碳、硅及其化合物-无机非金属材料课件.pptx

1、碳、硅及其化合物 无机非金属材料考情精解读A考点帮考点帮知识全通关知识全通关考点1碳、硅及其化合物考点2无机非金属材料考纲要求命题规律命题分析预测知识体系构建方法1 碳及其化合物的性质方法2 硅及其化合物的性质B B方法帮方法帮素养大提升素养大提升考纲要求命题规律命题分析预测知识体系构建1.了解常见非金属元素(C、Si)单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。2.了解常见非金属元素(C、Si)单质及其重要化合物对环境的影响。3.以上各部分知识的综合应用考纲要求命题规律核心考点核心考点考题取样考题取样考向必究考向必究碳、硅及其化合物2016全国卷,T7DHF与SiO2反应(方法方法

2、2)2017全国卷,T13B金属钠在CO2中燃烧(方法方法1)2016全国卷,T12NaHCO3、Na2CO3、BaCO3与酸的反应(方法方法1)2017全国卷,T26(4);2015新课标全国卷,T13D草酸与酸性高锰酸钾溶液的反应无机非金属材料2017全国卷,T27(1)陶瓷主要成分SiO2与Na2CO3的反应(方法方法2)考考情分析情分析高考对本专题内容的考查主要体现在以下三个方面:(1)结合STSE,以能源、温室效应等为背景,考查碳(CO、CO2)、硅及其重要化合物的性质、用途;(2)结合化学反应原理,考查碳酸、草酸与碱的滴定图像与盐类水解的应用;(3)结合无机化工工艺流程,考查二氧化

3、硅或硅酸盐的性质。分值为26分。命题命题预测预测预计2019年高考仍然会结合能源、环保等,以新材料、新工艺为载体,考查碳、硅及其化合物的性质及应用,以检测考生理论联系实际、运用化学理论解决实际问题的能力和将化学成果应用于生产、生活的意识命题分析预测知识体系构建A考点帮知识全通关考点1碳、硅及其化合物考点2无机非金属材料考点1碳、硅及其化合物（重点）1.碳、硅单质的性质碳、硅单质的性质(1)存在形态自然界中的碳元素既有游离态,又有化合态,自然界没有游离态的硅,仅有化合态。(2)碳、硅的主要单质的物理性质及用途 石墨金刚石晶体硅色、态深灰色鳞片状固体无色透明固体有金属光泽的灰黑色固体晶体类型混合型

4、晶体原子晶体原子晶体硬度质软自然界中硬度最大硬而脆导电性易导电不能导电介于导体和绝缘体之间(半导体)(3)碳、硅单质的化学性质及重要用途化学式C Si 与非金属单质反应C+O2 CO2(O2充足)2C+O2 2CO(O2不足)Si+O2 SiO2Si+2Cl2 SiCl4Si+2F2 SiF4与氧化物反应3C+2Fe2O3 4Fe+3CO2C+2CuO 2Cu+CO2C+H2O(g)CO+H2Si+2FeO 2Fe+SiO2化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料续表化学式C Si 与酸反应C+2H2SO4(浓)CO2+2SO2+2H2OC+4HNO3(浓)CO2+4NO2+2H2O;与稀盐

5、酸、稀硫酸、稀硝酸不反应仅与氢氟酸反应:Si+4HF SiF4+2H2与碱反应 Si+2NaOH+H2O Na2SiO3+2H2重要用途金刚石用于切割、研磨及制作钻头和装饰品等;石墨用作润滑剂、电极、铅笔芯等;活性炭作吸附剂作半导体材料,制造晶体管、集成电路等;制造硅整流器和太阳能电池等化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料拓展延伸拓展延伸1.硅单质的还原性比碳单质的强。因为碳元素与硅元素位于同一主族,根据元素周期律知,碳元素的非金属性强于硅元素的。2.碳单质与二氧化硅反应能制取硅的原因:反应SiO2+2C 2CO+Si是在高温条件下进行的,生成物CO为气体,从反应体系中逸出,有利于反应向

6、右进行。化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料(4)硅的工业制法制取粗硅:工业上,用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。SiO2+2C Si(粗)+2CO粗硅提纯方法一:Si(粗)+2Cl2 SiCl4;SiCl4+2H2 Si(纯)+4HCl方法二:Si(粗)+3HCl SiHCl3+H2SiHCl3+H2 Si(纯)+3HCl注意注意 用焦炭还原SiO2制硅,产物是CO而不是CO2。化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料2.二氧化碳和二氧化硅的比较二氧化碳和二氧化硅的比较物质二氧化碳 二氧化硅化学式CO2(可表示分子的构成)SiO2(没有分子,只表示组成及原子比例)晶体

7、类型 分子晶体 原子晶体主要物理性质 熔、沸点低,常温下为无色、无味气体,能溶于水硬度大,熔、沸点高,常温下为固体,不溶于水化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料续表物质二氧化碳 二氧化硅化学性质与水反应 CO2+H2O H2CO3不反应与酸反应 不反应只与HF反应:SiO2+4HF SiF4+2H2O与碳反应CO2+C 2COSiO2+2C Si+2CO与金属反应CO2+2Mg C+2MgOSiO2+Mg Si+2MgO与碱反应CO2(少量)+2NaOH Na2CO3+H2O,CO2(过量)+NaOH NaHCO3SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O(盛碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃

