重要非金属元素-碳硅及其重要化合物（无机化学课件）

˝无机化学硅元素及其化合物知识框架1.硅存在形式物理性质化学性质制备2.SiO2存在结构物理性质化学性质3.硅酸物理性质化学性质用途硅酸及硅胶的制备4.硅酸盐概念表示形式常见的硅酸盐及硅酸盐材料玻璃的制备。项目碳硅在自然界中的存在既有化合态又有游离态在地壳中仅以化合态存在，含量居第二原子结构示意图

物理性质黑色，固体，金刚石：硬度大，熔点高，不导电；石墨:熔点高，质软，能导电金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大，有脆性，半导体材料主要化合价0，+40，+4主要用途金刚石，石墨等硅芯片（半导体），硅太阳能电池一.硅（Si）1.存在及物理性质Si+14842+642C2.化学性质化学性质碳硅与非金属单质反应C+O2=CO2;（氧气充足）2C+O2=2CO;（氧气不足）Si+2F2=SiF4;Si+O2=SiO2;Si+2Cl2=SiCl4;与氧化物反应C+2CuO=2Cu+CO2↑，

C+H2O（g）==CO+H2

不反应与酸反应与浓硫酸，浓硝酸反应Si+HF=SiF4↑+2H2↑（硅只与HF反应）与碱反应不反应Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑（唯一与碱反应放氢气的非金属）高温点燃高温高温3.硅的制备反应原理：（1）制粗硅：主要以SiO2为原料：SiO2+2C

==

Si+2CO↑；（粗硅）（2）粗硅提纯：Si（粗硅）+2Cl2==SiCl4；SiCl4+H2==Si+4HCl（纯硅）高温二.硅的化合物(一)SiO21.存在：结晶形。例如：玻璃，水晶，玛瑙，石英，硅石，沙子。无定形。3.物理性质熔点高硬度大难溶于水2.结构SiO2晶体是由Si和O按1:2的比例所组成的立体网状结构的晶体。不存在SiO2分子，是以Si和O原子构成。通常用SiO2来表示二氧化硅的组成。

SiO2不是分子式，而是化学式（晶体中原子个数最简单的整数比）4.化学性质化学性质CO2SiO2与水生成碳酸不反应与CCO2+C==

2COSiO2＋2C＝Si＋2CO↑与酸不反应SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O（用于刻蚀玻璃）与氢氧化钠CO2(少)+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2(多)+Na2CO3+H2O=2NaHCO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3++H2O与碱性氧化物CO2+CaO==

CaCO3

SiO2+CaO==

CaSiO3与盐反应CO2+Na2CO3

+H2O==2NaHCO3CO2+

Na2SiO3

+H2O==H2SiO3↓+Na2CO3

SiO2+Na2CO3==

Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3==

CaSiO3+CO2↑

两者相同点都是酸性氧化物，都能与强碱和碱性氧化物反应都有弱氧化性高温高温高温高温SiO2的网状结构决定了它具有优良的物理和化学性质，加上SiO2在自然界的广泛存在，从古到今都被人类广泛地应用着。光导纤维石英坩埚玻璃仪器精美瓷器5.用途（二）硅酸（H2SiO3）1.物理性质：溶解度很小，难溶于水2.化学性质（1）弱酸性：酸性比碳酸弱，不能使指示剂变色Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓（强酸制弱酸）

H2SiO3+2NaOH=2H2O+Na2SiO3（2）不稳定性（比H2CO3稳定）：受热易分解H2SiO3==H2O+SiO2∆3.用途硅胶可用作干燥剂，也可作催化剂的载体4.硅酸的制备(强酸制弱酸)可用可溶性的硅酸钠和其他酸制备，所得溶液凝成硅酸溶胶。SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2ONa2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓5.硅胶的制备H2SiO3硅酸凝胶硅酸干凝胶“硅胶”干燥脱水聚合(四)硅酸盐1.定义：硅酸盐由硅，氧，和金属元素组成的化合物的总称2.表示形式：①化学式法（表示组成简单的硅酸盐）如：硅酸钠：Na2SiO3

②氧化物法（表示复杂的硅酸盐）用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成例：石棉CaMg3Si4O12：CaO·3MgO·4SiO2（氧化物的顺序按化学式中元素的排列顺序）长石KAlSi3O8：K2O·Al2O3·6SiO2（分数化整）【注意：（1）氧化物顺序：活泼金属氧化物——较活泼金属氧化物——二氧化硅——水；氧化物之间用“•”连接。（2）各原子总个数比符合原来的组成，分数化整数。】3、最简单的硅酸盐——硅酸钠可溶于水，水溶液呈碱性，其水溶液叫水玻璃，又叫泡花碱，可用于制备硅胶，做木材防火剂等。5、硅酸盐材料的制备：原料：水泥：石灰石和黏土玻璃：纯碱，石灰石，石英陶瓷：黏土

4.三大传统的硅酸盐材料产品：水泥、玻璃、陶瓷；水泥主要成分：3CaO•SiO2,2CaO•SiO2,3CaO•Al2O3玻璃的主要成分：Na2O•CaO•6SiO2陶瓷的主要成分：黏土Al2O3•SiO2•2H2O课程小结1.硅存在形式物理性质化学性质制备2.SiO2存在结构物理性质化学性质3.硅酸物理性质化学性质用途硅酸及硅胶的制备4.硅酸盐概念表示形式常见的硅酸盐及硅酸盐材料玻璃的制备。˝无机化学碳元素及其单质案例导入神奇的碳元素石墨木炭活性炭炭黑金刚石富勒烯碳纳米管石墨烯01碳元素（C）02目录碳元素单质CONTENTS碳元素（C）01一、碳元素（C）一、碳元素（C）

碳的同位素碳元素单质02二、碳元素单质1金刚石自然界中最坚硬的物质金刚石结构每个碳原子都与另外4个碳原子互相连接形成共价键，按四面体成键方式，组成无限的三维骨架二、碳元素单质1金刚石硬度高折光性好金刚石钻头钻戒二、碳元素单质2石墨自然界中最坚硬的物质六边形层状结构石墨结构层与层之间的作用力很小且间距较大二、碳元素单质2石墨硬度较低，具有一定的润滑性、可塑性润滑剂油墨铅笔二、碳元素单质3石墨烯将石墨分离成为层状结构就得到了石墨烯，它是一种二维晶体，非常牢固坚硬，强度比钢铁还要高100多倍石墨烯碳纳米管二、碳元素单质二、碳元素单质4足球烯