最新高中化学-碳、硅及新型无机非金属材料 精品

碳、硅及新型无机非金属材料

教学内容

1．构建碳、硅元素的知识网络

2．掌握两种元素对应的单质，氧化物、酸及其盐的重要性质

3．了解硅酸盐工业和新型无机非金属材料

二、学习指导

（一）构建知识网络

一方面抓住典型物质作为核心，尽可能向外发散和向内收效，甚至可扩展到相关的有机知识，另方面

高温

高温

△

△

（二）典型构质的性质

1．单质碳

C 原子间结合方式⇒ （1）同素异形体的多样性

分子中所含C 原子数不同⇒ 金刚石——原子晶体

⇒

石墨——混合晶体 分子晶体 （2）活性炭的重要性质和作用 ↓

多孔疏松结构→吸附力强→吸附气体或溶液里的某些有色物质。 ↓实例 ①去臭气——吸附水中有臭味物质（净化水） ②漂白——吸附某些食物和工业产品中的色素

③去毒——吸附有毒气体（如NO 2、Cl 2等）（用于防毒面具） （3）碳的化学性质 常温：稳定

加热、高温或点燃：常表现还原性，作还原剂 一般加热时，C → CO 2

高温时，C → CO

如： C+H 2O CO+H 2

2C+SiO 2 C+2CuO 2Cu + CO 2

C+4HNO 3(浓) CO 2↑+4NO 2↑+2H 2O 想一想：为什么木炭燃烧时无火焰？ 2．碳的氧化物

CO 、CO 2尽管用为碳的氧化物，但是两者的物理性质，化学性质均有较大区别，可列表比较如下：

①如何除去CO中少量CO2？

②如何除去CO2中少量CO？

③如何分离CO和CO2？

3．比较CO2和SiO2

CO2和SiO2是同主族元素形成的高价氧化物。化学性质有一定的相似性，但物理性质和某些化学性质方面却有很大差异。

（1）硅不活泼、但自然界无游离态，通常以硅酸盐形式存在

（2）硅不与一般的强酸、强氧化性酸反应，但常温却下HF反应，且能置换出其中的H。

Si+4HF==SiF4+2H2↑

（3）碳不与碱液反应，但硅常温即可与碱液反应并放出H2，表现出与Al有相似性。

高温

△ △

△ H

+

或CO 2+H 2O

OH —或△

Si+2NaOH+2H 2O==Na 2SiO 3+2H 2↑ 2Al+2NaOH+2H 2O==2NaAlO 2+3H 2↑

其它固体非金属即使与碱液反应，一般也无H 2产生。如 3S+6NaOH==2Na 2S+Na 2SO 3+3H 2O 5．碳酸正盐和酸式盐 （1）溶解性：

①大多正盐难溶于水（除K +、Na +、NH 4+） 而一般酸式碳酸盐均可溶于水

②同一种阳离子的盐 一般：酸式盐＞正盐 如 Ca(HCO 3)2＞CaCO 3 KHCO 3＞K 2CO 3 但 NaHCO 3＜Na 2CO 3

想一想：为什么在饱和Na 2CO 3溶液中通入足量的CO 2有晶体析出？ 提示：Na 2CO 3+CO 2+H 2O==2NaHCO 3 118g 18g 168g ①溶剂水量减少

②生成NaHCO 3质量比消耗的Na 2CO 3质量大 ③同温下溶解性 NaHCO 3＜Na 2CO 3 （2）与酸反应的过程及速度（同条件） H ++CO 32—

==HCO 3—

HCO 3—

+H +==H 2O+CO 2↑

放出气体速度：HCO 3—

＞CO 32—

（3）与碱液反应

Na 2CO 3+NaOH →不反应

NaHCO 3+NaOH==Na 2CO 3+H 2O

Na 2CO 3+Ca(OH)2==CaCO 3↓+2NaOH

2NaHCO 3+Ca(OH)2)(少==CaCO 3↓+Na 2CO 3+H 2O （4）热稳定性：

正盐＞相应酸式盐

如： CaCO 3 CaO+CO 2↑

Ca(HCO 3)2 CaCO 3↓+H 2O+CO 2↑

Na 2CO 3 不分解

2NaHCO 3 Na 2CO 3+CO 2↑+H 2O （5）相互转化：

正盐（CO 32—）

酸式盐（HCO 3—

）

（三）硅酸盐工业简介

高温

高温

（1）主要原料：粘土

（2）生产过程：混合→成型→干燥→烧结→冷却→陶器 （3）陶与瓷的制取区别： ①原料粘土的纯度不同

②烧制温度不同。

（四）新型无机非金属材料 特性：（1）耐高温，高强度

（2）有电学、光学、生物学特性或功能

三、典型解析

例1．把26g 含有SiO 2和CaCO 3固体在高温下加热至质量不再改变，冷却后称重为17.2g 。 （1）写出有关的化学反应方程式 （2）求生成CO 2的体积（标况） （3）求原混合物中所含SiO 2的质量。 解析：（1）SiO 2+CaCO 3 CaSiO 3+CO 2↑ CaCO 3 CaO+CO 2↑

从上述反应也可比较出两种盐的热稳定性：CaSiO 3＞CaCO 3

在此高温条件下，CaCO 3不会过剩，故前后固体质量减少值即为CO 2质量。

m(CO 2)==26g －17.2g=8.8g n(CO 2)=0.2mol ，V(CO 2)= 4.48L CaCO 3 ～ CO 2

100g 1mol 20g 0.2mol m(SiO 2)=26g －20g=6g

例2．矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中可溶部分生成的，此处所措的风化作用是指矿物与水和CO 2同时作用的过程。

例如钾长石（KalSi 3O 8）风化生成高岭土[Al 2Si 2O 5(OH)4]，此后反应的离子方程式为： 2KalSi 3O 8+2H 2CO 3+9H 2O==2K ++2HCO 3—

+4H 4SiO 4+Al 2Si 2O 5(OH)4.

（1）将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形成 ①KalSi 3O 8______________ ②Al 2Si 2O 5(OH)4 （2）上述反应能够发生的原因是______________

解：（1）将复杂硅酸盐化学式改写成氧化物时，只需将除O 以外所有的元素写出其常见氧化物，并用“·”将它们合起来，但需注意各种原子个数比符合原来的组成。在某种（或几种）氧化物前加合适