碳和硅1

碳和硅,知识点一、碳和硅,游离态，化合态,亲氧元素，只有化合态,石墨，金刚石，C60等,晶体硅，无定形硅,C + O2 CO2 2C + O2 2CO,Si + O2 SiO2,C+CuO Cu+CO,晶体硅有金属光泽的灰黑色固体,熔点高,硬度大,有脆性,石墨熔点高，硬度小，是电的良导体；金刚石是硬度最大的物质。,2FeO+Si=2Fe+SiO2,C + 4HNO3(浓) = CO2 +4NO2+2H2O,Si + 2NaOH + H2O= Na2SiO3 + 2H2,石墨：铅笔芯，润滑剂，电极金刚石：切割刀具,半导体材料和合金材料（芯片、光电池）,Si + 4HF = SiF4+ 2H2,C + H2O(g) CO + H2,仅与氧化性酸反应，生成CO2,只与HF反应,水煤气,2. 能置换水中的氢的非金属单质为 C ;,4.能与碱反应生成氢气的固体单质有Al和Si,元素周期律 推 断 题 的 题 眼,5.非金属单质一般为绝缘体，但硅作为 半导体材料，而石墨为电的良导体。,非金属单质一般熔沸点，硬度小，但硅、金刚石熔沸高 其中金刚石为硬度最大的物质。,非金属单质一般不能和非氧化性酸反应，而Si不但能和HF反应，且能放出氢气。,硅氧比例：1：2 没有SiO2 分子存在，只存在硅氧原子正四面体空间网状结构,SiO2的结构,课堂练习： (2009广东理基)下列关于硅单质及其化合物的说法正 确的是 () 硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 A B C D,知识点二、碳和硅的氧化物,1、CO （1）物理性质： 色 味 毒的气体， 溶于水.,（2）化学性质：可燃性 ， 还原性 。,无 无 有 不,2CO + O2 2CO2,CO + CuO Cu + CO2,2. CO2 和 SiO2,无色无味的气体，无毒，微溶于水，固态时叫干冰,硬度大，熔沸点高，常温 下为固体，不溶于水。,CO2+H2O H2CO3,CO2+ 2NaOH= Na2CO3+ H2O,SiO2+4HF = SiF4+2H2O,SiO2+ 2NaOH= Na2SiO3 + H2O,CO2+ CaO=CaCO3,SiO2+ CaO CaSiO3,CO2+ Na2CO3+ H2O = 2NaHCO3,CO2+C 2CO,SiO2+ Na2CO3 Na2SiO3 + CO2,SiO2+ 2C Si + 2CO,盛放碱液的试剂瓶不能用玻璃塞,不反应,不反应,工业制硅：,粗硅提纯,石英钟,实验室使用的石英坩埚,SiO2的用途,玛瑙饰品,信息高速公路的骨架-石英光导纤维,1. CO为不成盐氧化物，,2. 酸性氧化物一般不和非氧化性酸反应，而,CO2 和 SiO2为酸性氧化物,SiO2+4HF = SiF4+2H2O,3. 一般酸性氧化物可以和水反应生成对应的酸， 而SiO2和H2O 不反应,但确是H2SiO3和H4SiO4的酸酐,可用于刻蚀玻璃,知识点三：碳酸和硅酸,1. H2CO3弱酸性，不稳定，一般写作 CO2+H2O,2. H2SiO3,物理性质：化学性质 a.弱酸性： b.不稳定性： c.制备：,2HCl+ Na2SiO3 = H2SiO3 +2NaCl,2CO2+ Na2SiO3+ 2H2O =H2SiO3+ 2NaHCO3,H2SiO3+ 2NaOH= Na2SiO3 + H2O,H2SiO3 SiO2+H2O,难溶于水的透明的胶状固体,酸性比碳酸更弱,硅酸的制备,向Na2SiO3溶液中滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生。