考点1 碳硅单质的存在与性质.ppt

第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角-硅,考点1碳、硅单质的存在与性质,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,知识梳理题型构建,自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有态。碳单质主要有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅单质主要有和两大类。,2、单质的结构、物理性质与用途比较,化合,晶体硅,无定形硅,空间网状,软,石墨,半导体,一、碳和硅的单质,1、存在,知识梳理题型构建,3.碳、硅单质的化学性质,碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。,碳、硅单质的化学性质还原性碳、硅的最外层都是个电子，位于元素周期表的第族，不容易失也不容易得电子，通常化学性质稳定，但在一定条件下也能与许多物质发生化学反应，一般表现为还原性(如图)。,4,A,(1)碳的还原性碳有重要的用途，除了在氧气中燃烧利用其热能外，还能用于金属冶炼(如铜)、制取粗硅、生产水煤气等，完成下图转化关系中的化学方程式。；。碳的还原性还表现为可将强氧化性的浓硫酸、浓硝酸分别还原为和，本身被氧化为。,SO2,NO2,CO2,(2)硅的化学性质不活泼，在常温下只能与氟气(F2)、_、_反应，不能与氢气、氧气、氯气、反应，加热时能与氧气、氯气反应。完成右图转化关系中的化学方程式。；。,Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2,氢氟酸(HF),强碱,硫酸,硝酸,Si2F2=SiF4,1、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,二、碳,10928,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,C60,2、单质碳的性质,2、还原性,1、可燃性：,1、硅在自然界中的存在：硅在地壳中的含量居第位，仅次于，全部以态存在，是一种_元素；2、硅的原子结构：硅是元素周期表中的第号元素，位于第3周期第族，元素符号为，其原子结构示意图，主要形成四价的化合物。,2,氧,化合,14,A,Si,亲氧,三、硅,硅晶体结构,由硅原子构成正四面体空间网状结构，与金刚石结构相似。,3、硅的性质：（1）物理性质：单质硅有和形两种。晶体硅是色，有光泽、硬而脆的固体，类似于金刚石，熔沸点高，是良好的材料。（2）化学性质：常温下化学性质；不易跟强酸、强碱、强氧化剂发生化学反应，但在一定条件下能跟反应。,晶体硅,无定,灰黑,稳定,金属,半导体,HF、浓NaOH溶液,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。,4.硅的工业制法,(1)制取粗硅:工业上,用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。SiO2+2CSi(粗)+2CO(2)粗硅提纯:Si(粗)+2Cl2SiCl4SiCl4+2H2Si(纯)+4HClSi(粗)+3HClSiHCl3+H2SiHCl3+H2Si(纯)+3HCl注意：用焦炭还原SiO2,产物是CO而不是CO2。,在设计制备纯硅的实验题中，常遇到的知识点有：(1)高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅：SiO22CSi(粗)2CO(2)粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si3HClSiHCl3H2(3)粗硅与干燥Cl2反应制得SiCl4：Si(粗)2Cl2SiCl4,(4)SiHCl3与过量H2在高温下反应制得纯硅：SiHCl3H2Si(纯)3HCl(5)SiCl4与过量H2在高温下反应制得纯硅：SiCl42H2Si(纯)4HCl(6)SiO22Mg2MgOSi(7)SiHCl3、SiCl4能与水发生反应：SiHCl33H2O=H2SiO33HClH2SiCl43H2O=H2SiO34HCl(8)SiH4在空气中易自燃：SiH42O2=SiO22H2O,5、用途,（1）制集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料（2）硅太阳能电池：将太阳能直接