非金属及其化合物碳族元素复习.ppt

非金属及其化合物复习 碳族元素 逐渐增大 非金属性减弱 金属性增强 酸性减弱 碱性增强 稳定性减弱 一 碳同素异形体 金刚石 色 晶体 键角 硬度 导电 石墨 色不透明 金属光泽 滑腻 导电 无定形碳 包括炭黑 木炭 活性炭 焦炭 C60 足球烯 属 晶体 无 原子晶体 109028 高 不 黑 有 能 分子晶体 109 28 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 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 二 单质碳的性质 2 还原性 1 可燃性 1 物理性质 2 化学性质 3 毒性 三 一氧化碳的性质 四 二氧化碳的性质 1 氧化性 2 酸性氧化物 CO2 NaOH CO2 Ca OH 2 Na2CO3 饱和 CO2 H2O 2NaHCO3 3二氧化碳的制法 实验室制法CaCO3 2HCl CaCl2 H2O CO2 3 一氧化碳与二氧化碳的比较 五 碳酸和碳酸盐 1 碳酸 常见的不稳定酸有 H2CO3 H2SO3 HClO HNO3 H2SiO3等 其中 a H2CO3极不稳定 b 光照能加快HClO HNO3的分解 c H2SiO3受热时才分解 常见的酸性比碳酸弱的酸 或酚 有 H2S HClO H2SiO3 C6H6OH Al OH 3等 常见的反应有 CO2 H2O Ca ClO 2 CaCO3 2HClOCO2 H2O Na2SiO3 Na2CO3 H2SiO3 CO2 H2O C6H5ONa C6H6OH NaHCO3CO2 NaAlO2 2H2O Al OH 3 NaHCO3 2 碳酸盐 1 碳酸正盐与酸式盐的比较 2 碳酸盐的热稳定性规律 Na2CO3 K2CO3的热稳定性极强 在高温熔化下也难分解 CaCO3 BaCO3 MgCO3 CuCO3等热稳定性较强 但在高温下能分解 生成金属氧化物和二氧化碳 NaHCO3 KHCO3的热稳定性较差 在固态时加热易分解 2NaHCO3 Na2CO3 CO2 H2O2KHCO3 K2CO3 CO2 H2O NH4HCO3 NH4 2CO3不稳定 在常温 常压下就开始分解 加热后分解更快 NH4HCO3 NH3 CO2 H2O NH4 2CO3 2NH3 CO2 H2O Ca HCO3 2 Mg HCO3 2的热稳定性也很差 在水溶液中受热易分解 Ca HCO3 2 CaCO3 CO2 H2OMg HCO3 2 MgCO3 CO2 H2O MgCO3微溶于水 六 硅 1 只有化合态 无游离态 在地壳中含量居第二位 2 两种同素异形体 晶体硅和无定形硅 灰黑色 有金属光泽 硬而脆的固体 熔沸点较高 3 化学性质 不活泼 1 常温下 Si 2F2 SiF4 Si 4HF SiF4 2H2 Si 2KOH H2O K2SiO3 2H2 注意 其它氧化剂 如Cl2 O2 H2SO4 HNO3等常温下都不与硅起反应 硅晶体的结构 正四面体 类似于金刚石 原子晶体 2 加热时 与某些非金属反应 Si O2 SiO2 Si 2Cl2 SiCl4 4 工业制法 七 二氧化硅 石英坩埚 光导纤维 纯净的二氧化硅是六方柱状的透明晶体 原子晶体 玛瑙 水晶 坚硬 难溶固体 七 二氧化硅 1 物理性质 坚硬难熔的固体 原子晶体 有晶体和无定形两大类 晶体二氧化硅叫石英 水晶 天然二氧化硅叫硅石 石英砂 2 化学性质 十分稳定 1 酸性氧化物 但是不溶于水 也不与水反应 2 常温只与氢氟酸 强碱反应 4HF SiO2 SiF4 2H2O 2NaOH SiO2 Na2SiO3 H2O 所以 不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液 如NaOH KOH Na2CO3 NaSiO3等溶液 3 高温时 SiO2 CaO CaSiO3 高温 Na2CO3 