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第1课时必备学问——碳、硅及其重要化合物
学问清单
[重要物质]①碳;②CO和CO2;③H2CO3;④Si和SiO2;⑤H2SiO3
[基本规律]①CO2与盐或碱溶液的反应规律;②碳酸盐和碳酸氢盐的比较
学问点1碳及其重要化合物
1.碳单质
(1)存在形式:碳单质有金刚石、石墨、C60等,它们互为同素异形体。
(2)三种重要单质的结构及性质
金刚石
石墨
C60
空间
结构
碳原
子的
排列
方式
空间网状结构,碳原子形成正四面体结构
片层状结构,层内碳原子形成正六边形
“足球”形态分子,碳原子形成正五边形和正六边形
物理
性质
熔点高,硬度大,不导电
熔点高,硬度小,能导电
不导电
(3)化学性质
相关反应的化学方程式
可燃性
2C+O2(不足)eq\o(=====,\s\up15(点燃))2CO、C+O2(足量)eq\o(=====,\s\up15(点燃))CO2
与氧化物反应
CuO:CuO+Ceq\o(=====,\s\up15(△))Cu+CO↑(冶炼金属)
SiO2:SiO2+2Ceq\o(=====,\s\up15(高温))Si+2CO↑(制取粗硅)
H2O:C+H2O(g)eq\o(=====,\s\up15(高温))CO+H2(制取水煤气)
与强氧化性酸反应
浓H2SO4:C+2H2SO4(浓)eq\o(=====,\s\up15(△))CO2↑+2SO2↑+2H2O
浓HNO3:C+4HNO3(浓)eq\o(=====,\s\up15(△))CO2↑+4NO2↑+2H2O
2.碳的两种氧化物(CO和CO2)
(1)一氧化碳(CO)
①物理性质:无色无味的气体,难溶于水,能使人中毒的缘由是与人体内血红蛋白相结合,因缺氧而中毒。
②化学性质及应用(写出有关化学方程式)
ⅰ.可燃性:可作燃料:2CO+O2eq\o(=====,\s\up15(点燃))2CO2。
ⅱ.还原性:可用于冶炼金属,CO还原Fe2O3:3CO+Fe2O3eq\o(=====,\s\up15(高温))2Fe+3CO2。
(2)二氧化碳(CO2)
①物理性质:CO2是一种无色、无味的气体,能溶于水,固态CO2俗称干冰。
②化学性质:能与H2O、Na2O、Ca(OH)2(足量、澄清)、Mg等反应。
③CO2在自然界中的循环
ⅰ.CO2的主要来源:大量含碳燃料的燃烧。
ⅱ.自然界消耗CO2的主要反应:CO2+H2O?H2CO3(溶于江水、海水中);光合作用将CO2转化为O2;CaCO3+H2O+CO2===Ca(HCO3)2(岩石的风化)。
3.碳酸(H2CO3)
弱酸、不稳定。碳酸(H2CO3)只能在水中存在。H2CO3在水中与CO2共存,故常将(CO2+H2O)当碳酸用。
4.碳酸的酸式盐和正盐的比较
(1)在水中的溶解性
①含K+、Na+、NHeq\o\al(\s\up1(+),\s\do1(4))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)2CaCO3;可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度,如溶解度:Na2CO3NaHCO3。
(2)热稳定性
一般来说,热稳定性依次为正盐酸式盐碳酸,如稳定性:Na2CO3NaHCO3H2CO3。可溶性正盐难溶性正盐,如CaCO3高温分解,而K2CO3不易分解。
(3)水溶液的酸碱性
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。
[通关1](易错排查)推断正误
(1)(2024·全国卷Ⅲ)12g石墨烯和12g金刚石均含有NA个碳原子(√)
(2)(2024·全国卷Ⅲ)向CaCl2溶液中通入CO2:Ca2++H2O+CO2===CaCO3↓+2H+(×)
(3)(2024·全国卷Ⅱ)将镁条点燃后快速伸入集满CO2的集气瓶,集气瓶中产生浓烟并有黑色颗粒产生(√)
(4)(2024·全国卷Ⅱ)澄清的石灰水久置后出现白色固体:Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O(√)
(5)(2024·全国卷Ⅲ)活性炭具有除异味和杀菌作用(×)
(6)(2024·全国卷Ⅱ)碳酸钡可用于胃肠X射线造影检查(×)
[通关2](2024·江苏卷)CO2是自然界碳循环中的重要物质。下列过程会引起大气中CO2含量上升的是()
A.光合作用 B.自然降雨
C.化石燃料的燃烧 D.碳酸盐的沉积
C[光合作用、自然降雨、碳酸盐的沉积均发生反应消耗CO2,引起大气中CO2含量下降;化石燃料的燃烧生成CO2,引起大气中CO2的含量上升。]
[通关3](20
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