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第四单元非金属及其化合物第一课时碳、硅及无机非金属材料复习目标：1．掌握碳、硅单质及其重要化合物的主要性质及应用。
2．了解碳、硅单质及其重要化合物对环境质量的影响。
3．了解常见的无机非金属材料。
4．了解碳、硅及其重要化合物的制备方法。
考点一碳、硅的性质及其应用自主梳理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，全部以化合态存在，是一种亲氧元素，单质硅有晶体和无定形两种。
Wa1TNGnS4NEziPgg0nJK2ErBh9nverVScm9Lm527FcfNAqMQyBO72kihJqBEjREC RMnVGvTUkC4QpE0QnwXCCNPS4R1WuoONyDVO。
2．碳、硅单质的结构、物理性质与用途的比较碳硅结构金刚石：空间网状结构；石墨：层状结构晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构物理性质金刚石熔点高、硬度大石墨熔点高、质软，有滑腻感晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高用途金刚石用于制造切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯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（1）碳单质的化学性质——还原性。
①与O2的反应(用化学方程式表示)：O2不足：2C＋O22CO；O2充足：C＋O2CO2。
②与其他物质的反应(用化学方程式表示)：与CuO反应：2CuO＋C=======高温2Cu＋CO2↑(可用于金属的冶炼)；与CO 2反应：CO 2＋C =======高温2CO ；与水蒸气反应：C ＋H 2O(g)=======高温CO ＋H 2(制水煤气)；与浓硫酸反应：C ＋2H 2SO 4(浓)=====△CO 2↑＋2SO 2↑＋2H 2O 。
（2）硅的化学性质——还原性。
①与氢氟酸反应的化学方程式：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑；②与NaOH 溶液反应的化学方程式：Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑；③与O 2反应：Si ＋O 2=====△ SiO 2。
第四章 非金属及其化合物第12讲 碳、硅及无机非金属材料[考纲要求] 1.了解碳元素、硅元素的单质的主要性质及应用。
2.了解碳元素、硅元素的重要化合物的主要性质及应用。
3.了解碳元素、硅元素的单质及其重要化合物对环境质量的影响。
考点一 碳、硅单质及其重要化合物的性质1．C 、Si 单质的存在形态、物理性质及用途(1)自然界中的碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有化合态。
碳单质主要有金刚石、石墨、C 60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。
碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。
(1)碳⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎧ 与O 2反应⎩⎨⎧ O 2足量：C ＋O 2=====点燃 CO 2O 2不足：2C ＋O 2=====点燃 2CO 与氧化物反应⎩⎪⎨⎪⎧ CuO：2CuO ＋C=====△2Cu ＋冶炼金属SiO 2：SiO 2＋2C=====高温Si ＋制取粗硅H 2O ：C ＋H 2=====高温CO ＋H 2制取水煤气与强氧化性酸反应⎩⎪⎨⎪⎧ 浓H 2SO 4：C ＋2H 2SO 4浓=====△ CO 2↑＋2SO 2↑＋2H 2O 浓HNO 3：C ＋4HNO 3浓 =====△ CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O(2)Si ⎩⎪⎨⎪⎧ 与非金属单质反应⎩⎪⎨⎪⎧ O 2：Si ＋O 2=====△SiO 2F 2：Si ＋2F 2===SiF 4Cl 2：Si ＋2Cl 2=====△SiCl 4与氢氟酸反应：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑3．二氧化碳和二氧化硅的比较CO 2＋H 22CO 31．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”(1)用活性炭去除冰箱中的异味，没有发生化学反应。
( )(2)12C 、13C 、14C 是碳的三种同素异形体。
( )(3)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料。
( )(4)SiO 2既能和NaOH 溶液反应又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物。
第1节碳、硅及无机非金属材料考试说明1．了解碳、硅单质及其化合物的主要性质及应用。
2．了解碳、硅及其化合物对环境质量的影响。
3．了解常见无机非金属材料的性质和用途。