8、塞,应用橡胶塞)化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料续表物质二氧化碳 二氧化硅化学性质与盐反应H2O+CO2(不足)+Na2SiO3 H2SiO3+Na2CO3,2H2O+2CO2(足量)+Na2SiO3 H2SiO3+2NaHCO3SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2与碱性氧化物反应 CO2+Na2O Na2CO3 SiO2+CaO CaSiO3用途灭火、冷藏食品、人工降雨等制光导纤维、化学仪器、饰品等化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料3.碳、硅的含氧酸及其盐碳、硅的含氧酸及其盐(1)碳、硅的含氧酸及其盐物质主要内容碳酸、硅酸水溶性 H2CO3可溶于水,H2SiO3难

9、溶于水不稳定性H2CO3 CO2+H2O,H2SiO3 SiO2+H2O酸性H2CO3H2SiO3制备化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料续表物质主要内容盐碳酸盐水溶性正盐(碳酸盐)除K2CO3、Na2CO3和(NH4)2CO3外,其余均不溶于水;酸式盐(碳酸氢盐)均溶于水热稳定性部分碳酸盐高温分解,如CaCO3;碳酸氢盐受热分解:Ca(HCO3)2 CaCO3+H2O+CO2与酸反应CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2,Ca(HCO3)2+2HCl CaCl2+2H2O+2CO2与碱反应Ca(OH)2+Na2CO3 CaCO3+2NaOH,NaOH+NaHCO3 Na2CO

10、3+H2O与盐反应CaCl2+Na2CO3 CaCO3+2NaCl化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料续表物质主要内容盐硅酸盐含义 由硅、氧和金属组成的化合物的总称表示方法通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式来表示,如Na2SiO3可表示为 Na2OSiO2,长石(KAlSi3O8)可表示为 K2OAl2O36SiO2 主要性质化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料特别提醒特别提醒 1.硅酸钠的水溶液俗称水玻璃,是一种黏合剂,是制备硅胶和木材防火剂等的原料;Na2SiO3易与空气中的CO2反应,要密封保存。2.可溶性碳酸盐、硅酸盐的水溶液呈碱性,保存该溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,应用橡

11、胶塞。化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料(2)硅酸盐的表示方法硅酸盐中的硅元素以SiO2的形式表示,金属元素如Na、K、Mg、Al、Ca等,以它们常见的氧化物的形式表示,氢元素以H2O的形式表示。硅酸盐改写成氧化物形式的方法:书写顺序氧化物的一般顺序:较活泼金属的氧化物较不活泼金属的氧化物二氧化硅水。书写原则氧化物之间以“”隔开;氧化物前面的化学计量数出现分数时应化为整数,且化学计量数只表示该氧化物的数目;用氧化物形式表示时,各元素的化合价保持不变,各元素原子个数比符合原来的组成。化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料化学专题七碳、硅及其化

12、合物 无机非金属材料考点2无机非金属材料 1.材料的分类材料的分类 2.硅酸盐材料硅酸盐材料 水泥普通玻璃陶瓷生产原料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英砂黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑变化复杂的物理、化学变化过程主要反应:Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2、CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2复杂的物理、化学变化过程主要成分硅酸三钙(3CaOSiO2)、硅酸二钙(2CaOSiO2)、铝酸三钙(3CaOAl2O3)硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅硅酸盐用途 重要的建筑材料制化学实验用的玻璃仪器、窗玻璃等在工农业生产、科技、生活中使用广泛化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料 3.特

13、殊功能的含硅物质特殊功能的含硅物质物质性质用途SiC俗称金刚砂,具有金刚石结构,硬度很大用作砂纸、砂轮的磨料含4%硅的硅钢具有很高的导磁性用作变压器铁芯硅橡胶既耐高温又耐低温用于制造火箭、导弹、飞机零件和绝缘材料等分子筛具有均匀微孔结构的铝硅酸盐用作吸附剂和催化剂化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料 4.新型无机非金属材料的种类和用途新型无机非金属材料的种类和用途材料类别主要特性示例用途高温结构陶瓷能承受高温,强度高氮化硅陶瓷汽轮机叶片、轴承、永久性模具等半导体陶瓷具有电学特性二氧化锡陶瓷集成电路中的半导体光学材料具有光学特性光导纤维光缆通讯、医疗、照明等生物陶瓷具有生物功能氧化铝陶瓷人

14、造骨骼、人造关节、接骨螺钉化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料B方法帮素养大提升方法1 碳及其化合物的性质方法2 硅及其化合物的性质方法1 碳及其化合物的性质方法解读：1.碳及其化合物之间的转化碳及其化合物之间的转化2.CO和和CO2的性质及检验的性质及检验物质COCO2性质加热条件下具有还原性,常利用该性质还原某些金属氧化物(如CuO、Fe2O3等)来冶炼金属检验方法点燃,火焰呈淡蓝色,在火焰上方罩一干冷小烧杯,无水雾出现,而罩一内壁涂有澄清石灰水的小烧杯,出现浑浊,则证明其为CO可将气体先通入品红溶液中,若品红溶液不褪色,再通入澄清石灰水中,若澄清石灰水变浑浊,则证明其为CO2化学专

