第14讲 碳、硅及无机非金属材料
考纲要求 1.了解C、Si元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及应用。2.了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。
考点一 碳及其重要化合物
1．碳单质
(1)碳单质的存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为同素异形体。 (2)结构
金刚石：正四面体空间网状结构；石墨：平面正六边形层状结构。 (3)物理性质：金刚石熔点高、硬度大；石墨熔点高、质软，有滑腻感。 (4)主要化学性质——还原性 ①可燃性
△
CuO：2CuO＋C=====2Cu＋CO↑?冶炼金属???高温②与氧化物反应?SiO：SiO＋2C=====Si＋2CO↑?制取粗硅??高温?HO：C＋HO?g?=====CO＋H?制取水煤气?
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△??浓H2SO4：C＋2H2SO4?浓?=====CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
③与强氧化性酸反应?
△??浓HNO3：C＋4HNO3?浓?=====CO2↑＋4NO2↑＋2H2O2．一氧化碳
(1)物理性质：无色气体，有毒，难溶于水。 (2)化学性质——还原性
点燃
①燃烧：2CO＋O2=====2CO2，淡蓝色火焰； △
②还原CuO：CuO＋CO=====Cu＋CO2(冶炼金属)。 3．二氧化碳(CO2)
(1)一种无色、无味的气体，能溶于水，固态CO2俗称干冰。
(2)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，点燃
CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，2Mg＋CO2=====2MgO＋C。 (3)CO2在自然界中的循环
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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＋H2O??H2CO3； b．光合作用将CO2转化为O2；
c．岩石的风化：CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2。 4．碳酸(H2CO3)
弱酸性、不稳定性。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、NH4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CaCO3高温分解，而K2CO3不易分解。 (3)水溶液酸碱性强弱
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。
1．碳单质及其氧化物性质用途的判断 (1)C、C、C是碳的三种同素异形体(×) 解析
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＋
＋
＋
C、C、C互称同位素，碳元素的三种常见的同素异形体为金刚石、石墨和C60。
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(2)金刚石和石墨由相同的元素组成，因此它们具有相同的性质(×) (3)石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应(×) (4)向空气中排放二氧化碳会形成酸雨(×) (5)一氧化碳易与血液中的血红蛋白结合(√)
(6)木炭、一氧化碳在一定条件下都能与氧化铜反应(√) (7)大气中二氧化碳的消耗途径主要是绿色植物的光合作用(√) 2．二氧化碳与盐溶液反应的判断
(1)向Na2SiO3溶液中通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失(×) 解析 H2SiO3不溶于H2CO3。
(2)向Ca(ClO)2溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失(√) 解析 开始生成CaCO3沉淀，CO2过量时，CaCO3又与CO2、H2O反应生成Ca(HCO3)2。 (3)向CaCl2溶液中通入CO2，无明显现象，若先通入NH3再通CO2，溶液会变浑浊(√)
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(4)向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2气体，有晶体析出(√) 解析 NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小。
(5)向NaAlO2溶液中通入CO2气体，一开始有白色沉淀生成，CO2过量，沉淀溶解(×) 解析 Al(OH)3不能溶于H2CO3。
(6)向饱和NaCl的氨溶液中通入过量CO2气体，有晶体析出(√) 解析 会析出NaHCO3晶体。
确定混合气体(CO、CO2)中含有CO气体的实验设计方法
按要求回答下列问题 (1)填写下列指定装置的作用 A：除去混合气体中的CO2气体。 B：检验混合气体中CO2是否除尽。 E：除去尾气中的CO2气体。
F：除去尾气中的CO气体、防止污染环境。 △
(2)写出C中的化学方程式：CO＋CuO=====Cu＋CO2。 (3)确定混合气体中含有CO气体的实验现象：
B中无明显现象，C中的物质由黑色变成红色，D中的澄清石灰水变浑浊。 (4)写出除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法： ①CO(CO2)：___________________________________________。 ②CO2(CO)：___________________________________________。
答案 ①通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶 ②通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管
题组一 CO2通入碱溶液中反应产物的定量分析
1．(2018·汕头模拟)将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2体积(V)的关系正确的是( )
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