碳硅及其化合物.ppt

碳、硅及其化合物,第四单元,非金属元素及化合物,1.碳、硅及其化合物,1、物理性质,1S22S22P63S23P2,一、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_，而居第_位硅在元素周期表位于第_周期第_族，位于_的下方硅的电子排布式为_硅单质的结构与金刚石类似，为原子晶体（每个Si原子分别与另外4个Si原子形成4个共价键，硅与硅之间结合形成空间网状结构，含正四面体结构。）,半导体,氧,二,三,A,碳,位于金属与非金属分界线,原子晶体,一,碳和硅,2,A,A,3,2C+O22CO,C+O2CO2,3C+Fe2O3,2Fe+3CO,Si+2F2=SiF4,Si+4HF=SiF4+2H2,Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2,Si+O2SiO2,Si+2H2SiH4,SiO2+2C,Si+2CO,半导体材料,计算机芯片,太阳能电池,一碳硅,游离态和化合态,化合物,晶体硅,无定形硅,熔点高、硬度大,硬度小、电的良导体,灰黑,【知识梳理】1、碳、硅比较,金刚石,石墨,半导体,【要点深化】碳、硅的特性,1碳和硅在自然界存在形态是什么？答：碳在自然界的存在形态有单质和化合态，单质如石墨、金刚石等，化合态有CO2、碳酸盐、有机物等；硅在自然界的存在形态只有化合态，主要以硅酸盐形式存在。2硅既能与酸反应，也能与碱反应，是否为两性元素？答：硅不是两性元素，因只能与氢氟酸反应。能与碱反应是硅的特性。,_。,CH2O,H2CO,3工业生产水煤气的原理用化学方程式表示为_,二,碳和硅的氧化物,1一氧化碳(1)物理性质通常情况下，CO是无色无味的气体，难溶于水。(2)化学性质CO的化学性质主要表现为可燃性和还原性。CO燃烧时的火焰呈_，干燥小烧杯罩于火焰之上，无水雾，沾有澄清石灰水的烧杯罩上时出现浑浊，此法可,以检验CO。,淡蓝色,3COFe2O3,3CO22Fe,作为还原剂时，主要应用于高炉炼铁，主要反应为_。此外CO是有毒气体，吸入过量会导致血红蛋白与CO结合而阻碍输氧功能。,二碳、硅的氧化物,【知识梳理】,1SiO2的存在及用途(1)存在：SiO2广泛存在于自然界中，如硅石、石英、水晶、玛瑙。它们的关系为：,二、二氧化硅,1、物理性质,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、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。1molSiO2晶体中含有_molSiO键。,4,2,1：2,立体空间网状,4,3、二氧化硅的化学性质（与CO2比较）,(2)用途：光导纤维的主要成分是_，石英可制作石英玻璃和石英钟。2CO2和SiO2的比较,二氧化硅,低,高,SiF42H2O,玻璃,CO2NaOH=NaHCO3SiO22NaOH=Na2SiO3H2O,CO2Na2O=Na2CO3,Na2CO3CO2H2O2NaHCO3,2二氧化碳和二氧化硅,酸性,酸性,CO2+H2OH2CO3,SiO2+4HF=SiF4+2H2O,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,CO2+NaOH=NaHCO3,SiO2+Na2CO3,Na2SiO3+CO2,SiO2+CaCO3,CaSiO3+CO2,Ca(ClO)2+CO2+H2O=,CaCO3+2HClO,CO2+Na2CO3+H2O=,2NaHCO3,无色无味的气体，无毒，微溶于水，固态时叫干冰,硬度大，熔沸点高，常温下为固体，不溶于水。,CO2+H2OH2CO3,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,SiO2+4HF=SiF4+2H2O,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,CO2+CaO=CaCO3,SiO2+CaOCaSiO3,CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3,CO2+C2CO,SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2,SiO2+2CSi+2CO,盛放碱液的试剂瓶不能用玻璃塞,不反应,不反应,1.CO为不成盐氧化物，,2.