第二章第一节碳、硅及其氧化物

1、第二章,非金属及其化合物,第,1,节,碳、硅及其重要化合物,1,单质的存在形态、物理性质及用途,碳,存在形,态,硅,游离态和化合态,化合态,灰黑色固体，有金属光泽，,熔点高、硬度大,_,，有脆,性,料,熔点高、硬度大,物理性,金刚石：,_,硬度小，电的良导体,质,石墨：,_,用途,金刚石,用作切割刀具，石墨用作电,_,半导体,材料和合金材,_,极、铅笔芯,2,碳和硅的化学性质,(1),碳单质的化学性质,还原性。,与,O,2,的反应：,点燃,点燃,=,O,2,不足：,2C,O,2,=,2CO,；,O,2,充足：,C,O,2,CO,2,。,与其他物质的反应：,高温,2CuO,C=,2Cu,CO,2

2、,a,与,CuO,反应：,(,可用于金属的冶炼,),；,高温,CO,2,C=,2CO,b,与,CO,2,反应：,；,高温,C,H,O(g)=,CO,H,2,2,c,与水蒸气反应：,(,制水煤气,),；,2,d,与浓硫酸反应：,C,2H,2,SO,4,(,浓,)=,CO,2SO,2,2H,2,O,。,(2),硅的化学性质,还原性。,Si,2,与氢氟酸反应：,4HF=SiF,4,2H,；,Si,2NaOH,H,O=Na,SiO,2H,2,2,3,2,与,NaOH,溶液反应：,；,与,O,2,反应：,Si,O,2,=,SiO,2,。,注：,1,、硅与碱溶液反应时，硅为还原剂，,H,2,O,为氧化剂。

3、,2,硅单质有广泛的用途，用化学方程式表示工业,上获取硅单质的过程。,高温,提示：,粗硅的制取：,SiO,2,2C=,Si,2CO,加热,由粗硅制取纯硅,(,常用方法,),：,Si(,粗,),2Cl,2,=,SiCl,4,，,高温,SiCl,4,2H,2,=,Si(,纯,),4HCl,碳、硅的氧化物,1,一氧化碳,(1),物理性质：无色无味的气体，难溶于水，能使人中毒,的原因是：,与人体内血红蛋白相结合，因缺氧而中毒,。,(2),化学性质：,点燃,可燃性：,2CO,O,2,=,2CO,2,；,高温,还原性：,CO,还原,Fe,2,O,3,的反应为,3CO,Fe,2,O,3,=,2Fe,3CO,

4、2,。,2,CO,2,与,SiO,2,的比较,(1),物理性质,低,熔沸点：,CO,2,的熔沸点比,SiO,2,的熔沸点,_,。,溶解性：,CO,2,：可溶于水；,SiO,2,：不溶于水。,（,2,）、主要用途：,CO,2,：制饮料、碳酸盐、干冰用作致冷剂。,SiO,2,：光导纤维、制光学仪器、电子部件、水晶可制作,饰品。,(1),用于制作光导纤维的是,不要混淆二氧化硅和硅的用途,用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅。,SiO,2,，,(2),水晶、石英、玛瑙的主要成分是,SiO,2,；,珍珠的主要成分是,CaCO3,；,钻石是金刚石；宝石的主要成分是,Al,2,O,3,。,(3),化学性

5、质,物质,二氧化碳,二氧化硅,不反应,氢氟酸用于刻蚀玻璃，,反应为,SiO,_,2,4HF=,SiF,4,2H,2,O,_,与水反应,CO,2,H,2,O,与酸反应,H,2,CO,3,不反应,(,如,NaOH),SiO,2,2NaOH=,_,CO,2,2NaOH=,Na,SiO,H,O,2,3,2,_,(,盛,与碱反应,Na,CO,H,O,或,CO,2,3,2,2,NaOH=NaHCO,3,碱液的试剂瓶不能用,玻璃,塞,),_,物质,与盐,反应,(,如,Na,2,CO,3,),二氧化碳,CO,2,Na,2,CO,3,H,2,O,=2NaHCO,3,二氧化硅,高温,SiO,2,Na,2,CO,3