SiO2 Na2SiO3 CO2 高温 CaCO3 SiO2 CaSiO3 CO2 高温 干态下物质间的反应规律 高沸点物质 SiO2 制低沸点物质 CO2 SiO2 2C Si 2CO 高温 Na KCl NaCl K 高温 注意 例如 七 硅酸及硅酸盐 1 硅酸 硅酸 原硅酸都不溶于水 属于弱酸 其酸性比碳酸弱 Na2SiO3 CO2 H2O Na2CO3 H2SiO3 2 硅酸盐 多数不溶于水 Na2SiO3易溶 通常写成金属氧化物形式 如 Al2 Si2O5 OH 4 KAlSi3Ox X 8 K2O Al2O3 6SiO2 3 水玻璃 无色粘稠的溶液 是一种矿物胶 做粘合剂 防腐剂 Na2SiO3的水溶液 制备 八 碳酸根离子 碳酸氢根离子和硅酸根离子检验 1 CO32 的检验原理 CO32 Ca2 CaCO3 CaCO3为白色固体 不溶于水但溶于盐酸或硝酸 且生成无色 无味的气味 CaCO3 2H Ca2 CO2 H2O方法 向待检溶液中加入过量的CaCl2溶液 若生成白色沉淀 再加入稀盐酸或稀硝酸 若白色沉淀又溶解 且生成无色 无味气体 则待检溶液中有CO32 注意 试剂CaCl2溶液也可用Ca NO3 2 BaCl2 Ba NO3 2等的溶液代之 但不能用Ca OH 2溶液或Ba OH 2溶液 原因是无法排除HCO3 的干扰 对白色沉淀要加入稀盐酸或稀硝酸溶之以排除Ag SiO32 的干扰 但不可用硫酸溶液 原因是H2SO4溶解CaCO3或BaCO3的效果不佳 白色沉淀溶解之后还要通过气体及其气味来进一步排除等SO32 的干扰 2 HCO3 的检验原理 HCO3 的盐易溶于水 易与H 反应 HCO3 H CO2 H2O CO2为无色无味气味 方法 向待检溶液中加入足量的Ca2 或Ba2 的可溶性盐溶液 若无明显现象 再向溶液中加入足量的酸 如盐酸 硝酸 醋酸等 溶液 若溶液中逸出无色 无味的气体 则待检溶液中有HCO3 注意 Ca2 或Ba2 的溶液不可用Ca OH 2溶液或Ba OH 2溶液 原因是OH 将HCO3 转化为CO32 加酸后要通过气体的气味排除HSO3 的干扰 3 SiO32 的检验原理 SiO32 2H H2SiO3 或SiO32 2H H2O H4SiO4 H2SiO3 H4SiO4是白色固体 不溶于水和酸 H 方法 向待检溶液中加入过量的稀硝酸 若生成白色沉淀 则待检溶液中有SiO32 注意 若用盐酸代替硝酸 则有Ag 等干扰 若用稀硫酸代替硝酸 则有Ba2 等干扰 九 硅及其化合物的特殊性 1 硅的还原性比碳强 而碳在高温下能从二氧化硅中还原出硅 2 非金属单质只有硅能与强碱溶液反应生成氢气 3 非金属单质一般不与非氧化性酸反应 而硅不但与氢氟酸反应 而且有氢气生成 5 无机酸一般易溶于水 而硅酸和原硅酸却难溶于水 4 酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应 而二氧化硅却能与氢氟酸反应 十 硅酸盐工业简介 粘土 石灰石 石灰石 纯碱 石英 粘土 水泥回转窑 玻璃窑 复杂的物理化学变化 复杂的物理化学变化 3CaO SiO22CaO SiO23CaO Al2O3 Na2SiO3 CaSiO3 4SiO2 高温 高温 高温 一 什么是无机非金属材料 十一 无机非金属材料 1 材料 2 材料的几种分类方法 1 按化学组成和特性分 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 金属材料 高分子材料 塑料 合成橡胶 合成纤维 2 按用途分 结构材料 利用材料的力学和理 化性质 广泛应用于机械制造 工程建设 交通运输等各个工业部门 功能材料 利用材料的热 光 电 磁等性能用于电子 激光 通讯 能源和生物工程等许多高新技术领域 隐形飞机 特殊光学材料 4 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