高三复习专题讲座－元素及其化合物(3)
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高三复习专题讲座
——碳、硅及新型无机非金属材料
1、 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
2、 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
（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
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NO2、Cl2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 → CO2
高温时，C → CO
如： C+H2O CO+H2
2C+SiO2 2CO+Si
C+2CuO 2Cu + CO2
C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O
想一想：为什么木炭燃烧时无火焰？
2．碳的氧化物
CO、CO2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 ①可燃性②还原性③不与碱液反应 ①一般不可燃烧，也不支持燃烧但Mg、Li能在CO2中燃烧②弱氧化性2Mg+CO2 C+2MgOC+CO2 2CO③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↑+H2O CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2↑+H2O
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：
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。
CO2 SiO2
与碱性氧化物反应 酸 性 氧 化 性
CaO+CO2=CaCO3 CaO+SiO2 CaSiO3
与碱液反应 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H 2O
与盐反应 C6H5Ona+CO2+H2O→ +NaHO3Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3 2Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑(难挥发酸酐→易挥发酸酐)
与碳反应 C+CO2 2CO 2C+SiO2 Si+2CO
与H2O作用 CO2+H2O H2CO3 SiO2 H2SiO3 —H2O
与酸反应 不反应 只与HF反应SiO2+4HF=SiF4↑+H2O
晶体类型 分子晶体 原子晶体
熔点 低(易升华) 高
4．Si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==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。
Si+2NaOH+2H2O==Na2SiO3+2H2↑
2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑
其它固体非金属即使与碱液反应，一般也无H2产生。如
3S+6NaOH==2Na2S+Na2SO3+3H2O
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+、NH4+）
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(HCO3)2＞CaCO3
KHCO3＞K2CO3
但 NaHCO3＜Na2CO3
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：Na2CO3+CO2+H2O==2NaHCO3
106g 18g 168g
①溶剂水量减少
②生成NaHCO3质量比消耗的Na2CO3质量大
③同温下溶解性 NaHCO3＜Na2CO3
（2）与酸反应的过程及速度（同条件）
H++CO32—==HCO3—
HCO3—+H+==H2O+CO2↑
放出气体速度：HCO3—＞CO32—
（3）与碱液反应
Na2CO3+NaOH→不反应
NaHCO3+NaOH==Na2CO3+H2O
Na2CO3+Ca(OH)2==CaCO3↓+2NaOH
