硅酸盐工业2.ppt

高一化学 第七章硅和硅酸盐工业 第一节碳族元素 1 掌握碳族元素的名称 元素符号 在出周期表中位置及原子结构特点 2 掌握碳族元素性质上的相似性 递变性和特殊性 并能用物质结构和元素周期律等知识解释其原因 3 认识硅的化学性质及用途 碳族元素性质的递变规律 硅的化学性质 根据所学碳以及元素周期律的知识 归纳出一些硅的化学性质 教学难点 教学重点 教学目标 碳的三种物质形态 下一页 C60及其应用前景C60的发现1985年 美国科学家克罗托 H W K kroto 等用质谱仪 严格控制实验条件 得到以C60为主的质谱图 由于受建筑学家布克米尼斯持 富勒 BuckminsterFuller 设计的球形薄壳建筑结构的启发 克罗托 kroto 等提出C60是由60个碳原子构成的球形32面体 即由12个五边形和20个六边形构成 其中五边形彼此不相连 只与六边形相连 随后将C60分子命名为布克米尼斯持 富勒烯 BuckminsterFuller 由于C60分子的结构酷似足球 所以又称为足球烯 Footballene 除C60外 具有封闭笼状结构的还可能有C28 C32 C50 C70 C84 C240 C540等 统称为Fullerenes 中文译名为富勒烯 返回 C60的超导性1991年 赫巴德 Hebard 等首先提出掺钾C60具有超导性 超导起始温度为18K 打破了有机超导体 Et 2Cu N CN 2 Cl超导起始温度为12 8K的纪录 不久又制备出Rb3C60的超导体 超导起始温度为29K 表1 1列出了已合成的各种掺杂C60的超导体和超导起始温度 说明掺杂C60的超导体已进入高温超导体的行列 我国在这方面的研究也很有成就 北京大学和中国科学院物理所合作 成功地合成了K3C60和Rb3C60的超导体 超导起始温度分别为8K和28K 有科学工作者预言 如果掺杂C240和掺杂C540 有可能合成出具有更高超导起始温度的超导体 返回 一 碳族元素 在周期表中位置 第 A族 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 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 相应练习 一 1 下列叙述正确的是 A SiH4 CH4 NH3的热稳定性逐渐增强B 任何一种碳族元素的主要化合价均为 2和 4价C H2SeO4 H4GeO4 H3AsO4的酸性依次减弱D 锗是一种良好的导体2 下列各项比较中 正确的是 A 酸性H2SiO3PH3 HI NH3C 原子半径Si P O FD 还原性GeH4 SiH4 H2S HI A B A C 二 硅 Si 硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体 物性 化性 1 灰黑色 有金属光泽 硬而脆的固体2 熔 沸点高 硬度大3 晶体硅是良好的半导体 常温下 硅的化学性质不活泼 除氢氟酸 氟气 强碱外不跟其他物质如 氧气 氯气 硫酸等起反应 但在加热情况下 硅也能跟一些非金属反应 1 与氟气反应 2 与氢氟酸反应 3 与强碱溶液反应 4 与氯气反应 5 与氧气反应 Si 2F2 SiF4 Si 4HF SiF4 2H2 相应练习 二 已知硅与强碱氢氧化钠溶液反应的化学方程式为 现把11 5g钠和4 2g硅同时投入100g水中 在标况下可收集到H2多少L 提示 与Si反应的NaOH是过量的 解 Na 1 2H2231 2 22 411 5X Si 2H2282 22 44 2Y Y 4 2 2 22 4 28 6 72 L VH2 5 6 6 72 12 32 L 三 存在 在自然界中 没游离态的硅 以化合态存在 例如 硅酸盐等 在地壳中含量居第二位 四 用途 集成电路 晶体管 硅整流器等半导体材料 还可以制成太阳能电池 硅的合金可用来制造变压器铁芯等 集成电路晶体管 四 制备 工业上 相应练习 三 在实验室里 将细砂粉 SiO2 与镁粉混合加热 也可得到粗硅 反应的化学方程式为这样得到的硅不纯净 往往含有过量的镁 氧化镁及硅化镁 Mg2Si 等 这些杂质可用盐酸除去 有关反应的化学方程式为 MgO 2HCl MgCl2 H2O Mg2Si 4HCl 2MgCl2 SiH4 教学小结 一 碳族元素 A族 性质的相似性及递变性 二 硅1 物性2 化性 常温下不活泼 只与F2 HF 强碱反应 加热时可与Cl2 O2等反应3 存在 以化合态存在4 用途 集成电路 晶体管等5 制备 课堂检测 1 碳族元素的符号分别是 2 比较大小或强弱 熔点 金刚石石墨非金属性 CO原子半径 CSi酸性 H2CO3H