第16讲 无机非金属材料-【名师大课堂】2025年高考化学艺术生总复习必备（教师课件）

第五章　化工生产中的重要非金属 第16讲　无机非金属材料 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 01 考 点 一 02 考 点 二 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 考点一　碳及其化合物 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 正四面体 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 血红蛋白 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓ 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 C 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 1.20 mol·L-1≤c(NaOH)≤2.40 mol·L-1 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 考点二　碳、硅的氧化物 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 无 不 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 空间网状立体 大 高 固 低 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O CO2＋NaOH===NaHCO3 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 Ca(ClO)2＋CO2＋H2O=== CaCO3↓＋2HClO CO2＋Na2O===Na2CO3 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 不能 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 B 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 B 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 谢 谢 观 看 按ESC键退出全屏播放 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 1．碳 (1)碳存在形态、物理性质及用途 碳 最外层电子数 4 存在形态 游离态、化合态 结构 金刚石：____________空间网状结构；石墨：平面正六边形层状结构 物理性质 金刚石熔点高、硬度大；石墨熔点高、质软，有滑腻感 用途 金刚石可作切割刀具；石墨可作电极、铅笔芯 (2)碳的化学性质 CuO＋Ceq \o(=====,\s\up17(高温))Cu＋CO↑ C＋H2O(g)eq \o(=====,\s\up17(高温))CO＋H2 写出①～④的化学方程式： ①_____________________或_____________________。 ②_____________________。 ③_____________________________。 ④_____________________________ (制水煤气)。 C＋CO2eq \o(=====,\s\up17(高温))2CO 2C＋O2eq \o(=====,\s\up17(点燃))2CO CO2＋Ceq \o(=====,\s\up17(高温))2CO 2．碳的氧化物 (1)一氧化碳的性质及应用 ①物理性质：无色无味的气体，难溶于水，能使人中毒的原因是与人体内____________相结合，因缺氧而中毒。 ②化学性质及应用(写出有关化学方程式) a．可燃性：2CO＋O2eq \o(=====,\s\up17(点燃))2CO2，可作燃料。 b．还原性：CO还原Fe2O3的反应为3CO＋Fe2O3eq \o(=====,\s\up17(高温))2Fe＋3CO2，可用于冶炼金属。 [微点拨]　CO是不成盐氧化物，当引起人体中毒时，酸碱不能解毒。CO2是酸性氧化物，能形成温室效应，但不是大气污染物。 (2)CO2的性质及应用 化学式 CO2 构成 CO2分子 物理性质 气体，熔、沸点低，溶于水 与碱性氧化物反应 CaO＋CO2eq \o(=====,\s\up17(△))CaCO3 与碱溶液反应 2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O 与盐反应 ______________________________________________ 与碳反应 C＋CO2eq \o(=====,\s\up17(△))2CO 与H2O作用 CO2＋H2OH2CO3 与酸反应 不反应 用途 干冰用于人工降雨，合成肥料 一、碳及其化合物知识综合应用 1．在高温下碳与二氧化硅反应的特殊性。反应2C＋SiO2eq \o(=====,\s\up17(高温))2CO↑＋Si中，虽然单质C能把单质Si置换出来，但不能说明单质C的还原性比单质Si的强。 2．CO、CO2气体的除杂方法 (1)CO中混有CO2：通过盛有NaOH溶液的洗气瓶，然后干燥气体。 (2)CO2中混有CO：通过盛有灼热CuO的硬质玻璃管。 (3)CO2中混有SO2、HCl：通过盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶，然后干燥气体。 说明　由于HCl的酸性强于H2CO3、H2SO3，所以CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液中均无沉淀产生。 二、CO2与碱反应产物的判断 1．CO2与单一组分碱反应 以CO2与NaOH溶液反应为例： CO2(少量)＋2NaOH===Na2CO3＋H2O CO2(过量)＋NaOH===NaHCO3 当n(OH－)∶n(CO2)的值不同时反应产物如下： (1)当n(OH－)∶n(CO2)≥2∶1，即NaOH过量时，反应产物只有Na2CO3； (2)当n(OH－)∶n(CO2)≤1∶1，即CO2过量时，反应产物只有NaHCO3； (3)当1∶1＜n(OH－)∶n(CO2)＜2∶1时，产物是Na2CO3和NaHCO3的混合物。此时，n(Na2CO3)＝n(NaOH)－n(CO2)，n(NaHCO3)＝2n(CO2)－n(NaOH)。 2．CO2与多组分碱反应 如CO2通入NaOH、Ca(OH)2的混合溶液，反应的顺序是 ①Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O；②2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O；③Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3；④CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2。 