高考化学碳硅及其化合物ppt课件.ppt

元素及其化合物碳 硅及其化合物 1 掌握碳 碳的氧化物 碳酸盐的性质和用途 2 掌握硅 硅的氧化物 硅酸及其盐的结构 性质和用途 3 以碳元素为代表 了解碳族元素的性质递变规律 复习目标 一 碳族元素 1 名称 符号 位置 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 熔沸点降低 特殊 熔点 Pb Sn 单质密度增大 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 3 特殊性 碳族元素在化合物中多以 价稳定 而 在化合物中则以 价稳定 锡的 2价化合物应具有较强的 铅的 4价化合物应具有较强的 铅的金属活动性比锡 其熔点比锡的 4 铅 2 弱 高 还原性 氧化性 碳族元素特点 1 形成化合物最多的一族 2 单质晶体类型最多的一族 分子晶体 原子晶体 金属晶体 过渡晶体 3 易形成共价化合物一族 4 半导体比较集中的一族 5 无机非金属材料比较集中的一族 1 下列关于碳族元素的叙述中 正确的是 A 最外层上有2个电子B 主要化合价均为 2 4C 稳定化合价均为 4D 不易形成离子化合物 随堂检测 2 下列气态氢化物最不稳定的是 PH3B H2SC HClD SiH4 BD D 3 已知 还原性Sn2 Fe2 氧化性PbO2 Cl2 试写出下列化学方程式 氯气与锡共热 氯气与铅共热 PbO2浓盐酸共热 能说明Sn2 还原性比Fe2 还原性强的离子方程式是 把棕色的PbO2投入亚硫酸溶液中充分反应 可观察到把棕色的PbO2逐渐变成白色固体物质 Sn 2Cl2 SnCl4 Pb Cl2 PbCl2 PbO2 4HCl PbCl2 Cl2 2H2O PbO2 H2SO3 PbSO4 H2O Sn2 2Fe3 Sn4 2Fe2 7 GBO是我国研制的一种闪烁晶体材料 曾用于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验 它是锗酸铋的简称 若知 在GBO中 锗处于其最高价态 在GBO中 铋的价态与铋跟氯形成某种共价氯化物时所呈的价态相同 在此氯化物中铋具有最外层8电子稳定结构 GBO可看作是由锗和铋两种元素的氧化物所形成的复杂氧化物 且在GBO晶体的化学式中 这两种氧化物所含氧的总质量相同 请填空 1 锗和铋的元素符号分别是和 2 GBO晶体的化学式是 3 GBO晶体中所含铋氧化物的化学式是 Ge Bi Bi2O3 2Bi2O3 3GeO2或Bi4 GeO4 3 金刚石石墨C60 同素异形体 此外 还有无定形炭 1 碳的单质 二 碳及化合物 109 28 金刚石是一种具有正四面体向空间发展 构成彼此联结的空间网状结构的原子晶体 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 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 例1 下列对碳的同素异形体 金刚石 石墨 和C60的说法中 错误的是 A熔点 金刚石 石墨 C60B沸点 金刚石 石墨 C60C在一定条件下与O2反应生成CO2D在一定条件下它们可能相互转化 A 碳及其化合物的转化关系 C CO2 Na2CO3 NaHCO3 CO CaCO3 Ca HCO3 2 O2 HNO3等 O2 SiO2等 Mg NaOH Na2O2等 C Ca OH 2 O2等 SiO2 高温等 CO2 H2O Ca OH 2或 H 或加热 CO2 H2O NaOH或加热 Ca OH 2 Ca OH 2 H Si SiO2 H2SiO3 Na2SiO3 CaSiO3 SiC SiF4 SiH4 11 三 硅及化合物的相互关系 12 SiCl4 1 物理性质 一 硅 Si是带有金属光泽的灰黑色固体 熔点高 硬度大 有脆性 硅的导电性介于导体和绝缘体之间 是良好的 材料 2 组成与结构 在地壳中硅的含量仅次于 居第 位 原子晶体 具有正四面体结构的立体网状结构的晶体 半导体 氧 二 位于金属与非金属分界线 原子晶体 只有化合态 无游离态 3 硅的化学性质 常温下 化学性质不活泼 除氟气 氢氟酸和强碱外 硅不跟其他物质 如氧气 氯气 硫酸 硝酸等 起反应 Si 2F2 SiF4Si 4HF SiF4 2H2 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 在加热条件下 能跟一些非金属反应 Si 2Cl2 SiCl4Si 2H2 SiH4 高温 Si C SiC 高温 4 硅的工业制法 高温 高温 高纯硅 半导体材料 合金 变压器铁芯 含硅4 的钢有导磁性 耐酸设备 含硅15 左右的钢有耐酸性 5 硅的用途 10 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 2004上海综合15 11 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 1 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 molSi O键 4 2 1 2 立体空间网状 4 四 二氧化硅 2 物理性质 3 化学性质 酸性氧化物 但是不溶于水 也不与水反应 与碱反应 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 