酸性氧化物一般不和非氧化性酸反应，而,CO2和SiO2为酸性氧化物,SiO2+4HF=SiF4+2H2O,3.一般酸性氧化物可以和水反应生成对应的酸，而SiO2和H2O不反应,可用于刻蚀玻璃,光导纤维、化学仪器、光学仪器、钟表、电子部件,氢氟酸不能盛放在玻璃器皿中，而应保存在塑料瓶中。,【要点深化】1SiO2的特性,2CO2与碱、盐的反应,3.CO的检验(1)检验方法向待检验溶液中滴加一定量的Ca2或Ba2的可溶性盐溶液，有白色沉淀生成，再加入适量的盐酸，白色沉淀溶解且生成无色、无味的气体，则待检验溶液中有CO,(2)注意事项不能用加酸看是否有无色无味气体产生的方法检验，因CO与HCO两种离子都有该现象发生。不能用Ca(OH)2溶液和Ba(OH)2溶液鉴别CO和HCO，原因是OH将HCO转化为CO。,答：不能，SiO2易与碱液反应生成Na2SiO3，Na2SiO3水溶液是一种矿物胶，有很强的黏合性。3能否用SiO2与水作用制备H2SiO3?答：SiO2不溶于水，不能直接将它与水作用制备H2SiO3。4怎样除去CO2中的杂质气体CO?答：将气体通过灼热的CuO粉末。,1哪些物质的主要成分是SiO2，试写出这些物质的名称。答：石英、水晶、硅石、硅藻土、光纤。,2盛碱性溶液的瓶子能否用玻璃塞(或中和滴定时所用标,准碱液能否用酸式滴定管来盛装)?,CO2与碱、盐的反应,1与碱反应后溶质成分的判断,(1)反应原理,2NaOH+CO2（少量）=Na2CO3+H2O,NaOH+CO2（过量）=NaHCO3,(2)反应后溶质成分的判断：NaOH溶液吸收一定量CO2后,将溶液小心蒸干：,NaHCO3,Na2CO3、NaHCO3,Na2CO3,NaOH、Na2CO3,三硅酸硅酸盐,【知识梳理】,1硅酸(1)物理性质：_溶于水。(2)化学性质弱酸性(比碳酸还弱)与NaOH溶液反应的化学方程式：_。向Na2SiO3溶液中通入CO2的化学方程式：_。,不,2NaOHH2SiO3=Na2SiO32H2O,Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3,不稳定性硅酸受热分解的化学方程式：_。(3)用途：硅胶可用作干燥剂，也可以用作催化剂的载体等。2硅酸盐(1)硅酸盐由_元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。(2)硅酸钠硅酸钠水溶液俗称_，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料等。,硅、氧和金属,水玻璃,知识点三：碳酸和硅酸(1)性质硅酸是难溶于水的酸，其酸性比碳酸，硅酸不能使紫色石蕊试液变红色。硅酸不稳定，受热易分解：。硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为：。,弱,还弱,H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O,硅酸在水中易聚合形成胶体。浓度较小时；浓度较大时。硅酸凝胶干燥脱水硅酸干凝胶，又称硅胶，吸附水的能力强，常用作，也用作催化剂的载体。(2)制备Na2SiO32HCl=，Na2SiO3CO2H2O=。,无色透明液体,凝胶,干燥剂,2NaClH2SiO3,Na2CO3H2SiO3,硅胶可作干燥剂、催化剂的载体,1.无机酸一般易溶于水，而硅酸却难溶于水。,2.碳酸酸性大于硅酸,CO2+Na2SiO3+H2O=H2SiO3+Na2CO3,水溶液中,SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2,高温条件下,分析：在水溶液中，碳酸的酸性比硅酸强，因此发生了反应生成了硅酸沉液，在高温重要条件下，生成的二氧化碳离开了反应体系而使反应进行到底（化学平衡）。