最新高中化学-碳、硅及新型无机非金属材料 精品

碳、硅及新型无机非金属材料教学内容1．构建碳、硅元素的知识网络2．掌握两种元素对应的单质，氧化物、酸及其盐的重要性质3．了解硅酸盐工业和新型无机非金属材料二、学习指导（一）构建知识网络一方面抓住典型物质作为核心，尽可能向外发散和向内收效，甚至可扩展到相关的有机知识，另方面高温高温△△（二）典型构质的性质1．单质碳C 原子间结合方式⇒ （1）同素异形体的多样性分子中所含C 原子数不同⇒ 金刚石——原子晶体⇒石墨——混合晶体 分子晶体 （2）活性炭的重要性质和作用 ↓多孔疏松结构→吸附力强→吸附气体或溶液里的某些有色物质。

↓实例 ①去臭气——吸附水中有臭味物质（净化水） ②漂白——吸附某些食物和工业产品中的色素③去毒——吸附有毒气体（如NO 2、Cl 2等）（用于防毒面具） （3）碳的化学性质 常温：稳定加热、高温或点燃：常表现还原性，作还原剂 一般加热时，C → CO 2高温时，C → CO如： C+H 2O CO+H 22C+SiO 2 C+2CuO 2Cu + CO 2C+4HNO 3(浓) CO 2↑+4NO 2↑+2H 2O 想一想：为什么木炭燃烧时无火焰？ 2．碳的氧化物CO 、CO 2尽管用为碳的氧化物，但是两者的物理性质，化学性质均有较大区别，可列表比较如下：①如何除去CO中少量CO2？②如何除去CO2中少量CO？③如何分离CO和CO2？3．比较CO2和SiO2CO2和SiO2是同主族元素形成的高价氧化物。

化学性质有一定的相似性，但物理性质和某些化学性质方面却有很大差异。

（1）硅不活泼、但自然界无游离态，通常以硅酸盐形式存在（2）硅不与一般的强酸、强氧化性酸反应，但常温却下HF反应，且能置换出其中的H。

Si+4HF==SiF4+2H2↑（3）碳不与碱液反应，但硅常温即可与碱液反应并放出H2，表现出与Al有相似性。

高温△ △△ H+或CO 2+H 2OOH —或△Si+2NaOH+2H 2O==Na 2SiO 3+2H 2↑ 2Al+2NaOH+2H 2O==2NaAlO 2+3H 2↑其它固体非金属即使与碱液反应，一般也无H 2产生。

如 3S+6NaOH==2Na 2S+Na 2SO 3+3H 2O 5．碳酸正盐和酸式盐 （1）溶解性：①大多正盐难溶于水（除K +、Na +、NH 4+） 而一般酸式碳酸盐均可溶于水②同一种阳离子的盐 一般：酸式盐＞正盐 如 Ca(HCO 3)2＞CaCO 3 KHCO 3＞K 2CO 3 但 NaHCO 3＜Na 2CO 3想一想：为什么在饱和Na 2CO 3溶液中通入足量的CO 2有晶体析出？ 提示：Na 2CO 3+CO 2+H 2O==2NaHCO 3 118g 18g 168g ①溶剂水量减少②生成NaHCO 3质量比消耗的Na 2CO 3质量大 ③同温下溶解性 NaHCO 3＜Na 2CO 3 （2）与酸反应的过程及速度（同条件） H ++CO 32—==HCO 3—HCO 3—+H +==H 2O+CO 2↑放出气体速度：HCO 3—＞CO 32—（3）与碱液反应Na 2CO 3+NaOH →不反应NaHCO 3+NaOH==Na 2CO 3+H 2ONa 2CO 3+Ca(OH)2==CaCO 3↓+2NaOH2NaHCO 3+Ca(OH)2)(少==CaCO 3↓+Na 2CO 3+H 2O （4）热稳定性：正盐＞相应酸式盐如： CaCO 3 CaO+CO 2↑Ca(HCO 3)2 CaCO 3↓+H 2O+CO 2↑Na 2CO 3 不分解2NaHCO 3 Na 2CO 3+CO 2↑+H 2O （5）相互转化：正盐（CO 32—）酸式盐（HCO 3—）（三）硅酸盐工业简介高温高温（1）主要原料：粘土（2）生产过程：混合→成型→干燥→烧结→冷却→陶器 （3）陶与瓷的制取区别： ①原料粘土的纯度不同②烧制温度不同。

