一轮复习无机非金属材料的主角碳硅课件.ppt

华侨中学温俊谋,无机非金属材料的主角碳、硅,一、碳族元素,1、名称；符号；位置,一、碳族元素,2.元素性质比较,C,Si,Ge,Sn,Pb,相似性递变性,1、最外层都有4个电子，化合价主要有+4和+2，易形成共价化合物。,2、气态氢化物的通式：RH4,3、最高价氧化物通式:RO2,对应的水化物通式为H2RO3或R(OH)4,原子结构,单质物性,单质化性,核电荷数增大电子层增多,原子半径增大,非金属性减弱、金属性增强,最高价氧化物对应水化物的酸性减弱,氢化物的稳定性减弱,金刚石石墨C60,同素异形体,二.碳,1.碳的单质,10928,金刚石是一种具有空间网状结构的原子晶体，在晶体中，每个碳原子都被相邻的4个碳原子包围，处于4个碳原子的中心，以共价键与4个碳原子结合。成为正四面体结构，这些正四面体向空间发展，构成彼此联结的立体网状结构。金刚石的熔点（3550）和沸点（4827）都很高,硬度很大。,金刚石,金刚石与石墨晶体结构对比,120,共价键,范德华力,石墨是层状结构，在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳原子与其它3个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构；在层与层之间是以分子间作用力结合的。由于同一层的碳原子以较强共价键结合，使石墨的熔点很高(比金刚石的还要高）,沸点与金刚石相同。但由于层与层之间的分子间作用力很弱，容易滑动，使石墨的硬度很小。,石墨,C60,C60分子结构示意图,共价键,非极性,结构：笼状分子，固态时是分子晶体，每个碳原子只跟相邻的三个碳原子形成共价键，60个碳原子构成球形，共32面体，包括12个五边形，20个六边形。,碳及其化合物的化学性质,记忆大搜索：写出有1、C2、CO3、CO2参与的化学方程式,1、CO2CO2CCO22COC2CuO2CuCO2CH2O(g)=CO+H2C+2H2SO4(浓)=CO2+2SO2+2H2OC+4HNO3(浓)=CO2+4NO2+2H2OC+SiO2=Si+CO,点燃,高温,2、2CO+O2=2CO23CO+Fe2O3=2Fe+3CO2,点燃,CO2+H2O=H2CO3CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+C=2COCO2+2Mg=C+2MgO,酸性氧化物的通性,3、,点燃,氧化性,CO2电子式,CO2的实验室制法,CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O,原理:,装置:,除杂:,块状固体与液体的混合物在常温下反应制备气体可用启普发生器制备，当制取气体的量不多时，也可采用简易装置。,用饱和NaHCO3溶液除HCl,用浓硫酸等干燥.,验满:,用燃着的木条,熄灭.或用湿润的蓝色石蕊试纸,使之变红.,检验:,使澄清石灰水变浑浊,三、硅,1、硅的存在和分布：,存在：分布：,没有游离态，只有化合态,自然界中分布广泛，在地壳中居第二位，仅次于氧。是构成矿物和岩石的基本元素。,2、硅的结构：,硅的原子结构示意图：,第三周期第IVA族,硅单质有晶体和无定形两种，晶体硅的结构跟金刚石相似，都是具有正四面体结构的立体网状结构的晶体。,Si,10928,晶体硅的晶体结构与金刚石相似，也是由一个硅原子与4个硅原子结合形成正四面体，许多这样的正四面体向周围空间延伸形成空间网状的结构。但由于硅原子半径比碳原子半径大，所以，其熔沸点要比金刚石低，硬度要比金刚石小。,2、晶体结构,硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体，晶体硅的结构类似于金刚石。属于原子晶体。,晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆、熔沸点高的固体。单质硅是良好的半导体材料。,3、硅的物理性质：,4、硅的化学性质,不活泼，除常温下与反应外，加热时也可与反应。,F2、HF、强碱,O2、Cl2、H2,练习1：请写出硅分别与氧气、氢气、氢氧化钠溶液、氢氟酸反应的方程式。