6、,=,Na,2,SiO,3,CO,2,与,CaO,反应：,SiO,_,2,高温,CaO=,CaSiO,3,_,与碱性氧,与,Na,2,O,反应：,CO,2,Na,2,O=Na,2,CO,3,化物反应,_,高温,与碳反应,C,CO,2,=,2CO,高温,2C,SiO,2,=,Si,2CO,思维拓展,1,除去下列气体中混有的杂质,(,括号内为杂质,),可采取,的方法：,通过盛有浓,NaOH,溶液的洗气瓶,(1)CO(CO,2,),：,_,。,通过盛放灼热,CuO,的硬质玻璃管,。,(2)CO,2,(CO),：,_,通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管,(3)CO,2,(O,2,),：,_,。,通过饱和,N

7、aHCO,3,溶液或酸性,KMnO,4,溶液,(4)CO,2,(SO,2,),：,_,。,通过饱和,NaHCO,3,溶液,(5)CO,2,(HCl),：,_,。,二氧化硅性质的特殊性,一般规律,酸性氧化物一般与水反应生成相,应酸,酸性氧化物一般不与酸发生复分,解反应,“较强酸制较弱酸”是复分解反应的,一般规律，,H,2,CO,3,酸性强于,H,2,SiO,3,Na,2,SiO,3,CO,2,H,2,O=Na,2,CO,3,H,2,SiO,3,二氧化硅的特性,SiO,2,不溶于水，不与水反应,SiO,2,4HF=SiF,4,2H,2,O,以下反应不能说明酸性的强弱,高温,Na,2,CO,3,Si

8、O,2,=,Na,2,SiO,3,CO,2,高温,CaCO,3,SiO,2,=,CaSiO,3,CO,2,2,玻璃的主要成分是,SiO,2,，以下物质必须贮存在带,有橡胶塞的玻璃试剂瓶中的有哪些？,KOH,溶液,饱和,Na,2,CO,3,溶液,(,碱性溶液,),盐酸,水玻璃,(Na,2,SiO,3,的水溶液,),NaOH,溶液,氢氟酸,澄清石灰水,硝酸,。,实验室里保存下列试剂，其保存的方法和理由都正确的是,（,）,编号,A,B,C,D,试,剂,保存方法,理,由,防止与空气接触被氧化和与水,固体氢氧化钠,存放在带橡皮塞的广口瓶中,蒸气、二氧化碳接触而变质,碳酸钠晶体,液溴,存放在干燥密封的广口

9、瓶中,防止风化而碎裂成粉末,存放在带橡皮塞的细口瓶中，,防止挥发,并用水封,过氧化钠粉末,存放在带玻璃塞的试剂瓶中,防止吸收水分而变质,硅酸、硅酸盐和无机非金属材料,1,硅酸,(1),溶解性：溶解度很小。,(2),化学性质：,弱酸性：酸性比碳酸,弱,。,不稳定性：,H,2,SiO,3,=,SiO,2,H,2,O,。,(3),用途：硅胶可用作,干燥剂,的载体和袋装食品、瓶装药,品等的干燥剂。,2,硅酸盐,(1),硅酸盐：,是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，,是构成地壳岩石的重要成分。,(2),硅酸盐组成的表示方法：,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,(Na,

10、2,SiO,3,),可表示为,Na,2,O,SiO,2,，长石,(KAlSi,3,O,8,),可,6SiO,表示为,K,2,O,Al,2,O,3,2,。,硅酸盐改写成氧化物形式的方法,(1),氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物,较活泼金属氧,化物,二氧化硅,水。,(2),氧化物前计量数的配置原则：除氧元素外，其他元素按,配置前后原子个数守恒原则配置计量数，且不同氧化物间以,“,”隔开。,(3),当计量数配置出现分数时应化为整数。如正长石：,KAlSi,3,O,8,1,1,不,能,写,成,K,2,O,Al,2,O,3,3SiO,2,，,应,写,成,2,2,K,2,O,Al,2,O,3,6SiO,2

