1、SiO4H2iCSilaF()3+2HNi2i3i(CO)Siii4223+H42HOCa(OH)+222HOC()3+Ca(H)2Oa2NH23( )2+3C+22 4CHCu+OSi()S4i2a22C2H2 O2H2O高三复习专题讲座元素化合物碳、硅及新型无机非金属材料一、 本讲教学进度及主要内容第三部分 元素化合物碳、硅及新型无机非金属材料主要内容：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，另方面要区分
2、条件的不同（如温度、用量、酸碱性等），尽量分类整理，做到有序存档。1碳元素及其化合物的转化2硅元素及其化合物的转化高温 高温 点燃 浓 H2SO4 高温 高温 （二）典型构质的性质1单质碳 C 原子间结合方式 原子晶体（1）同素异形体的多样性 分子中所含 C 原子数不同 分子晶体金刚石原子晶体石墨混合晶体 （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。实例去臭气吸附水中有臭味物质（净化水）漂白吸附某些食物和工业产品中的色素去毒吸附有毒气体（如 NO2、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
3、热时，C CO 2; 高温时，C CO如： C+H 2O CO+H22C+SiO2 2CO+SiC+2CuO 2Cu + CO2C+4HNO3(浓 ) CO2+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： CO CO2物理性质 无色无气味气体难溶于水 无色略带酸味气体能溶于水（1 ：1）毒性 有毒（与血红蛋白结合） 无毒（大量排放会导致温室效应）化学性质 可燃性还原性不与碱液反应 一般不可燃烧，也不支持燃烧但 Mg、Li 能在 CO2中燃烧弱氧化性2Mg+CO2 C+2MgOC+C
4、O2 2CO与碱液反应类别 不成盐氧化物 酸性氧化物检验 点燃后在火焰上方罩上干燥的烧杯和用清石灰水润洗过的烧杯能使清石灰水变浊但不能使品红褪色（有别于 SO2）实验室制法 HCOOH CO+H 2O CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H 2O工业制法 水煤气法：C+H2O CO+H2煅烧石灰石法：CaCO3 CaO+CO2思考下列小问题：如何除去 CO 中少量 CO2？如何除去 CO2中少量 CO？如何分离 CO 和 CO2？3比较 CO2和 SiO2CO2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。高温 高温 高温 高
5、温 高温 +H2O OH 不与水化合CO2 SiO2酸 性 氧 化 性与碱性氧化物反应 C CaO+CO2=CaCO3 CaO+SiO2 CaSiO3与碱液反应 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2O与盐反应 C6H5Ona+CO2+H2O +NaHO 3Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3+NaHCO 32Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2(难挥发酸酐易挥发酸酐)与碳反应 C+CO2 2CO2C+SiO2 Si+2CO与
6、 H2O 作用 CO2+H2O H2CO3 SiO2 H2SiO3H2O与酸反应 不反应 只与 HF 反应SiO2+4HF=SiF4+H 2O晶体类型 分子晶体 原子晶体熔点 低(易升华) 高4Si 的非寻常性（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=SiF 4+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。Si+2NaOH+2H2O=Na2SiO3+2H2 2Al+2NaOH+2H 2O=2NaAlO2+3H2其它固体非金属即使与碱液反
7、应，一般也无 H2产生。如 3S+6NaOH=2Na 2S+Na2SO3+3H2O5碳酸正盐和酸式盐（1）溶解性：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同一种阳离子的盐 一般：酸式盐正盐 如 Ca(HCO 3)2CaCO 3 KHCO3K 2CO3 但 NaHCO 3Na 2CO3想一想：为什么在饱和 Na2CO3溶液中通入足量的 CO2有晶体析出？提示：Na 2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3106g 18g 168g溶剂水量减少生成 NaHCO3质量比消耗的 Na2CO3质量大同温下溶解性 NaHCO 3Na 2CO3（2）与酸反应的过程及速度
8、（同条件）H +CO32=HCO3 HCO3+H+=H2O+CO2放出气体速度：HCO 3CO 32（3）与碱液反应Na2CO3+NaOH不反应NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2ONa2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2NaOH2NaHCO3+Ca(OH)2 =CaCO3+Na 2CO3+H2O)(少（4）热稳定性：正盐相应酸式盐如： CaCO 3 CaO+CO2 H+或CO2+H2O OH或 高温 高温 高温 高温 Ca(HCO3)2 CaCO3+H 2O+CO2Na2CO3 不分解 2NaHCO3 Na2CO3+CO2+H 2O（5）相互转化：正盐（CO 32） 酸式盐（HCO
9、 3）（三）硅酸盐工业简介水泥 玻璃（普通）原料 石灰石、粘土 纯碱、石灰石、石英设备 迴转窑 玻璃熔炉反应 复杂的物理化学变化 Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2主要成分 3CaOSiO22CaO SiO23CaOAl2O3Na2OCaO 6SiO2特性 水硬性（加石膏调节硬化速度）玻璃态物质（在一定温度范围内软化）非晶体陶瓷：（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： 原料粘土的纯度不同烧制温度不同。（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
10、析：例 1把 26g 含有 SiO2和 CaCO3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 CO2的体积（标况）（3）求原混合物中所含 SiO2的质量。解析：（1） SiO 2+CaCO3 CaSiO3+CO2CaCO3 CaO+CO2从上述反应也可比较出两种盐的热稳定性：CaSiO 3CaCO 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 CO2质量。m(CO2)=26g17.2g=8.8gn(CO2)=0.2mol，V(CO 2)= 4.48LCaCO3 CO 2100g 1mol20g 0.2mol m(Si
11、O2)=26g20g=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 CO2同时作用的过程。例如钾长石（KalSi 3O8）风化生成高岭土Al 2Si2O5(OH)4，此后反应的离子方程式为：2KalSi3O8+2H2CO3+9H2O=2K+2HCO3+4H4SiO4+Al2Si2O5(OH)4.（1）将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形成KalSi 3O8_ Al 2Si2O5(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
12、数比符合原来的组成。在某种（或几种）氧化物前加合适系数。KalSi 3O8 K2OAl2O36SiO2Al 2Si2O5(OH4) Al2O32SiO22H2O（2）分析反应前后物质的种类，可知属于酸与盐发生的复分解反应，是由于酸 H2CO3H 4SiO4.发生了较强的酸制较弱的酸反应。例 3现有 Na2CO3溶液 2mol/L、500mL 和 HCl 溶液 2mol/L750mL.若向 HCl 溶液中逐滴加 Na2CO3溶液 向 Na2CO3溶液中逐滴加 HCl 溶液分别产生 CO2多少？解析 n(Na2CO3)=1mol，n(HCl)=1.5mol，由于相互滴入的环境不同，发生反应不同。中
13、 HCl 过量，发生反应产生的 CO2不断逸出。设共产生 xmolCO2Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO21 2x 1.5x=0.75mol中 HCl 不足，Na 2CO3先转变为 NaHCO3，后又部分转变成 CO2，设生成 CO2ymol，可由总守恒方程求解Na2CO3+1.5HCl=Y CO2+(1y)NaHCO 3+1.5NaCl+ H2O50.y由 Na+守恒得：1y+1.5=21y=0.5（mol）.由此可见，先后滴入的次序不同，所得气体量不同，故可用相互滴入法来鉴别 Na2CO3和 HCl 两种无色溶液。想一想：如维持两种溶液浓度不变，Na 2CO3溶液和 HCl 溶液均为 1L，结果又如何呢？
