《2019版高考化学一轮复习第四章非金属及其化合物第14讲碳、硅及无机非金属材料学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版高考化学一轮复习第四章非金属及其化合物第14讲碳、硅及无机非金属材料学案（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第第 1414 讲讲 碳、硅及无机非金属材料碳、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。考点一考点一 碳及其重要化合物碳及其重要化合物 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Error!与强氧化性酸反应Error!2一氧化碳(1)物理性质：无色气体，有
2、毒，难溶于水。(2)化学性质还原性燃烧：2COO22CO2，淡蓝色火焰；=点燃还原 CuO：CuOCOCuCO2(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。=点燃(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；2b光合作用将 CO2转化为 O2；c岩石的风
3、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。H2CO3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。 4一般来说，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
4、 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NaHCO3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)
5、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()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 NaHCO
6、3的溶解度比 Na2CO3的小。3(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
7、 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( )4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
8、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、
9、HCO的水解)( )23 323 3A11 B12C21 D13答案 B解析 n(CO2)0.150 mol，n(NaOH)0.200 L1.00 molL10.200 3.36 L 22.4 Lmol1mol ，即 12，反应产物为 Na2CO3、NaHCO3，设其物质的量分别nNaOHnCO20.2 mol 0.15 mol4 3nNaOHnCO2为x、y，则Error!，解得Error!，所以 。nCO23 nHCO 3 1 2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，是当今海洋科学研究的前沿领域。(1)溶于海水的 CO2主要以
10、4 种无机碳形式存在，其中 HCO占 95%。写出 CO2溶于水产生 3HCO的方程式：_。 3(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：_。5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=光能叶绿体(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：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。将吸收液吸收的无
11、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 3(2)2HCOCa2=CaCO3CO2H2O xCO2 2xH218O 3(3)xy z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 3HCO 和 Ca2，生成物是 CaCO3和 CO2，故不难写出反应的离子方程式为 32HCOCa2=CaCO3CO2H2O。根据元素守恒及示踪原子的标记知，方程式中的 3空白处为xCO2和 2xH218O。(3)该装
12、置为洗气装置，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 3molL1y103Lxy103 mol，所以c(CO2) molL1。xy 103 mol z 103 Lxy z考点二考点二 硅及其化合物硅及其化合物 无机非金属材料无机非金属材料1硅(SiSi)(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。6(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
13、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Error!与氢氟酸反应：Si4HF=SiF42H2。与 NaOH 溶液反应：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。(4)制法：SiO22CSi2CO。=高温(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(SiOSiO2 2)(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
14、，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水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(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)与盐反应如与 Na2CO3反应：SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2=高温化学性质与碱性氧化物反应如与 CaO 反应：SiO2CaOCaSiO3=高温用途光导纤维、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：7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 Ca
