第七章 碳族元素 无机非金属材料.doc

第七章 碳族元素 无机非金属材料一、知识要点与规律1.碳族元素元素碳（C）硅（Si）锗（Ge）锡（Sn）铅（Pb）周期表中位置族IVA周期23456原子半径增大主要化合价4，2，Pb2价稳定非金属性减弱：C、Si为非金属，Ge金属性比非金属性强，Sn、Pb为金属氢化物稳定性减弱最高价氧化物对应水化物酸性减弱，碱性增强单质的物理性质颜色金刚石：无色；石墨：灰黑色晶体硅：灰黑色银灰色银白色蓝白色密度由小到大（金刚石比晶体硅大）熔点由高到低（Sn反常低）沸点由高到低2. 硅含量：地壳中第二位。存在：化合态。晶体结构：原子晶体（与金刚石相似）。物理性质：晶体硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，熔点、沸点都很高，硬度很大，导电性介于导体与绝缘体之间。化学性质：常温下，硅的化学性质不活泼，与F2、氢氟酸、强碱反应，不与O2、Cl2、H2SO4、HNO3等起反应Si+F2=SiF4Si+4HF=SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 加热（或高温）下可以与O2、Cl2反应Si+O2SiO2工业制法：SiO2+2CSi+2CO用途：半导体材料，集成电路，晶体管，硅整流器，太阳能电池，硅的合金。3.二氧化碳与二氧化硅二氧化碳二氧化硅存在空气硅石、石英、水晶、硅藻土晶体类型分子晶体原子晶体物理性质熔点、沸点低常温下为无色无味气体坚硬难熔固体，晶体的硬度大化学性质与水CO2+H2OH2CO3不反应与酸不反应除HF外不反应SiO2+4HF=SiF4+2H2O与碱2NaOH+CO2=Na2CO3+H2ONaOH+CO2=NaHCO32NaOH+SiO2=Na2CO3+H2O与碱性氧化物CO2+CaO=Ca(OH)2SiO2+CaOCaCO3与盐Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2对应酸H2CO3（酸性强于H2SiO3）H2SiO3（难溶解）用途制碱、饮料光导纤维、光学仪器、耐高温化学仪器、钟表、电子部件 材料 无机非金属材料 金属材料 有机高分子材料 传统无机非金属材料 新型无机非金属材料 4.无机非金属材料传统无机非金属材料（硅酸盐材料）材料主要原料变 化成 分性质用 途水泥黏土、石灰石、适量石膏复杂的物理化学变化硅酸三钙3CaOSiO2硅酸二钙2CaOSiO2铝酸三钙3CaOAl2O3水硬性建筑材料水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土玻璃纯碱、石灰石、石英复杂的物理化学变化Na2CO3+SiO2Na2SiO3 +CO2CaCO3+SiO2CaSiO3 +CO2Na2SiO3、CaSiO3、SiO2无固定的熔点普通玻璃、有色玻璃、钢化玻璃、玻璃纤维、光学玻璃等各有其用途陶瓷黏土复杂的物理化学变化硅酸盐抗氧化、抗酸碱、耐高温、绝缘餐具、砖瓦、绝缘瓷、坩埚、蒸发皿新型无机非金属材料 主要特性 能承受高温，强度高具有电学特性 具有光学特性 具有生物功能 典型的新型无机非金属材料材料性能用途高温结构陶瓷经受高温、不怕氧化、耐酸碱、高硬度、耐磨损、密度小氧化铝陶瓷（人造刚玉）制坩埚、高温炉管、刚玉球磨机、高压钠灯灯管氮化硅陶瓷制造轴承、气轮机叶片、机械密封环、永久性模具光导纤维高质量传导光制成光缆，用于通讯、医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明二、知识库高科技与化学物质用途液氧用于火箭发动机里促使燃料迅速燃烧液氢作火箭或导弹的高能燃料钾钠合金作原子反应堆的导热剂2 1H(D)、3 1H（T）作为制造氢弹的原料235 92U作为制造原子弹的原料和核反应堆的燃料硅作半导体材料，制造硅整流器、晶体管和集成电路二氧化硅作制造光导纤维的重要原料三、形成性检测（一）选择题（本题包括10小题，每小题5分，共50分，每小题只有一个正确答案）生产普通玻璃的主要原料是( ) A黏土和石灰石 B硅酸钠、硅酸钙和石英 C碳酸钠、碳酸钙和石英 D硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙某碳族元素R在其气态氢化物中的质量分数为75，则下列说法正确的是( ) A该元素的氧化物在水中一定难溶解 B该元素的氧化物在水中一定易溶解 C该元素氧化物熔点很高 D该元素的氧化物对环境有影响将过量的二氧化碳气体通入下列溶液中最终不会产生沉淀的是( ) A饱和碳酸钠溶液 B硅酸钠溶液 C氢氧化钠浓溶液 D次氯酸钙溶液下列离子组在溶液中能够大量共存的是( ) ASiO32-、CO32-、OH-、K+ BSiO32-、Na+、Ca2+、NO3- CHCO3-、OH-、Cl-、Ba2+ DAlO2-、Na+、SiO32-、H+周期表同主族元素从上到下( ) A单质的熔点一定降低 B单质的密度一定依次增大 C元素的金属性增强 D气态氢化物的稳定性增强某主族元素R原子最外层电子数是次外层电子数的一半，则该元素( ) A一定是金属元素 B最高价氧化物的化学式只能是RO2C其单质一定具有还原性 D其单质在常温下与氧气可以反应属于传统无机非金属材料的是( ) A氧化铝陶瓷 B钢化玻璃 C光导纤维 D人造宝石下列物质的保存方法不正确的是( ) A液溴保存在带有磨口塞的棕色细口瓶中，并进行水封 B氢氧化钠固体密闭保存在带有磨口塞的广口瓶中 C钠、钾保存在盛有煤油广口瓶中 D硝酸银溶液保存在棕色细口瓶中下列说法不正确的是( ) A自然界中没有游离态的硅，这是因为硅的化学性质很活泼 B二氧化硅与氢氟酸可以反应，故氢氟酸不能保存在玻璃瓶中 C尽管二氧化硅是酸性氧化物，但在水中不溶解 D硅酸是比碳酸还弱的酸10有关碳的性质叙述不正确的是( )A石墨的熔点比金刚石的高 B碳的化学性质不活泼，常温下性质很稳定 C碳的单质不能导电 DC60的熔点比金刚石要低得多（二）填空题（本题共5小题，每空2分，共10分）11.碳族元素的主要化合价是 ，其中铅的 价化合物是稳定的。12.晶体硅是良好的 材料。13.金刚石、石墨和C60互为 。14.高岭石Al2(Si2O5)(OH)4以氧化物的形式可以表示为 。15.新型无机非金属材料具有的主要特性是： 。（三）（本题共1小题，每个方程式2分，共8分）16.根据下列转化，写出反应的化学方程式SiSiO2 Na2SiO3 H2SiO3 （四）（本题共1小题，共9分）17.X、Y、Z、W均为前三周期的主族元素，已知X的某单质是自然界硬度最大的物质，X与Y可以形成两种化合物A、B，在A、B中X与Y的原子个数比分别为11和12；Y与W也可以形成原子个数比为11和12的两种化合物C与D；Z与Y形成的化合物E其晶体的硬度很大，该化合物与C、D无反应，但与X的某单质在高温下反应生成Z的单质。试推断X、Y、Z、W各是什么元素，A、B、C、D、E各是什么物质？（五）（本题共3小题，18小题10分，19小题4分，20小题9分，共23分）18.鉴别Na2SiO3、Na2CO3、Na2SO3三种溶液时，可以加入 ，产生的沉淀的是 ，产生气体且气体能够使 褪色的是 ，反应的离子方程式是 。19.金属钠与硅的混合物，加水后发生反应的化学方程式是 。20.不用其它试剂如何鉴别下列各组物质：Na2CO3溶液和盐酸；硫酸铜溶液、氯化钡溶液、氢氧化钠溶液和氯化镁溶液。【参考答案】（一）1.C；2.D；3.D；4.A；5.C；6.C；7.B；8.B；9.A；10.C。（二）11.2、4，2。12.半导体。13.同素异形体。14.Al2O32SiO22H2O。15.能承受高温，强度高；具有电学特性；具有光学特性；具有生物功能。（三）16.SiO2SiO2SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O或SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2SiO2+2CSi+2CONa2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3或Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3（四）17.X碳（C），Y氧（O