碳硅及其化合物

1、碳、硅及其化合物（碳族）碳、硅及其化合物（碳族）主要内容主要内容 1总结碳、硅两种元素的知识网络总结碳、硅两种元素的知识网络 2比较碳、硅的两种单质和氧化物比较碳、硅的两种单质和氧化物 碳族元素性质比较碳族元素性质比较C SiGe 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核电

2、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特殊性特殊性、碳族元素在化合物中多以价稳定，而、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。在化合物中则以价稳定。、锡的、锡的2价化合物应具有较强的价化合物应具有较强的 ，铅的铅的4价化合物应具有较强的。价化合物应具有较强的。4铅铅2还原性还原性氧化性氧化性碳族元素特点：碳族元素特点：1、形成化合物最多的

3、一族、形成化合物最多的一族,2、易形成共价化合物一族、易形成共价化合物一族3、半导体比较集中的一族、半导体比较集中的一族4、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一、碳一、碳 1、单质、单质石墨：石墨：C60：金刚石：金刚石：2 2、碳的化合物、碳的化合物H2CO3：OCOHOC OHOCO2：(直线型直线型)(直线型，电子式直线型，电子式)CH4：HHHHC(正四面体，电子式正四面体，电子式)CO：碳及其氧化物的化学性质碳及其氧化物的化学性质记忆大搜索：记忆大搜索：写出有写出有（1）、）、C （ 2 ） 、CO （ 3 ）、）、CO2参与的化学方程式参与的化学方程式（1）

4、、）、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（2）、）、2CO+O2=2CO2 3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2 点燃点燃 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 分类分类 正盐：如正

5、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、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Na2CO33 3、碳酸盐、碳酸盐（2）与酸反应）与酸反应H+CO32HCO3 H+HCO3CO2+H2O 下列说法是否正确：下列说法是否正确： A、某溶液中加氯化钡有白色沉淀，白色沉淀、某溶液中加氯化钡有白色沉淀，白色沉淀中加稀盐酸有能使澄清石灰水变浑浊的气体，则中加稀盐酸有能使澄清石灰水变浑浊的

6、气体，则一定有碳酸根。一定有碳酸根。 错，可能是错，可能是SO32-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B、某溶液中加氢氧化钡有白色沉淀，白色沉淀、某溶液中加氢氧化钡有白色沉淀，白色沉淀中加稀盐酸有无色无味的能使澄清石灰水变浑中加稀盐酸有无色无味的能使澄清石灰水变浑浊的气体，则一定有碳酸根。该说法对吗浊的气体，则一定有碳酸根。该说法对吗? 错，可能是错，可能是HCO3-C、某溶液中加氯化钙有白色沉淀，白色沉淀中、某溶液中加氯化钙有白色沉淀，白色沉淀中加稀盐酸有无色无味的能使澄清石灰水变浑浊加稀盐酸有无色无味的能使澄清石灰水变浑浊的气体，则一定有碳酸根。该说法对

7、吗的气体，则一定有碳酸根。该说法对吗? 对对 碳酸根离子检验碳酸根离子检验原理原理：COCO3 32-2-+Ca+Ca2+2+ = CaCO = CaCO3 3 CaCO CaCO3 3为白色固体，不溶于水但溶于盐酸为白色固体，不溶于水但溶于盐酸或硝酸，且生成无色、无味的气味。或硝酸，且生成无色、无味的气味。 CaCOCaCO3 3+2H+2H+ + =Ca =Ca 2+2+CO+CO2 2+ H+ H2 2O O方法方法： 向待检溶液中加入向待检溶液中加入过量的过量的CaClCaCl2 2溶液，溶液，若若生成白色沉淀，再加入生成白色沉淀，再加入稀盐酸或稀硝酸，稀盐酸或稀硝酸，若白若白色色 沉

8、淀又溶解，且生成无色、无味气体，则沉淀又溶解，且生成无色、无味气体，则待检溶液中有待检溶液中有COCO3 32-2-。碳酸氢根离子检验碳酸氢根离子检验原理：原理：HCOHCO3 3- -的盐易溶于水，易与的盐易溶于水，易与H H+ +反应；反应； HCOHCO3 3- -+H+H+ + = CO = CO2 2+ H+ H2 2O O CO CO2 2为无色无味气味。为无色无味气味。方法：方法：向待检溶液中加入向待检溶液中加入足量的足量的CaCa2+2+或或BaBa2+2+的的可溶性盐溶可溶性盐溶液。液。若无明显现象，若无明显现象，再向溶液中加入再向溶液中加入足量的酸（如盐足量的酸（如盐酸、硝

9、酸、醋酸等）溶液，酸、硝酸、醋酸等）溶液，若溶液中逸出无色、无味若溶液中逸出无色、无味的气体，则待检溶液中有的气体，则待检溶液中有HCOHCO3 3- -。注意：注意：CaCa2+2+或或BaBa2+2+的溶液的溶液不可用不可用CaCa（OHOH）2 2溶液或溶液或BaBa（OHOH）2 2溶液，原因是溶液，原因是OHOH- -将将HCOHCO3 3- -转化为转化为COCO3 32-2-；加；加酸后要通过气体的气味排除酸后要通过气体的气味排除HSOHSO3 3- -的干扰。的干扰。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