,2019/12/13,19,可编辑,(1)2C+SiO2Si（粗）+2CO,(2)Si（粗）+2Cl2SiCl4,(3)SiCl4+2H2Si+4HCl,5、硅的工业制法,6、硅的用途,（1）制集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料；（2）含硅4%的钢可制变压器铁芯；（3）含硅15%的钢具有耐酸性，制耐酸设备；（4）制造“光电池”将太阳能转换为电能。,硅的用途,集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，还可以制成太阳能电池、硅的合金可用来制造变压器铁芯等。,集成电路晶体管,硅橡胶,硅太阳能电池,电脑的中央处理器（CPU）,含硅物质的用途-电子产品,四、二氧化硅,1、物理性质,SiO2也叫硅石，石英砂、玻璃、沙子的主要成分也为SiO2，SiO2为坚硬的固体，纯SiO2是无色透明晶体，称之为水晶,熔点高，硬度大，不溶于水（为原子晶体）。,2、组成与结构,在SiO2的晶体中，每个硅原子与_个氧原子结合，每个氧原子与_个硅原子结合，即SiO2晶体是由Si和O按_的比例所组成的_结构的晶体。1molSiO2晶体中含有_molSiO键。,4,2,1：2,立体空间网状,4,（1）酸性氧化物的通性：,与碱性氧化物反应：与强碱反应：与盐反应：不与水反应：,3、化学性质：,（3）特性：与氢氟酸反应,（2）弱氧化性,SiO2+4HF=SiF4+2H2O,思考：实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？,防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起,二氧化硅与CO2的化学性质比较：,状态,固体,气体,晶体类型,原子晶体,分子晶体,熔沸点,高,低,二氧化硅与CO2的化学性质比较：,CO2+2OH-=CO32-+2H2O,CO2+OH-=HCO3-,CO2+CaO=CaCO3,CO2+H2O+Na2SiO3=Na2CO3+H2SiO3,SiO2+4HF=SiF4+2H2O,SiO2+2OH-=SiO32-+H2O,不反应(故不能直接与水反应制硅酸),光导纤维、化学仪器、光学仪器、钟表、电子部件,二氧化硅与CO2的化学性质比较：,1、关于硅的化学性质的叙述中，正确的是（）A常温时不和任何酸反应B常温时硅与卤素单质均不反应C单质硅比金刚石熔点低D单质硅比碳的非金属性强,C,2、玻璃的主要成分之一是二氧化硅，能在玻璃上进行蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是（）A烧碱B纯碱C氢氟酸D盐酸,C,二氧化硅的及用途,制光导纤维,水晶制品,通信用光缆,1、硅酸,（1）制取：可溶性的硅酸盐与酸的反应,Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3,白色胶状,白色胶状，难溶脱水形成“硅胶”,弱酸性（酸性H2SiO3H2CO3）,Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3,（用作干燥剂）,三、硅酸和硅酸盐,2、硅酸盐,硅酸钠俗称泡花碱，其水溶液又叫水玻璃。可用作肥皂填料、木材防腐剂、防火剂及黏胶剂。,（1）可溶性硅酸盐,（2）硅酸盐表示方法,硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，通常可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成。表示方法：金属元素氧化物写在前面，再写SiO2，最后写H2O；氧化物之间用“”隔开。,硅酸钠Na2SiO3高岭土Al2(Si2O5)(OH)4正长石KAlSi3O8,硅酸盐工业,石灰石、黏土,纯碱、石灰石、石英,黏土,复杂的物理化学变化,3CaOSiO22CaOSiO23CaOAl2O3,Na2SiO3CaSiO3SiO2,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,抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型、艺术珍品,新型无机非金属材料的种类和用途,练习：下列表述正确的是人造刚玉熔点很高