高三一轮复习-碳、硅及其化合物[向阳教学]

1、 碳、硅复习课碳、硅复习课 1基础教学 一、碳族元素一、碳族元素1 1、名称；符号；位置、名称；符号；位置 2基础教学 3基础教学 一、碳族元素一、碳族元素 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

2、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 4基础教学 3 3、特殊性、特殊性 4 铅铅2 还原性还原性 氧化性氧化性 一、碳族元素一、碳族元素 5基础教学 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

3、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 6基础教学 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( )( ) A.PH3 B. H2S C. HCl D. SiH4 7基础教学 金刚石金刚石 石墨石墨 C60 同素异同素异 形体形体 二二. .碳碳 1.碳的单质碳的单质 8基础教学 10928 金刚石是一种具有金刚石是一种具有空间网状结构空间网状结构的的原子晶体原子晶体，为，为正四面体正四面体 立体网状结构立体网状结构，金刚石的熔点

4、（，金刚石的熔点（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 9基础教学 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

5、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 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

6、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。由于同一层的碳原结合的。由于同一层的碳原 子以较强共价键结合，使石墨的子以较强共价键结合，使石墨的熔点很高熔点很高 (比金刚石的还要比金刚石的还要 高）高） ,沸点与金刚石相同沸点与金刚石相同。但由于层与层之间的分子间作用力很。但由于层与层之间的分子间作用力很 弱，容易滑动，使石墨的弱，容易滑动，使石墨的硬度很小硬度很小。 石墨石墨 10基础教学 判断：下列对碳的同素异形体：金刚石、石判断：下列对碳的同素异形体：金刚石

7、、石 墨、墨、 和和C60的说法中，正确的是的说法中，正确的是 A 它们都是共价化合物它们都是共价化合物 B 1mol金刚石和石墨都含有金刚石和石墨都含有1molCC键键 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 它们的熔点都很高它们的熔点都很高 C 11基础教学 1、CO2CO2 CCO22CO C2CuO2CuCO2 CH2O(g)=CO+H2 C+2H2SO4(浓浓)=CO2 +2SO2 +2H2O C+4HNO3(浓浓)=CO2 +4NO2 +2H2O C+SiO2=Si+CO 点燃点燃 高温高温 相关反应相关反应 12基础教学 2、2CO+O2=2CO2 3CO

8、+Fe2O3=2Fe+3CO2 点燃点燃 13基础教学 CO2+H2O=H2CO3 CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O CO2+Na2O=Na2CO3 CO2+C=2CO CO2+2Mg=C+2MgO 酸性氧化物的通性酸性氧化物的通性 3、 点燃点燃 氧化性氧化性 O C O CO2电子式电子式 14基础教学 CO2的实验室制法的实验室制法 CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+ H2O原理原理: : 装置装置: : 除杂除杂: : 块状固体与液体的混合物在常温下反应制备气体块状固体与液体的混合物在常温下反应制备气体 可用启普发生器制备，当制取气体的量不多时，可用启普发生器制备，当

9、制取气体的量不多时， 也可采用简易装置。也可采用简易装置。 用饱和用饱和NaHCONaHCO3 3溶液除溶液除HCl,HCl,用浓硫酸等干燥用浓硫酸等干燥. . 验满验满: : 用燃着的木条用燃着的木条, ,熄灭熄灭. .或用湿润的蓝色石蕊试纸或用湿润的蓝色石蕊试纸, , 使之变红使之变红. . 检验检验: :使澄清石灰水变浑浊使澄清石灰水变浑浊 15基础教学 分类分类 正盐如正盐如Na2CO3、MgCO3、CaCO3 酸式盐如酸式盐如NaHCO3、Ca(HCO3)2 碱式盐：铜绿碱式盐：铜绿Cu2(OH)2CO3 碱式碳酸镁碱式碳酸镁Mg2(OH)2CO3 溶解性：溶解性： （1）只有钾、钠