,三,硅酸及硅酸盐,1硅酸,不溶于水,强,H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O,H2SiO3SiO2+H2O,2.硅酸盐,水玻璃,粘合剂,耐火材料,(1)硅酸钠：其水溶液(浓)俗名_，无色粘稠液体，可,防腐剂,做_、_、_。(2)硅酸盐工业：玻璃和水泥的比较,知识点四：硅酸盐,（1）硅酸盐：硅酸盐是由组成的化合物的总称，是构成地壳岩的主要成分。,（2）硅酸钠的水溶液俗称，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂和耐火材料。,（3）硅酸盐组成的表示通常用二氧化硅和金属氧化物的组成形式表示硅酸盐的组成。,例：Na2SiO3可表示为Na2OSiO2,长石KAlSi3O8可表示为。,K2OAl2O36SiO2,硅、氧和金属,水玻璃,1.硅酸盐写法与氧化物写法中的各元素化合价保持一致，原子个数比相等,氧化物的顺序为：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水,3.氧化物之间以隔开，系数配置出现分数时化为整数。,4.硅酸盐组成的表示方法采用的是氧化物法。实际上硅酸盐不是以简单氧化物形式出现的，而是以种种结构复杂的盐存在着的。,(3)硅酸盐组成的表示通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成：如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2OSiO2，石棉(CaMg3Si4O12)表示为_。3常见硅酸盐材料,CaO3MgO4SiO2,石灰石、黏土,纯碱、石灰石、石英,金刚砂,4.特殊功能的含硅材料(1)SiC(俗称_)具有金刚石结构，硬度大，可用作砂纸、砂轮的磨料。(2)含硅4%的硅钢具有很高的导磁性，可用作变压器的铁芯。(3)硅橡胶具有耐高温、耐低温的性质。,【要点深化】硅酸盐组成的表示方法硅酸盐的种类多，结构复杂，其组成的表示方法有两种：,1盐化学式法如：硅酸钠Na2SiO3，硅酸钙CaSiO3等。此法一般用于组成较简单的硅酸盐。2氧化物法如：高岭土Al2O32SiO22H2O石棉：CaO3MgO4SiO2沸石：Na2OAl2O33SiO22H2O云母：K2O3Al2O36SiO22H2O滑石：3MgO4SiO2H2O,氧化物的顺序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。注意事项：氧化物之间以“”隔开；系数配置出现分数应化为整数。例如：长石KAlSi3O8不能写成K2OAl2O33SiO2，应写成K2OAl2O36SiO2。,课堂练习：把下列式子改写成氧化物的形式，请填入横线上：硅酸钙：CaSiO3高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4滑石：Mg3(Si4O10)(OH)2钙沸石：Ca(Al2Si3O7)(OH)6,CaOSiO2,Al2O32SiO22H2O,3MgO4SiO2H2O,CaOAl2O33SiO23H2O,例3矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中一部分生成的。此处所指的风化作用是指矿物与水和CO2作用时的过程。例如，长石(KAlSi3O8)风化生成高岭土Al2Si2O5(OH)4，此反应的离子方程式为2KAlSi3O82H2CO35H2O2K2HCO4H2SiO3Al2Si2O5(OH)4。(1)将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形式：KAlSi3O8_。Al2Si2O5(OH)4_。(2)这个反应能够发生的原因是_。,【典例精析】,碳酸酸性比硅酸强，由较强的酸可制得较弱的酸,K2OAl2O36SiO2,Al2O32SiO22H2O,解析(1)将复杂硅酸盐化学式改写成氧化物形式时，只需将除O以外所有的元素写成其氧化物形式，中间用“”间隔，注意组成要与原硅酸盐一致。