第四章 第4讲 碳及其化合物 无机非金属材料（Word教参）-【优化指导】2024高考化学一轮复习高中总复习·第1轮（人教单选版 浙江专用）

碳及其化合物 1．碳单质 (1)存在形式：碳单质有金刚石、石墨、C60等，它们互为同素异形体。 (2)三种重要的碳单质 金刚石 石墨 C60 空间 结构 碳原子 的排列 方式 空间网状结构，碳原子形成正四面体结构 片层状结构，层内碳原子形成正六边形 “足球”形状分子，碳原子形成正五边形和正六边形 物理 性质 熔点高，硬度大，不导电 熔点高，硬度小，能导电 不导电 (3)化学性质 相关反应的化学方程式 与O2反应 2C＋O2(不足)2CO C＋O2(足量)CO2 与氧化物 反应 CuO：CuO＋CCu＋CO↑(冶炼金属) SiO2：SiO2＋2CSi＋2CO↑(制取粗硅) H2O：C＋H2O(g)CO＋H2(制取水煤气) 与强氧化 性酸反应 浓硫酸：C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O浓硝酸：C＋4HNO4(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 2.碳的两种氧化物 (1)一氧化碳(CO) 无色无味气体，难溶于水 ①可燃性　可作燃料：2CO＋O22CO2。 ②还原性　可用于冶炼金属，CO还原Fe2O3：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2(写化学方程式)。 (2)二氧化碳(CO2) ①物理性质：CO2是一种无色、无味的气体，能溶于水，固态CO2俗称干冰。 ②化学性质：CO2是典型的酸性氧化物，也具有氧化性。Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2，反应的化学方程式为Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO。 3．碳酸(H2CO3) 二元弱酸、不稳定，其酸性比盐酸弱，常用CO2＋H2O代替H2CO3。 　　　　　　　　　　 　↓ 向BaCl2或CaCl2溶液中通入CO2气体，不会产生BaCO3或CaCO3沉淀 [微辨析1]　判一判 (1)12 g石墨烯和12 g金刚石均含有NA个碳原子(√) (2)活性炭具有吸附性，故可用于除异味和杀菌作用(×) (3)碳酸钡难溶于水，故可用于胃肠X射线造影检查(×) (4)向CaCl2溶液中通入CO2：Ca2＋＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2H＋(×) 无机非金属材料 1．硅酸盐材料 (1)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、石英砂 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 主要成分 — Na2SiO3、 CaSiO3和SiO2 — (2)玻璃生产中的两个重要反应： Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑； CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。 (3)硅酸盐的结构 在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，其结构如图所示： 硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。 2．新型无机非金属材料 (1)硅和二氧化硅 ①硅的位置及存在 硅位于元素周期表第三周期、第ⅣA族，处于金属与非金属过渡位置，是应用最为广泛的半导体材料。硅在自然界中主要 ↓ 以硅酸盐和氧化物(如水晶、玛瑙)的形式存在。 ②硅的性质和用途 ③二氧化硅的性质和用途 旁栏边角　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　必修第二册P22 　阅读教材“资料卡片——高纯硅的制备”，判断下列说法的正误。 (1)粗硅制备过程中，C与Si在高温下可能反应生成SiC(√) (2)Si与HCl的反应中，HCl起氧化剂和酸的作用(×) (3)Si与HCl、SiHCl3与H2反应中，Si元素均被还原(×) (4)利用石英砂制取高纯硅的过程，需要耗费大量的能源(√) (2)其他新型无机非金属材料 材料类别 主要特性 示例 用途 高温结 构陶瓷 能承受高温，强度高 氮化硅陶瓷 汽轮机叶片、轴承、永久性模具等 半导体 陶瓷 具有电学特性 二氧化锡陶瓷 集成电路中的半导体 光学材料 具有光学特性 光导纤维 光缆通讯、医疗、照明等 生物陶瓷 具有生物功能 氧化铝陶瓷 人造骨骼、人造关节、接骨螺钉 [微辨析2]　判一判 (1)SiO2具有导电性，故可用于制作光导纤维和光电池(×) (2)SiO2既能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，因此SiO2是两性氧化物(×) (3)向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸：Na2SiO3＋2H＋===H2SiO3↓＋2Na＋(×) (4)将SO2通入Na2SiO3溶液，产生胶状沉淀，则酸性：H2SO3>H2SiO3(√) 　碳及其化合物的性质与应用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　探究与创新能力、分析与推测能力 能力解读 新教材新高考 新教材 新教材增加“碳纳米材料”，介绍了富勒烯、碳纳米管、石墨烯等结构、