10、、氨盐可溶）只有钾、钠、氨盐可溶. （2）NaHCO3的溶解度小于的溶解度小于Na2CO3 3)3)碳酸盐碳酸盐 16基础教学 （2）与酸反应）与酸反应H+CO32 HCO3 H+HCO3 CO2+H2O 思考：鉴定思考：鉴定CO32-、HCO3- 化学性质化学性质 （1）热稳定性）热稳定性 正盐正盐 酸式盐酸式盐 酸酸 17基础教学 （4）正盐与酸式盐的转化）正盐与酸式盐的转化 Na2CO3-NaHCO3 BaCO3-Ba(HCO3)2 写出相互转化的化学方程式：写出相互转化的化学方程式： Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O BaCO3

11、+CO2+H2O=Ba(HCO3)2 Ba(HCO3)2+2NaOH=BaCO3+Na2CO3+2H2O 18基础教学 只有化合态，只有化合态，无游无游 离态离态；在地壳中含量；在地壳中含量 居居第二位第二位。 两种同素异形体：晶两种同素异形体：晶 体硅和无定形硅。体硅和无定形硅。 三、硅三、硅 1 1、晶体硅的结构、存在和物性、晶体硅的结构、存在和物性 主要物理性质主要物理性质 灰黑色灰黑色 硬而脆硬而脆 有金属光泽的固体有金属光泽的固体 熔点、沸点高熔点、沸点高 硬度大硬度大 19基础教学 硅单质有晶体和无定形两种，晶体硅的结硅单质有晶体和无定形两种，晶体硅的结 构跟金刚石相似，都是具有正

12、四面体结构的立构跟金刚石相似，都是具有正四面体结构的立 体网状结构的晶体。体网状结构的晶体。 Si 10928 晶体硅的晶体结构与金刚石相似，也是晶体硅的晶体结构与金刚石相似，也是 由一个硅原子与由一个硅原子与4个硅原子结合形成个硅原子结合形成 正四面体，许多这样的正四面体向正四面体，许多这样的正四面体向 周围空间延伸形成空间网状周围空间延伸形成空间网状 的结构。但由于的结构。但由于硅原子半硅原子半 径比碳原子半径大径比碳原子半径大，所以，所以， 其其熔沸点要比金刚石低，熔沸点要比金刚石低， 硬度要比金刚石小。硬度要比金刚石小。 2 2、晶体结构、晶体结构 20基础教学 3.3.硅的化学性质硅

13、的化学性质 常温下，化学性质不活泼，除常温下，化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸氟气、氢氟酸 和强碱和强碱外，硅不跟其他物质（如外，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。在加热条件下，能跟）起反应。在加热条件下，能跟 一些非金属反应。一些非金属反应。 Si+2F2= SiF4 Si+4HF= SiF4 +2H2 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 Si+2Cl2 SiCl4 Si+O2 SiO2 Si+C SiC 高温高温 （1）常温下能发生的反应）常温下能发生的反应 （2）高温下能发生的反应）高温下能发生的反应 21基础教学 1.1.晶体结构

14、晶体结构 10928 Si O 四四. .二氧化硅二氧化硅 在二氧化硅晶体中，一个硅原子跟在二氧化硅晶体中，一个硅原子跟4个氧原子结合，同时每个氧个氧原子结合，同时每个氧 原子跟两个硅原子结合。实际上原子跟两个硅原子结合。实际上，二氧化硅晶体是由硅原子和氧，二氧化硅晶体是由硅原子和氧 原子按原子按1 ： ：2的比例所组成的立体网状结构的晶体 的比例所组成的立体网状结构的晶体。它的熔点。它的熔点 （1723）沸点（）沸点（2230）高，硬度大，不导电，难溶于一些常）高，硬度大，不导电，难溶于一些常 见的溶剂。见的溶剂。 22基础教学 2. 2. 物理性质物理性质 物理性质：硬度大、熔点高、难溶于

15、水物理性质：硬度大、熔点高、难溶于水. 四四. .二氧化硅二氧化硅 3. 3. 化学性质化学性质 有晶体和无定形两大类。晶体二氧化硅叫石英有晶体和无定形两大类。晶体二氧化硅叫石英(水晶水晶 或玛瑙或玛瑙)，天然二氧化硅叫硅石。，天然二氧化硅叫硅石。 酸性氧化物：但是不溶于水，也不与水反应酸性氧化物：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，不能用玻璃注意：盛碱溶液的试剂瓶一般用橡胶塞

