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轮教学课件PPT（新教材，人教版）

第4讲　无机非金属材料　 化学与可持续发展 必备知识·整合 化学 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 (1)一氧化碳(CO)。 无色无味气体,有毒性,难溶于水 ②还原性:可用于冶炼金属,CO还原Fe2O3: 。 (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 . 。 CaCO3↓+2HClO 无色无味气体,能溶于水,固态俗称干冰 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。 > > 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。 ②光合作用将CO2转化为O2。 [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。(　　) 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。 × (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。(　　) 解析:(3)二氧化碳与水反应生成的碳酸具有酸性。 × (4)石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应。(　　) 解析:(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)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:(5)碳酸酸性弱于盐酸,因此二氧化碳与CaCl2溶液不反应。 × 二、硅及其化合物 1.硅 高 大 Na2SiO3+2H2↑ 2.二氧化硅 高 大 Na2SiO3+CO2↑ 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 、熔点 、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。 大 高 (2)硅酸钠。 水玻璃 (1)晶体硅熔点高、硬度大,故可用于制作半导体材料。(　　) × [理解·辨析] 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。 解析:(1)硅导电性介于导体和绝缘体之间,因此可用于制作半导体材料。 (2)Si和SiO2都可用于制造光导纤维。(　　) 解析:(2)单质硅不能用于制造光导纤维。 × (3)SiO2是酸性氧化物,可溶于强碱(NaOH),不溶于任何酸。(　　) 解析:(3)SiO2能与氢氟酸反应。 × (4)SiO2能与氢氟酸反应,因此可用氢氟酸刻蚀玻璃。(　　) √ × (6)二氧化硅为立体网状结构,其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2。 (　　) 解析:(6)每个硅原子周围有4个硅氧单键,因此硅原子和硅氧单键个数之比为 1∶4。 × 三、无机非金属材料 1.传统无机非金属材料,如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料 项目 陶瓷 玻璃 水泥 主要 原料 黏土 石灰石、石英砂、纯碱 黏土、 石灰石 主要 设备 陶瓷窑 玻璃窑 水泥回转窑 变化 复杂的物理、化学变化过程 主要反应: . 、 . . 复杂的物理、化学变化过程 Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+ 2.新型无机非金属材料 (1)新型陶瓷。 材料类型 主要特性 示例 用途 高温 结构 陶瓷 耐高温、抗氧化、耐磨蚀 碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等在高温下烧结而成 火箭发动机的尾管及燃烧室、汽车发动机、高温电极材料等 压电 陶瓷 实现机械能与电能的相互转化 钛酸盐、锆酸盐 滤波器、扬声器、超声波探伤器、点火 器等 透明 陶瓷 优异的光学性能,耐高温,绝缘性好 氧化铝、氧化钇、氮化铝、氟化钙 高压钠灯、激光器、高温探测窗等 超导 陶瓷 在某一临界温度下电阻为零 — 可用于电力、交通、医疗等领域 (2)碳纳米材料。 项目 结构特点 性能 应用 富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子 — 代表物C60开启了碳纳米材料研究和应用的新时代 碳纳 米管 由石墨片层卷成的管状物,具有纳米尺度的直径 比表面积大,高强度,优良的电学性能 用于生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 只有一个碳原子直径厚度的单层石墨 电阻率低,