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1、第14讲碳、硅及无机非金属材料考纲要求1.了解C、Si元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及应用。2.了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。考点一碳及其重要化合物1碳单质(1)碳单质的存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为同素异形体。(2)结构金刚石：正四面体空间网状结构；石墨：平面正六边形层状结构。(3)物理性质：金刚石熔点高、硬度大；石墨熔点高、质软，有滑腻感。(4)主要化学性质还原性可燃性与氧化物反应与强氧化性酸反应2一氧化碳(1)物理性质：无色气体，有毒，难溶于水。(2)化学性质还原性燃烧：2COO22CO2，淡蓝色火焰；还原CuO：CuOCOCu
2、CO2(冶炼金属)。3二氧化碳(CO2)(1)一种无色、无味的气体，能溶于水，固态CO2俗称干冰。(2)与H2O、Na2O、Ca(OH)2(足量、澄清)、Mg反应的方程式分别为CO2H2OH2CO3，Na2OCO2=Na2CO3，CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O，2MgCO22MgOC。(3)CO2在自然界中的循环CO2的主要来源：大量含碳燃料的燃烧。自然界消耗CO2的主要反应：a溶于江水、海水中：CO2H2OH2CO3；b光合作用将CO2转化为O2；c岩石的风化：CaCO3H2OCO2=Ca(HCO3)2。4碳酸(H2CO3)弱酸性、不稳定性。碳酸(H2CO3)只能在水中存在。H2CO
3、3在水中与CO2共存，因此常把CO2H2O当碳酸用。5碳酸的酸式盐和正盐的比较(1)在水中的溶解性含K、Na、NH的正盐易溶于水，其余一般不溶于水；酸式盐均能溶于水。一般来说，在相同温度下，难溶性正盐溶解度小于其酸式盐溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2CaCO3；可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度，如溶解度Na2CO3NaHCO3。(2)热稳定性一般来说，热稳定性顺序为正盐酸式盐碳酸，如稳定性Na2CO3NaHCO3H2CO3。可溶性正盐难溶性正盐，如CaCO3高温分解，而K2CO3不易分解。(3)水溶液酸碱性强弱物质的量浓度相同时，正盐溶液的pH大于其酸式盐溶液，如pH：Na2CO3溶液Na
4、HCO3溶液。1碳单质及其氧化物性质用途的判断(1)12C、13C、14C是碳的三种同素异形体()解析12C、13C、14C互称同位素，碳元素的三种常见的同素异形体为金刚石、石墨和C60。(2)金刚石和石墨由相同的元素组成，因此它们具有相同的性质()(3)石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应()(4)向空气中排放二氧化碳会形成酸雨()(5)一氧化碳易与血液中的血红蛋白结合()(6)木炭、一氧化碳在一定条件下都能与氧化铜反应()(7)大气中二氧化碳的消耗途径主要是绿色植物的光合作用()2二氧化碳与盐溶液反应的判断(1)向Na2SiO3溶液中通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失
5、()解析H2SiO3不溶于H2CO3。(2)向Ca(ClO)2溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失()解析开始生成CaCO3沉淀，CO2过量时，CaCO3又与CO2、H2O反应生成Ca(HCO3)2。(3)向CaCl2溶液中通入CO2，无明显现象，若先通入NH3再通CO2，溶液会变浑浊()(4)向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2气体，有晶体析出()解析NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小。(5)向NaAlO2溶液中通入CO2气体，一开始有白色沉淀生成，CO2过量，沉淀溶解()解析Al(OH)3不能溶于H2CO3。(6)向饱和NaCl的氨溶液中通入过量CO2气
6、体，有晶体析出()解析会析出NaHCO3晶体。确定混合气体(CO、CO2)中含有CO气体的实验设计方法按要求回答下列问题(1)填写下列指定装置的作用A：除去混合气体中的CO2气体。B：检验混合气体中CO2是否除尽。E：除去尾气中的CO2气体。F：除去尾气中的CO气体、防止污染环境。(2)写出C中的化学方程式：COCuOCuCO2。(3)确定混合气体中含有CO气体的实验现象：B中无明显现象，C中的物质由黑色变成红色，D中的澄清石灰水变浑浊。(4)写出除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法：CO(CO2)：_。CO2(CO)：_。答案通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶通过盛放灼热CuO的
7、硬质玻璃管题组一CO2通入碱溶液中反应产物的定量分析1(2018汕头模拟)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解析CO2与KOH和Ca(OH)2都会反应，但存在着竞争，如果先与KOH反应，则反应后生成的K2CO3立即会与Ca(OH)2反应生成CaCO3，因此，可以看成CO2先与Ca(OH)2反应，所以通CO2后立即有CaCO3生成。第二步还要判断CO2是先跟KOH反应还是先与生成的CaCO3反应，同样可以采用假设法判断，即如果先与CaCO3反应，则生成的Ca(HCO3)2又会与KOH反应，因此是先与KOH反