2NaHCO3+Ca(OH)2==CaCO3↓+Na2CO3+H2O
（4）热稳定性：
正盐＞相应酸式盐
如： CaCO3 CaO+CO2↑
Ca(HCO3)2 CaCO3↓+H2O+CO2↑
Na2CO3 不分解
2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O
（5）相互转化：
正盐（CO32—） 酸式盐（HCO3—）
（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 Na 2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑
主要成分 3CaO·SiO22CaO· SiO23CaO·Al2O3 Na2O·CaO· 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： 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）SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑
CaCO3 CaO+CO2↑
从上述反应也可比较出两种盐的热稳定性：CaSiO3＞CaCO3
在此高温条件下，CaCO3不会过剩，故前后固体质量减少值即为CO2质量。
m(CO2)==26g－17.2g=8.8g
n(CO2)=0.2mol，V(CO2)= 4.48L
CaCO3 ～ CO2
100g 1mol
20g 0.2mol
m(SiO2)=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CO2同时作用的过程。
例如钾长石（KalSi3O8）风化生成高岭土[Al2Si2O5(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
①KalSi3O8______________ ②Al2Si2O5(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）氧化物前加合适系数。
①KalSi3O8 K2O·Al2O3·6SiO2
②Al2Si2O5(OH4) Al2O3·2SiO2·2H2O
（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H2CO3＞H4SiO4.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①向HCl溶液中逐滴加Na2CO3溶液 ②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。
①中HCl过量，发生反应产生的CO2不断逸出。设共产生xmolCO2
Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑
1 2
x 1.5
x=0.75mol
②中HCl不足，Na2CO3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+(1－y)NaHCO3+1.5NaCl+H2O
由Na+守恒得：1－y+1.5=2×1
y=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，Na2CO3溶液和HCl溶液均为1L，结果又如何呢？
巩 固 练 习
1、 选择题（每小题有1～2个选项符合题意）
1．下列物质中不能用化合的方法制得的得（ ）
①SiO2 ②H2SiO3 ③Na2O2 ④FeCl2 ⑤FeCl3 ⑥CaSiO3
A．①③⑤ B．②④⑥ C．② D．②和④
2．近年来，科学家们研究得到一种新分子C60，有关C60的说法正确的是（ ）
A．是一种新型的化合物 B．和石墨都是碳的同素异形体
C．在纯氧中燃烧只生成惟一的产物CO2 D．其摩尔质量720g
3．下列各组物质前者为后者的酸酐的是（ ）
①Cl2O7、HClO ②SO2、H2SO4 ③NO2、HNO3 ④ SiO2、H4SiO4 ⑤Mn2O7、HMnO4
A．②③ B．③④ C．④⑤ D．①③④
4．已知反应C(石墨)===C(金刚石)为吸热反应，下列说法正确的是（ ）
A．石墨比金刚石稳定 B．金刚石比石墨稳定
C．石墨与金刚石一样稳定 D．以上说法都不对
5．将过量的CO2气体通入下列溶液中，最终溶液不变浑浊的是（ ）
A．CaCl2与NaOH的混合溶液 B．Ca(OH)2溶液
C．Na2CO3饱和溶液 D．Na2SiO3溶液
6．下列各组物质间，不能发生反应的是（ ）