10、学方程式：写出相互转化的化学方程式：Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2OBaCO3+CO2+H2O=Ba(HCO3)2 Ba(HCO3)2+2NaOH=BaCO3+Na2CO3+2H2O碳酸正盐与酸式盐的相互转化碳酸正盐与酸式盐的相互转化 练习：练习：.(1).(1)通常用通常用NaHCONaHCO3 3除去混在除去混在COCO2 2中的少量中的少量HClHCl气体，气体，其反应的离子方程式为其反应的离子方程式为_。(2)(2)不用不用NaOHNaOH溶液的原因溶液的原因( (用离子方程式表示用离子方程式表示) _) _。不用饱和不用饱和N

11、aNa2 2COCO3 3溶液的原因溶液的原因( (用离子方程式表用离子方程式表示示)_)_。.向向NaOHNaOH溶液中通入溶液中通入COCO2 2气体制备气体制备NaNa2 2COCO3 3，由于通入，由于通入COCO2 2的量难以控制，常混有的量难以控制，常混有NaOHNaOH或或NaHCONaHCO3 3，请利用所学，请利用所学知识设计方案制得纯净的知识设计方案制得纯净的NaNa2 2COCO3 3溶液：溶液：_。H HHCOHCO3 3=CO=CO2 2H H2 2O OCO22OH=CO32H2O COCO3 32 2COCO2 2H H2 2O=2HCOO=2HCO3 3将将Na

12、OHNaOH溶液分成两等份，向其中一份溶液分成两等份，向其中一份中通入过量中通入过量COCO2 2，然后再将另一份，然后再将另一份NaOHNaOH溶液加入第一份中，即得纯净的溶液加入第一份中，即得纯净的NaNa2 2COCO3 3溶液溶液 碳元素及其化合物的转化碳元素及其化合物的转化 重点、难点剖析重点、难点剖析 现象：现象：Mg条继续燃烧条继续燃烧 放热放热 有黑色和白色固体物质生成有黑色和白色固体物质生成 SiO2+2C Si+2CO高温高温如：如：2Mg + CO2 2MgO + C点燃点燃碳酸盐的性质规律碳酸盐的性质规律 CaCO3考虑：考虑：NaHCO3在溶于水或处于熔融状态（常压）

13、时，都存在在溶于水或处于熔融状态（常压）时，都存在的离子是（的离子是（ ）（已知碳酸氢钠的熔点高于其分解温度）（已知碳酸氢钠的熔点高于其分解温度）A. B. C. D. NaNa+ + H H+ + HCOHCO3 3- - COCO3 32-2- C（1 1）溶解性规律：）溶解性规律：如果碳酸正盐的溶解度较大，则酸式盐的如果碳酸正盐的溶解度较大，则酸式盐的溶解度小（如溶解度小（如Na2CO3 NaHCO3);如果碳酸正盐的溶解度小，如果碳酸正盐的溶解度小，则对应的酸式盐的溶解度较大（如则对应的酸式盐的溶解度较大（如CaCO3 Ca(HCO3)2）（2 2）稳定性规律：）稳定性规律：难溶性的碳

14、酸盐及碳酸的酸式盐（包括铵盐）难溶性的碳酸盐及碳酸的酸式盐（包括铵盐）受热易分解；可溶性的碳酸盐较稳定，受热难分解。受热易分解；可溶性的碳酸盐较稳定，受热难分解。 例例1 1 在一定量饱和石灰水中通入在一定量饱和石灰水中通入 COCO2 2，产生的白色，产生的白色沉淀与通入的沉淀与通入的COCO2 2的体积的关系如图。的体积的关系如图。沉淀质量沉淀质量CO2体积体积OAB1）写出）写出OA段曲线和段曲线和AB段曲线所表示的反应方程式。段曲线所表示的反应方程式。2）A点参加反应的点参加反应的CO2 和和Ca(OH)2的物质的量之比为的物质的量之比为3）加热）加热B处溶液，现象是处溶液，现象是CO

15、CO2 2 + Ca(OH)+ Ca(OH)2 2 = CaCO= CaCO3 3 + H + H2 2O OCOCO2 2 + CaCO+ CaCO3 3 + H + H2 2O = Ca(HCOO = Ca(HCO3 3) )2 21:1产生白色浑浊产生白色浑浊二、硅二、硅单质单质及其化合物及其化合物二氧化硅晶体：二氧化硅晶体：晶体硅：晶体硅：H2SiO3：HOSi OHOSiH4：HHHHSi(正四面体正四面体)H4SiO4：HOSi OHHOOH只有化合态，只有化合态，无游离态无游离态；在地壳中含；在地壳中含量居量居第二位第二位。两种同素异形体：晶体硅和无定形硅。两种同素异形体：晶体硅

