09年高考化学碳硅及其化合物(1)

1、.1 碳、硅及其化合物 .2 1.1.掌握碳、碳的氧化物、碳酸盐的性质掌握碳、碳的氧化物、碳酸盐的性质 和用途和用途 2.2.掌握硅、硅的氧化物、硅酸及其盐的掌握硅、硅的氧化物、硅酸及其盐的 结构、性质和用途结构、性质和用途 3.3.以碳元素为代表，了解碳族元素的性以碳元素为代表，了解碳族元素的性 质递变规律。质递变规律。 复习目标复习目标 .3 一、碳族元素一、碳族元素 1 1、名称；符号；位置、名称；符号；位置 .4 .5 2.2.元素性质比较元素性质比较 C Si Ge Sn Pb 相似性相似性 递变性递变性 1、最外层都有、最外层都有4 个电子，化合价个电子，化合价 主要有主要有+4和

2、和+2， 易形成共价化合易形成共价化合 物。物。 2、气态氢化物、气态氢化物 的通式：的通式：RH4, 3、最高价氧化、最高价氧化 物通式物通式:RO2,对对 应的水化物通式应的水化物通式 为为H2RO3或或 R(OH)4 原子结构原子结构单质物性单质物性单质化性单质化性 核电荷数增大电子层增多核电荷数增大电子层增多 原子半径增大原子半径增大 熔沸点降低熔沸点降低特殊特殊:熔点熔点.PbSn 单质密度增大单质密度增大 非金属性减弱、金属性增强非金属性减弱、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氢化物的稳定性减弱 .6 3 3、特殊性、特

3、殊性 4 铅铅2 弱弱 高高 还原性还原性 氧化性氧化性 .7 碳族元素特点：碳族元素特点： 1、形成化合物最多的一族、形成化合物最多的一族, 2、单质晶体类型最多的一族、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、易形成共价化合物一族 4、半导体比较集中的一族、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、无机非金属材料比较集中的一族 .8 2 2、下列气态氢化物最不稳定的是、下列气态氢化物最不稳定的是( )( ) PH3 B. H2S C. HCl D. SiH4 .9 3、已知：还原性、已知：还

4、原性 Sn2+Fe2+，氧化性，氧化性PbO2Cl2， 试写出下列化学方程式：试写出下列化学方程式： 氯气与锡共热：氯气与锡共热：_ 氯气与铅共热：氯气与铅共热：_ PbO2浓盐酸共热浓盐酸共热_ 能说明能说明Sn2+还原性比还原性比Fe2+还原性强的离子方还原性强的离子方 程式是程式是_. 把棕色的把棕色的PbO2投入亚硫酸溶液中充分反应，投入亚硫酸溶液中充分反应， 可观察到把棕色的可观察到把棕色的PbO2逐渐变成白色固体物质逐渐变成白色固体物质 Sn+2Cl2= =SnCl4 Pb+Cl2= = PbCl2 PbO2+4HCl= = PbCl2+Cl2+2H2O PbO2+H2SO3=Pb

5、SO4+H2O Sn2+2Fe3+=Sn4+2Fe2+ .10 7 7、G GB BO O是我国研制的一种闪烁晶体材料，曾用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，它是锗酸于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验，它是锗酸 铋的简称。铋的简称。 若知：在若知：在GBOGBO中，锗处于其最高价态中，锗处于其最高价态 在在GBOGBO 中，铋的价态与铋跟氯形成某种共价氯化物时所中，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呈的价态相同，在此氯化物中铋具有最外层8 8电子电子 稳定结构稳定结构 GBOGBO可看作是由锗和铋两种元素的氧可看作是