A．二氧化硅与氧化钙（高温） B．二氧化硅与氢氧化钠（常温）
C．二氧化硅与碳（高温） D．二氧化硅与浓HNO3（常温）
7．去味剂可以除去冰箱里的一股特殊气味，下列物质可作去味剂的是（ ）
A．干冰 B．活性炭 C．氯气 D．二氧化碳
8．大气中CO2增多引起“温室效应”，你认为目前大气中的CO2主要来源于（ ）
A．植物的呼吸与腐烂放出CO2 B．人口增长，呼出的CO2增多
C．工业上大量燃烧含碳燃料 D．建筑工业的发展使大量碳酸盐分解
9．下列关于硅的说法不正确的是（ ）
A．硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体
B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料
C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应
D．当加热到一定温度时，硅能与氧气等非金属反应
10．可以肯定溶液中大量存在CO32—的理由是（ ）
A．加入AgNO3溶液中产生大量白色沉淀 B．加入酸有无色无味气体产生
C．加入BaCl2溶液时有白色沉淀产生，再加稀盐酸沉淀溶解，产生可以使澄清石灰水变浑浊的无色无味的气体
D．加入Ba(OH)2溶液有白色沉淀产生，再加稀盐酸，反应现象如C所述
11．下列离子方程式不正确的是（ ）
A．少量Na2CO3溶液滴入到硝酸中： H++CO32—===HCO3—
B．过量CO2通入到澄清的石灰水中：CO2+Ca2++2OH—===CaCO3↓+H2O
C．烧碱溶液与碳酸氢钙溶液混合：2OH—+Ca2++2HCO3—===CaCO3↓+CO32—+2H2O
D．小苏打溶液与氢氧化钡溶液反应：HCO3—+Ba2++OH—===BaCO3↓+H2O
12．在标准状况下，将CO2和CO的混合气体，密为g·L—1，充满一盛有足够Na2O2的密闭容器中（容积为22.4L），用间断的电火花引发至充分反应，反应完成后，对容器里存在的物质的叙述正确的是（ ）
A．存在0.5molCO B．存在0.125molO2
C．存在0.25molNa2CO3 D．存在0.5molNa2CO3
13．某二价金属碳酸盐和碳酸氢盐的混合物跟足量盐酸反应，消耗H+和产生CO2的物质的量之比为6 ：5 ，该混合物中碳酸盐和碳酸氢盐的物质的量之比为（ ）
A．1 ：1 B． 1 ：2 C．1 ：3 D．1 ：4
14．下列材料的特征及用途说法不正确的是（ ）
A．氧化铝陶瓷具有两性，可用来制造人造牙齿
B．氧化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用来制造柴油机
C．光导纤维导光的能力很强，是非常好的通讯材料
D．人造刚玉硬度高，可用来制造刚玉球磨机
15．石英砂和焦碳在高温电炉中，可以合成金刚砂，金刚砂硬度很大，工业上用来作磨料，以下说法不正确的是（ ）
A．金刚砂的化学成分是SiO2
B．反应方程式是SiO2+2C SiC+CO2
C．反应方程式是SiO2+3C SiC+CO
D．金刚砂的结构类似金刚石
16．把CO2通入NaOH溶液中，当CO2与NaOH完全反应时，其质量之比为11 ：15，刚下列说法不正确的是（ ）
A．溶液中除OH—外，只存在一种阴离子
B．溶液中溶质的物质的量之比为1 ：1
C．反应后有CO2气体逸出
D．溶液中还可以吸收部分CO2
阅读下文，完成11～13题
硅晶体结构类似于类金刚石，低温下单质硅不活泼，与空气、水、酸均无作用，但可以与强碱和强氧化剂在适当湿度下作用，如硅能与卤素在加热或高温下生成四卤化硅，高价态硅的化合物可在高温下被碳、镁、氢气等还原剂单质硅；工业上也可用硅石与焦炭在高温下制金刚砂（SiC），某高纯硅炼制厂利用食盐、石英、水、焦炭为原料制取用作半导体材料的高纯硅。
17．假设根据每步反应建立一个生产车间，该高纯硅厂家需要几个车间（ ）
A．3个 B．4个 C．5个 D．6个
18．生产原理中没有涉及到的反应是（ ）
A．置换反应 B．复分解反应 C．化合反应 D．电解反应
19．该厂家不采用石英与焦炭直接制高纯硅的主要原因是（ ）
A．产量太低 B．产品中含SiC
C．产品中含有过量的硅石和焦炭 D．耗能太大
20．对于碳酸氢钠与碳酸钠的性质，下列叙述错误的是（ ）
A．质量相同时，跟足量的盐酸反应相同条件下碳酸钠的产生的CO2体积多
B．物质的量相同时，跟盐酸完全反应碳酸钠消耗的盐酸是碳酸氢钠的2倍（盐酸浓度相同）
C．物质的量相同时，跟足量盐酸反应，在相同状况下，得到等体积的CO2
D．将它们分别加入澄清石灰水中都会产生白色沉淀