注意 盛碱溶液的试剂瓶一般用橡胶塞 不能用玻璃塞 为什么 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 与HF反应 SiO2 4HF SiF4 2H2O 用于雕刻玻璃 注意 一般用塑料试剂瓶盛氢氟酸 不能用玻璃试剂瓶 制玻璃原理 制光导纤维 石英玻璃 石英钟表等 制造电子工业中的重要部件 光学仪器 高级工艺品 眼镜片 精密仪器 轴承 耐磨器皿等 制作装饰品 5 SiO2的用途与危害 在隧道开凿 石英粉加工等工作环境下易形成含有二氧化硅的粉尘 人长期吸入含有二氧化硅的粉尘 就会患硅肺病 旧称矽肺 危害 用途 耐高温 耐酸性好 1 用一种试剂证明生石灰中含有石灰石和石英 下列试剂适宜的是 A 盐酸B 硫酸C NaOH溶液D 氯化钠溶液 A 2 若把4 2g的硅和9 2g的钠同时投入适量的水中 充分反应 能收集到氢气 标准状况 的体积是 A 22 4LB 11 2LC 5 6LD 2 8L B 五 硅酸 H2SiO3 H2SiO3是SiO2的对应水化物 SiO2是H2SiO3的酸酐 是一种不溶性酸 是一种白色固体 其酸性比H2CO3还弱 不能使紫色石蕊试液变红 1 可溶性硅酸盐与酸反应 制法 SiO32 H2O CO2 CO32 H2SiO3 Na2SiO3 H2O CO2 Na2CO3 H2SiO3 SiO32 2H H2SiO3 Na2SiO3 2HCl 2NaCl H2SiO3 Na2SiO3 2HCl H2O 2NaCl H4SiO4 H4SiO4 H2SiO3 H2O白色胶状沉淀 2 酸性太弱只能与强碱发生中和反应H2SiO3 2NaOH Na2SiO3 2H2O 3 不稳定 比H2CO3稳定 受热易分解 硅胶 硅胶 硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶 硅胶多孔 吸附水分能力强 常用作实验室和袋装食品 瓶装药品等的干燥剂 也用作催化剂的载体 3 硅酸钠 Na2SiO3 俗名叫泡花碱 白色固体 易溶于水 其水溶液俗名叫水玻璃 2 结构复杂 一般不溶于水 化学性质很稳定 1 由硅 氧和金属元素组成的化合物的总称 六 硅酸盐 水玻璃是无色粘稠的液体 不能燃烧 不易被腐蚀 热稳定性强 可用作木材 织物的防腐剂和防火剂 建筑 纸张的黏胶剂 2 氧化物化学式法 活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水 1 盐化学式法 如 Na2SiO3 CaSiO3 K2SiO3等 4 硅酸盐组成的表示方法 Na2O Al2O3 3SiO2 3H2O CaO 3MgO 4SiO2 Al2O3 2SiO2 2H2O 高岭石 黏土 Al2 Si2O5 OH 4 石棉 Mg3Ca SiO3 4 沸石 Na2 Al2Si3O10 3H2O 硅酸盐工业简介 CaCO3 SiO2 CaSiO3 CO2 硅酸盐工业 玻璃 主要原料 纯碱 石灰石 石英 主要反应 产品成分 Na2SiO3 CaSiO3 SiO2 水泥 主要原料 黏土 石灰石 产品成分 硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 陶瓷 原料黏土 高温 高温 高温 粘土和石灰石 纯碱 石灰石 石英 高温 高温 回转窑 玻璃熔炉 复杂的物理 化学变化 CaCO3 SiO2 CaSiO3 CO2 Na2CO3 SiO2 Na2SiO3 CO2 硅酸三钙3CaO SiO2硅酸二钙2CaO SiO2铝酸三钙3CaO Al2O3 Na2SiO3 CaSiO3 SiO2或表示为 Na2O CaO 6SiO2 小结 水泥和玻璃两种硅酸盐产品的比较 2 无机非金属材料 1 传统无机非金属材料 主要指硅酸盐材料 如水泥 玻璃 陶瓷等 优点 抗腐蚀 耐高温等 缺点 质脆 骤冷骤热性差等 2 新形无机非金属材料 主要指高温结构陶瓷 光导纤维等 主要特点 A 耐高温 强度高 如氧化铝陶瓷 B 具有电学特性 如氧化锡陶瓷 集成电路半导体 C 具有光学特性 如光导纤维 光缆通迅 医疗 信息处理等 D 具有生物功能 如磷酸钙系列陶瓷 人造骨骼 光导纤维 光纤 光导纤维的成分 二氧化硅光导纤维的特点 传导光的能力非常强 抗干扰性能好 不发生电辐射等 光导纤维的应用 通讯 医疗 信息处理 传能传像 遥测遥控 照明等 1 下列物质中不能用化合的方法制得的是 SiO2 H2SiO3 Na2O2 FeCl2 FeCl3 CaSiO3A B C D 和 C 2 磷酸钙是陶瓷也是一种新型无机非金属材料 它可用于制造人造骨骼 这是利用这类材料的 A 耐高温的特性B 电学特性 C 光学特性D 生物功能 D 3 下列说法正确的是 A SiO2溶于水显酸性 B CO2通入水玻璃可以得到原硅酸 C 由Na2CO3 SiO2 Na2SiO3 CO2 可知硅酸的酸性比碳酸的酸性强D SiO2是酸性氧化物 它不溶于任何酸 B 例 在氮化硅中添加氧化铝 用氧原子取代一部分氮 用铝原子取代一部分硅 通过常压烧结即成新一代无机非金属材科 氧氮化硅铝 即赛伦 Sialon 化学通式为Si6 xAlxOxNy x 2 4 1 赛伦属于晶体类型 并且有等特性 至少写出三种 2 化学通式里y值为 用含x的表达式或某一具体数值表示 原子 耐高温 热稳定性好 高强度 超硬度 耐磨损 抗腐蚀 8 x 15 石英玻璃是