高中化学必修一 硅及其化合物

1 高中化学必修一高中化学必修一 硅及其化合物硅及其化合物 复习重点复习重点 1 了解 C Si 元素单质及其重要化合物的主要性质及应用 2 了解 C Si 元素单质及其重要化合物对环境质量的影响 3 重点物质 碳 硅 CO2 SiO2 硅酸 硅酸盐 无机非金属材料 知识梳理知识梳理 一 碳族元素 成员 位于 族 在元素周期表中的位置 周期 族 原子序数 表示方法 原子结构示意图 电子式 原子结构相同点 最外层电子数相同 都是个 不同点 电子层数不同 相似性 得失电子 易形成共价键 难形成离子键 最高正价为 最低价为 主要性质 递变性 随原子序数递增 元素金属性 非金属性 氢化物稳定性 CH4可燃 SiH4易自燃 最高价氧化物对应水化物酸性 碱性 Ge OH 4呈两性 碳族元素的金属性比同周期氮族元素 且自上而下由非金属性向金属性递变比氮族更为明 显 1 碳族元素的主要特征 1 C 是非金属 Si 貌似金属 但大多数情况下显示非金属性 Ge 的金属性比非金属性强 Sn Pb 都是金属 2 碳族主要化合价是 除 Pb 的 2 价化合物稳定外 其他元素的价 化合物稳定 3 金刚石 石墨 C60互为 金刚石的硬度最大 4 元素是形成化合物种类最多的元素 5 在所有非金属元素形成的气态氢化物中 含氢量最大 25 6 硅在地壳中的含量仅次于氧 是良好的半导体材料 2 碳族元素单质的重要性质 比较 2 CSi 元素符号 金刚石石墨晶体硅 GeSnPb 颜色银灰色银白色蓝白色 状态都是 体 密度 g cm33 512 252 345 357 2811 34 熔沸点较高 无明显规律 导电性不导电导体半导体半导体导体导体 二 碳及其化合物二 碳及其化合物 1 单质 1 同素异形体 金刚石 构型 空间网状结构的晶体 无色透明 熔沸点高 硬度大 难溶于溶 剂 不导电 用途 钻具 装饰品 石墨 平面层状正六边形结构 层间以范德华力结合 熔点很高 质软 有滑腻感 电的良导 体 用途 润滑剂 电极 铅笔芯 耐火材料 C60 形似足球 俗称 足球烯 是分子晶体 无定形碳 木炭 活性炭 有吸附性 等 实际是石墨的微小晶体和少量杂质组成 2 化学性质 氧化性 还原性 与 O2 浓 H2SO4 CuO H2O 2 气态氢化物 CH4 3 一氧化碳 CO 1 物理性质 色 味的气体 溶于水 有剧毒 与血红蛋白作用 2 化学性质 高温下表现出强还原性 与 O2 Fe2O3 CuO 4 二氧化碳 CO2 1 结构 电子式为 结构式为 空间构型为型 属于由 3 键构成的分子 固态时为晶体 2 物理性质 色 味的气体 溶于水 干冰能升华 3 化学性质 弱氧化性 Mg C 具有酸性氧化物的性质 H2O NaOH Ca OH 2 CaCO3 Ca ClO 2 4 制法 工业制法 实验室制法 5 碳酸 H2CO3 结构 二元弱酸 不稳定 易分解 具有酸的通性 在化学方程式中写成 CO2和 H2O 的形式 只有作为水解产物时写成 H2CO3的分子式 6 碳酸盐 正盐 酸式盐 1 溶解性 正盐溶解度比较酸式盐 K Na NH4 可溶 可溶 其它难溶 可溶 思考将 CO2通入饱和 Na2CO3溶液中 可以观察到什么现象 写出反应的离子方程式 2 热稳定性 类别稳定性分解产物 稳定性 变化 正盐K Na 高温不分解 其它难溶性常温稳定 高温分解金属氧化物 CO2 酸式盐K Na 加热可分解 200 正盐 CO2 H2O 稳 定 性 4 其它 Ca2 Mg2 等加热可分解 100 正盐 CO2 H2O 铵盐 NH4 2CO3 NH4HCO3不稳定 