21．将一小块焦炭和mg氧气，同时放入装有压力表的密闭容器中，压力为P0，当在一定条件下充分反应后恢复到原湿度，压力为P1，且P0＜P1＜2P0，则加入的焦炭的质量W为（ ）
A．W≤ B．W≤
C．W＞ D．W=
22．某K2CO3样品中含有Na2CO3、KNO3和Ba(NO3)2三种杂质中的一种或两种。现将13.8g样品中加放足量水，样品全部溶解。再加入过量的CaCl2溶液，得到9g沉淀。对样品所含杂质的正确判断是（ ）
A．肯定有KNO3，肯定没有Na2CO3
B．肯定有KNO3，可能还含有Na2CO3
C．肯定没有Ba(NO3)2，一定有KNO3和Na2CO3
D．肯定没有Na2CO3和Ba(NO3)2
23．把7.4gNa2CO3·10H2O和NaHCO3组成的混合物溶于水，配成100mL溶液，其中[Na+]=0.6mol·L—1，若把等质量的混合物加热至恒重时，残留物质的质量是（ ）
A．5.28g B．4.22g C．3.18g D．2.12g
24．根据硅在元素周期表中的位置推测，下列不可能具有的性质是（ ）
A．单质在通常状况下是固体
B．硅具有导电性 C．SiH4（硅烷）比CH4稳定
D．硅的常见化合价是+4
25．把xmolCO2通入含ymolCa(OH)2的石灰水中，充分反应后，下列叙述不正确的是（ ）
A．当x≤y时，生成100xg沉淀 B．当x≥y时，生成100yg沉淀
C．当y＜x＜2y时，生成100（2y－x）g沉淀
D．当2y≤x时，无沉淀生成
26．某无色混合气体可能含有CO2COH2O（气）H2中的一种或几种，依次进行下列处理（假设每次处理的反应完全）：①通过碱石灰、气体体积变小。②通过赤热的氧化铜时，固体全部变为红色。③通过白色硫酸铜粉末时，粉末变为蓝色。④通过澄清石灰水，溶液变浑浊。由此可以确定混合气体中（ ）
A．一定含有CO、H2O，可能含有H2、CO中的一种或两种
B．一定含有CO、H2O，可能含有CO2、H2中的一种或两种。
C．一定含有CO和H2，可能含有H2O、CO2中的一种或两种
D．一定含有CO，可能含有H2O、H2中的一种或两种
2、 填空题或简答题
27．称取mgNa2CO3，恰好与20mL盐酸全部反应生成CO2、H2O和NaCl。
（1）这种盐酸的物质的量浓度为_________________________________。
（2）如果上述mgNa2CO3中混有K2CO3，那么这种盐酸的实际浓度比（1）测得的值_________（填“偏大”、“偏小”、“相同”，下同）；
（3）如果上述mgNa2CO3中混有NaOH，那么这种盐酸的实际浓度比（1）测得的值_______；
（4）如果上述mgNa2CO3中混有NaHCO3，那么这种盐酸的实际浓度比（1）测得的值________。
28．工业生产的纯碱中常含有少量的NaCl等杂质，图所示实验装置是用来测定纯碱 中Na2CO3质量分数的实验方法示意力。其操作步骤如下：
①检验装置的气密性；
②在球形干燥管内填入颗粒状碱石灰，共总质量为W1；
③称取一定量的纯碱样品，其质量为W2，将其放入装置（B）中；
④将分液漏斗中的稀H2SO4缓缓注入B中，直至不再产生气体为止；
⑤打开开关a，缓缓鼓入空气约5min后，又称得干燥管的总质为W3。
请回答下列问题：
（1）实验中鼓入空气的目的是_________________________________________________；
（2）装置（A）的作用是______________________________________________________；装置（C）的作用是________________________________________________________；
（3）Na2CO3的质量分数为_______________________。
29．工业上用生石灰与碳在2700℃高温作用下制电石和CO.现从理论上分析以Mg和石灰石为原料，按下图制取乙炔。
请填写：
（1）C的分子式是_________
（2）G与E反应的化学方程式___________________
（3）B与D反应的化学方程式___________________
该反应中氧化剂与还原剂的质量比是____________。
参考答案
一、1．C 2．B 3．C 4．A 5．B 6．D 7．B 8．C 9．C 10．C
11．A、B 12．B 13．B 14．A 15．A、B 16．B、D 17．B 18．B
19．C 20．A 21．D 22．C 23．C 24．C 25．B 26． C
二、（1）m mol/L （2）偏小 （3）偏大 （4）偏大
28．（1）把反应生成的CO2全部驱赶到D中吸收
（2）除去空气中少量的CO2；除去CO2中的H2O.
