09年高考化学碳族元素课件

碳族元素,必修一 P62 P69选修一 P59 P65高考直通车 P109 P116,碳族元素在元素周期表中的位置,CSiGeSnPb,A,碳硅锗锡铅,思考:碳族元素在原子结构上有何共同点和不同点？,最外层电子数均为4个（最高+4价，最低4价）,核电荷数、电子层数（原子半径不同；核对外层电子的引力不同）,碳族元素原子结构的相同点、不同点：,（1）相同点：（2）不同点：,6C,14Si,32Ge,50Sn,82Pb,电子式：,思考：原子结构示意图、电子式：,金刚石：无色固体石墨:灰黑色固体晶体硅:灰黑色固体银灰色固体银白色固体蓝白色固体,3.512.252.325.357.2811.34,355036521410937.4231.9327.5,482748272355283022601740,碳族元素单质的物理性质,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,碳族元素性质递变,碳的单质,金刚石石墨无定形碳C60等,同素异形体,C60分子结构示意图,共价键,非极性,12个正五边形20个正六边形,一、硅（Si）,硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体,1、灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体2、熔、沸点高、硬度大,Si,晶体硅的结构,晶体硅的晶体结构与金刚石相似，也是由一个硅原子与4个硅原子结合形成正四面体，许多这样的正四面体向周围空间延伸形成空间网状的结构。,例题1下列事实说明了硅具有金属性还是具有非金属性。与HF反应 。(2) 硅酸的水溶液呈弱酸性 。(3) 能与NaOH溶液反应 ， 但生成H2 。,金属性,非金属性,非金属性,金属性,关于硅的化学性质的叙述中，正确的是A常温时不和任何酸反应 B常温时硅与卤素单质均不反应C单质硅比金刚石熔点低 D单质硅比碳的非金属性强,C,例2、硬铝（质量分数为:Cu 4% ，Mg 0.5 %，Mn 0.5 %，Si 0.7%），取等质量的两份样品，一份加足量的盐酸，放出气体V1L，过滤，在滤渣中加足量的氢氧化钠溶液，放出气体VL。另一份加足量的氢氧化钠溶液，放出气体VL，过滤，在滤渣中加足量的盐酸，放出气体VL。气体体积均在标准状况下测定，试比较V1、V、V、V的大小？,V V1 V V,4、硅的工业制备,SiO2 粗硅 SiCl4 Si,+C +Cl2 精馏+H2,高温,高温,高温,5、硅的存在,在自然界中，没有游离态的硅，以化合态存在，例如：硅酸盐等，在地壳中含量居第二位，是岩石和地壳的主要元素。,6、硅的用途,集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，还可以制成太阳能电池、硅的合金可用来制造变压器铁芯等。,例4、在实验室里，将细砂粉（SiO2）与镁粉混合加热，也可得到粗硅，反应的化学方程式为这样得到的硅不纯净，往往含有杂质等，杂质是这些杂质可用盐酸除去，有关反应的化学方程式为,镁、氧化镁及硅化镁（Mg 2Si）,集成电路,晶体管,2009.1.31第一课时,1、一氧化碳,一氧化碳是典型的不成盐氧化物，常温下，一氧化碳的化学性质稳定，在加热或高温下，一氧化碳有较强的还原性。其常见的主要反应有：Fe2O3+3CO 2Fe +3CO2Fe3O4+4CO 3Fe +4CO2FeO+CO Fe +CO2CuO+CO Cu +CO2ZnO+CO Zn+CO22CO+O2 2CO22CO+H2O CO2+ H2另外，一氧化碳易与血红蛋白（用Hb表示）结合，形成稳定的COHb。一氧化碳与血红蛋白的结合能力强于氧气与血红蛋白的结合能力。,1、二氧化硅结构,Si,O,坚硬难熔（溶）的固体，俗称“硅石”，旧称“矽石”，二氧化硅广泛存在于地壳的岩石中（石英、水晶）二氧化硅的熔点（1723）沸点（2230）高，硬度大，不导电。,2、二氧化碳与二氧化硅,3、用途：,纯石英为无色晶体，大而透明的棱柱状石英叫水晶,紫水晶，玛瑙，碧玉是含杂质的有色石英晶体,石英玻璃,例、请设计试验确认CH3COOH、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱，画出试验装置图（要求一次实验即可达到目的且不能再选用其它酸性溶液）,3、碳酸和硅酸,（1）常见的不稳定酸有：H2CO3、H2SO3、HClO、HNO3、H2SiO3；其中H2CO3极不稳定；光照能加快HClO、HNO3的分解，H2SiO3受热时才分解。（2）常见的酸性比碳酸弱的酸（或酚）有：H2S、HClO、H2SiO3、 Al(OH)3 、,碳酸和硅酸都是不稳定的弱酸，碳酸的酸性比硅酸强，硅酸难溶于水。