15、题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料3.除杂质除杂质(1)若CO中混有CO2,可通过盛有NaOH溶液的洗气瓶除去。(2)若CO2中混有CO,可通过装有灼热CuO的硬质玻璃管除去。(3)若CO2中混有SO2或HCl,可通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶除去。化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料写出钙化作用的离子方程式:。同位素示踪法证实光合作用释放出的O2只来自H2O。用18O标记物质的光合作用的化学方程式如下,将其补充完整:+(CH2O)x+x18O2+xH2O(3)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上,其准确测量是研究海洋碳循环的基础。测量

16、溶解无机碳,可采用如下方法:气提、吸收CO2。用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收(装置示意图如图所示)。将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料滴定。将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3,再用x molL-1 HCl 溶液滴定,消耗y mL HCl溶液。海水中溶解无机碳的浓度=molL-1。化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料拓展变式1甲气体可发生如下变化:甲气体 乙气体 丙气体 乙气体 丁固体。则甲、乙、丙、

17、丁分别为（）A.CO2、CO、O2、CaO B.O2、CO、CO2、CaCO3C.O2、CO2、CO、CaCO3 D.CO、CO2、O2、Ca(OH)2化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料1.C以丙气体为突破口,丙气体通过灼热的CuO后,生成的乙气体可与澄清石灰水反应生成丁固体,说明乙是CO2,则反推丙是CO,则甲是O2,丁是CaCO3。方法2 硅及其化合物的性质方法解读方法解读1.硅及其化合物之间的转化硅及其化合物之间的转化2.硅的特殊性硅的特殊性(1)Si的还原性强于C的,但C却能在高温下置换出Si:SiO2+2C Si+2CO。(2)非金属单质跟强碱溶液反应一般无H2放出,但Si与

18、强碱溶液反应却放出H2:Si+2NaOH+H2O Na2SiO3+2H2。(3)非金属单质一般不与非氧化性酸反应,但Si能与HF反应:Si+4HF SiF4+2H2。(4)非金属单质大多不导电,但石墨为导体,Si为半导体。化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料3.含硅化合物的特殊性含硅化合物的特殊性(1)SiO2是H2SiO3的酸酐,但它不溶于水,不能直接与水反应制备H2SiO3。(2)酸性氧化物一般不与酸反应,但SiO2能跟HF反应:SiO2+4HF SiF4+2H2O。(3)无机酸一般都易溶于水,但H2SiO3难溶于水。(4)因H2CO3的酸性强于H2SiO3的,所以在Na2SiO3溶

19、液中通入CO2能发生下列反应:Na2SiO3+CO2+H2O H2SiO3+Na2CO3,但在高温下SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2也能发生。化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料示例22017天津理综,5改编根据该装置发生的化学反应判断,下列叙述不正确的是A.NaHCO3饱和溶液的作用是除去CO2中的HCl杂质B.Na2SiO3溶液中的反应现象说明H2SiO3难溶于水C.酸性:HClH2CO3H2SiO3D.非金属性:ClCSi化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料解析解析由于盐酸有挥发性,锥形瓶内产生的CO2气体中含有HCl杂质,若不用NaHCO3饱和溶液除去HCl杂

20、质,HCl也能与Na2SiO3反应生成H2SiO3,对实验造成干扰,A项正确。CO2与Na2SiO3溶液反应生成透明的凝胶(H2SiO3),说明 H2SiO3难溶于水,B项正确。盐酸与CaCO3反应生成CO2,CO2与Na2SiO3溶液反应生成 H2SiO3,说明酸性HClH2CO3H2SiO3,C项正确。HCl不是Cl的最高价氧化物对应的水化物,故不能根据其酸性强弱判断非金属性强弱,D项错误。答案答案D化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料拓展变式拓展变式2 据报道,科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解,从中提取到一种叫作生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料,将少量这种材料掺入混凝土中,即

21、可制备出超高强度的高性能混凝土。下列关于二氧化硅的说法中,正确的是()A.二氧化硅溶于水显酸性,所以二氧化硅属于酸性氧化物B.将二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以得到硅酸C.因为高温时二氧化硅能与碳酸钠反应放出二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸的强D.二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料2.B二氧化硅是酸性氧化物,但是二氧化硅不溶于水,不能和水反应生成硅酸,A项错误;碳酸的酸性比硅酸的强,B项正确;高温下二氧化硅与碳酸钠的反应是在非溶液状态下进行的,属于用不挥发性酸的酸酐来制取挥发性酸的酸酐,所以该反应不能作为判断硅酸与碳酸酸性强弱的依据,C项错误;二氧化硅可以与氢氟酸发生反应,D项错误。化学专题七碳、硅及其化合物 无机非金属材料