CO2是自然界碳循环中的重要物质。下列过程会引起大气中CO2含量上升的是(　　) A.光合作用　　　　　　 B．自然降雨 C.化石燃料的燃烧 D．碳酸盐的沉积 解析：光合作用能够吸收CO2，不会使大气中CO2的含量上升，A不符合题意；自然降雨会溶解吸收CO2，不会使大气中CO2的含量上升，B不符合题意；化石燃料燃烧会释放CO2，使大气中CO2的含量上升，C符合题意；生成碳酸盐会消耗CO2，不会使大气中CO2的含量上升，D不符合题意。 CO2是重要的化工原料，也是应用广泛的化学产品。某H2中含2.40 mol CO2，将该混合气体通入2.00 L NaOH溶液中，CO2被完全吸收。如果NaOH完全反应，则该NaOH溶液的浓度为　 　。 解析：一定量的CO2与一定量的NaOH溶液完全反应，生成物可能有三种情况：①Na2CO3；②NaHCO3；③Na2CO3和NaHCO3的混合物。利用极值法进行计算：假设只生成NaHCO3，则根据CO2＋NaOH===NaHCO3可得n(NaOH)＝n(CO2)＝2.40 mol，则c(NaOH)＝ eq \f(2.40 mol,2.00 L)＝1.20 mol·L-1；假设只生成Na2CO3，根据CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O可得n(NaOH)＝2n(CO2)＝4.80 mol，则c(NaOH)＝ eq \f(4.80 mol,2.00 L)＝2.40 mol·L-1；综上可知，NaOH溶液的浓度应该为1.20 mol·L-1≤c(NaOH)≤2.40 mol·L-1。 1．一氧化碳 (1)物理性质：______色气体，有毒，______溶于水。 (2)化学性质 ①燃烧：________________________。 ②还原CuO：________________________。 (3)用途：燃料，冶炼金属。 2CO＋O2eq \o(=====,\s\up17(点燃))2CO2 CO＋CuOeq \o(=====,\s\up17(△))Cu＋CO2 2．二氧化碳和二氧化硅的比较 (1)结构与物理性质的比较 二氧化硅(SiO2) 二氧化碳(CO2) 结构 ________________结构，不存在单个分子 存在单个CO2分子 物理 性质 硬度______，熔、沸点______，常温下为______体，不溶于水 熔、沸点______，常温下为气体，微溶于水 (2)化学性质的比较 二氧化硅(SiO2) 二氧化碳(CO2) 与水反应 不反应 CO2＋H2OH2CO3 与酸反应 只与氢氟酸反应： ___________________________ 不反应 与碱(NaOH) 溶液反应 _______________________________ ①CO2少量 ___________________________ ②CO2足量： ___________________________ 与盐反应 如与Na2CO3反应： _______________________________ 如与Ca(ClO)2反应： _________________________ _________________________ 与碱性氧化 物反应 如与CaO反应： SiO2＋CaOeq \o(=====,\s\up17(高温))CaSiO3 如与Na2O反应： _________________________ 用途 光导纤维、光学仪器、电子部件 制饮料、制碳酸盐 SiO2＋Na2CO3eq \o(=====,\s\up17(高温))Na2SiO3＋CO2↑ 3.二氧化硅的特殊性 (1)SiO2是H2SiO3的酸酐，它不溶于水，________(填“能”或“不能”)直接与水作用制备H2SiO3。 (2)酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO2能与HF反应： SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 1．硅及其化合物用途的易错点 (1)用作半导体材料的是晶体硅而不是SiO2，用于制作光导纤维的是SiO2而不是晶体硅，计算机芯片的主要成分是晶体硅而不是SiO2。 (2)水晶、石英、玛瑙、硅石、沙子等的主要成分是SiO2，而不是硅酸盐。 (3)传统无机非金属材料(陶瓷、水泥、普通玻璃)的主要成分是硅酸盐。 2．碳、硅及其化合物的转化 3．无机非金属材料的性质与用途 硅酸盐产品具有硅及其化合物的性质，此类产品要合理使用。如玻璃、陶瓷中含SiO2，可与NaOH发生反应，所以在使用时要注意以下几点： (1)玻璃仪器的使用：在常温下，SiO2与NaOH溶液反应较慢，可用玻璃仪器盛装碱性物质，但瓶塞要用橡胶塞。 (2)石英坩埚、瓷坩埚(都属于陶瓷类产品)的使用：对坩埚加热时通常温度很高，高温下SiO2与碱易反应，所以加热碱性(如NaOH和Na2CO3)固体时，通常不用瓷坩埚或石英坩埚，而是用铁坩埚或石墨坩埚。 （2023·湖北卷）工业制备高纯硅的主要过程如下： 石英砂 eq \o(——————→,\s\up20(焦炭),\s\do20(1 800～2 000 ℃))粗硅 eq \o(————→,\s\up20(HCl),\s\do20(300 ℃))SiHCl3 eq \o(————→,\s\up20(H2),\s\do20(1 100 ℃))高纯硅 下列说法错误的是(　　) A.制备粗硅的反应方程式为SiO2＋2C eq \o(=====,\s\up20(高温))Si＋2CO↑ B.1 mol Si含Si—Si键的数目约为4×6.02×1023 C.原料气HCl和H2应充分去除水和氧气 D.生成SiHCl3的反应为熵减过程 解析：石英砂(SiO2)和焦炭在高温下反应生成Si和CO，A正确；Si晶体中每个Si原子与4个Si原子成键，平均1个Si原子形成2个Si—Si键，故1 mol Si所含Si—Si键的数目为2×6.02×1023，B错误；SiHCl3易水解，氢气中混有氧气可能会发生爆炸，故原料气HCl和H2应充分去除水和氧气，C正确；Si＋3HCl(g)===SiHCl3(g)＋H2(g)为气体分子数减小的反应，为熵减反应，D正确。 下列除杂方法正确的是(　　) A.SiO2中含Al2O3杂质，可以加入足量NaOH溶液然后过滤除去 B.CO2中含有CO杂质，可以通入盛有CuO的玻璃管且加热 C.CO2中含有HCl杂质，可以通过盛有Na2CO3溶液的洗气瓶 D.Na2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可以通入足量的CO2，然后过滤 解析：A项，SiO2、Al2O3均与NaOH溶液反应，错误；B项，CO与CuO加热条件下生成CO2，正确；C项，应通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶除去CO2中含有的HCl杂质，错误；D项，Na2CO3与CO2反应会生成NaHCO3，引入NaHCO3杂质，错误。 $$