,a、Na2SiO3溶液呈碱性，b、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，c、先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶，d、静置则形成硅酸沉淀。,(3)用途,硅胶可作干燥剂、催化剂的载体,1. 无机酸一般易溶于水，而硅酸却难溶于水。,2. 碳酸酸性大于硅酸,CO2+ Na2SiO3+ H2O =H2SiO3+ Na2CO3,水溶液中,SiO2+ Na2CO3 Na2SiO3 + CO2,高温条件下,分析：在水溶液中，碳酸的酸性比硅酸强，因此发生了反应生成了硅酸沉液，在高温重要条件下，生成的二氧化碳离开了反应体系而使反应进行到底（化学平衡）。,知识点四：硅酸盐,（1）硅酸盐：硅酸盐是由 组成的化合物的总 称，是构成地壳岩的主要成分。,（2）硅酸钠的水溶液俗称 ，是无色黏稠液体， 常用于制备黏合剂、防腐剂和耐火材料。,（3）硅酸盐组成的表示 通常用二氧化硅和金属氧化物的组成形式表示硅酸盐的组成。,例： Na2SiO3 可表示为Na2O SiO2,长石KAlSi3O8 可表示为 。,K2OAl2O3 6SiO2,硅、氧和金属,水玻璃,1. 硅酸盐写法与氧化物写法中的各元素化合价保持一致，原 子个数比相等,氧化物的顺序为：活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水,3. 氧化物之间以 隔开，系数配置出现分数时化为整数。,4. 硅酸盐组成的表示方法采用的是氧化物法。实际上硅酸 盐不是以简单氧化物形式出现的，而是以种种结构复杂 的盐存在着的。,课堂练习：把下列式子改写成氧化物的形式，请填入横线上：硅酸钙：CaSiO3高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4滑石：Mg3(Si4O10)(OH)2钙沸石：Ca(Al2Si3O7)(OH)6,CaOSiO2,Al2O32SiO22H2O,3MgO4SiO2H2O,CaOAl2O33SiO23H2O,硅酸盐有如下用途： （1）土壤保肥胶体粒子带负电，能吸附阳离子，如NH4+、K+等 （2）硅酸盐产品陶瓷、玻璃、水泥等无机非金属材料。,无机非金属材料,传统无机非金属材料:,新型无机非金属材料,玻璃、水泥、陶瓷,知识点五：新型无机非金属材料,1.玻璃,（1）含有Na2SiO3,CaSiO3和 SiO2 ， 主要成分是SiO2，玻璃态物质，没有 固定熔点,（2）反应材料：,石灰石，纯碱，石英,（3）反应原理：,2.陶瓷,（1）主要原料：,黏土 Al2O32SiO22H2O,（2）釉料,金属及其化合物,使陶瓷表面光滑，不渗水，具有丰富的色彩。,（3）特性：抗氧化性，抗酸碱腐蚀，耐高温，易成形。,3.水泥,（1）原料：石灰石，黏土，石膏,（2）主要成分,（3）特性：水硬性，吸水性强,新型无机非金属材料的特征,（1）耐高温、强度高,（2）具有电学性质,（3）具有光学性质,（4）具有生物功能,(二)、几种典型的新型无机非金属材料,1、结构材料高温结构陶瓷,高温结构材料与金属材料的性能比较：,高温结构材料:耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐磨损、不怕氧化。,金属材料： 易受腐蚀、不耐氧化、不适合高温时使用,(1)氧化铝陶瓷: 熔点高 、硬度大、透明、耐高温,(2)氮化硅陶瓷: 超硬度，耐磨损；抗腐蚀，高温时也抗氧化；抗冷热冲击而不碎裂；耐高温且不易传热；本身具有润滑性,(3)人造宝石:红宝石和蓝宝石的主要成分都是Al2O3（刚玉）。红宝石呈现红色是由于其中混有少量含铬化合物；而蓝宝石呈蓝色则是由于其中混有少量含钛化合物。