（四）新型无机非金属材料 特性：（1）耐高温，高强度（2）有电学、光学、生物学特性或功能三、典型解析例1．把26g 含有SiO 2和CaCO 3固体在高温下加热至质量不再改变，冷却后称重为17.2g 。

（1）写出有关的化学反应方程式 （2）求生成CO 2的体积（标况） （3）求原混合物中所含SiO 2的质量。

解析：（1）SiO 2+CaCO 3 CaSiO 3+CO 2↑ CaCO 3 CaO+CO 2↑从上述反应也可比较出两种盐的热稳定性：CaSiO 3＞CaCO 3在此高温条件下，CaCO 3不会过剩，故前后固体质量减少值即为CO 2质量。

m(CO 2)==26g －17.2g=8.8g n(CO 2)=0.2mol ，V(CO 2)= 4.48L CaCO 3 ～ CO 2100g 1mol 20g 0.2mol m(SiO 2)=26g －20g=6g例2．矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中可溶部分生成的，此处所措的风化作用是指矿物与水和CO 2同时作用的过程。

例如钾长石（KalSi 3O 8）风化生成高岭土[Al 2Si 2O 5(OH)4]，此后反应的离子方程式为： 2KalSi 3O 8+2H 2CO 3+9H 2O==2K ++2HCO 3—+4H 4SiO 4+Al 2Si 2O 5(OH)4.（1）将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形成 ①KalSi 3O 8______________ ②Al 2Si 2O 5(OH)4 （2）上述反应能够发生的原因是______________解：（1）将复杂硅酸盐化学式改写成氧化物时，只需将除O 以外所有的元素写出其常见氧化物，并用“·”将它们合起来，但需注意各种原子个数比符合原来的组成。

在某种（或几种）氧化物前加合适系数。

①KalSi 3O 8 K 2O ·Al 2O 3·6SiO 2 ②Al 2Si 2O 5(OH 4) Al 2O 3·2SiO 2·2H 2O（2）分析反应前后物质的种类，可知属于酸与盐发生的复分解反应，是由于酸H 2CO 3＞H 4SiO 4.发生了较强的酸制较弱的酸反应。

例3．现有Na 2CO 3溶液2mol/L 、500mL 和HCl 溶液2mol/L750mL.若①向HCl 溶液中逐滴加Na 2CO 3溶液 ②向Na 2CO 3溶液中逐滴加HCl 溶液分别产生CO 2多少？解析n (Na 2CO 3)=1mol ，n (HCl)=1.5mol ，由于相互滴入的环境不同，发生反应不同。

①中HCl 过量，发生反应产生的CO 2不断逸出。

设共产生xmolCO 2Na 2CO 3+2HCl==2NaCl+H 2O+CO 2↑ 1 2 x 1.5 x=0.75mol②中HCl 不足，Na 2CO 3先转变为NaHCO 3，后又部分转变成CO 2，设生成CO 2ymol ，可由总守恒方程求解Na 2CO 3+1.5HCl=Y CO 2+(1－y)NaHCO 3+1.5NaCl+250.0yH 2O 由Na +守恒得：1－y+1.5=2×1 y=0.5（mol ）.由此可见，先后滴入的次序不同，所得气体量不同，故可用相互滴入法来鉴别Na 2CO 3和HCl 两种无色溶液。