16、，不能用玻璃 塞。为什么？塞。为什么？ 23基础教学 四四. .二氧化硅二氧化硅 (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。为什么？试剂瓶。为什么？ (3)弱氧化性：弱氧化性：SiO2 + 2C Si + 2CO 高温高温 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 24基础教学 2、关于硅的化学性质的叙述中，正确的是、关

17、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 3、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（ ） A烧碱烧碱 B纯碱纯碱 C氢氟酸氢氟酸 D盐酸盐酸 C 25基础教学 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（

18、SiO2 是是 H2SiO3的酸酐），是一种不溶性酸，是一种白的酸酐），是一种不溶性酸，是一种白 色固体，其酸性比色固体，其酸性比H2CO3还弱。还弱。 1.制法制法可溶性硅酸盐与酸反应：可溶性硅酸盐与酸反应： 现象现象 结论结论 化学化学 方程方程 式式 滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶 液红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生液红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生 a、Na2SiO3溶液呈碱性，溶液呈碱性，b、可溶性硅酸、可溶性硅酸 盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸。盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸。 Na2SiO3 + 2HCl = 2NaC

19、l + H2SiO3 26基础教学 用用H2CO3可制得可制得H2SiO3 ，可证明，可证明H2SiO3 的酸性比的酸性比H2CO3 。 SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3 Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3 SiO32- + 2H+ = H2SiO3 写出硅酸钠溶液与盐酸反应的离子方程式写出硅酸钠溶液与盐酸反应的离子方程式 写出硅酸钠溶液通入二氧化碳的化学方程式和离子方程式写出硅酸钠溶液通入二氧化碳的化学方程式和离子方程式 弱弱 27基础教学 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 H2

20、SiO3 + 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 28基础教学 3、硅酸钠（、硅酸钠（Na2SiO3），俗名叫泡花碱，白色固），俗名叫泡花碱，白色固 体，易溶体，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，不易被腐

21、蚀，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。热稳定性强。可用作肥皂填料，木材、织物的防腐剂和可用作肥皂填料，木材、织物的防腐剂和 防火剂，建筑、纸张的黏胶剂防火剂，建筑、纸张的黏胶剂。 29基础教学 （2）氧化物化学式法：）氧化物化学式法： 金属氧化物金属氧化物二氧化硅二氧化硅水水 （1）盐化学式法：）盐化学式法： 如：如：Na2SiO3、 、CaSiO3、K2SiO3 等 等 4、硅酸盐组成的表示方法：、硅酸盐组成的表示方法： 滑滑 石：石：3MgO4SiO2H2O 云云 母：母：K2O3Al2O36SiO22H2O 沸沸 石：石：Na2OAl2O33SiO22H2O 石

22、石 棉：棉：3MgOCaO4SiO2 高岭石（黏土）：高岭石（黏土）：Al2O32SiO22H2O 如：如： 六、硅酸盐六、硅酸盐 30基础教学 4、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 31基础教学 5、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 （ ） SiO2 H2SiO3 Na2

23、O2 FeCl2 FeCl3 CaSiO3 A B C D和和 C 6 6、下列变化中，不可能通过一步反应实现的是（）、下列变化中，不可能通过一步反应实现的是（） A ASiOSiO2 2NaNa2 2SiOSiO3 3 B BSiOSiO2 2HH2 2SiOSiO3 3 C CCuSOCuSO4 4CuClCuCl2 2 D DCu(OH)Cu(OH)2 2CuOCuO B 32基础教学 5.5.晶体硅是一种重要的非金属材料晶体硅是一种重要的非金属材料, ,制备纯硅的主要步骤如下制备纯硅的主要步骤如下: : 高温下用过量的碳还原二氧化硅制得粗硅高温下用过量的碳还原二氧化硅制得粗硅, ,同时得到一种可燃性同时得到一种可燃性 气体气体; ; 粗硅与干燥的粗硅与干燥的HClHCl气体反应制得气体反应制得SiHClSiHCl3 3(Si+3HCl SiHCl(Si+3HCl SiHCl3 3+H+H2 2);); SiHClSiHCl3 3与过量的与过量的H H2 2在在1 1001 200 1 1001 200 的温度下反应制得纯硅的温度下反应制得纯硅, ,已已 知知SiHClSiHCl3