?第12講　含硅礦物與信息材料
【課標要求】　1.掌握碳、硅元素單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應用。2.了解碳、硅元素單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境質(zhì)量的影響。3.了解常見無機非金屬材料的性質(zhì)和用途。


考點1　碳及其重要化合物


1．碳單質(zhì)
(1)存在形式
有金剛石、石墨、無定形碳、足球烯，它們互為同素異形體。
(2)結(jié)構(gòu)
金剛石：正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；
石墨：平面正六邊形層狀結(jié)構(gòu)。
(3)物理性質(zhì)
金剛石熔點高、硬度大；石墨熔點高、質(zhì)軟，有滑膩感。
(4)主要化學性質(zhì)——還原性
①與O2反應
O2足量：C＋O2CO2；O2不足：2C＋O22CO。
②與氧化物反應
CuO：2CuO＋C2Cu＋CO2↑(冶煉金屬)；
SiO2：SiO2＋2CSi＋2CO↑(制取粗硅)；
H2O：C＋H2O(g)CO＋H2(制取水煤氣)。
2．一氧化碳
(1)物理性質(zhì)：無色氣體，有毒，難溶于水。
(2)化學性質(zhì)——還原性
①燃燒：2CO＋O22CO2，淡藍色火焰；
②還原CuO：CuO＋COCu＋CO2(冶煉金屬)。
3．二氧化碳(CO2)
(1)一種無色、無味的氣體，能溶于水，固態(tài)CO2俗稱干冰。
(2)與H2O、Na2O、Ca(OH)2(足量、澄清)、Mg反應的方程式分別為CO2＋H2O?H2CO3，Na2O＋CO2===Na2CO3，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，
2Mg＋CO22MgO＋C。
(3)CO2在自然界中的循環(huán)
CO2的主要來源
大量含碳燃料的燃燒
自然界消耗
CO2的主要反應
①溶于江水、海水中：
CO2＋H2O?H2CO3；
②光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為O2；
③巖石的風化：CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2
4.碳酸(H2CO3)
弱酸性、不穩(wěn)定性。碳酸(H2CO3)只能在水中存在。H2CO3在水中與CO2共存，因此常把CO2＋H2O當碳酸用。
5．碳酸的酸式鹽與正鹽的比較
(1)在水中的溶解性
①含K＋、Na＋、NH的正鹽易溶于水，其余一般不溶于水；酸式鹽均能溶于水。
②一般來說，在相同溫度下，難溶性正鹽溶解度小于其酸式鹽溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2>CaCO3；可溶性正鹽溶解度大于其酸式鹽溶解度，如溶解度Na2CO3>NaHCO3。
(2)熱穩(wěn)定性
一般來說，熱穩(wěn)定性順序：①正鹽>酸式鹽>碳酸，如穩(wěn)定性Na2CO3>NaHCO3>H2CO3；②可溶性正鹽>難溶性正鹽，如CaCO3高溫分解，而K2CO3不易分解。
(3)水溶液酸堿性強弱
物質(zhì)的量濃度相同時，正鹽溶液的pH大于其酸式鹽溶液，如pH：Na2CO3溶液>NaHCO3溶液。

　(1)12C、13C、14C是碳的三種同素異形體。(　　)
(2)金剛石和石墨由相同的元素組成，因此它們具有相同的性質(zhì)。(　　)
(3)石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸姆磻獙儆谘趸€原反應。(　　)
(4)向空氣中排放二氧化碳會形成酸雨。(　　)
(5)向CaCl2溶液中通入CO2氣體，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁消失。(　　)
(6)氨化的飽和食鹽水中通入足量的CO2氣體，會析出晶體。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√

　確定混合氣體(CO、CO2)中含有CO氣體的實驗設計方法

按要求回答下列問題
(1)填寫下列指定裝置的作用
A：_______________________________________________________________。
B：________________________________________________________________。
E：________________________________________________________________。
F：_______________________________________________________________。
(2)確定混合氣體中含有CO氣體的實驗現(xiàn)象：
_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
答案：(1)A：除去混合氣體中的CO2氣體
B：檢驗混合氣體中CO2是否除盡
E：除去尾氣中的CO2氣體
F：除去尾氣中的CO氣體、防止污染環(huán)境
(2)B中無明顯現(xiàn)象，C中的物質(zhì)由黑色變成紅色，D中的澄清石灰水變渾濁


1．近年來科學家制造出大量的新物質(zhì)，對下列三種物質(zhì)的相關(guān)說法錯誤的是(　　)



石墨烯：從石墨中分離出來，是最薄、最堅硬的納米材料
石墨炔：平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的全碳分子，具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性
納米碳管：具有優(yōu)良的場發(fā)射性能，制作陰極顯像管、儲氫材料
A.石墨烯具有良好的導電性
B．上述三種物質(zhì)與金剛石互為同素異形體
C．石墨炔孔徑略大于H2分子的直徑，可作H2的提純薄膜
D.上述三種物質(zhì)與濃硫酸都能發(fā)生反應，但反應產(chǎn)物不同
解析：石墨烯和銅有著一樣出色的導電性，因此具有良好的導電性，A正確；題述三種物質(zhì)均為碳的單質(zhì)，與金剛石互為同素異形體，B正確；碳原子半徑大于氫原子，則石墨炔孔徑大于H2分子的直徑，可以容納H2分子，則石墨炔是理想的H2提純薄膜，C正確；題述三種物質(zhì)都是碳的單質(zhì)，在加熱條件與濃硫酸都能發(fā)生反應，且反應產(chǎn)物相同，D錯誤。
答案：D
2．下列關(guān)于碳和碳的化合物的說法不正確的是(　　)
A．過多CO2排放會導致“溫室效應”，應提倡“低碳生活”
B.一氧化碳易與血液中的血紅蛋白結(jié)合
C．金剛石和石墨都是碳單質(zhì)，但原子排列方式不同，物理性質(zhì)差別很大
D．石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸姆磻獙儆谘趸€原反應
答案：D
3．研究CO2在海洋中的轉(zhuǎn)移和歸宿，是當今海洋科學研究的前沿領(lǐng)域。
(1)溶于海水的CO2主要以4種無機碳形式存在，其中HCO占95%。寫出CO2溶于水產(chǎn)生HCO的方程式：________________________________________。
(2)在海洋碳循環(huán)中，通過下圖所示的途徑固碳。

①寫出鈣化作用的離子方程式：_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
②同位素示蹤法證實光合作用釋放出的O2只來自H2O。用18O標記物質(zhì)的光合作用的化學方程式如下，將其補充完整：
______＋______(CH2O)x＋x18O2＋xH2O
答案：(1)CO2＋H2O?H2CO3、H2CO3?H＋＋HCO
(2)①2HCO＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O
②xCO2　2xHO
　CO2與鹽或堿溶液反應產(chǎn)物的判斷


1．CO2與鹽溶液反應產(chǎn)物的判斷
一般從強酸制弱酸的角度去分析，同時注意生成碳酸鹽的類型。
(1)CO2的用量不同產(chǎn)物不同，如：
CO2(過量)＋NaAlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3；
CO2(少量)＋2NaAlO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3；
(2)與CO2用量無關(guān)。
＋NaHCO3、CO2＋NaClO＋H2O===HClO＋NaHCO3、CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO。
2．CO2與堿反應產(chǎn)物的判斷
(1)CO2與單一組分反應(如CO2通入NaOH溶液)產(chǎn)物的分析
①反應原理
NaOHNa2CO3NaHCO3
②反應后溶質(zhì)成分的判斷
x＝
溶質(zhì)成分
x≤1∶1
NaHCO3
1∶1

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