4.1硅酸盐和单质硅

1、,一、碳族元素,1、名称； 符号； 位置,2.元素性质比较,C,Si,Ge,Sn,Pb,相似性 递变性,1、最外层都有4个电子，化合价主要有+4和+2，易形成共价化合物。,2、气态氢化物的通式：RH4,3、最高价氧化物通式:RO2,对应的水化物通式为H2RO3或R(OH)4,原子结构,单质物性,单质化性,核电荷数增大电子层增多,原子半径增大,熔沸点降低特殊:熔点.PbSn,单质密度增大,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,氢化物的稳定性减弱,3、特殊性,、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。 、锡的2价化合物应具有较强的 ，铅的4价化合物应具有较强的。

2、,4,铅,2,还原性,氧化性,4：碳族元素特点：,（1）、形成化合物最多的一族,（2）、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,（3）、易形成共价化合物一族,（4）、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,1、下列关于碳族元素的叙述中，正确的是( ) A.最外层上有2个电子 B. 主要化合价均为+2、+4 C.稳定化合价均为+4 D.容易形成离子化合物,随堂检测,2、下列气态氢化物最不稳定的是( ) A.PH3 B. H2S C. HCl D. SiH4,B,D,3、已知：还原性 Sn2+Fe2+，氧化性PbO2Cl2，试写出下列化学方程式： 氯气与

3、锡共热：_ 氯气与铅共热：_ PbO2浓盐酸共热_ 能说明Sn2+还原性比Fe2+还原性强的离子方程式是_. 把棕色的PbO2投入亚硫酸溶液中充分反应，可观察到把棕色的PbO2逐渐变成白色固体物质,Sn+2Cl2=SnCl4,Pb+Cl2= PbCl2,PbO2+4HCl(浓)= = PbCl2+Cl2+2H2O,PbO2+H2SO3=PbSO4+H2O,Sn2+2Fe3+=Sn4+2Fe2+,金刚石 石墨 C60,同素异形体,二.碳,1.碳的单质,10928,金刚石是一种具有空间网状结构的原子晶体，为正四面体立体网状结构，金刚石的熔点（3550）和沸点（4827）都很高,硬度很大。,金刚石,

4、(1)晶体结构对比,120,共价键,范德华力,石墨是层状结构，在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳原子与其它3个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构；在层与层之间，是以分子间作用力结合的。由于同一层的碳原子以较强共价键结合，使石墨的熔点很高 (比金刚石的还要高） ,沸点与金刚石相同。但由于层与层之间的分子间作用力很弱，容易滑动，使石墨的硬度很小。,石墨,C60分子结构示意图,共价键,非极性,结构：笼状分子，固态时是分子晶体，每个碳原子只跟相邻的三个碳原子形成共价键，60个碳原子构成球形，共32面体，包括12个五边形，20个六边形。,随堂检测 4.下列对碳的同素异形体：金刚石、石墨、 和C60

5、的说法中，正确的是 A 它们都是共价化合物 B 1mol金刚石和石墨都含有1molCC键 C 在一定条件下与O2反应生成CO2 D 它们的熔点都很高,C,(2)化学性质 燃烧 CO2CO2 与氧化物的反应 CCO22CO CH2O(g)=CO+H2 C+SiO2=Si+CO C2CuO2CuCO2 与酸的反应 C+2H2SO4(浓)=CO2 +2SO2 +2H2O C+4HNO3(浓)=CO2 +4NO2 +2H2O,点燃,高温,2.碳的氧化物 （1）CO 燃烧 2CO+O2=2CO2 与氧化物的反应 COH2O(g)=CO2+H2 3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2 (2)CO2,点燃,C

6、O2电子式,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,化性,点燃,氧化性,CO2的实验室制法,CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+ H2O,原理:,装置:,除杂:,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，也可采用简易装置。,用饱和NaHCO3溶液除HCl,用浓硫酸等干燥.,验满:,用燃着的木条,熄灭.或用湿润的蓝色石蕊试纸,使之变红.,检验:,使澄清石灰水变浑浊,（3）.与CO和CO2有关的除杂规律(括号内为杂质)

7、(1)CO(CO2):通过盛有澄清石灰水的洗气瓶 (2)CO2(CO):通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管 (3)CO2(O2):通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管 (4)CO2(SO2):通过饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液 (5)CO2(HCl):通过饱和NaHCO3溶液 (6)CO2(H2S):通过CuSO4溶液,例1：向100 mL 0.3 mol/L的Ca(OH)2溶液中通入CO2气体,当得到1 g沉淀时,通入CO2的物质的量是( ) A.0.015 mol B.0.01 mol C.0.025 mol D.0.05 mol,解法一:(1)CO2不足,生成的沉淀没有溶解 Ca(OH)2