,4、碳酸盐的热稳定性规律,（3）NaHCO3、KHCO3 、 NH4HCO3、(NH4 )2CO3 、Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2受热易分解。,（1）Na2CO3、K2CO3的热稳定性极强，在高温熔化下也难分解。,（2）CaCO3、BaCO3 、MgCO3、CuCO3等热稳定性很强，但在高温下能分解，生成金属氧化物和二氧化碳。,请写出上述分解反应的方程式。,5、硅酸根离子、碳酸根离子和碳酸氢根离子检验,碳酸根离子（CO32-）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+Ca 2+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等溶液代之，但不能用Ca(OH)2溶液或Ba(OH)2溶液，原因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，因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SiO32-的干扰。,硅酸根离子SiO32原理：SiO322H H2 SiO3 或SiO322H H2O H4SiO4H2 SiO3 、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。,HCO3原理：HCO3的盐易溶于水，易与H+反应； HCO3H CO2+ H2OCO2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。,1、地壳中含量第一和第二的两种元素形成的化合物，不具有的性质是 A.熔点很高 B.是酸酐，与水反应生成对应的酸 C.可与生石灰反应 D.与碳在高温下反应可制取两元素中的一种单质2、熔融烧碱应选用的器皿是A.石英坩埚 B.普通玻璃坩埚 C.生铁坩锅 D.陶瓷坩埚3、生石灰中往往含有杂质CaCO3和SiO2，要检验是否存在这两种杂质，最好选用A.水 B.盐酸 C.硫酸 D.烧碱溶液,B,C,B,橡皮塞， 广口瓶,防止与H2O 、CO2接触而变质,干燥密封的广口瓶,防止风化而碎裂成粉末,玻璃塞的细口瓶，水封,防止挥发,棕色细口玻璃瓶,防止见光分解,干燥密封的广口瓶,防止氧化,盐酸 过滤、加热、灼烧,NaOH溶液 过滤,NaOH溶液 过滤, 加热、灼烧,盐酸 过滤,要除去下表中各粉末状混合物中的杂质（括号内为杂质），填写所用试剂和操作：,氧气 加热,4、硅酸盐：硅酸及其缩水结合而成的各种酸所对应的盐统称硅酸盐（约占地壳质量的 95%）,种类多、结构复杂 ：活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水,Al2(Si2O5)(OH)4,KAlSi3Ox,X=8,K2OAl2O36SiO2,多数不溶于水，但Na2SiO3的水溶液俗称“水玻璃”，无色粘稠的溶液，是一种矿物胶，可用做粘合剂、防腐剂。,Al2O32SiO22H2O,1、碳有多种同素异形体，如金刚石、石墨、足球烯（C60）、等，其中足球烯是分子晶体，据此推断下列叙述正确的是（ ）A、足球烯可以发生加成反应B、金刚石、石墨、足球烯和O2反应的最终产物不同C、足球烯在苯中的溶解度比在乙醇中的溶解度大D、石墨、足球烯均可作为生产耐高温润滑剂的材料,AC,2、目前，科学界拟合成一种“二重构造”的球型分子，即把“足球型”的C60溶进“足球型”的Si60分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键结合。下列关于这种分子的说法不正确的是A、该晶体是一种新型化合物 B、该晶体属于分子晶体C、是两种单质组成的混合物 D、相对分子质量为2400,C,假设原子晶体 SiO2 中 Si 原子被 Al 原子取代，不足的价数由 K 原子补充，当有25%的硅原子被铝原子取代时，可形成正长石，则正长石的化学组成为：,叶腊石可以看作SiO2 中有 1/3的 Si 被 Al 取代，再由 H 平衡其电荷形成的，则叶腊石的化学组成为:,思路：因为Si : O1 : 2，故（ AlSi3） : O1:24 : 8化学组成 KAlSi3O8,因为Si : O1 : 2，故（ AlSi2） : O1:23 : 6化学组成 HAlSi2O6,无机非金属材料,材料,（2）按用途分：,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。,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。,（1）按化学组成和特性分：,材料是指为人类社会所需要并能用于制造有用器物的物质。