6、由锗和铋两种元素的氧 化物所形成的复杂氧化物，且在化物所形成的复杂氧化物，且在GBOGBO晶体的化学式晶体的化学式 中，这两种氧化物所含氧的总质量相同。中，这两种氧化物所含氧的总质量相同。 请填空：请填空： （1 1）锗和铋的元素符号分别是）锗和铋的元素符号分别是 和和 。 （2 2）GBOGBO晶体的化学式是晶体的化学式是 。 （3 3）GBOGBO晶体中所含铋氧化物的化学式是晶体中所含铋氧化物的化学式是 。 Ge Bi Bi2O3 2Bi2O33GeO2或或Bi4（GeO4）3 .11 金刚石金刚石 石墨石墨 C60 同素异同素异 形体形体 此外此外,还有无定形炭还有无定形炭. 1.碳的单

7、质碳的单质 二二. 碳及化合物碳及化合物 .12 10928 金刚石是一种具有金刚石是一种具有正四面体正四面体向空间发展向空间发展,构成彼此联构成彼此联 结的结的空间网状结构空间网状结构的的原子晶体原子晶体. 金刚石的金刚石的熔点熔点（3550）和沸点和沸点（4827）都很高）都很高, 硬度硬度很大。很大。 金刚石金刚石 金刚石与石墨晶体结构对比金刚石与石墨晶体结构对比 .13 120 共价键共价键 范德华力范德华力 石墨是石墨是层状结构层状结构，在每一层内，碳原子排成六边形，每个，在每一层内，碳原子排成六边形，每个 碳原子与其它碳原子与其它3个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构；个碳原子

8、以共价键结合，形成平面的网状结构； 在层与层之间在层与层之间，是以是以分子间作用力分子间作用力结合的。结合的。 石墨的石墨的熔点很高熔点很高 ( (比金刚石的还要高）比金刚石的还要高） , ,沸点与金刚石相沸点与金刚石相 同同。但由于层与层之间的分子间作用力很弱，容易滑动，使石。但由于层与层之间的分子间作用力很弱，容易滑动，使石 墨的墨的硬度很小硬度很小。 石墨石墨 .14 C C60 60分子结构示意图 分子结构示意图 共共 价价 键键 非极性非极性 结构：笼状分子，结构：笼状分子，固态时是分子晶体固态时是分子晶体 .15 例例1、下列对碳的同素异形体：金刚石、下列对碳的同素异形体：金刚石、

9、 石墨、石墨、 和和C60的说法中，错误的是的说法中，错误的是 A 熔点：金刚石石墨熔点：金刚石石墨C60 B 沸点：金刚石沸点：金刚石=石墨石墨C60 C 在一定条件下与在一定条件下与O2反应生成反应生成CO2 D 在一定条件下它们可能相互转化在一定条件下它们可能相互转化 A .16 碳及其化合物的转化关系碳及其化合物的转化关系 CCO2Na2CO3NaHCO3 COCaCO3 Ca(HCO3)2 O2、HNO3等等 O2、SiO2等等 Mg NaOH、Na2O2等等 C Ca(OH)2 O2等等 SiO2、 、高温等 高温等 CO2+H2O Ca(OH)2或或 H+或加热或加热 CO2+H

10、2O NaOH或加热或加热 Ca(OH)2 Ca(OH)2 H+ .17 SiSiO2 H2SiO3 Na2SiO3 CaSiO3 SiC SiF4 SiH4 11 三三. .硅及化合物的相互关系硅及化合物的相互关系 12 SiCl4 .18 1、物理性质、物理性质 一、硅一、硅 Si是是带有金属光泽的灰黑色固体带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，熔点高， 硬度大，有脆性硬度大，有脆性。硅的导电性介于导体和绝缘。硅的导电性介于导体和绝缘 体之间，是良好的体之间，是良好的_材料。材料。 2、组成与结构、组成与结构 在地壳中硅的含量仅次于在地壳中硅的含量仅次于_， 居第居第_位位 原子晶体原子晶体:

11、 :具有正四面体结构的具有正四面体结构的 立体网状结构的晶体。立体网状结构的晶体。 半导体半导体 氧氧 二二 位于金属与非金位于金属与非金 属分界线属分界线原子晶体原子晶体 （只有化合态，无游离态）（只有化合态，无游离态） .19 3.3.硅的化学性质硅的化学性质 常温下，化学性质不活泼，常温下，化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸除氟气、氢氟酸 和强碱外，和强碱外，硅不跟其他物质（如硅不跟其他物质（如氧气、氯气、氧气、氯气、 硫酸、硝酸等硫酸、硝酸等）起反应。）起反应。 Si+2F2= SiF4 Si+4HF= SiF4 +2H2 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 Si + O2=

12、 SiO2 在加热条件下，在加热条件下，能跟一些非金属反应能跟一些非金属反应。 Si + 2Cl2 SiCl4 Si + 2H2 SiH4 高温高温 Si + C SiC 高温高温 .20 4.4.硅的工业制法硅的工业制法 (1)粗硅制取粗硅制取 SiO2 + 2C = Si (粗粗) + 2CO 高温高温 (2)粗硅提纯粗硅提纯 Si (粗粗) + 2Cl2 = SiCl4 SiCl4 + 2H2 = Si(纯纯) + 4HCl 高温高温 高温高温 .21 高纯硅：半导体材料。高纯硅：半导体材料。 合金合金 变压器铁芯变压器铁芯 （含硅（含硅4%4%的钢有导磁性）的钢有导磁性） 耐酸设备耐酸

13、设备 （含硅（含硅15%15%左右的钢有耐酸性）左右的钢有耐酸性） 5.5.硅的用途硅的用途 .22 10、关于硅的化学性质的叙述中，正确的是、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常温时不和任何酸反应 B常温时硅与卤素单质均不反应常温时硅与卤素单质均不反应 C单质硅比金刚石熔点低单质硅比金刚石熔点低 D单质硅比碳的非金属性强单质硅比碳的非金属性强 C （2004上海综合上海综合15） 11、玻璃的主要成分之一是二氧化硅，能在玻璃上进、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（行蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是（ ）

14、 A烧碱烧碱 B纯碱纯碱 C氢氟酸氢氟酸 D盐酸盐酸 C .23 1、组成与结构、组成与结构 在在SiO2的晶体中，每个硅原子的晶体中，每个硅原子 与与_个氧原子结合，每个氧原子个氧原子结合，每个氧原子 与与_个硅原子结合，即个硅原子结合，即SiO2晶晶 体是由体是由Si和和O按按_的比例所的比例所 组成的组成的_结构结构 的晶体。的晶体。1mol SiO2晶体中含有晶体中含有 _molSiO键。键。 4 2 1：2 立体空间网状立体空间网状 4 Si o 四四. .二氧化硅二氧化硅 .24 2. 2. 物理性质物理性质 3. 3. 化学性质化学性质 酸性氧化物：酸性氧化物：但是不溶于水，也不

15、与水反应但是不溶于水，也不与水反应 与碱性氧化物化合与碱性氧化物化合：SiO2+CaO CaSiO3 SiO2+Na2O Na2SiO3 高温高温 高温高温 与碱反应：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？玻璃塞。为什么？ SiO2也叫硅石，石英砂、玻璃、沙子的主要也叫硅石，石英砂、玻璃、沙子的主要 成分也为成分也为SiO2， SiO2为坚硬的固体，纯为坚硬的固体，纯SiO2是是 无色透明晶体，称之为水晶。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）

16、熔点高，硬度大，不溶于水（为原子晶体） .25 (2)与与HF反应：反应：SiO2+4HF=SiF4+2H2O （用于雕刻玻璃）（用于雕刻玻璃） 注意：一般用塑料试剂瓶盛氢氟酸，不能用玻璃注意：一般用塑料试剂瓶盛氢氟酸，不能用玻璃 试剂瓶。试剂瓶。 (3)弱氧化性：弱氧化性：SiO2 + 2C Si + 2CO 高温高温 高温高温 SiO2 + 3C SiC + 2CO 高温高温 高温高温 (4)与与Na2CO3等反应：等反应： SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2 （制玻璃原理）（制玻璃原理） .26 制光导纤维、石英玻璃