8、+CO2=CaCO3+H2O 1 mol 1 mol x 0.01 mol x=0.01 mol 故选B,(2)CO2过量,生成的沉淀部分溶解,最后剩余 1 g 沉淀 Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O 1 mol 1 mol 1 mol0.03 mol 0.03 mol 0.03 mol沉淀溶解:0.03-0.01=0.02 (mol)CaCO3+ CO2+H2O=Ca(HCO3)20.02 mol 0.02 mol 0.02 mol故通入CO2的物质的量为:0.03+0.02=0.05 (mol)故选D,解法二:设通入CO2 x mol,产生Ca(HCO3)2 y mol,例2：下

9、面是关于“一氧化碳的化学性质”的课题式课堂教学中在解决问题阶段,甲同学设计的证明CO具有还原性的实验装置,如下图所示,(1)点燃酒精灯AB的先后顺序为:先点燃_,后点燃_(2)硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为_,B,A,(3)洗气瓶中的实验现象为_(4)酒精灯B的作用为_,澄清石灰水变浑浊,点燃未反应的CO,防止CO污染环境,(5)乙同学认为甲同学装置太复杂,提出可将酒精灯合二为一,去掉B,而将尾气导气管出口旋转到A火焰上即可乙同学的设计是否合理?简述理由(从AB使用的一致性的角度考虑)_(6)丙同学质疑:CO能否使澄清石灰水变浑浊?因此,他设计在CO通入CuO之前,应先通入澄清石灰水,以比

10、较排除CO与澄清石灰水反应,试对此作出评价,你认为丙的设计_(填“必要”或“不必要”),不合理,因为CO点燃在先,CuO加热在后,不能同时进行,不必要, 分类 正盐如Na2CO3、MgCO3、CaCO3 酸式盐如NaHCO3、Ca(HCO3)2 碱式盐：铜绿Cu2(OH)2CO3 碱式碳酸镁Mg2(OH)2CO3 溶解性： （1）只有钾、钠、氨盐可溶. （2）NaHCO3的溶解度小于Na2CO3,3.碳酸盐,（2）与酸反应H+CO32HCO3 H+HCO3CO2+H2O 思考：鉴定CO32-、HCO3- 下列说法是否正确： A、某溶液中加氯化钡有白色沉淀，白色沉淀中加稀盐酸有能使澄清石灰水变浑

11、浊的气体，则一定有碳酸根。 错，可能是SO32-,化学性质 （1）热稳定性 正盐 酸式盐 酸,B、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浊的气体，则一定有碳酸根。该说法对吗? 错，可能是HCO3- C、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的气体，则一定有碳酸根。该说法对吗? 对,（3）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：,Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O BaCO3+CO2+H2O=Ba

12、(HCO3)2 Ba(HCO3)2+2NaOH=BaCO3+Na2CO3+2H2O,2、在同温同压下，把5L空气和5L二氧化碳混合，并使 之在高温下与足量的焦炭反应。若氧气和二氧化碳最后全部转化为一氧化碳，则反应后气体中一氧化碳的体积分数约是 （ ） A、60% B、64% C、70% D、75%,1、某二价金属的碳酸盐和碳酸氢盐的混合物与足量的盐酸反应，消耗的H+和产生CO2 的物质的量之比为5 3，该混合物中碳酸盐和碳酸氢盐的物质的量之比为( ) A 4 3 B 4 1 C 2 3 D 2 1,B,D,跟踪训练,3.将足量的CO2不断通入KOHBa(OH)2KAlO2的混合溶液中,生成沉淀

13、与通入CO2的量的关系可表示为( ),答案:C,只有化合态，无游离态；在地壳中含量居第二位。,两种同素异形体：晶体硅和无定形硅。,第2课时三、硅,1、晶体硅的存在和物性,主要物理性质 灰黑色 硬而脆 有金属光泽的固体 熔点、沸点高 硬度大,硅单质有晶体和无定形两种，晶体硅的结构跟金刚石相似，都是具有正四面体结构的立体网状结构的晶体。,Si,10928,由一个硅原子与4个硅原子结合形成 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 的结构。但由于硅原子半 径比碳原子半径大，所以， 其熔沸点要比金刚石低， 硬度要比金刚石小。,2、晶体结构,小结1:碳硅化性对比,【例1】晶体硅是一种重要

14、的非金属材料,制备纯硅的主要步骤如下:高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅;粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3: Si+3HCl SiHCl3+H2;SiHCl3与过量H2在1 0001 100 反应制得纯硅已知SiHCl3能与H2O剧烈反应,在空气中易自燃,请回答下列问题(1)第步制备粗硅的化学方程式为_(2)粗硅与HCl反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3(沸点为33.0 )中含有少量SiCl4(沸点为57.6 )和HCl(沸点为-84.7 ),提纯SiHCl3采用的方法为_,分馏(或蒸馏),(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去):,装置B中的试剂是,装

