第四章 第14讲 碳、硅及无机非金属材料（教师用书）-【名师大课堂】2024年高考化学一轮总复习

第14讲　碳、硅及无机非金属材料 [课程标准]　1.掌握碳、硅元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解碳、硅元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。3.知道无机非金属材料等常见材料类型，结合实例认识材料组成、性能及应用的联系。 考点一　碳及其化合物 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。 (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与O2反应 O2足量：C＋O2CO2；O2不足：2C＋O22CO。 ②与氧化物反应 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）。 2．一氧化碳 (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＋O22CO2，淡蓝色火焰； ②还原CuO：CuO＋COCu＋CO2（冶炼金属）。 3．二氧化碳(CO2) (1)一种无色、无味的气体，能溶于水，固态CO2俗称干冰。 (2)分别与H2O、Na2O、Ca(OH)2（足量、澄清）、Mg反应。 (3)CO2在自然界中的循环 CO2的主要来源 大量含碳燃料的燃烧 自然界消耗 CO2的主要反应 ①溶于江水、海水中：CO2＋H2O⥫⥬H2CO3； ②光合作用将CO2转化为O2； ③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．碳酸的酸式盐与正盐的比较 (1)在水中的溶解性 ①含K＋、Na＋、NH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：①正盐>酸式盐>碳酸，如稳定性Na2CO3>NaHCO3>H2CO3；②可溶性正盐>难溶性正盐，如CaCO3高温分解，而K2CO3不易分解。 [诊断辨析]　正确的打“√”，错误的打“×”。 (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(　　) (4)向空气中排放二氧化碳会形成酸雨(　　) (5)向CaCl2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(　　) (6)氨化的饱和食盐水中通入足量的CO2气体，会析出晶体(　　) 答案：　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√ 要点一　碳元素的同素异形体 1．近年来科学家制造出大量的新物质，对下列三种物质的相关说法错误的是(　　) 石墨烯：从石墨中分离出来，是最薄、最坚硬的纳米材料 石墨炔：平面网状结构的全碳分子，具有优良的化学稳定性 纳米碳管：具有优良的场发射性能，制作阴极显像管、储氢材料 A.石墨烯具有良好的导电性 B．上述三种物质与金刚石互为同素异形体 C．石墨炔孔径略大于H2分子的直径，可作H2的提纯薄膜 D．上述三种物质与浓硫酸都能发生反应，但反应产物不同 D　[石墨烯和铜有着一样出色的导电性，因此具有良好的导电性，A正确；题述三种物质均为碳的单质，与金刚石互为同素异形体，B正确；碳原子半径大于氢原子，则石墨炔孔径大于H2分子的直径，可以容纳H2分子，则石墨炔是理想的H2提纯薄膜，C正确；题述三种物质都是碳的单质，在加热条件与浓硫酸都能发生反应，且反应产物相同，D错误。] 要点二　自然界中的碳循环 2．如图是碳循环中的一部分。以下对该图示的理解不正确的是(　　) A．倡导“低碳生活、减少CO2的排放”的思想主要涉及反应① B．反应②是在植物体内完成的 C．反应③是造成大气中CO2浓度逐渐升高的主要原因 D．反应④⑥是人为缓解温室效应的措施 C　[化石燃料燃烧生成的CO2是大气中CO2的主要来源，A项正确；植物体内的光合作用将CO2转化为葡萄糖，B项正确；导致大气中CO2浓度逐渐升高的主要原因是人为过度使用化石燃料、过度砍伐树木，C项错误；D项正确。] 3．研究CO2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CO2主要以4种无机碳形式存在，其中HCO占95%。写出CO2溶于水产生HCO的方程式：_____________________________________