17、、石英钟表等；制制光导纤维、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；制品、眼镜片、精密仪器、轴承、耐磨器皿等；制 作装饰品。作装饰品。 5 5、SiOSiO2 2的用途与危害：的用途与危害： 在隧道开凿，石英粉加工等工作环境下在隧道开凿，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）。氧化硅的粉尘，就会患硅肺病（旧称矽肺）。 危害：危害： 用途：用途： 耐高温、耐酸性好耐高温、耐酸性

18、好 .27 1、用一种试剂证明生石灰中含有石灰石和石用一种试剂证明生石灰中含有石灰石和石 英，下列试剂适宜的是英，下列试剂适宜的是 （ ） A盐酸盐酸 B硫酸硫酸 CNaOH溶液溶液 D.氯化钠溶液氯化钠溶液 A 2、若把若把4.2g的硅和的硅和9.2g的钠同时投入适量的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）水中，充分反应，能收集到氢气（标准状况） 的体积是的体积是 （ ） A、22.4L B、11.2L C、5.6L D、2.8L B .28 五五. .硅酸（硅酸（H H2 2SiOSiO3 3） H2SiO3是是SiO2的对应水化物（的对应水化物（ SiO2 是是H2

19、SiO3 的酸酐），是一种不溶性酸，是一种白色固体，的酸酐），是一种不溶性酸，是一种白色固体， 其酸性比其酸性比H2CO3还弱，不能使紫色石蕊试液变红。还弱，不能使紫色石蕊试液变红。 1 1、可溶性硅酸盐与酸反应、可溶性硅酸盐与酸反应（制法）制法） SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3 Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3 SiO32- + 2H+ = H2SiO3 Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3 Na2SiO3 + 2HCl+H2O = 2NaCl + H4SiO4 H4SiO4 = H2S

20、iO3 + H2O 白色胶状沉淀白色胶状沉淀 .29 2.2.酸性太弱酸性太弱 只能与强碱发生中和反应只能与强碱发生中和反应 H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O 3.3.不稳定不稳定（比（比H H2 2COCO3 3稳定），受热易分解稳定），受热易分解 H2SiO3 = H2O + SiO2 .30 硅胶硅胶 硅胶硅胶硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的 硅酸干凝胶。硅酸干凝胶。 硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作实验室硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作实验室 和袋装食品、瓶装药品等的和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，干燥剂，也用也用 作作催化剂的

21、载体。催化剂的载体。 .31 3、硅酸钠（、硅酸钠（Na2SiO3），俗名叫泡花碱，白），俗名叫泡花碱，白 色固体，易溶色固体，易溶 于水，其水溶液俗名叫水玻璃。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、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。、由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。 六、硅酸盐六、硅酸盐 水玻璃是无色粘稠的液体，不能燃烧，不易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。剂和防火剂，建筑、纸张

22、的黏胶剂。 .32 （2 2）氧化物化学式法：）氧化物化学式法： 活泼金属氧化物活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物较活泼金属氧化物 二氧化硅二氧化硅 水水 （1 1）盐化学式法：）盐化学式法： 如：如：Na2SiO3、 、CaSiO3、K2SiO3 等 等 4 4、硅酸盐组成的表示方法：、硅酸盐组成的表示方法： Na2OAl2O33SiO23H2O CaO3MgO4SiO2 Al2O32SiO22H2O 高岭石（黏土）：高岭石（黏土）：Al2(Si2O5)(OH)4 石石 棉：棉：Mg3Ca(SiO3)4 沸沸 石：石：Na2(Al2Si3O10) 3H2O .33 硅酸盐工业简介硅酸盐工业简介