材料是人类必不可少的物质基础,无机非金属材料,生活中的无机非金属材料,（1）玻璃、水泥、陶瓷,（5）金刚石钻头,（3）手表上的“19钻”(人造红宝石轴承的数目),（4）玻璃刀,（2）石英钟表,（7）煤气炉中的电子打火,（6）彩电（荧光材料）,（8）电缆（光导纤维）,（9）电脑的CPU（单晶硅）,（压电陶瓷）,硅酸盐工业玻璃、陶瓷和水泥,一、玻璃,1、生产普通玻璃主要材料是什么？怎反应？,纯碱、石灰石和 石英,2、主要设备：,3、生产过程：,4、反应原理：,玻璃熔炉,原料粉碎，玻璃熔炉中强热，成型冷却。,复杂的物理、化学变化，主要反应：,思考：你了解什么是石英玻璃、光学玻璃、钢化玻璃、有色玻璃、变色玻璃、有机玻璃、防弹玻璃、水玻璃等物质吗？,6、主要性能：,5、玻璃的主要成分：,Na2SiO3、CaSiO3和SiO2 的融合物 （也可以表示为：Na2OCa2O6SiO2）,玻璃态物质，没有固定的熔点，在一定温度范围内逐渐软化。,（1）石英玻璃：膨胀系数小、耐酸碱、强度大、滤光；用途：化学仪器；高压水银灯、紫外灯等的灯壳；光导纤维、压电晶体等。,（2）光学玻璃：透光性好、有折光和色散性。用途：眼镜片；望远镱用凹凸透镜等光学仪器,（3）有色玻璃：金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里，使玻璃呈现特征颜色。蓝色(Co2O3)、红色 (Cu2O) 、淡绿色 (FeO),（4）钢化玻璃：玻璃在电炉里加热软化，再急速冷却得钢化玻璃。耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂 ，破碎时无尖锐棱角不易伤人。用途：运动器材；微波通讯器材；,化学仪器,高压水银灯、紫外灯,（5）变色玻璃是在玻璃原料中加入光色材料制成。此材料具有两种不同的分子或电子结构状态，在可见光区有两种不同的吸收系数，在光的作用下，可从一种结构转变到另一种结构，导致颜色的可逆变化，常见的含卤化银变色玻璃，是在普通玻璃中加入少量卤化银（AgX）作感光剂，再加入微量铜、镉离子作增感剂，熔制成玻璃后，经适当温度热处理，使卤化银聚成微粒状而制得。当它受紫外线或可见光短波照射时，银离子还原为银原子，若干银原子聚集成胶体而使玻璃显色；光照停止后，在热辐射或长波光（红光或红外）照射下，银原子变成银离子而退色。卤化银变色玻璃的特点是不容易疲劳，经历30万次以上明暗变化后，依然不失效，是制作变色眼镜常用的材料。,分子式：C5H8O2CH2C(CH3)COOCH3,（6）有机玻璃又称作亚克力，聚甲基丙稀酸甲酯(PMMA)。,高度透明性；机械强度高；重量轻；易于加工。,（7）防弹玻璃是夹层玻璃的一种，它是由多层玻璃和PVB胶片叠合制成，总厚度一般要在20mm以上，要求较高的防弹玻璃总厚度可达50mm以上。防弹玻璃是一种由多层玻璃、胶片和防弹膜组成的多层夹胶玻璃结构，每一层玻璃和PVB胶片都起着一个防子弹冲击的特殊作用，遭袭击的外层玻璃因子弹的冲击而破坏，并在冲击点处形成很细的纹状，吸收部分能量，在余下夹层玻璃中多层PVB胶片继续吸收并扩散因冲击而造成的震动，致使玻璃阻止了子弹的穿透，广泛用于银行、邮政储蓄网点、运钞车及金银珠宝橱柜等安全防范场所。,AK-47自动步枪500米射击测试,二、陶瓷,2、陶瓷的主要材料是?,6、陶瓷有哪些优点?,黏土,1、我国的陶都和瓷都分别在哪?,陶都:江苏宜兴瓷都:江西景德镇,抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等,3、传统生产过程:混和、成型、干燥、烧结、冷却,4、反应原理：复杂的物理、化学变化,5、主要成分：硅酸盐,7、主要种类：,陶器,陶器,瓷器,瓷器,瓷器,瓷器,瓷器,瓷器,瓷器,瓷器,炻器砂锅,三、水泥：,1、主要原料：粘土和石灰石,2、主要设备：水泥回转窑,3、生产过程：生料研磨，高温煅烧得熟料，再加石膏研成粉末得普通硅酸盐水泥,辅助原料：石膏作用是调节水泥硬化速度,4、反应原理：复杂的物理、化学变化,5、主要成分：硅酸三钙(3CaOSiO2)、硅酸二钙(2CaOSiO2)、铝酸三钙(3CaOAl2O3)等,6、主要性能：水硬性,7、主要用途：建筑、修路。如：水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土,水泥回转窑,水泥的标号,水泥回转窑,水泥的标号 水泥的标号是水泥强度大小的标志，测定水泥标号的抗压强度，系指水泥砂浆硬结28d后的强度。例如检测得到28d后的抗压强度为310 kg/cm2，则水泥的标号定为300号。抗压强度为300-400 kg/cm2者均算为300号。普通水泥有：200、250、300、400、500、600六种标号。200号-300号的可用于一些房屋建筑。400号以上的可用于建筑较大的桥梁或厂房，以及一些重要路面和制造预制构件。,以含硅物质为原料，经加工