常温已分解NH3 CO2 H2O 减 弱 3 相互转化 7 碳化物 1 SiC 金刚砂 原子晶体 2 CaC2 MgC2等 极易水解 电子式为 三 硅及其化合物三 硅及其化合物 1 硅在地壳中含量仅次于氧居第 位 在自然界中以 存在 是构成矿物和岩石的 主要成分 1 结构类似金刚石的 晶体 构型 空间网状结构 2 物理性质灰黑色有金属光泽的固体 熔沸点高 硬度大 良好的半导体材料 3 化学性质 与碳一样 硅最外层有 4 个电子 常温下 硅的化学性质不活泼 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 在加热条件下 硅能跟一些非金属反应 常温下 2 42 gSiFFSi 与 HF 反应 2322 22HSiONaOHNaOHSi 高温下 研细 易自燃 4 工业制法 工业生产粗硅 一般还原剂的还原性大于还原产物 这是一个特例 可从平衡角度解释 提纯方法 5 用途 略 2 二氧化硅 SiO2 1 结构 空间网状结构的 晶体 1 个 Si 原子 4 个 O 原子形成共价键 1 个 O 原子同 2 5 个 Si 原子形成共价键 1mol SiO2晶体中约含 4 个 Si O 共价键 构成一个最小的环需要 12 个原 子 2 物理性质 也叫硅石 熔沸点高 硬度大 3 化学性质 二氧化硅的化学性质不活泼 不与水反应 也不与酸 氢氟酸除外 反应 但能 与碱性氧化物或强碱反应生成盐 与 CaO NaOH HF 反应 4 用途 光导纤维 光学仪器 玻璃原料等 3 硅酸 H2SiO3 原硅酸 H4SiO4 1 结构 物理性质 原硅酸是白色胶状沉淀 失水变成硅酸 2 特性 不溶于水的二元弱酸 分散在水中形成胶体 热分解产物为 SiO2和 H2O 3 制法 思考 1 设计一个实验比较硅酸和碳酸的酸性强弱 4 硅酸盐一般 溶于水 1 硅酸钠可溶于水 水溶液俗称水玻璃 又称泡花碱 是一种无色粘稠的液体 用途 制硅酸 粘合剂 耐火材料 防腐剂 2 硅酸盐 硅酸 原硅酸及其缩水结合而成的各种酸所对应的盐 统称硅酸盐 硅酸盐是构成地壳岩石的 主要成分 种类很多 结构复杂 常用氧化物的形式来表示组成 例如 硅酸钠Na2SiO3表示成Na2O SiO2 镁橄榄石Mg2SiO4表示成2MgO SiO2 高岭石Al2Si2O5 OH 4表示成Al2O3 2SiO2 2H2O 正长石KAlSi3O8表示成K2O Al2O3 6SiO2 表示顺序是 活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水 3 粘土 主要成分属于硅酸盐 可用于制造水泥和陶瓷 四 硅酸盐工业四 硅酸盐工业 6 1 水泥 主要原料 主要设备 水泥回转窑 普通水泥的主要成分 3CaO SiO2 2CaO SiO2 3CaO Al2O3 性质 具有水硬性 跟水掺和搅拌后容易凝固变硬 加入石膏的作用 调节水泥的硬化速度 应用 水泥砂浆 混凝土 2 玻璃 主要原料 纯碱 石灰石 石英 主要成分 Na2SiO3 CaSiO3 4SiO2 Na2O CaO 6SiO2 反应原理 有色玻璃 Co2O3蓝色 Cu2O 红色 3 陶瓷 主要原料 粘土 成分 硅酸盐 五 无机非金属材料五 无机非金属材料 1 材料分为无机非金属材料 金属材料 高分子材料 2 无机非金属材料分为传统无机非金属材料 硅酸盐材料 和新型无机非金属材料 3 新型无机非金属材料具有以下几个方面的特性 A 承受高温 B 强度高 C 电学特点 D 光学特性 E 生物功能 4 高温结构陶瓷指的是一类物质例如氧化铝陶瓷 氮化硅陶瓷 碳化硼陶瓷