23、 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 硅酸盐工业硅酸盐工业 玻璃玻璃 主要原料主要原料: 纯碱、石灰石、石英纯碱、石灰石、石英 主要主要 反应反应 产品成分：产品成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 水泥水泥 主要原料：黏土、石灰石主要原料：黏土、石灰石 产品成分：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙产品成分：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙 陶瓷：原料黏土陶瓷：原料黏土 高温高温 Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 高温高温 .34 高温高温 高温高温 硅酸盐产硅酸盐产 品品 水泥水泥玻璃玻璃 主要原料主要原料 反应条件反应条件 生产设备生产设备 主要反应主要反应 主要成分主

24、要成分 粘土和石灰石粘土和石灰石 纯碱、石灰石、石英纯碱、石灰石、石英 高温高温 高温高温 回转窑回转窑玻璃熔炉玻璃熔炉 复杂的物理复杂的物理 化学变化化学变化 CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2 Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2 硅酸三钙硅酸三钙 3CaOSiO2 硅酸二钙硅酸二钙 2CaOSiO2 铝酸三钙铝酸三钙 3CaOAl2O3 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 或表示为：或表示为： Na2OCaO6 SiO2 小结小结 水泥和玻璃两种硅酸盐产品的比较水泥和玻璃两种硅酸盐产品的比较 .35 2、无机非金属材料：、无机非金属材料： （

25、1）传统无机非金属材料：主要指硅酸盐材料。）传统无机非金属材料：主要指硅酸盐材料。 如水泥、玻璃、陶瓷等如水泥、玻璃、陶瓷等 优点：优点： 抗腐蚀、耐高温等；抗腐蚀、耐高温等； 缺点：缺点： 质脆、骤冷骤热性差等。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）新形无机非金属材料：主要指高温结构陶 瓷、光导纤维等。瓷、光导纤维等。 主要特点：主要特点： A、耐高温、强度高，如氧化铝陶瓷。、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、具有电学特性，如氧化锡陶瓷(集成电路半导体集成电路半导体) C、具有光学特性，如光导纤维（光缆通迅、具有光学特性，如光导纤维

26、（光缆通迅、 医疗、信息处理等）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）、具有生物功能，如磷酸钙系列陶瓷（人造骨骼） .36 光导纤维光导纤维(光纤光纤) 光导纤维的成分：光导纤维的成分：二氧化硅二氧化硅 光导纤维的特点：光导纤维的特点：传导光的能力非常传导光的能力非常 强，抗干扰性能好，不发生电辐射等。强，抗干扰性能好，不发生电辐射等。 光导纤维的应用：光导纤维的应用：通讯、医疗、信息通讯、医疗、信息 处理、传能传像、遥测遥控、照明等。处理、传能传像、遥测遥控、照明等。 .37 1、下列物质中不能用化合的方法制得的是、下列物质中不能用化合的方法制得的是 （ ） Si

27、O2 H2SiO3 Na2O2 FeCl2 FeCl3 CaSiO3 A B C D和和 C 2 2、磷酸钙是陶瓷也是一种新型无机非金属材料，它可、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用于制造人造骨骼，这是利用这类材料的 （ ） A A耐高温的特性耐高温的特性B B电学特性电学特性 C C光学特性光学特性 DD生物功能生物功能 D 3、下列说法正确的是、下列说法正确的是 （ ） ASiO2溶于水显酸性溶于水显酸性 BCO2通入水玻璃可以得到原硅酸通入水玻璃可以得到原硅酸 C由由Na2CO3SiO2 = Na2SiO3CO2可知硅可知硅 酸的酸性比碳酸的酸性强酸的酸性比碳酸的酸性强 DSiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸是酸性氧化物，它不溶于任何酸 B .38 例、在氮化硅中添加氧化铝，用氧原子取代一例、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烧结即成新一代无机非金属材科氧氮化硅氧氮化硅 铝铝，即赛伦（即赛伦（Sialon），）， 化学通式为化学通式为Si6-xAlxOxNy（x：24）。）。 （1）赛伦属于）赛伦属于 晶体类型，并且有等晶体类型，并且有等 特性（至少