人教高中化学第11讲 碳、硅及无机非金属材料（精讲）（解析版）.docx

第四章 非金属及其化合物
第11讲 碳、硅及无机非金属材料（精讲）
【考情分析】
本讲内容在高考中碳、硅及其化合物的知识单独考查的题目较少。常与晶体结构、元素周期律、化学方程式及化工流程相结合，重在考查考生创新思维以及理论联系实际的能力。题型以选择题、推断题为主，难度适中。
【核心素养分析】
1.变化观念与平衡思想：根据碳、硅的结构，预测在一定条件下碳、硅及其化合物可能发生的化学变化。
2.科学态度与社会责任：关注与碳、硅有关的热点问题（如光导纤维、硅电池、半导体材料），形成可持续发展的意识；知道碳、硅及其化合物对社会发展的重大贡献。
【网络构建】
【知识梳理】
智能点一 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。
(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***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。
2．CO和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。
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***酸强。
(2)碳酸的正盐和酸式盐的比较
正盐(CO)
酸式盐(HCO)
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
COHCO
4、碳元素在自然界中的循环
①CO2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：
a．溶于江水、海水中：CO2＋H2OH2CO3；
b．光合作用将CO2转化为O2；
c．岩石的风化：CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2。
智能点二 硅及其化合物　
1．硅
(1)硅的结构与物理性质
(2)化学性质
a．常温
①与氢***酸反应的化学方程式：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑；
②与NaOH溶液反应的化学方程式：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑；
③与F2反应的化学方程式:Si＋2F2===SiF4
b．高温
①与O2反应：Si＋O2SiO2。
②与Cl2反应：Si＋Cl2SiCl4
(3)硅的工业制法
①原料：石英砂和焦炭
②制备：SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑
③提纯：Si(粗)＋2Cl2SiCl4；SiCl4＋2H2Si(纯)＋4H