第七章 硅和硅酸盐工业1.doc

第七章 碳族元素 无机非金属材料第一节 碳族元素一碳族元素1.碳族元素位于周期表中_，包括（名称和元素符号）_2. 原子结构特点：_。3.成键特点：_。4.性质特点：碳族元素在周期表中从上到下，元素的原子半径逐渐_，失电子能力逐渐_，得电子能力逐渐_，非金属性向金属性递变的趋势很明显。在碳族元素的单质中，碳是非金属；_外貌象金属，但在化学反应中多显示非金属性，通常被认为是非金属；_的金属性比非金属性强；_和_都是金属。5.碳族元素的主要化合价有_和_，_的+4价化合物是稳定的，_的+2价化合物是稳定的。因此，CO、SnCl2等具有较强的_性，而PbO2具有较强的_ 性。写出二氧化铅分别与浓盐酸、二氧化硫反应的方程式 _。.6.碳族元素的最高价氧化物对应水化物的通式是_或_，其气态氢化物的通式是_。7. 碳族元素单质的物理性质：色态：碳_或_；硅_；锗_；锡_；铅_。二、碳的多样性（一）多种多样的碳单质1、自然界中的存在：有_态，也有_态。2、同素异形体：由_组成的性质_的几种_。 同素异形体的相互转化属于_变化。3、碳的三种同素异形体：金刚石、石墨、C60。金刚石石墨C60晶体结构_形的_结构的晶体_层状_结构，层与层之间的相互作用较_。60个碳原子构成形似_的内空结构主要性质熔沸点_，硬度_,_导电。熔点_，质软，又有_性，_导电。主要用途钻具，装饰品润滑剂，电极，铅笔芯新型催化剂或载体4、碳的有关反应小结（1）碳燃烧：_；（2）碳与水反应（制水煤气）：_；（3）工业制硅：_；（4）碳与CO2共热：_；（5）碳与浓硫酸反应：_；（6）碳与CuO反应：_；（二）广泛存在的含碳化合物1、多种碳酸盐矿石：大理石_、方解石_、白云石_、菱锌矿_菱镁矿_、菱铁矿_。2、碳的氧化物氧化物一氧化碳（不成盐氧化物）二氧化碳（酸性氧化物）物理性质_色_味的_体，_溶于水，有毒。_色_味_气体，密度比空气_，_溶于水（1：_）固体CO2称为_化学性质与水反应。与O2反应与氧化物Fe2O3+ CO=CaO+CO2=与碱反应 NaOH+ CO2(少量)= NaOH+ CO2(足量)=与盐反应Na2CO3+CO2CaCO3+CO2与C反应与镁反应加热浓H2SO4实验室制法HCOOH CO+H2OCaCO3+2HCl=收集方法检验方法高温点燃后在火焰上方罩上干燥的烧杯，无水雾出现，罩沾有澄清石灰水的烧杯，出现浑浊。使澄清的石灰水变浑浊工业制法水煤气：C+H2O = CO+H2O煅烧石灰石：相互转化主要用途燃料、还原剂、化工原料灭火剂、致冷剂、人工降雨、制纯碱、尿素、汽水、光合作用（三）碳及其化合物间的转化1、自然界中碳及其化合物间的转化自 岩石风化 呼吸排泄然 化石燃料燃烧 森林、草原的燃烧界 火山喷发 光合作用大气中的CO2 溶解溶洞、石笋、钟乳石的形成：石灰岩里不溶性的碳酸钙受水和CO2的作用能转化为可溶性的碳酸氢钙。由于石灰岩层各部分所含碳酸钙的多少不同，石灰岩就逐渐被溶解分割成互不相依、千姿百态、陡峭秀丽的山峰或被溶解侵蚀成奇异壮观的溶洞。溶有碳酸氢钙的水，当从洞顶向洞底滴落时，水分蒸发、压强减小及温度的变化都会使CO2溶解度减小而析出碳酸钙沉淀。这些沉淀经过千百万年的积累，逐渐形成了钟乳石、石笋等。洞底的钟乳石与地面的石笋连接起来，就会形成奇特的石柱。用化学方程式表示为：_、_。2、生产和生活中碳及其化合物间的转化（1）高炉炼铁：CO的生成：_、_。 氧化铁的还原：_。炼铁的原料是_和_，实际起还原作用的是_。（2）水垢的形成：水垢的主要成分是_、_。水中含Ca2+、Mg2+和HCO3-在加热的条件下，发生如下反应：_、_、_。若要除去水垢，可向暖瓶中加入稀酸或家中的_。