09年高考化学碳硅及其化合物

元素及其化合物碳、硅及其化合物,1.掌握碳、碳的氧化物、碳酸盐的性质 和用途2.掌握硅、硅的氧化物、硅酸及其盐的 结构、性质和用途 3.以碳元素为代表，了解碳族元素的性质递变规律。,复习目标,一、碳族元素,1、名称；符号；位置,2.元素性质比较,C,Si,Ge,Sn,Pb,相似性 递变性,1、最外层都有4个电子，化合价主要有+4和+2，易形成共价化合物。,2、气态氢化物的通式：RH4,3、最高价氧化物通式:RO2,对应的水化物通式为H2RO3或R(OH)4,原子结构,单质物性,单质化性,核电荷数增大电子层增多,原子半径增大,熔沸点降低特殊:熔点.PbSn,单质密度增大,非金属性减弱、金属性增强,最高价氧化物对应水化物的酸性减弱,氢化物的稳定性减弱,3、特殊性,、碳族元素在化合物中多以价稳定，而在化合物中则以价稳定。、锡的2价化合物应具有较强的 ，铅的4价化合物应具有较强的。、铅的金属活动性比锡，其熔点比锡的。,4,铅,2,弱,高,还原性,氧化性,碳族元素特点：,1、形成化合物最多的一族,2、单质晶体类型最多的一族,分子晶体、原子晶体、金属晶体，过渡晶体,3、易形成共价化合物一族,4、半导体比较集中的一族,5、无机非金属材料比较集中的一族,1、下列关于碳族元素的叙述中，正确的是( )A.最外层上有2个电子B. 主要化合价均为+2、+4C.稳定化合价均为+4D.不易形成离子化合物,随堂检测:,2、下列气态氢化物最不稳定的是( )PH3 B. H2SC. HCl D. SiH4,BD,D,3、已知：还原性 Sn2+Fe2+，氧化性PbO2Cl2，试写出下列化学方程式：氯气与锡共热：_氯气与铅共热：_PbO2浓盐酸共热_能说明Sn2+还原性比Fe2+还原性强的离子方程式是_. 把棕色的PbO2投入亚硫酸溶液中充分反应，可观察到把棕色的PbO2逐渐变成白色固体物质,Sn+2Cl2=SnCl4,Pb+Cl2= PbCl2,PbO2+4HCl= = PbCl2+Cl2+2H2O,PbO2+H2SO3=PbSO4+H2O,Sn2+2Fe3+=Sn4+2Fe2+,7、GBO是我国研制的一种闪烁晶体材料，曾用于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验，它是锗酸铋的简称。 若知：在GBO中，锗处于其最高价态 在GBO中，铋的价态与铋跟氯形成某种共价氯化物时所呈的价态相同，在此氯化物中铋具有最外层8电子稳定结构 GBO可看作是由锗和铋两种元素的氧化物所形成的复杂氧化物，且在GBO晶体的化学式中，这两种氧化物所含氧的总质量相同。 请填空：（1）锗和铋的元素符号分别是 和 。 （2）GBO晶体的化学式是 。（3）GBO晶体中所含铋氧化物的化学式是 。,Ge,Bi,Bi2O3,2Bi2O33GeO2或Bi4（GeO4）3,金刚石石墨C60,同素异形体,此外,还有无定形炭.,1.碳的单质,二. 碳及化合物,10928,金刚石是一种具有正四面体向空间发展,构成彼此联结的空间网状结构的原子晶体. 金刚石的熔点（3550）和沸点（4827）都很高,硬度很大。,金刚石,金刚石与石墨晶体结构对比,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。 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分子结构示意图,共价键,非极性,结构：笼状分子，固态时是分子晶体,例1、下列对碳的同素异形体：金刚石、石墨、 和C60的说法中，错误的是 A 熔点：金刚石石墨C60 B 沸点：金刚石=石墨C60 C 在一定条件下与O2反应生成CO2 D 在一定条件下它们可能相互转化,A,碳及其化合物的转化关系,C,CO2,Na2CO3,NaHCO3,CO,CaCO3,Ca(HCO3)2,O2、HNO3等,O2、SiO2等,Mg,NaOH、Na2O2等,C,Ca(OH)2,O2等,SiO2、高温等,CO2+H2O,Ca(OH)2或,H+或加热,CO2+H2O,NaOH或加热,Ca(OH)2,Ca(OH)2,H+,Si,SiO2,H2SiO3,Na2SiO3,CaSiO3,SiC,SiF4,SiH4,11,三.硅及化合物的相互关系,12,SiCl4,1、物理性质,一、硅,Si是带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大，有脆性。硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的_材料。,2、组成与结构,在地壳中硅的含量仅次于_， 居第_位 原子晶体:具有正四面体结构的 立体网状结构的晶体。,半导体,氧,二,位于金属与非金属分界线,原子晶体,（只有化合态，无游离态）,3.硅的化学性质,常温下，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。,Si+2F2= SiF4 Si+4HF= SiF4 +2H2 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2,在加热条件下，能跟一些非金属反应。,Si + 2Cl2 SiCl4 Si + 2H2 SiH4,高温,Si + C SiC,高温,4.硅的工业制法,高温,高温,高纯硅：半导体材料。,合金,变压器铁芯（含硅4%的钢有导磁性）,耐酸设备（含硅15%左右的钢有耐酸性）,5.硅的用途,10、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,（2004上海综合15）11、玻璃的主要成分之一是二氧化硅，能在玻璃上进行蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是（ ）A烧碱 B纯碱 C氢氟酸 D盐酸,C,1、组成与结构,在SiO2的晶体中，每个硅原子与_个氧原子结合，每个氧原子与_个硅原子结合，即SiO2晶体是由Si和O按_的比例所组成的_结构的晶体。1mol SiO2晶体中含有_molSiO键。,4,2,1：2,立体空间网状,4,四.二氧化硅,2. 物理性质,3. 化学性质,酸性氧化物：但是不溶于水，也不与水反应,与碱反应：SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2O,注意：盛碱溶液的试剂瓶一般用橡胶塞，不能用 玻璃塞。为什么？,SiO2也叫硅石，石英砂、玻璃、沙子的主要成分也为SiO2， SiO2为坚硬的固体，纯SiO2是无色透明晶体，称之为水晶。 熔点高，硬度大，不溶于水（为原子晶体）,(2)与HF反应：SiO2+4HF=SiF4+2H2O,（用于雕刻玻璃）,注意：一般用塑料试剂瓶盛氢氟酸，不能用玻璃试剂瓶。,（制玻璃原理）,制光导纤维、石英玻璃、石英钟表等；制造电子工业中的重要部件、光学仪器、高级工艺品、眼镜片、精密仪器、轴承、耐磨器皿等；制作装饰品。,5、SiO2的用途与危害：,在隧道开凿，石英粉加工等工作环境下 易形成含有二氧化硅的粉尘，人长期吸入含有二氧化硅的粉尘，就会患硅肺病（旧称矽肺）。,危害：,用途：,耐高温、耐酸性好,1、用一种试剂证明生石灰中含有石灰石和石英，下列试剂适宜的是 （ ） A盐酸 B硫酸 CNaOH溶液 D.氯化钠溶液,A,2、若把4.2g的硅和9.2g的钠同时投入适量的水中，充分反应，能收集到氢气（标准状况）的体积是 （ ）A、22.4L B、11.2L C、5.6L D、2.8L,B,五.硅酸（H2SiO3）,H2SiO3是SiO2的对应水化物（ SiO2 是H2SiO3的酸酐），是一种不溶性酸，是一种白色固体，其酸性比H2CO3还弱，不能使紫色石蕊试液变红。,1、可溶性硅酸盐与酸反应（制法）,SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3,Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3,SiO32- + 2H+ = H2SiO3,Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3,Na2SiO3 + 2HCl+H2O = 2NaCl + H4SiO4H4SiO4 = H2SiO3 + H2O 白色胶状沉淀,2.酸性太弱 只能与强碱发生中和反应 H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O,3.不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解,硅胶,硅胶硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也用作催化剂的载体。