（3）×100%
C2H2
O2
H2O
高温
高温
△
△
点燃
高温
浓H2SO4
△
高温
高温
高温
OH
高温
高温
△
高温
不与水化合
+H2O
△
高温
△
△
△
H+或CO2+H2O
OH—或△
高温
高温
高温
高温
高炉
高炉
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高三复习专题讲座
——碳、硅及新型无机非金属材料
1、 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
2、 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
（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
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NO2、Cl2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 → CO2
高温时，C → CO
如： C+H2O CO+H2
2C+SiO2 2CO+Si
C+2CuO 2Cu + CO2
C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O
想一想：为什么木炭燃烧时无火焰？
2．碳的氧化物
CO、CO2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 ①可燃性②还原性③不与碱液反应 ①一般不可燃烧，也不支持燃烧但Mg、Li能在CO2中燃烧②弱氧化性2Mg+CO2 C+2MgOC+CO2 2CO③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↑+H2O CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2↑+H2O
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：
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。
CO2 SiO2
与碱性氧化物反应 酸 性 氧 化 性
CaO+CO2=CaCO3 CaO+SiO2 CaSiO3
与碱液反应 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H 2O
与盐反应 C6H5Ona+CO2+H2O→ +NaHO3Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3 2Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑(难挥发酸酐→易挥发酸酐)
与碳反应 C+CO2 2CO 2C+SiO2 Si+2CO
与H2O作用 CO2+H2O H2CO3 SiO2 H2SiO3 —H2O
与酸反应 不反应 只与HF反应SiO2+4HF=SiF4↑+H2O
晶体类型 分子晶体 原子晶体
熔点 低(易升华) 高
4．Si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==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。
Si+2NaOH+2H2O==Na2SiO3+2H2↑
2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑
其它固体非金属即使与碱液反应，一般也无H2产生。如
3S+6NaOH==2Na2S+Na2SO3+3H2O
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+、NH4+）
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(HCO3)2＞CaCO3
KHCO3＞K2CO3
但 NaHCO3＜Na2CO3
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：Na2CO3+CO2+H2O==2NaHCO3
106g 18g 168g
①溶剂水量减少
②生成NaHCO3质量比消耗的Na2CO3质量大
③同温下溶解性 NaHCO3＜Na2CO3
（2）与酸反应的过程及速度（同条件）
H++CO32—==HCO3—
HCO3—+H+==H2O+CO2↑
放出气体速度：HCO3—＞CO32—
（3）与碱液反应
Na2CO3+NaOH→不反应
NaHCO3+NaOH==Na2CO3+H2O