想一想：如维持两种溶液浓度不变，Na 2CO 3溶液和HCl 溶液均为1L ，结果又如何呢？巩固练习一、选择题（每小题有1～2个选项符合题意） 1．下列物质中不能用化合的方法制得的得（ ） ①SiO 2 ②H 2SiO 3 ③Na 2O 2 ④FeCl 2 ⑤FeCl 3 ⑥CaSiO 3 A ．①③⑤ B ．②④⑥ C ．② D ．②和④2．近年来，科学家们研究得到一种新分子C 60，有关C 60的说法正确的是（ ） A ．是一种新型的化合物 B ．和石墨都是碳的同素异形体 C ．在纯氧中燃烧只生成惟一的产物CO 2 D ．其摩尔质量720g 3．下列各组物质前者为后者的酸酐的是（ ）①Cl 2O 7、HClO ②SO 2、H 2SO 4 ③NO 2、HNO 3 ④ SiO 2、H 4SiO 4 ⑤Mn 2O 7、HMnO 4 A ．②③ B ．③④ C ．④⑤ D ．①③④ 4．已知反应C (石墨)===C (金刚石)为吸热反应，下列说法正确的是（ ） A ．石墨比金刚石稳定 B ．金刚石比石墨稳定 C ．石墨与金刚石一样稳定 D ．以上说法都不对5．将过量的CO 2气体通入下列溶液中，最终溶液不变浑浊的是（ ） A ．CaCl 2与NaOH 的混合溶液 B ．Ca(OH)2溶液 C ．Na 2CO 3饱和溶液 D ．Na 2SiO 3溶液 6．下列各组物质间，不能发生反应的是（ ）A ．二氧化硅与氧化钙（高温）B ．二氧化硅与氢氧化钠（常温）高炉高炉C ．二氧化硅与碳（高温）D ．二氧化硅与浓HNO 3（常温） 7．去味剂可以除去冰箱里的一股特殊气味，下列物质可作去味剂的是（ ） A ．干冰 B ．活性炭 C ．氯气 D ．二氧化碳8．大气中CO 2增多引起“温室效应”，你认为目前大气中的CO 2主要来源于（ ） A ．植物的呼吸与腐烂放出CO 2 B ．人口增长，呼出的CO 2增多 C ．工业上大量燃烧含碳燃料 D ．建筑工业的发展使大量碳酸盐分解 9．下列关于硅的说法不正确的是（ ）A ．硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体B ．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料C ．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应D ．当加热到一定温度时，硅能与氧气等非金属反应 10．可以肯定溶液中大量存在CO 32—的理由是（ ）A ．加入AgNO 3溶液中产生大量白色沉淀B ．加入酸有无色无味气体产生C ．加入BaCl 2溶液时有白色沉淀产生，再加稀盐酸沉淀溶解，产生可以使澄清石灰水变浑浊的无色无味的气体D ．加入Ba(OH)2溶液有白色沉淀产生，再加稀盐酸，反应现象如C 所述 11．下列离子方程式不正确的是（ ）A ．少量Na 2CO 3溶液滴入到硝酸中： H ++CO 32—===HCO 3—B ．过量CO 2通入到澄清的石灰水中：CO 2+Ca 2++2OH —===CaCO 3↓+H 2OC ．烧碱溶液与碳酸氢钙溶液混合：2OH —+Ca 2++2HCO 3—===CaCO 3↓+CO 32—+2H 2OD ．小苏打溶液与氢氧化钡溶液反应：HCO 3—+Ba 2++OH —===BaCO 3↓+H 2O12．在标准状况下，将CO 2和CO 的混合气体，密为710g ·L —1，充满一盛有足够Na 2O 2的密闭容器中（容积为22.4L ），用间断的电火花引发至充分反应，反应完成后，对容器里存在的物质的叙述正确的是（ ） A ．存在0.5molCO B ．存在0.125molO 2 C ．存在0.25molNa 2CO 3 D ．存在0.5molNa 2CO 313．某二价金属碳酸盐和碳酸氢盐的混合物跟足量盐酸反应，消耗H +和产生CO 2的物质的量之比为6 ：5 ，该混合物中碳酸盐和碳酸氢盐的物质的量之比为（ ） A ．1 ：1 B ． 1 ：2 C ．1 ：3 D ．1 ：4 14．下列材料的特征及用途说法不正确的是（ ） A ．氧化铝陶瓷具有两性，可用来制造人造牙齿 B ．氧化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用来制造柴油机 C ．光导纤维导光的能力很强，是非常好的通讯材料 D ．人造刚玉硬度高，可用来制造刚玉球磨机15．石英砂和焦碳在高温电炉中，可以合成金刚砂，金刚砂硬度很大，工业上用来作磨料，以下说法不正确的是（ ）A ．金刚砂的化学成分是SiO 2B ．反应方程式是SiO 2+2C SiC+CO 2 C ．反应方程式是SiO 2+3C SiC+COD ．金刚砂的结构类似金刚石16．把CO 2通入NaOH 溶液中，当CO 2与NaOH 完全反应时，其质量之比为11 ：15，刚下列说法不正确的是（ ）A ．溶液中除OH —外，只存在一种阴离子 B ．溶液中溶质的物质的量之比为1 ：1 C ．反应后有CO 2气体逸出 D ．溶液中还可以吸收部分CO 2 阅读下文，完成11～13题硅晶体结构类似于类金刚石，低温下单质硅不活泼，与空气、水、酸均无作用，但可以与强碱和强氧化剂在适当湿度下作用，如硅能与卤素在加热或高温下生成四卤化硅，高价态硅的化合物可在高温下被碳、镁、氢气等还原剂单质硅；工业上也可用硅石与焦炭在高温下制金刚砂（SiC ），某高纯硅炼制厂利用食盐、石英、水、焦炭为原料制取用作半导体材料的高纯硅。