,3、硅酸钠（Na2SiO3），俗名叫泡花碱，白色固体，易溶 于水，其水溶液俗名叫水玻璃。,2、结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定,1、由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。,六、硅酸盐,水玻璃是无色粘稠的液体，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性强。可用作木材、织物的防腐剂和防火剂，建筑、纸张的黏胶剂。,（2）氧化物化学式法： 活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水,（1）盐化学式法： 如：Na2SiO3、CaSiO3、K2SiO3 等,4、硅酸盐组成的表示方法：,Na2OAl2O33SiO23H2O,CaO3MgO4SiO2,Al2O32SiO22H2O,高岭石（黏土）：Al2(Si2O5)(OH)4,石 棉：Mg3Ca(SiO3)4,沸 石：Na2(Al2Si3O10) 3H2O,硅酸盐工业简介,CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2,硅酸盐工业,玻璃,主要原料:,纯碱、石灰石、石英,主要反应,产品成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2,水泥,主要原料：黏土、石灰石,产品成分：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙,陶瓷：原料黏土,高温,高温,高温,粘土和石灰石,纯碱、石灰石、石英,高温,高温,回转窑,玻璃熔炉,复杂的物理化学变化,CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2 Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2,硅酸三钙 3CaOSiO2硅酸二钙 2CaOSiO2铝酸三钙 3CaOAl2O3,Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或表示为：Na2OCaO6 SiO2,小结 水泥和玻璃两种硅酸盐产品的比较,2、无机非金属材料：,（1）传统无机非金属材料：主要指硅酸盐材料。 如水泥、玻璃、陶瓷等,优点：,抗腐蚀、耐高温等；,缺点：,质脆、骤冷骤热性差等。,（2）新形无机非金属材料：主要指高温结构陶 瓷、光导纤维等。,主要特点：,A、耐高温、强度高，如氧化铝陶瓷。,B、具有电学特性，如氧化锡陶瓷(集成电路半导体),C、具有光学特性，如光导纤维（光缆通迅、 医疗、信息处理等）,D、具有生物功能，如磷酸钙系列陶瓷（人造骨骼）,光导纤维(光纤) 光导纤维的成分：二氧化硅 光导纤维的特点：传导光的能力非常强，抗干扰性能好，不发生电辐射等。 光导纤维的应用：通讯、医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等。,1、下列物质中不能用化合的方法制得的是 （ ）SiO2 H2SiO3 Na2O2 FeCl2 FeCl3 CaSiO3 A B C D和,C,2、磷酸钙是陶瓷也是一种新型无机非金属材料，它可用于制造人造骨骼，这是利用这类材料的 （ ） A耐高温的特性B电学特性 C光学特性 D生物功能,D,3、下列说法正确的是 （ ）ASiO2溶于水显酸性BCO2通入水玻璃可以得到原硅酸C由Na2CO3SiO2 = Na2SiO3CO2可知硅 酸的酸性比碳酸的酸性强DSiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸,B,例、在氮化硅中添加氧化铝，用氧原子取代一 部分氮，用铝原子取代一部分硅，通过常压 烧结即成新一代无机非金属材科氧氮化硅 铝，即赛伦（Sialon）， 化学通式为Si6-xAlxOxNy（x：24）。,（1）赛伦属于 晶体类型，并且有等 特性（至少写出三种）,（2）化学通式里y值为 （用含x的表达式或某一具体数值表示）。,原子,耐高温、热稳定 性好、高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀。,8