11、,。,(4),实例：,高岭土,(Al,2,Si,2,O,7,2H,2,O),Al,2,O,3,2SiO,2,2H,2,O,石棉,(CaMg,3,Si,4,O,12,),CaO,3MgO,4SiO,2,沸石,(Na,2,Al,2,Si,3,O,10,2H,2,O),Na,2,O,Al,2,O,3,3SiO,2,2H,2,O,云母,(KAl,3,Si,3,O,17,H,2,O),K,2,O,3Al,2,O,3,6SiO,2,2H,2,O,特别提醒,(1),用氧化物的形式表示硅酸盐，,只是物质组,成的表示形式不同，其成分、性质是不变的。,(2),氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切,不可认

12、为硅酸盐是由氧化物混合而成的。,(3),硅酸盐用氧化物形式表示时，,应注意各元素的化合价不,变，各元素的原子个数比不变。,(4),未进行磨砂处理的玻璃，在常温下是不易被强碱腐蚀,的。,(3),硅酸钠：,白色、,可溶于水的粉末状固体，,其水溶液俗称,水玻璃,，,有黏性，水溶液显碱性。,它能与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为,Na,SiO,2HCl=2NaCl,H,SiO,2,3,2,3,与盐酸反应：,。,它能与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为,Na,SiO,H,O,CO,=Na,CO,H,SiO,2,3,2,2,2,3,2,3,与盐酸反应：,。,用途：黏合剂,(,矿物胶,),，耐火阻

13、燃材料。,3,无机非金属材料,(1),传统无机非金属材料：,如水泥、,玻璃、,陶瓷等硅酸盐材料。,常见硅酸盐材料如下表。,水泥,生产原料,石灰石、黏土,主要设备,水泥回转窑,玻璃,石灰石,、,纯碱,、,石英,玻璃熔窑,陶瓷,黏土,陶瓷窑,(2),新型无机非金属材料：,如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。,3/,玻璃生产中的两个重要反应：,Na,2,CO,3,SiO,2,=Na,2,SiO,3,CO,2,；,CaCO,3,SiO,2,=,CaSiO,3,CO,2,。,1.,判断下列描述的正误,(,正确的打“”，错误的打“”,),。,(1),(2012,新课标全国卷,),合成纤维和光导

14、纤维都是新型无机非金,属材料。,(,),(2),(2010,江苏高考,),水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂。,(,),(3),(2009,广东高考,),陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料。,(,),(4),(2009,四川高考,),氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料。,(,),(5),(2009,广东高考,),水泥、,玻璃、,水晶饰物都是硅酸盐制品。,(,),粉末状混合物,(1),(2),(3),(4),(5),(6),CaCO,3,(SiO,2,),NaCl(SiO,2,),SiO,2,(Fe,2,O,3,),SiO,2,(CaCO,3,),SiO,2,(H,2,SiO,3,),SiO,2,(NH,4

15、,Cl),试剂,B,D,操作,A,A,可供选择的试剂：,A.,盐酸,B,氢氧化钠溶液,C,氧气,D,水,E,二氧化碳,可供选用的操作：水洗,加热,高温灼烧,过滤,结晶,(1),一般情况下，非金属元素单质熔沸点低，硬度小，但晶,体硅、金刚石熔沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界中硬度,最大的物质。,(2),一般情况下，,较强氧化剂较强还原剂,=,较弱氧化剂,高温,较弱还原剂，,而碳却还原出比它更强的还原剂：,SiO,2,2C=,高温,Si,2CO,，,FeO,C=,Fe,CO,。碳在高温时还原性强。,(3),非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气，而硅与氢,氧化钠等强碱溶液反应产生氢气：,Si,2

