第四章 第4讲 无机非金属材料 化学与可持续发展-【导与练】2024高考化学一轮复习高中总复习第1轮教师用书word（新教材，人教版）

第4讲　无机非金属材料　化学与可持续发展 一、碳及其重要化合物 1.碳单质 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。 2.碳的两种氧化物 　　　　　　　无色无味气体,有毒性,难溶于水 (1)一氧化碳(CO)。 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。 无色无味气体,能溶于水,固态俗称干冰 (2)二氧化碳(CO2)。 ①CO2具有酸性氧化物的通性,能与碱、碱性氧化物、某些盐等反应。 如向Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2,反应的化学方程式为Ca(ClO)2+CO2+H2OCaCO3↓+2HClO。 ②CO2具有氧化性,点燃时能与金属Mg等反应,如2Mg+CO22MgO+C。 (3)CO与CO2的相互转化。 CO2CO 3.碳酸和碳酸盐 (1)碳酸。 二元弱酸、不稳定,常用CO2+H2O代替H2CO3,但酸性比苯酚、次氯酸强。 (2)碳酸的正盐和酸式盐的比较。 项目 正盐(C) 酸式盐(HC) 溶解性 只有钾、钠、铵盐 可溶 一般都可溶 热稳定性 正盐>酸式盐 溶液pH 同浓度:正盐>酸式盐 相互转化 CHC 4.碳元素在自然界中的循环 (1)CO2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。 ①溶于江水、海水中:CO2+H2OH2CO3。 ②光合作用将CO2转化为O2。 ③岩石的风化:CaCO3+H2O+CO2Ca(HCO3)2。 [理解·辨析] 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。 (1)不同碳单质的物理性质存在差异是因为含碳量不同。(　　) (2)水墨画可长久保存不变色是因为在常温下碳的化学性质不活泼。(　　) (3)二氧化碳能使紫色石蕊溶液变红,说明二氧化碳具有酸性。(　　) (4)石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应。(　　) (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。(　　) 解析:(1)不同碳单质的物理性质存在差异是因为不同的碳单质结构不同。(3)二氧化碳与水反应生成的碳酸具有酸性。(4)碳元素化合价没有发生变化,因此不属于氧化还原反应。(5)碳酸酸性弱于盐酸,因此二氧化碳与CaCl2溶液不反应。 答案:(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)× 二、硅及其化合物 1.硅 存在 自然界中硅元素以化合态形式存在 结构 空间立体网状结构 物理 性质 灰黑色固体,有金属光泽,质脆,熔点高,硬度大 化学 性质 与O2 反应 Si+O2SiO2 与F2 反应 Si+2F2SiF4 与氢氟 酸反应 Si+4HFSiF4↑+2H2↑ 与NaOH 溶液反应 Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑ 制备 方法 ①制取粗硅:2C+SiO2Si(粗)+2CO↑; ②粗硅提纯:Si+3HClSiHCl3+H2,SiHCl3+H2Si+3HCl 用途 ①良好的半导体材料;②太阳能电池;③计算机芯片 2.二氧化硅 存在 普通的沙(细小的石英晶体)、 水晶(纯石英,无色透明晶体)、石英、玛瑙 结构 由硅、氧原子构成空间网状结构 物理 性质 难溶于水,熔点高、硬度大 化学 性质 与碱 反应 SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O 与碱性 氧化物 反应 SiO2+CaOCaSiO3 与盐 反应 SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑ 氧化性 SiO2+2CSi+2CO↑ 溶于 氢氟酸 SiO2+4HFSiF4↑+2H2O 用途 光导纤维、光学仪器、电子部件 3.硅酸盐 (1)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大、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。 (2)硅酸钠。 物理 性质 白色、可溶于水的粉末状固体,其水溶液俗称水玻璃,有黏性 化学 性质 ①与盐酸反应的化学方程式: Na2SiO3+2HCl2NaCl+H2SiO3↓; ②与CO2水溶液反应的化学方程式: Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3↓ 用途 黏合剂(矿物胶),耐火阻燃材料 [理解·辨析] 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。 (1)晶体硅熔点高、硬度大,故可用于制作半导体材料。(　　) (2)Si和SiO2都可用于制造光导纤维。(　　) (3)SiO2是酸性氧化物,可溶于强碱(NaOH),不溶于任何酸。(　　) (4)SiO2能与氢氟酸反应,因此可用氢氟酸刻蚀玻璃。(