16、和无定形硅。1、硅、硅晶体硅的结构、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 有有金属光泽金属光泽的固体的固体熔点、沸点高熔点、沸点高 硬度大硬度大 硅的化学性质硅的化学性质 常温下，化学性质不活泼，除常温下，化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱氟气、氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质（如外，硅不跟其他物质（如氧气、氯气、硫酸、硝酸等氧气、氯气、硫酸、硝酸等）起反应。在加热条件下，能跟一些非金属反应。起反应。在加热条件下，能跟一些非金属反应。 Si+2F2= SiF4 Si+4HF= SiF4 +2H2 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2

17、 Si+2Cl2 SiCl4 Si+O2 SiO2 Si+C SiC高温高温（1）常常温下能发生的反应温下能发生的反应（2）高高温下能发生的反应温下能发生的反应 碳碳硅硅存在形态存在形态游离态、化合态游离态、化合态化合态化合态物理性质物理性质金刚石：熔点高、硬度大金刚石：熔点高、硬度大石墨：硬度小、电的良导石墨：硬度小、电的良导体体灰黑色固体，有金属灰黑色固体，有金属光泽，熔点高、硬度光泽，熔点高、硬度大，有脆性，是良好大，有脆性，是良好的半导体材料的半导体材料用途用途金刚石用作切割刀具金刚石用作切割刀具石墨用作电极、铅笔芯石墨用作电极、铅笔芯半导体材料和合金材半导体材料和合金材料料同素异形体

18、同素异形体金刚石：原子晶体金刚石：原子晶体石石 墨：混合晶体墨：混合晶体C60、C70：分子晶体：分子晶体还有活性炭、无定形碳等还有活性炭、无定形碳等晶体硅、无定形硅晶体硅、无定形硅物理性质物理性质硬度大、熔点高、难溶于水硬度大、熔点高、难溶于水2 2、二氧化硅、二氧化硅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。酸性氧化物酸性氧化物：但是不溶于水，也不与水反应：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

19、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，不能用玻璃塞。为什么？塞。为什么？(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(4)与与Na2CO3等反应：等反应： SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2 Si

20、O2 + CaCO3 = CaSiO3 + CO2高温高温高温高温3 3、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H2SiO3的酸的酸酐），是一种不溶性酸，是一种白色固体，其酸性比酐），是一种不溶性酸，是一种白色固体，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：Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3SiO32- + 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SiO32- + H2O + CO2

21、= CO32- + H2SiO3Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3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 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 。弱弱（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硅酸钠（

22、硅酸钠（Na2SiO3），俗名叫泡花碱，白色固体，易溶），俗名叫泡花碱，白色固体，易溶 于水，其水溶液俗名叫于水，其水溶液俗名叫水玻璃水玻璃。粘性很強，是一种重粘性很強，是一种重要的要的矿物胶矿物胶。（2）、）、结构复杂，结构复杂，绝大多数硅酸盐绝大多数硅酸盐不溶于水，化学不溶于水，化学性质很稳定性质很稳定（1）、）、由由硅、氧和金属元素硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。组成的化合物的总称。是是构成地壳岩石和矿物的主要成分构成地壳岩石和矿物的主要成分4、硅酸盐、硅酸盐氧化物化学式法：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盐化学式法：盐化学式法： 如：如：Na2SiO3、C

23、aSiO3、K2SiO3 等等（3）、硅酸盐组成的表示方法：）、硅酸盐组成的表示方法：如：高岭石（黏土）：如：高岭石（黏土）：Al2(Si2O5)(OH)45 5、硅酸盐工业、硅酸盐工业 （以含硅物质为原料的材料制造）（以含硅物质为原料的材料制造）硅酸根离子检验硅酸根离子检验 原理：原理： SiOSiO3 32-2-+2H+2H+ + = H = H2 2 SiO SiO3 3 H H2 2SiOSiO3 3 是白色固体，不溶于水和酸（是白色固体，不溶于水和酸（H H+ +）。）。方法：方法： 向待检溶液中加入向待检溶液中加入过量的稀硝酸，过量的稀硝酸，若生若生成白色沉淀，则待检溶液中有成白色

24、沉淀，则待检溶液中有SiOSiO3 32-2-。注意：注意： 若用盐酸代替硝酸，则有若用盐酸代替硝酸，则有AgAg+ +等干扰；若等干扰；若用稀硫酸代替硝酸，则有用稀硫酸代替硝酸，则有BaBa2+2+等干扰。等干扰。硅硅元素元素及其化合物的转化及其化合物的转化 1、SiO2是酸性氧化物；是酸性氧化物；2、SiO2具有弱的氧化性；具有弱的氧化性；SiOSiO2 2+2C = Si+2CO+2C = Si+2CO高温高温1、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

25、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C2、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C3 3、下列说法正确的是、下列说法正确的是 （ ）A ASiOSiO2 2溶于水显酸性溶于水显酸性B BCOCO2 2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 C由由NaNa2 2COCO3 3SiOSiO2 2 = = NaNa2 2SiOSiO3 3COCO2 2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D DSiOSiO2 2