精品解析：第7讲 碳、硅及无机非金属材料

第四章　非金属及其化合物 第7讲碳、硅及无机非金属材料 1.结合真实情境中应用实例或通过实验探究，了解碳、硅及其重要化合物的主要性质，认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。 2.结合实例认识碳、硅及其化合物的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。 考点一　碳及其重要化合物 1.碳单质 (1)常见碳单质的结构和物理性质 常见的碳单质有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯、碳纳米管等，它们互为同素异形体。 【注意】 ①碳单质的结构不同导致物理性质不同，但化学性质相似。 ②同素异形体之间的转化是化学变化，且属于非氧化还原反应。 (2)化学性质 a．与O2的反应(用化学方程式表示)： ①O2不足：2C＋O22CO； ②O2充足：C＋O2CO2。 b．与氧化物反应(用化学方程式表示)： ①与CuO反应：2CuO＋C2Cu＋CO2↑； ②与Fe2O3反应：Fe2O3＋3C2Fe＋3CO↑； ③与CO2反应：CO2＋C2CO； ④与水蒸气反应：C＋H2O(g)CO＋H2(制水煤气)； ⑤与SiO2反应：SiO2＋2CSi＋2CO↑(制粗硅)；SiO2＋3CSiC＋2CO↑(制金刚砂) c．与强氧化性酸反应 ①与浓硫酸反应：C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。 ②与浓硝酸反应：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 (3)碳单质的用途： ①金刚石结构坚硬，作玻璃刻刀、机器钻头、装饰品等； ②石墨的细鳞片状结构质软、导电性、滑腻性、耐高温铅笔芯、电极、润滑剂、坩埚； ③木炭和活性炭的疏松多孔的结构吸附性吸附食品色素、除臭、防毒面具、冰箱除味剂等； ④作燃料，用于家庭取暖、做饭等； ⑤作还原剂：冶炼金属，如冶炼金属铜、铁等。 1. 12C、13C、14C是碳的三种同素异形体。(_____) 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。( ) 2.碳的氧化物(CO、CO2) (1)物理性质 色态味 密度(比空气) 水溶性 毒性 CO 无色、无 味、气体 小 难溶 有 CO2 大 能溶 无 (2)化学性质 ①CO具有较强的还原性，可以与O2、金属氧化物等发生反应。 如与Fe2O3反应：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。 ②CO2是典型的酸性氧化物，也具有氧化性。 a．酸性氧化物 ①与水反应：CO2＋H2OH2CO3 ②与碱反应：CO2少量：CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O；CO2足量：CO2＋NaOH=NaHCO3 ③与碱性氧化物反应：CO2＋CaO=CaCO3 ④与Ca(ClO)2盐溶液反应：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO(CO2少量)； Ca(ClO)2＋2CO2＋2H2O=Ca(HCO3)2＋2HClO(CO2过量)； b．氧化性 ①与C反应：CO2＋C2CO； ②与Mg反应：2Mg＋CO22MgO＋C 【特别提醒】溶液中通入CO2气体产生沉淀的问题：向BaCl2或CaCl2溶液中通入CO2气体，由于盐酸的酸性比碳酸的强，不会产生BaCO3或CaCO3沉淀。 【规律总结】CO2与碱、盐溶液的反应规律 1、与碱溶液的反应 (1)反应原理 NaOHNa2CO3NaHCO3 (2)反应后溶质成分的判断 x= 溶质成分 x≤1∶1 NaHCO3 1∶1<x<2∶1 Na2CO3、NaHCO3 x=2∶1 Na2CO3 x>2∶1 NaOH、Na2CO3 也可用数轴来表示： ①CO2＋Na2CO3＋H2O=2NaHCO3 ②CO2＋Na2SiO3＋2H2O=H4SiO4↓＋Na2CO3 或CO2＋Na2SiO3＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3 当CO2过量时，发生反应如下： 2CO2＋Na2SiO3＋2H2O=H2SiO3↓＋2NaHCO3 ③CO2＋Ca(ClO)2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO 2、与盐溶液的反应 (1)CO2与盐溶液的常见反应 碳酸是一种弱酸，其酸性比盐酸、醋酸要弱，因此，盐酸、醋酸能与碳酸盐反应；其酸性又比硅酸、次氯酸、苯酚、偏铝酸等强，因此，将CO2气体通入Na2SiO3、NaClO、、NaAlO2等盐溶液中，均能发生反应而生成相应的弱酸和碳酸(氢)盐，这就是“强酸制弱酸”原理的应用。如： ①CO2＋Na2CO3＋H2O=2NaHCO3 ②CO2＋Na2SiO3＋2H2O=H4SiO4↓＋Na2CO3 或CO2＋Na2SiO3＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3 当CO2过量时，发生反应如下： 2CO2