8、应，此过程生成沉淀的物质的量不变，当KOH反应完全，再与CaCO3反应，直至沉淀完全溶解，故选D。2标准状况下，将3.36 L CO2气体通入200 mL 1.00 molL1NaOH溶液中，充分反应后溶液中c(CO)与c(HCO)的比值为( 不考虑CO、HCO的水解)()A11 B12C21 D13答案B解析n(CO2)0.150 mol，n(NaOH)0.200 L1.00 molL10.200 mol，即12，反应产物为Na2CO3、NaHCO3，设其物质的量分别为x、y，则，解得，所以。题组二CO2的综合利用32015北京理综，27(1)(2)(3)研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当
9、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HCO占95%。写出CO2溶于水产生HCO的方程式：_。(2)在海洋碳循环中，通过下图所示的途径固碳。写出钙化作用的离子方程式：_。同位素示踪法证实光合作用释放出的O2只来自于H2O。用18O标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整：_(CH2O)xx18O2xH2O(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：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。滴定。将吸收
10、液吸收的无机碳转化为NaHCO3，再用x molL1 HCl溶液滴定，消耗y mL HCl溶液。海水中溶解无机碳的浓度_ molL1。答案(1)CO2H2OH2CO3、H2CO3HHCO (2)2HCOCa2=CaCO3CO2H2O xCO22xH218O(3)解析(1)CO2溶于水生成H2CO3，H2CO3电离出H和HCO 。(2)根据钙化作用的反应物是HCO 和Ca2，生成物是CaCO3和CO2，故不难写出反应的离子方程式为2HCOCa2=CaCO3CO2H2O。根据元素守恒及示踪原子的标记知，方程式中的空白处为xCO2和2xH218O。(3)该装置为洗气装置，要注意装置中长管进、短管出，
11、且用分液漏斗滴加酸化所用试剂为稀硫酸，因HCl易挥发出来影响后续的滴定而不能用盐酸。根据该滴定过程得关系式：CO2HCOHCl，n(CO2) n(HCl)x molL1y103Lxy103 mol，所以c(CO2) molL1。考点二硅及其化合物无机非金属材料1硅(Si)(1)硅的存在：硅在自然界中以化合态存在，在地壳中的含量仅次于氧。(2)物理性质：灰黑色，硬度大，熔、沸点高，具有金属光泽。(3)化学性质：常温下与F2、HF、NaOH反应；加热时能与H2化合生成不稳定的氢化物SiH4，加热时还能与Cl2、O2化合分别生成SiCl4、SiO2。涉及的化学方程式如下：与非金属单质反应与氢氟酸反应
12、：Si4HF=SiF42H2。与NaOH溶液反应：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。(4)制法：SiO22CSi2CO。(5)用途：良好的半导体材料；太阳能电池；计算机芯片。2二氧化硅(SiO2)(1)二氧化硅存在于沙子、石英、水晶、玛瑙(含杂质的石英)等中。SiO2是由Si和O按个数比12直接构成。Si、SiC、Si3N4、BN等也是直接由原子构成的。(2)二氧化硅的性质及用途主要物理性质硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水化学性质与水反应不反应与酸反应只与氢氟酸反应：SiO24HF=SiF42H2O与碱反应(NaOH)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(盛碱液的试剂瓶
13、用橡胶塞)与盐反应如与Na2CO3反应：SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2与碱性氧化物反应如与CaO反应：SiO2CaOCaSiO3 用途光导纤维、光学仪器、电子部件3.硅酸和硅酸钠(1)硅酸硅酸不溶于水，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。硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3SiO2H2O。硅酸能与碱溶液反应。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。(2)硅酸钠(Na2SiO3)白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。它能与酸性比硅酸强的酸反应，分别写出以下化学方程式：与盐酸反应：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3。与CO2水溶液反应：Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3。用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。(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)中表示为Na2OSiO2，石棉(CaMg3Si4O12)可表示为CaO3MgO4SiO2。4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。常见硅酸盐材料比较水泥玻璃陶瓷生产原料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2；
