的主要成分是二氧化硅，不属于硅酸盐产品，错误；③用于制作光导纤维的材料是二氧化硅，不是硅单质，错误；④单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料，正确，所以答案为D。

1．不要混淆二氧化硅和硅的用途

用于制作光导纤维的是SiO2，用于制作半导体材料、计算机芯片及光伏电池的是晶体硅。

2．熟悉几种常见饰品的主要成分

水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO2；珍珠的主要成分是CaCO3；钻石是金刚石；宝石的主要成分是Al2O3。

3．硅酸盐改写成氧化物形式的方法

(1)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，不同氧化物间以“·”隔开。

(2)各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。

11(3)当计量数配置出现分数时应化为整数。如正长石：KAlSi3O8不能写成K2O·22Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。

CO2与碱溶液反应产物的判断

(对应学生用书P74)

1．CO2与一种碱溶液反应产物的判断：如CO2通入NaOH溶液中

(1)反应顺序：

NaOH――→Na2CO3――→NaHCO3

①②①CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O ②Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3

(2)产物判断

nNaOHx＝

nCO2x≤1∶1 1∶1＜x＜2∶1 x＝2∶1 x＞2∶1 用数轴可表示为：

溶质成分

NaHCO3

Na2CO3、NaHCO3

Na2CO3

NaOH、Na2CO3

少量CO2过量CO2

2．CO2与两种碱混合溶液反应产物的判断CO2通入NaOH和Ca(OH)2的混合溶液中，其反应顺序为：

①Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O ②2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O ③Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3

④CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2

1．(2018·洛阳模拟)标准状况下，将3.36 L CO2气体通入200 mL 1.00 mol·L1 NaOH溶－2液中，充分反应后溶液中c(CO23)与c(HCO3)的比值为(不考虑CO3、HCO3的水解)(

) －－－－A．1∶1

C．2∶1 B．1∶2 D．1∶3 3.36 L解析：选B

n(CO2)＝－＝0.150 mol，

22.4 L·mol1n(NaOH)＝0.200 L×1.00 mol·L1＝0.200 mol，

－nNaOH0.2 mol4nNaOH＝＝即1<<2，反应产物为Na2CO3、NaHCO3，设其物质的nCO20.15 mol3nCO2量分别为x、y，则

－2x＋y＝0.2 molx＝0.05 molnCO213解得，所以－＝。

nHCO32x＋y＝0.15 moly＝0.10 mol

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(

)

答案：D 3．(2018·湖北重点中学联考)往含有0.2 mol NaOH和0.1 mol Ba(OH)2的混合溶液中持续稳定地通入CO2气体，当通入气体为8.96 L(标准状况)时立即停止。则这一过程中，溶液中离子的物质的量与通入CO2气体的体积关系图像正确的是(气体的溶解和离子的水解忽略不计)(

)

解析：选C

本题涉及的化学反应有①Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O、②2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O、③BaCO3＋CO2＋H2O===Ba(HCO3)2、④Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3。当未通入CO2气体时，溶液中的离子为0.2 mol Na、0.1 mol Ba2、0.4 mol ＋＋OH，共0.7 mol；当通入2.24 L CO2气体时，发生反应①，此时溶液中离子为0.2 mol Na、0.2 mol OH，共0.4 mol；当通入4.48 L CO2时，发生反应②，此时溶液中离子为0.2 mol Na＋－－＋、0.1 mol CO2共0.3 mol；当通入6.72 L CO2时，发生反应④，此时溶液中离子为0.2 mol 3，－＋－Na、0.2 mol HCO3，共0.4 mol；当通入8.96 L CO2时，发生反应③，此时溶液中离子为0.2 mol Na、0.1 mol Ba2、0.4 mol HCO3，共0.7 mol，故C正确。

＋＋－4．向300 mL KOH溶液中缓慢通入一定量的CO2气体，充分反应后，在减压低温下蒸

发溶液得到白色固体，若通入CO2气体2.24 L(标准状况)，得到11.9 g白色固体，请通过计算确定：此白色固体是由哪些物质组成的？其质量分别为多少？KOH的物质的量浓度为多少？

2.24 L解析：根据题意：n(CO2)＝－＝0.1 mol，若生成的固体全部为K2CO3，则其22.4 L·mol1质量为0.1 mol×138 g·mol1＝13.8 g，若生成的固体全部为KHCO3，则其质量为0.1 －mol×100 g·mol1＝10 g。现固体质量为11.9 g。所以，此固体为K2CO3和KHCO3的混合物。－a＋b＝0.1设K2CO3和KHCO3的物质的量分别为a

mol、b

mol，则有：解得a138a＋100b＝11.9，

＝b＝0.05，所以，白色固体中m(K2CO3)＝0.05 mol×138 g·mol1＝6.9 g；

－m(KHCO3)＝0.05 mol×100 g·mol1＝5 g，反应中消耗n(KOH)＝2a

mol＋b

mol＝0.15 －0.15 mol－mol。故c(KOH)＝＝0.5 mol·L1。

0.3 L答案：白色固体为K2CO3和KHCO3的混合物

质量分别为K2CO3 6.9 g和KHCO3 5 g

c(KOH)＝0.5 mol·L1

－

(对应学生用书P75) 1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

(1)(2017·江苏卷，3C)由于SiO2硬度大，故可用于制造光导纤维(

×

) (2)(2017·江苏卷，7C)CaCO3――→CaO――→CaSiO3(

√

) 高温(3)(2016·全国卷Ⅲ，7D)由于HF能与SiO2反应，所以可用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记