命题规律碳、硅及其化合物的性质是高考的常考点，其考查方式有：结合原子结构、元素周期律以选择题型考查碳、硅及其化合物的性质及应用；以新材料、新技术为背景结合工艺流程图以填空题型考查碳、硅的化合物的性质及应用等。
考点1 碳、硅单质及其氧化物的性质1．碳单质的存在、性质和用途2．硅单质的存在、性质和制备 (1)结构及物理性质(2)化学性质硅的化学性质不活泼，常温下不能被浓硫酸、浓硝酸等强氧化剂氧化，只能与F 2、氢氟酸、强碱溶液反应；在加热条件下，能与O 2、Cl 2等少数非金属单质化合。
写出下列相关反应的化学方程式：(3)工业制备反应原理：①制粗硅SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑，②粗硅的提纯Si ＋2Cl 2=====高温SiCl 4、SiCl 4＋2H 2=====高温Si ＋4HCl 。
3．碳和硅的氧化物 (1)一氧化碳CO 是无色无味的有毒气体，不溶于水，可用作气体燃料和冶金工业的还原剂。
(2)二氧化碳和二氧化硅(1)硅与碱溶液反应时，硅为还原剂，H 2O 为氧化剂。
(2)不能依据反应2C ＋SiO 2=====高温Si ＋2CO↑来说明C 的还原性比Si 强，也不能依据反应SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑来说明SiO 2水化物的酸性比H 2CO 3强。
(3)用于半导体材料的是高纯的晶体硅，用作光导纤维材料的是SiO 2。
(4)SiO 2是碱性氧化物，但能与HF 反应，因此盛放氢氟酸不能用玻璃瓶，要用特制的塑料瓶。
盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，因为SiO 2与碱溶液反应生成具有黏性的Na 2SiO 3。
【基础辨析】判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)硅单质广泛存在于自然界中，天然存在的单质硅叫硅石。
推荐学习年高考化学一轮综合复习第四章非金属及其化合物第讲碳硅及无机非金属材料练习————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：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 ①可燃性②与氧化物反应⎩⎪⎨⎪⎧CuO ：2CuO ＋C=====△2Cu ＋CO 2↑(冶炼金属)SiO 2：SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO ↑(制取粗硅)H 2O ：C ＋H 2O (g )=====高温CO ＋H 2(制取水煤气)③与强氧化性酸反应⎩⎪⎨⎪⎧浓H 2SO 4：C ＋2H 2SO 4(浓)=====△CO 2↑＋2SO 2↑＋2H 2O浓HNO 3：C ＋4HNO 3(浓)=====△CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O2．一氧化碳(1)物理性质：无色气体，有毒，难溶于水。
(2)化学性质——还原性①燃烧：2CO ＋O 2=====点燃2CO 2，淡蓝色火焰； ②还原CuO ：CuO ＋CO=====△Cu ＋CO 2(冶炼金属)。
3．二氧化碳(CO 2)(1)一种无色、无味的气体，能溶于水，固态CO 2俗称干冰。
(2)与H 2O 、Na 2O 、Ca(OH)2(足量、澄清)、Mg 反应的方程式分别为CO 2＋H 2O ??H 2CO 3，Na 2O ＋CO 2===Na 2CO 3，CO 2＋Ca(OH)2===CaCO 3↓＋H 2O ，2Mg ＋CO 2=====点燃2MgO ＋C 。
(3)CO 2在自然界中的循环①CO2的主要来源：大量含碳燃料的燃烧。
②自然界消耗CO2的主要反应：a．溶于江水、海水中：CO2＋H2O??H2CO3；b．光合作用将CO2转化为O2；c．岩石的风化：CaCO3＋H2O＋CO2===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CO2＋H2O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①含K＋、Na＋、NH＋4的正盐易溶于水，其余一般不溶于水；酸式盐均能溶于水。
②一般来说，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)2>CaCO3；可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度，如溶解度Na2CO3>NaHCO3。
(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Na2CO3>NaHCO3>H2CO3。
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>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)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Na 2CO 3溶液中通入过量的CO 2气体，有晶体析出(√) 解析 NaHCO 3的溶解度比Na 2CO 3的小。
(5)向NaAlO 2溶液中通入CO 2气体，一开始有白色沉淀生成，CO 2过量，沉淀溶解(×) 解析 Al(OH)3不能溶于H 2CO 3。