,(三)、其他新型无机非金属材料简介,（1）金刚石:金刚石是目前已知的最硬的材料，可以用来切削和刻划其他物质，被用于钻探、磨削等行业,（3）足球烯: C60由于其结构的特殊性，使它在超导、磁性、光学、催化等方面表现出优异的性能。又叫“富勒烯”。,（4）纳米材料:纳米材料指的是微粒直径在10-710-9m级的材料，它具有奇特的光、电、磁、热、力和化学性质。,（2）金刚砂（碳化硅）:纯碳化硅是无色透明的晶体。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉。可用作为磨料，可用来做磨具，如砂轮、油石、磨头、砂瓦类等。 也可作为冶金脱氧剂和耐高温材料。,(三)、其他新型无机非金属材料简介,（5）智能材料:智能材料既能像 人的五官那样感知客观世界，又能主动对外做功，发射声波、辐射电磁波或热能，甚至能促进化学反应和改变颜色等类似有生命物质 的智慧反应。,（6）生物材料:生物材料的目标是对人体组织的矫形、修复、再造以维持其原有的功能。生物材料除了应具有人体的组织或器官的功能外，还必须有与人体组织的相容性，对肌体无免疫排异反应，血液相溶性好，无溶血、凝血反应（如人造血），不会引起代谢作用异常现象，对人体无毒、不致癌。,（7）超导材料:超导材料是一类在低温下（23.2K或更低温度下）电阻可以完全消失的材料。,1、有关材料分类正确的是A.硅酸盐材料属于新型无机非金属材料B.高温结构陶瓷属于新型无机金属材料，属于结构材料C.新型无机非金属材料包括半导体材料，光导纤维，氧化铝陶瓷等D.氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，但不是高温结构材料,课堂练习：,2.下列溶液可以盛放在玻璃瓶中， 但不能用磨口玻璃塞的是：,A.氢氟酸 B.浓硝酸,C.NaOH溶液 D.氯水,C,3.关于碳和硅的叙述中,不正确的是:,A.其最高价氧化物都能与NaOH溶液反应,B.单质在加热时都能与氧气反应,C.氧化物都能溶于水生成相应的酸,D.在常温下，碳和硅的单质化学性质都不 活泼,C,C,4、Al2O3 2SiO2 2H2O是 （ ） A、混合物 B、两种氧化物的水化物 C、硅酸盐 D、铝酸盐,5.下列说法正确的是（ ）A.硅是良好的半导体材料，能与盐酸或氢氧化钠溶液反应B.二氧化硅不导电，能与盐酸或氢氧化钠溶液反应C.硅酸具有多孔性结构，可用作吸附剂或催化剂载体D.二氧化硅是酸性氧化物，能与氢氟酸反应，也能与氢氧化钠溶液反应,D,6.下列离子方程式，书写不正确的是A.大理石与盐酸反应：CaCO3+2H+=Ca2+CO2 +H2OB.水玻璃中加入稀硫酸：Na2SiO3+2H+=H2SiO3+2Na+C.二氧化硅与苛性钠溶液反应：SiO2+2OH-=SiO32-+H2OD.澄清石灰水中通入过量CO2的总反应：CO2+OH-=HCO3-,B,7.下列说法中摘自某科普杂志，你认为无科学性错误的是（ ）A.铅笔芯的原料是重金属铅，儿童在使用时不可用嘴咬铅笔，以免引起铅中毒B.一氧化碳有毒，生有煤炉的居室，可放置数盘清水，这样可有效地吸收一氧化碳，防止煤气中毒C.“汽水”浇灌植物有一定的道理，其中二氧化碳的缓释 。有利于作物的光合作用D.硅的提纯和应用，促进了半导体元件与集成芯片的发展，可以说“硅是信息技术革命的催化剂”,CD,(2007全国)水蒸气通过灼热的焦炭后，流出气体的主要成分是CO和H2，还有CO2和水蒸气等。请用下图中提供的仪器，选择必要的试剂，设计一个实验，证明上述混合气中有CO和H2。(加热装置和导管等在图中略去)回答下列问题：,高考回放,(2)仪器B中需加入试剂的名称(或化学式)是氧化铜(或 CuO)，所发生反应的化学方程式是,无水硫酸铜(CuSO4),(3)仪器C中需加入试剂