第24讲 碳、硅及其化合物、无机非金属材料 -备战2024年高考化学【一轮·夯基提能】复习精讲精练

备战2024年高考化学【一轮·夯基提能】复习精讲精练 第24讲 碳、硅及其化合物、无机非金属材料 本讲复习目标 1．掌握C、Si单质及其重要化合物的制备方法、性质和用途。 2．掌握无机非金属材料的组成、性能及用途。 夯基·知识精讲 一．碳及其重要化合物 碳族元素：碳、硅、锗、锡、铅均属于第ⅣA族元素，又称碳族元素，其价电子排布式为ns2np2。 碳原子的最外电子层有4个电子，原子结构示意图为 ，其原子既不易失去电子，也不易得到电子，主要形成四价的化合物。 碳是构成有机物的主要元素，在自然界中碳元素既有游离态，又有化合态。 1．碳单质 （1）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。 用途：金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯。 （2）主要化学性质——还原性 可燃性 2C＋O2(不足)2CO、C＋O2(足量)CO2 与氧化物反应 CO2：C＋CO22CO CuO：2CuO＋C2Cu＋CO2↑(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H2SO4：C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O； 浓HNO3：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 2．碳的氧化物(CO、CO2)的比较 CO CO2 物理性质 无色无味气体、密度比空气小、难溶于水 无色无味气体、密度比空气大、可溶于水(溶解度小) 毒性 有毒(易结合血红蛋白) 无毒(温室效应) 化学性质 还原性 可燃性（蓝色火焰）、还原氧化铁 无(灭火) 氧化性 — ①与炽热炭反应： C＋CO22CO ②Mg在CO2中燃烧： 2Mg＋CO22MgO＋C 与水反应 — CO2＋H2OH2CO3 与碱反应(澄清石灰水) — Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O (检验CO2) 用途 用作燃料、冶炼金属 灭火、制汽水、植物肥料、化工原料等 【拓展】检验CO2中是否存在CO的装置及作用 各装置的作用是： A——除去混合气体中的CO2 B——检验混合气体中CO2是否除尽 C——干燥气体 D——CO还原CuO：CO＋CuOCu＋CO2 E——安全瓶，防倒吸 F——验证CO的氧化产物CO2 G——除去尾气中的CO，防止污染环境 确定混合气体中含有CO的实验现象是： D中的物质由黑色变成光亮的红色，B中无明显现象，F中的澄清石灰水变浑浊。 3．碳酸(H2CO3) 弱酸、不稳定，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。 4．碳酸的正盐和酸式盐的比较 正盐(CO) 酸式盐(HCO) 溶解性 只有钾、钠、铵盐可溶 一般都可溶 溶解度 一般而言，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 热稳定性 正盐>酸式盐>碳酸 溶液pH 同温度、同浓度：正盐>酸式盐 相互转化 COHCO 碳酸的酸式盐加适量强碱或固体加热就生成碳酸的正盐；向碳酸的正盐的水溶液通入CO2可转化成酸式盐。 【例题1】如图是某元素常见物质的“价一类”二维图，f为钠盐。下列说法不正确的是（ ） A．物质a既可被氧化，也可被还原 B．可存在a→b→d→e→f的转化关系 C．可通过灼热的氧化铜除去d中混有的少量c D．向足量f溶液中加入少量稀盐酸，一定没有CO2产生 【例题2】海洋碳循环是全球碳循环的重要组成部分，是影响全球气候变化的关键控制环节。下图为海洋中碳循环的简单原理图。下列说法错误的是（ ） A．海洋碳循环过程中能将太阳能转化为化学能 B．钙化释放CO2的离子方程式：2HCO+Ca2+=CaCO3↓+CO2↑+H2O C．影响海洋碳循环的因素主要有海水的酸碱性、水温、藻类生物的分布等 D．光合作用，每生成0.1mol(CH2O)x转移电子数为4NA(NA表示阿伏伽德罗常数) 【例题3】通过资源化利用的方式将CO2转化为具有工业应用价值的产品(如图所示)，是一种较为理想的减排方式，下列说法中正确的是(　　) A．CO2经催化分解为C、CO、O2的反应为放热反应 B．除去Na2CO3固体中少量NaHCO3可用热分解的方法 C．过氧化尿素和SO2都能使品红溶液褪色，其原理相同 D．由CO2和H2合成甲醇，原子利用率达100% 【例题4】新材料的新秀——石墨烯和氧化石墨烯已成为物理、化学、材料科学研究的国际热点课题。其结构模型如图所示： 下列有关说法正确的是（ ） A．石墨烯是一种新型化合物 B．氧