Na2CO3+Ca(OH)2==CaCO3↓+2NaOH
2NaHCO3+Ca(OH)2==CaCO3↓+Na2CO3+H2O
（4）热稳定性：
正盐＞相应酸式盐
如： CaCO3 CaO+CO2↑
Ca(HCO3)2 CaCO3↓+H2O+CO2↑
Na2CO3 不分解
2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O
（5）相互转化：
正盐（CO32—） 酸式盐（HCO3—）
（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 Na 2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑
主要成分 3CaO·SiO22CaO· SiO23CaO·Al2O3 Na2O·CaO· 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： 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）SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑
CaCO3 CaO+CO2↑
从上述反应也可比较出两种盐的热稳定性：CaSiO3＞CaCO3
在此高温条件下，CaCO3不会过剩，故前后固体质量减少值即为CO2质量。
m(CO2)==26g－17.2g=8.8g
n(CO2)=0.2mol，V(CO2)= 4.48L
CaCO3 ～ CO2
100g 1mol
20g 0.2mol
m(SiO2)=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CO2同时作用的过程。
例如钾长石（KalSi3O8）风化生成高岭土[Al2Si2O5(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
①KalSi3O8______________ ②Al2Si2O5(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）氧化物前加合适系数。
①KalSi3O8 K2O·Al2O3·6SiO2
②Al2Si2O5(OH4) Al2O3·2SiO2·2H2O
（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H2CO3＞H4SiO4.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①向HCl溶液中逐滴加Na2CO3溶液 ②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。
①中HCl过量，发生反应产生的CO2不断逸出。设共产生xmolCO2
Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑
1 2
x 1.5
x=0.75mol
②中HCl不足，Na2CO3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+(1－y)NaHCO3+1.5NaCl+H2O
由Na+守恒得：1－y+1.5=2×1
y=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，Na2CO3溶液和HCl溶液均为1L，结果又如何呢？
巩 固 练 习
1、 选择题（每小题有1～2个选项符合题意）
1．下列物质中不能用化合的方法制得的得（ ）
①SiO2 ②H2SiO3 ③Na2O2 ④FeCl2 ⑤FeCl3 ⑥CaSiO3
A．①③⑤ B．②④⑥ C．② D．②和④
2．近年来，科学家们研究得到一种新分子C60，有关C60的说法正确的是（ ）
A．是一种新型的化合物 B．和石墨都是碳的同素异形体
C．在纯氧中燃烧只生成惟一的产物CO2 D．其摩尔质量720g
3．下列各组物质前者为后者的酸酐的是（ ）
①Cl2O7、HClO ②SO2、H2SO4 ③NO2、HNO3 ④ SiO2、H4SiO4 ⑤Mn2O7、HMnO4
A．②③ B．③④ C．④⑤ D．①③④
4．已知反应C(石墨)===C(金刚石)为吸热反应，下列说法正确的是（ ）
A．石墨比金刚石稳定 B．金刚石比石墨稳定
C．石墨与金刚石一样稳定 D．以上说法都不对
5．将过量的CO2气体通入下列溶液中，最终溶液不变浑浊的是（ ）
A．CaCl2与NaOH的混合溶液 B．Ca(OH)2溶液
C．Na2CO3饱和溶液 D．Na2SiO3溶液
6．下列各组物质间，不能发生反应的是（ ）
A．二氧化硅与氧化钙（高温） B．二氧化硅与氢氧化钠（常温）
C．二氧化硅与碳（高温） D．二氧化硅与浓HNO3（常温）