(6)向饱和NaCl 的氨溶液中通入过量CO 2气体，有晶体析出(√) 解析 会析出NaHCO 3晶体。
确定混合气体(CO 、CO 2)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CO 2气体。
B ：检验混合气体中CO 2是否除尽。
E ：除去尾气中的CO 2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：CO ＋CuO=====△Cu ＋CO 2。
(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： ①CO(CO 2)：___________________________________________。
②CO 2(CO)：___________________________________________。
答案 ①通过盛有浓NaOH 溶液的洗气瓶 ②通过盛放灼热CuO 的硬质玻璃管题组一 CO 2通入碱溶液中反应产物的定量分析1．(2018·汕头模拟)将足量CO 2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CO 2体积(V )的关系正确的是( )答案 D解析 CO 2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K 2CO 3立即会与Ca(OH)2反应生成CaCO 3，因此，可以看成CO 2先与Ca(OH)2反应，所以通CO 2后立即有CaCO 3生成。
第二步还要判断CO 2是先跟KOH 反应还是先与生成的CaCO 3反应，同样可以采用假设法判断，即如果先与CaCO 3反应，则生成的Ca(HCO 3)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CaCO 3反应，直至沉淀完全溶解，故选D 。
2．标准状况下，将3.36LCO 2气体通入200mL1.00mol·L －1NaOH 溶液中，充分反应后溶液中c (CO 2－3)与c (HCO －3)的比值为( 不考虑CO 2－3、HCO －3的水解)( ) A ．1∶1 B ．1∶2 C ．2∶1 D ．1∶3答案 B 解析 n (CO 2)＝3.36L 22.4L·mol－1＝0.150mol ，n (NaOH)＝0.200L ×1.00mol·L －1＝0.200moln (NaOH )n (CO 2)＝0.2mol 0.15mol ＝43，即1＜n (NaOH )n (CO 2)＜2，反应产物为Na 2CO 3、NaHCO 3，设其物质的量分别为x 、y ，则⎩⎪⎨⎪⎧2x ＋y ＝0.2mol x ＋y ＝0.15mol ，解得⎩⎪⎨⎪⎧x ＝0.05moly ＝0.10mol ，所以n (CO 2－3)n (HCO －3)＝12。
题组二 CO 2的综合利用3．[2015·北京理综，27(1)(2)(3)]研究CO 2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CO 2主要以4种无机碳形式存在，其中HCO －3占95%。
写出CO 2溶于水产生HCO －3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释放出的O 2只来自于H 2O 。
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：________＋________=====光能叶绿体(CH 2O)x ＋x 18O 2＋x H 2O(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CO 2。
用N 2从酸化后的海水中吹出CO 2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。
②滴定。
将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO 3，再用x mol·L －1HCl 溶液滴定，消耗y mLHCl 溶液。
海水中溶解无机碳的浓度＝________mol·L －1。
答案 (1)CO 2＋H 2O ??H 2CO 3、H 2CO 3??H ＋＋HCO －3(2)①2HCO －3＋Ca 2＋===CaCO 3↓＋CO 2↑＋H 2O ②x CO 2 2x H 218O(3)①②xyz解析 (1)CO 2溶于水生成H 2CO 3，H 2CO 3电离出H ＋和HCO －3。
(2)①根据钙化作用的反应物是HCO －3和Ca 2＋，生成物是CaCO 3和CO 2，故不难写出反应的离子方程式为2HCO －3＋Ca 2＋===CaCO 3↓＋CO 2↑＋H 2O 。
②根据元素守恒及示踪原子的标记知，方程式中的空白处为x CO 2和2x H 218O 。
(3)①该装置为洗气装置，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。
②根据该滴定过程得关系式：CO 2～HCO －3～HCl ，n (CO 2) ＝n (HCl)＝x mol·L －1×y ×10－3L ＝xy ×10－3mol ，所以c (CO 2)＝xy ×10－3mol z ×10－3L ＝xy zmol·L －1。
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。