氧化物的顺序以金属性由强到弱自左向右书写，水放在最后。(2)风化的反应是复杂的化学反应，但我们可以试图用简单的化学原理去理解它，抓住了由较强的酸可以制得较弱的酸这一规律，问题就会迎刃而解。,点评硅酸盐实际上不是以简单氧化物的形式存在的，而是以种种结构复杂的盐的形式存在，以氧化物的形式表示只是为了简化表示方法。本例题重点考查硅酸盐的氧化物表示法，变式题则主要考查在较熟练掌握氧化物表示法的基础上硅酸盐的反应特点。,向硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体(适量或过量)，有沉淀,析出,Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3(适量),Na2SiO32CO2H2O=H2SiO32NaHCO3(过量),2普通的硅酸盐材料称为传统无机非金属材料。新型无,机非金属材料是什么？试举例两种材料。,答：具有特殊结构和特殊性能的无机非金属材料称作新型无机非金属材料。如陶瓷、水泥、玻璃等属于传统无机非金属材；高温结构陶瓷、生物陶瓷、透明陶瓷等属于新型无机非金属材料。,1如何制备硅酸，写出相应的化学方程式。,答：向硅酸钠溶液中滴入盐酸，有沉淀析出Na2SiO3HCl=H2SiO32NaCl,热点1,CO2与强碱反应,反应原理：NaOH,Na2CO3,NaHCO3,反应后溶质成分的判断也可用数轴表示：图3161,D低温蒸干溶液，所得固体的质量为原溶液中NaOH的,质量4.4g,解析：根据n(NaOH)0.15mol，n(CO2)0.1mol，n(CO2)n(NaOH)23，可确定溶质为Na2CO3、NaHCO3。低温蒸干溶液过程，所得固体的质量(原溶液中NaOH的,质量4.4g)，会有水的生成。,答案：AC,【典例1】(双选)向0.50L0.3mol/L的NaOH溶液中缓慢通,),入CO2气体至溶液增重4.4g，下列说法正确的是(A增重的4.4g为参加反应的CO2的质量B溶质为Na2CO3C溶质为Na2CO3、NaHCO3,气体的体积关系图象正确的是(气体的溶解和离子的水解忽略,不计)(,),1向含有0.2molNaOH和0.1molBa(OH)2的溶液中持续稳定地通入CO2气体，当通入气体为8.96L(0，1.01105Pa)时立即停止，则这一过程中，溶液中离子的物质的量与通入CO2,解析：当未通入CO2气体时，溶液中离子的物质的量为0.2molNa、0.1molBa2、0.4molOH；当通入2.24LCO2气体时，发生反应Ba2CO22OH=BaCO3H2O，此时溶液中离子的物质的量为0.2molNa、0.2molOH；当,通入4.48LCO2时，发生反应2OHCO2=CO32H2O，此时溶液中离子的物质的量为0.2molNa、0.1molCO32；当通入6.72LCO2时，发生反应CO32CO2H2O=2HCO3，,此时溶液中离子的物质的量为0.2molNa、0.2molHCO3；当通入8.96LCO2时，发生反应BaCO3CO2H2O,=Ba(HCO3)2，此时溶液中离子的物质的量为0.2molNa、0.1molBa2、0.4molHCO3。对比图象可知选项C正确。,答案：C,热点2,HCO3、CO32的检验,(1)CO32的检验原理：CO32Ca2=CaCO3方法：向待检验溶液中滴加一定量的Ca2或Ba2的可溶性盐溶液，有白色沉淀生成。再加入适量的盐酸白色沉淀溶解且生成无色，无味的气体，则待检溶液中有CO32。(2)HCO3的检验原理：HCO3H=H2OCO2检验方法：向待检验溶液中滴加足量的Ca2或Ba2可溶性盐溶液无明显现象，再向溶液中加入足量的酸。若溶液中有无色、无味的气体生成，则待检溶液中有HCO3。,【典例2】可以肯定溶液中大量存在CO32的理由是(,),A加入AgNO3溶液，有大量白色沉淀产生B加入酸，有无色无味气体产生C加入BaCl2溶液时有白色沉淀产生，再加稀盐酸沉淀溶解，产生可使澄清石灰水变浑浊的无色无味的气体D加入Ba(OH)2溶液有白色沉淀产生，再加稀盐酸如C所述,2H=Ba2CO2H2O，其现象与CO32反应现象相同，D错误。答案：C,解析：溶液中