7．去味剂可以除去冰箱里的一股特殊气味，下列物质可作去味剂的是（ ）
A．干冰 B．活性炭 C．氯气 D．二氧化碳
8．大气中CO2增多引起“温室效应”，你认为目前大气中的CO2主要来源于（ ）
A．植物的呼吸与腐烂放出CO2 B．人口增长，呼出的CO2增多
C．工业上大量燃烧含碳燃料 D．建筑工业的发展使大量碳酸盐分解
9．下列关于硅的说法不正确的是（ ）
A．硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体
B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料
C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应
D．当加热到一定温度时，硅能与氧气等非金属反应
10．可以肯定溶液中大量存在CO32—的理由是（ ）
A．加入AgNO3溶液中产生大量白色沉淀 B．加入酸有无色无味气体产生
C．加入BaCl2溶液时有白色沉淀产生，再加稀盐酸沉淀溶解，产生可以使澄清石灰水变浑浊的无色无味的气体
D．加入Ba(OH)2溶液有白色沉淀产生，再加稀盐酸，反应现象如C所述
11．下列离子方程式不正确的是（ ）
A．少量Na2CO3溶液滴入到硝酸中： H++CO32—===HCO3—
B．过量CO2通入到澄清的石灰水中：CO2+Ca2++2OH—===CaCO3↓+H2O
C．烧碱溶液与碳酸氢钙溶液混合：2OH—+Ca2++2HCO3—===CaCO3↓+CO32—+2H2O
D．小苏打溶液与氢氧化钡溶液反应：HCO3—+Ba2++OH—===BaCO3↓+H2O
12．在标准状况下，将CO2和CO的混合气体，密为g·L—1，充满一盛有足够Na2O2的密闭容器中（容积为22.4L），用间断的电火花引发至充分反应，反应完成后，对容器里存在的物质的叙述正确的是（ ）
A．存在0.5molCO B．存在0.125molO2
C．存在0.25molNa2CO3 D．存在0.5molNa2CO3
13．某二价金属碳酸盐和碳酸氢盐的混合物跟足量盐酸反应，消耗H+和产生CO2的物质的量之比为6 ：5 ，该混合物中碳酸盐和碳酸氢盐的物质的量之比为（ ）
A．1 ：1 B． 1 ：2 C．1 ：3 D．1 ：4
14．下列材料的特征及用途说法不正确的是（ ）
A．氧化铝陶瓷具有两性，可用来制造人造牙齿
B．氧化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用来制造柴油机
C．光导纤维导光的能力很强，是非常好的通讯材料
D．人造刚玉硬度高，可用来制造刚玉球磨机
15．石英砂和焦碳在高温电炉中，可以合成金刚砂，金刚砂硬度很大，工业上用来作磨料，以下说法不正确的是（ ）
A．金刚砂的化学成分是SiO2
B．反应方程式是SiO2+2C SiC+CO2
C．反应方程式是SiO2+3C SiC+CO
D．金刚砂的结构类似金刚石
16．把CO2通入NaOH溶液中，当CO2与NaOH完全反应时，其质量之比为11 ：15，刚下列说法不正确的是（ ）
A．溶液中除OH—外，只存在一种阴离子
B．溶液中溶质的物质的量之比为1 ：1
C．反应后有CO2气体逸出
D．溶液中还可以吸收部分CO2
阅读下文，完成11～13题
硅晶体结构类似于类金刚石，低温下单质硅不活泼，与空气、水、酸均无作用，但可以与强碱和强氧化剂在适当湿度下作用，如硅能与卤素在加热或高温下生成四卤化硅，高价态硅的化合物可在高温下被碳、镁、氢气等还原剂单质硅；工业上也可用硅石与焦炭在高温下制金刚砂（SiC），某高纯硅炼制厂利用食盐、石英、水、焦炭为原料制取用作半导体材料的高纯硅。
17．假设根据每步反应建立一个生产车间，该高纯硅厂家需要几个车间（ ）
A．3个 B．4个 C．5个 D．6个
18．生产原理中没有涉及到的反应是（ ）
A．置换反应 B．复分解反应 C．化合反应 D．电解反应
19．该厂家不采用石英与焦炭直接制高纯硅的主要原因是（ ）
A．产量太低 B．产品中含SiC
C．产品中含有过量的硅石和焦炭 D．耗能太大
20．对于碳酸氢钠与碳酸钠的性质，下列叙述错误的是（ ）
A．质量相同时，跟足量的盐酸反应相同条件下碳酸钠的产生的CO2体积多
B．物质的量相同时，跟盐酸完全反应碳酸钠消耗的盐酸是碳酸氢钠的2倍（盐酸浓度相同）
C．物质的量相同时，跟足量盐酸反应，在相同状况下，得到等体积的CO2
D．将它们分别加入澄清石灰水中都会产生白色沉淀
21．将一小块焦炭和mg氧气，同时放入装有压力表的密闭容器中，压力为P0，当在一定条件下充分反应后恢复到原湿度，压力为P1，且P0＜P1＜2P0，则加入的焦炭的质量W为（ ）
A．W≤ B．W≤
C．W＞ D．W=