(

√

) (4)(2016·江苏卷，9A)在一定条件下，SiO2――→SiCl4――→Si物质间转化均能实现高温(

×

) (5)(2016·海南卷，4C)石英砂可用于生产单质硅(

√

) (6)(2015·江苏卷，4A)元素C的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体(

×

) (7)(2015·全国卷，7A)用活性炭除冰箱中的异味是物理变化(

√

) (8)(2015·全国卷Ⅱ，7D)硅胶可用作食品干燥剂(

√

) 2．(2016·江苏卷)大气中CO2含量的增加会加剧“温室效应”。下列活动会导致大气中CO2含量增加的是(

) A．燃烧煤炭供热

C．增加植被面积

B．利用风力发电

D．节约用电用水

HClaqH2高温SiO2

答案：A 3．(2015·北京卷，27)研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。

(1)溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在，其中HCO3占95%。写出CO2溶于水产生HCO3的方程式：__________________________________________________________。

(2)在海洋碳循环中，通过下图所示的途径固碳。

－－

①写出钙化作用的离子方程式：

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

②同位素示踪法证实光合作用的化学方程式如下，将其补充完整：

________＋________=====(CH2O)x＋x18O2＋xH2O 叶绿体(3)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上，其准确测量是研究海洋碳循环的基础。测量溶解无机碳，可采用如下方法：

①气提、吸收CO2。用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收(装置示意图如下)。将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。

光能

②滴定。将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3，再用x mol·L1 HCl溶液滴定，消耗－y mL HCl溶液。海水中溶解无机碳的浓度＝________ mol·L1。

－(4)利用如图所示装置从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量。

①结合方程式简述提取CO2的原理：

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

②用该装置产生的物质处理b室排出的海水，合格后排回大海。处理至合格的方法是

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

解析：(1)CO2溶于水生成H2CO3，H2CO3电离出H和HCO3。(2)①根据钙化作用的反应物是HCO3和Ca2，生成物是CaCO3和CO2，故不难写出反应的离子方程式为2HCO3＋－＋－＋－Ca2===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O。②根据元素守恒及示踪原子的标记知，方程式中的填空为：＋18xCO2和2xH2O。(3)①该装置为洗气瓶的装置，要注意装置中长管进、短管出，且用分液漏斗滴加酸化所用试剂稀硫酸，因HCl易挥发出来影响后续的滴定而不能用盐酸。②根据该滴定过程得关系式：CO2～HCO3～HCl，n(CO2)＝n(HCl)＝x mol·L1×y×103 L＝xy×103

－－－－xy×103 molxy－mol，所以c(CO2)＝＝

mol·L1。(4)①a室的电极连接电源的正极，作阳极，－3zz×10 L－发生氧化反应：2H2O－4e===O2↑＋4H，c(H)增大，H从a室通过阳离子交换膜进入b室，发生反应：HCO3＋H===CO2↑＋H2O。②海水的pH≈8，电解后的海水pH<6，呈酸性；c室的反应：2H2O＋2e===H2↑＋2OH，可用c室排出的碱液与从b室排出的酸液中和调至接近装置入口海水的pH，即处理合格。

答案：(1)CO2＋H2O===H2CO3、H2CO3＋CO2↑＋H2O

②xCO2

2xH182O (3)①

H＋HCO3

(2)①2HCO3＋Ca2===CaCO3↓＋－－＋－－－＋－＋＋＋

xy－＋＋②

(4)①a室：2H2O－4e===O2↑＋4H，H通过阳离子膜进入b室，

发生反应：z

HCO3＋H===CO2↑＋H2O

②c室的反应：2H2O＋2e===H2↑＋2OH，用c室排出的碱液将从b室排出的酸液调至接近装置入口海水的pH 4．(2014·天津卷)晶体硅(熔点1 410℃)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下：

Si(粗)――→SiCl4――→SiCl4(纯)――→Si(纯) 460℃

1 100℃写出SiCl4的电子式：__________________________________________________；

在上述由SiCl4制纯硅的反应中，测得每生成1.12 kg纯硅需吸收a

kJ热量，写出该反应的热化学方程式：

________________________________________________________________________。

Cl2蒸馏H2－＋－－答案：

SiCl4(g)＋2H2(g)=====Si(s)＋4HCl(g)

ΔH＝＋0.025a kJ·mol1

－1 100℃