16、NaOH,H,2,O=Na,2,SiO,3,2H,2,。,(4),一般情况下，较活泼金属酸,=,盐氢气，然而,Si,是,非金属，却能与氢氟酸发生反应：,Si,4HF=SiF,4,2H,2,。,(5),一般情况下，碱性氧化物酸,=,盐水，,SiO,2,是酸性,氧化物，却能与氢氟酸发生反应：,SiO,2,4HF=SiF,4,2H,2,O,。,(6),一般情况下，非常活泼的金属,(Na,、,K,等,),才能够置换出,高温,H,2,O,中的氢，但,C,H,2,O(g)=,。,(7),无机酸一般易溶于水，而硅酸和原硅酸却难溶于水。,(8),一般情况下，非金属单质为绝缘体，但石墨为导体，硅为,半导体，常用

17、于制作电子部件，如计算机芯片等。,(9),一般情况下，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如,CO,2,H,2,O,H,2,CO,3,，而,SiO,2,不溶于水，不与水反应。,SiO,2,常用,于光纤通讯、玛瑙饰物、石英坩埚、水晶镜片、石英钟等材料。,(10),硅酸盐大多难溶于水，常见的可溶性硅酸盐是,Na,2,SiO,3,，其水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，可用作黏胶剂,和木材防火剂，久置在空气中容易变质：,Na,2,SiO,3,CO,2,H,2,O=Na,2,CO,3,H,2,SiO,3,。,知能拓展,(1),常见与强碱反应生成,H,2,的固体单质有,Al,和,Si,，能够置换出,H,2,O,

18、中氢的非金属单质为碳，这些特征反应常,作为推断题的突破口。,考点,2,CO,2,与碱、盐溶液的反应总结,CO,2,的性质及,CO,3,2,的检验是高考的热点，主要考查,CO,2,与,NaOH,、,Ca(OH),2,、,Na,2,CO,3,等物质的反应，考查方式主要涉及图,象分析、实验现象的描述、化学计,算等。,1,与碱溶液的反应,(1),反应原理,NaOH,少量,CO,2,Na,CO,2,CO,3,2,NaHCO,3,也可用数轴来表示：,2,与盐溶液的反应,(1)CO,2,Na,2,CO,3,H,2,O=2NaHCO,3,(2)CO,2,(,少量,),Ca(ClO),2,H,2,O=CaCO,

19、3,2HClO,(3)CO,2,Na,2,SiO,3,H,2,O=H,2,SiO,3,Na,2,CO,3,4.,标准状况下，将,3.36 L CO,2,气体通入,200 mL 1.00 mol,L,1,NaOH,溶液中，充分反应后溶液中,c,(CO,3,2-,),与,c,(HCO,3,-,),的比值,为,(,B,),A.1,1,B.1,2,C.2,1,D.1,3,3,用,4,种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关,系错误的是,(,),B,3,往某溶液中不断通入,CO,2,至过量时，现象是,“,先产生白,色沉淀，后沉淀逐渐溶解,”,的反应,(1),往澄清石灰水中不断通入,CO,2,

20、气体,Ca(OH),2,CO,2,=CaCO,3,H,2,O,CaCO,3,CO,2,H,2,O=Ca(HCO,3,),2,(2),往漂白粉溶液中不断通入,CO,2,气体,Ca(ClO),2,CO,2,H,2,O= CaCO,3,2HClO,CaCO,3,CO,2,H,2,O=Ca(HCO,3,),2,(3),往氢氧化钡溶液中不断通入,CO,2,气体,Ba(OH),2,CO,2,=BaCO,3,H,2,O,BaCO,3,CO,2,H,2,O=Ba(HCO,3,),2,4,往某溶液中不断通入,CO,2,气体至过量时，现象为,“,产生,白色沉淀或浑浊，沉淀或浑浊不消失,”,的反应,(1),在,NaAlO,2,