15、置C中的烧瓶需要加热,其目的是_,浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化,反应一段时间后,装置D中观察到的现象是_ ,装置D不能采用普通玻璃管的原因是_ 装置D中发生反应的化学方程式为 _,有固体物质生成,在此反应温度下,普通玻璃会软化,为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装置的气密性,控制好反应温度以及_为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后再加入的试剂(填写字母代号)是_a.碘水 b.氯水 c.NaOH溶液 d.KSCN溶液e.Na2SO3溶液,排尽装置中 的空气,bd,练习1：如下图所示是电子工业中某原料的生产流程其中反应你可能不熟悉,其目的是为了提纯

16、B;物质AH均由短周期元素构成;G是五原子分子;AD均是单质且元素原子的最外层电子数目的关系为CA=BD;H极易溶于水,且水溶液是一种强酸,请回答下列问题:(1)H的电子式_;G的化学式为_(2)所属的反应类型是_,SiCl4,置换反应,(3)反应的化学方程式为_ (4)F在工业上有多种用途,写出其中一种用途的化学方程式_,1.晶 体 结 构,10928,Si,O,四.二氧化硅,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原子按1 ：2的比例所组成的立体网状结构的晶体。它的熔点（1723）沸点（2230）高，硬度大，不导电，难

17、溶于一些常见的溶剂。,2. 物理性质,物理性质：硬度大、熔点高、难溶于水.,3. 化学性质,有晶体和无定形两大类。晶体二氧化硅叫石英(水晶 或玛瑙)，天然二氧化硅叫硅石。,酸性氧化物,与碱反应：SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2O ：,（盛碱溶液的试剂瓶一般用橡胶塞，不能用玻璃塞。为什么？） 但是不溶于水，也不与水反应,(2)与HF反应：SiO2+4HF=SiF4+2H2O,（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 试剂瓶。为什么？,【例2】以下一些氧化物和单质之间可发生如下图所示的反应:,其中，氧化物（）是红棕色固体、氧化物（）、 （）、（）在反应条件下都是气

18、体。试推断 各物质,2.下图所示转化关系中涉及的物质均由短周期元素组成(部分产物已略去),其中M由XY两种同周期元素组成,X原子的最外层电子数是最内层电子数的1/2,Y元素最高正价与它的最低负价代数和为6,(1)若A是第3周期某一元素的氧化物,当F的水溶液过量时,G为可溶性盐,当F的水溶液不足时,G为沉淀,则E与过量F反应的离子方程式为_(2)若A是一种常见酸性氧化物,且可用于制造玻璃,则A与B反应的化学方程式为_,(3)若A是一种常见化肥,相对分子质量为79,且E与F反应生成G时,有白烟产生,则A与足量的 B 加热时反应的离子方程式为_,试剂 二氧化硅 氢氧化钠溶液 硝酸银晶体 氢氟酸 浓硫

19、酸 氯水,试剂瓶 细口磨口塞 广口瓶 棕色细口磨口塞 细口橡皮塞 棕色广口瓶 细口塑料瓶,3、实验室有六种试剂，根据它们各自的性质，必须选择适当的试剂瓶盛放，请在对应的各种试剂瓶和所装试剂之间进行连线。,五.硅酸（H2SiO3）,1.物性:H2SiO3是一种不溶性酸，是一种白色固体.是 SiO2对应水化物（ SiO2 是H2SiO3的酸酐），其酸性比H2CO3还弱。,2.制法可溶性硅酸盐与酸反应：,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,a、Na2SiO3溶液呈碱性，b、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸。,Na2SiO3 + 2HCl = 2N

20、aCl + H2SiO3,用H2CO3可制得H2SiO3 ，可证明H2SiO3 的酸性比H2CO3 。,SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3,Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3,SiO32- + 2H+ = H2SiO3,离子方程式,提醒：硅酸钠溶液通入二氧化碳也可以,弱,小结：通入少量CO2气体出现浑浊现象饱和碳酸钠溶液(碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠的溶解度);硅酸钠溶液;苯酚钠溶液;次氯酸钙溶液;澄清石灰水;氢氧化钡溶液,3.化性 （1）酸性太弱 只能与强碱发生中和反应 H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O,（2）不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解,六、硅酸盐,1、定义：由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。,2、结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定,（2）氧化物化学式法： 金属氧化物(较活泼金属的氧化物较不活泼金属的氧化物) 二氧化硅水 其书写步骤： a找出组成元素，b.将每种元素写成氧化物，c. 在每种氧化物前面添加系数，d.检查有无遗漏。,（1）盐化学式法： 如：Na2SiO3、CaSiO3、K2SiO3 等,4、硅酸盐组成的表示方法：,云 母(K2Al6Si6H4O24) ： K2O3Al2O36SiO22H2O,石 棉(CaMg3Si4O12) ：