人教高中化学第9讲 无机非金属材料 （讲）解析版.docx

第9讲 无机非金属材料
【学科核心素养】
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。
【知识点解读】
知识点一 碳及其重要化合物
1．碳单质
(1)结构、存在形态、物理性质和用途
存在形态
游离态和化合态
结构
金刚石：空间网状结构；
石墨：层状结构
同素异形体
金刚石、石墨、C60、C70
物理性质
金刚石：熔点高、硬度大；
石墨：硬度小、电的良导体、有滑腻感
用途
金刚石用作切割***，石墨用作电极、铅笔芯、高温润滑剂
(2)主要化学性质——还原性
可燃性
2C＋O2(不足)2CO、C＋O2(足量)CO2
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)
与强氧化
性酸反应
浓H2SO4：C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
浓HNO3：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
2．一氧化碳(CO)
(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)物理性质：CO2是一种无色、无味的气体，能溶于水，固态CO2俗称干冰。
(2)化学性质：与H2O、Na2O、Ca(OH)2(足量、澄清)、Mg反应的方程式分别为CO2＋H2OH2CO3、Na2O＋CO2===Na2CO3、CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O 2Mg＋CO22MgO＋C。
(3)CO2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。
(4)CO、CO2气体的除杂方法
CO中混有CO2
通过盛有NaOH溶液的洗气瓶，然后干燥气体
CO2中混有CO
通过盛有灼热CuO的硬质试管
CO2中混有少量SO2或HCl
通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，然后干燥气体
①澄清石灰水只用于检验CO2，不能用于除去混合气体中的CO2，应用NaOH溶液除去；
②CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液均无沉淀产生
4．碳酸(H2CO3)
弱酸、不稳定。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．碳酸的酸式盐和正盐的比较
(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，热稳定性顺序为正盐>酸式盐>碳酸，如稳定性：Na2CO3>NaHCO3>H2CO3。可溶性正盐>难溶性正盐，如CaCO
3高温分解，而K2CO3不易分解。
(3)水溶液酸碱性
物质的量浓度相同时，正盐溶液的pH大于其酸式盐溶液，如pH：Na2CO3溶液>NaHCO3溶液。
(4)与酸的反应
①CaCO3与盐酸反应的离子方程式：
CaCO3＋2H＋===H2O＋CO2↑＋Ca2＋。
②Ca(HCO3)2与盐酸反应的离子方程式：
HCO＋H＋===H2O＋CO2↑。
(5)与碱的反应
①Na2CO3与Ca(OH)2反应的离子方程式：
CO＋Ca2＋===CaCO3↓。
②NaHCO3与足量Ca(OH)2反应的离子方程式：
HCO＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O。
Ca(OH)2与足量NaHCO3反应的离子方程式：
Ca2＋＋2OH－＋2HCO===CaCO3↓＋CO＋2H2O。
知识点二 硅　无机非金属材料
一、硅单质
1．存在
硅单质主要有晶体和无定形两大类。
2．物理性质
带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大，有脆性。
3．化学性质
常温下与F2、HF、NaOH反应；加热时能与H2化合生成不稳定的氢化物SiH4，加热时还能与Cl2、O2化合分别生成SiCl4、SiO2。涉及的化学方程式如下