22．某K2CO3样品中含有Na2CO3、KNO3和Ba(NO3)2三种杂质中的一种或两种。现将13.8g样品中加放足量水，样品全部溶解。再加入过量的CaCl2溶液，得到9g沉淀。对样品所含杂质的正确判断是（ ）
A．肯定有KNO3，肯定没有Na2CO3
B．肯定有KNO3，可能还含有Na2CO3
C．肯定没有Ba(NO3)2，一定有KNO3和Na2CO3
D．肯定没有Na2CO3和Ba(NO3)2
23．把7.4gNa2CO3·10H2O和NaHCO3组成的混合物溶于水，配成100mL溶液，其中[Na+]=0.6mol·L—1，若把等质量的混合物加热至恒重时，残留物质的质量是（ ）
A．5.28g B．4.22g C．3.18g D．2.12g
24．根据硅在元素周期表中的位置推测，下列不可能具有的性质是（ ）
A．单质在通常状况下是固体
B．硅具有导电性 C．SiH4（硅烷）比CH4稳定
D．硅的常见化合价是+4
25．把xmolCO2通入含ymolCa(OH)2的石灰水中，充分反应后，下列叙述不正确的是（ ）
A．当x≤y时，生成100xg沉淀 B．当x≥y时，生成100yg沉淀
C．当y＜x＜2y时，生成100（2y－x）g沉淀
D．当2y≤x时，无沉淀生成
26．某无色混合气体可能含有CO2COH2O（气）H2中的一种或几种，依次进行下列处理（假设每次处理的反应完全）：①通过碱石灰、气体体积变小。②通过赤热的氧化铜时，固体全部变为红色。③通过白色硫酸铜粉末时，粉末变为蓝色。④通过澄清石灰水，溶液变浑浊。由此可以确定混合气体中（ ）
A．一定含有CO、H2O，可能含有H2、CO中的一种或两种
B．一定含有CO、H2O，可能含有CO2、H2中的一种或两种。
C．一定含有CO和H2，可能含有H2O、CO2中的一种或两种
D．一定含有CO，可能含有H2O、H2中的一种或两种
2、 填空题或简答题
27．称取mgNa2CO3，恰好与20mL盐酸全部反应生成CO2、H2O和NaCl。
（1）这种盐酸的物质的量浓度为_________________________________。
（2）如果上述mgNa2CO3中混有K2CO3，那么这种盐酸的实际浓度比（1）测得的值_________（填“偏大”、“偏小”、“相同”，下同）；
（3）如果上述mgNa2CO3中混有NaOH，那么这种盐酸的实际浓度比（1）测得的值_______；
（4）如果上述mgNa2CO3中混有NaHCO3，那么这种盐酸的实际浓度比（1）测得的值________。
28．工业生产的纯碱中常含有少量的NaCl等杂质，图所示实验装置是用来测定纯碱 中Na2CO3质量分数的实验方法示意力。其操作步骤如下：
①检验装置的气密性；
②在球形干燥管内填入颗粒状碱石灰，共总质量为W1；
③称取一定量的纯碱样品，其质量为W2，将其放入装置（B）中；
④将分液漏斗中的稀H2SO4缓缓注入B中，直至不再产生气体为止；
⑤打开开关a，缓缓鼓入空气约5min后，又称得干燥管的总质为W3。
请回答下列问题：
（1）实验中鼓入空气的目的是_________________________________________________；
（2）装置（A）的作用是______________________________________________________；装置（C）的作用是________________________________________________________；
（3）Na2CO3的质量分数为_______________________。
29．工业上用生石灰与碳在2700℃高温作用下制电石和CO.现从理论上分析以Mg和石灰石为原料，按下图制取乙炔。
请填写：
（1）C的分子式是_________
（2）G与E反应的化学方程式___________________
（3）B与D反应的化学方程式___________________
该反应中氧化剂与还原剂的质量比是____________。
参考答案
一、1．C 2．B 3．C 4．A 5．B 6．D 7．B 8．C 9．C 10．C
11．A、B 12．B 13．B 14．A 15．A、B 16．B、D 17．B 18．B
19．C 20．A 21．D 22．C 23．C 24．C 25．B 26． C
二、（1）m mol/L （2）偏小 （3）偏大 （4）偏大
28．（1）把反应生成的CO2全部驱赶到D中吸收
（2）除去空气中少量的CO2；除去CO2中的H2O.
（3）×100%
C2H2
O2
H2O
高温
高温
△
△
点燃
高温
浓H2SO4
△
高温
高温
高温
OH
高温
高温
△
高温
不与水化合
+H2O
△
高温
△
△
△
H+或CO2+H2O
OH—或△
高温
高温
高温
高温
高炉
高炉
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