化合态游离态小结：碳元素含碳化合物碳单质同素异形体有机化合物无机化合物金刚石（盐）（酸）（氧化物）第二节 硅及其化合物一单质硅1. 硅在自然界的存在：硅是在自然界中分布很广的一种元素，在地壳中的含量仅次于_，处于第_位。自然界中只存在_态。单质硅有_和_两种同素异形体。2物理性质：_色、有_光泽、硬而脆的固体，其结构类似于_，熔点和沸点都很高，硬度很大。是良好的_材料。3化学性质在常温下，不能与_、_、_、_、_等反应。可与F2反应：_，与氢氟酸反应：_与氢氧化钠溶液反应：_，离子方程式_。（2）加热或高温时：与非金属单质反应。Si+O2_，Si+Cl2_。4工业制法：粗硅的制取：在_中用_还原二氧化硅：_（方程式）；粗硅的提纯：高温下与氯气反应：_高温下用氢气还原SiCl4_5硅的用途：晶体管、集成电路、硅整流器、太阳能电池、合金（含硅4的钢具有良好的导磁性作_，含硅15的钢具有良好的耐酸性，作_。）二二氧化硅1.二氧化硅在自然界中的存在：石英、水晶、玛瑙。2结构：Si和O按1：2组成的正四面体的空间网状结构的晶体。无分子存在。3物理性质：硬度_，熔点_，_导电，_溶于水。4化学性质：（1）具有酸性氧化物的通性： SiO2+ NaOH_，离子方程式_。【应用】实验室盛放碱液的试剂瓶用_塞，而不能用_塞，防止玻璃受碱液腐蚀生成_，使瓶口和塞子粘在一起。（2）特性一与HF反应：SiO2+ HF_【应用】盛放氢氟酸应用_瓶，利用此反应可刻蚀玻璃。（3）氧化性：SiO2+ C_。5用途：石英表中的压电材料，高性能的现代通讯材料光导纤维三硅酸、硅酸盐1硅酸（H2SiO3）不溶于水，酸性比碳酸还弱。H2SiO3 _H2SiO3+ NaOH_2硅酸钠（Na2SiO3）硅酸钠固体俗称泡花碱，其水溶液俗称水玻璃，是无色粘稠液体，常作粘合剂，防腐剂、耐火材料等。Na2SiO3+ HCl_Na2SiO3+CO2+H2O_【应用】水玻璃应如何保存？密封保存。制法：SiO2+ NaOH_SiO2+Na2O_3硅酸盐硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，种类很多，结构复杂，常用氧化物的形式表示构成。【练习】用氧化物形式表示下列硅酸盐：Mg2SiO4_ CaSiO3_ KAlSi3O8_ Al2(Si2O5)(OH)4_第三节 无机非金属材料一、材料概述材料是人类生活必不可分的物质基础，人类制造的第一种材料是_。 _ 无机非金属材料1材料 _ 金属材料 高分子材料2传统无机非金属材料优点：_缺点：_3新型无机非金属材料特性（1）_（2）_（3）_（4）_二传统无机非金属材料硅酸盐材料1硅酸盐材料性质特征：性质_，熔点_，大都_溶于水主要原料：_主要制品：_2玻璃原料：_、_、_主要反应：_、_特性：_态物质（在一定温度范围内软化），非晶体种类：普通玻璃、石英玻璃、铅玻璃、有色玻璃（蓝色玻璃加入了_，红色玻璃加入了_），钢化玻璃（普通玻璃放入电炉中加热，软化，急速冷却而成）3水泥原料：_、_主要成分：_、_、_特性：水硬性（与水掺和搅拌，静止后，很容易凝固变硬）种类：矾土水泥、膨胀水泥、凝固水泥。混凝土：水泥、沙子和碎石的混合物叫做混凝土。钢筋混凝土：用钢筋做结构的混凝土。4陶瓷：陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料。主要原料：黏土（主要成分：氧化铝、二氧化硅和水分，可用xAl2O3ySiO2zH2O来表示）三新型无机非金属材料1半导体材料2高温结构陶瓷：氮化硅（Si3N4）陶瓷制造陶瓷发动机 碳化硅（SiC）陶瓷3生物陶瓷：氧化铝（Al2O3）陶瓷制假牙、膝关节、肘关节、肩关节等。 氧化锆（ZrO2）也可制造假牙、骨、股关节等。4压电陶瓷：用压电陶瓷制作的压电地震仪，能精确测