人教版高一化学教学课件——碳族元素11

1、碳族元素 硅 二氧化硅 6C 14Si 32Ge 50Sn 82Pb 1、原子结构 一、碳族元素 (共3个要点) 碳族元素在周期表中的位置 原子结构示意图 相 同 点 最外层有4个电子，在化学反应中既 不易得到电子，也不易失去电子，多数元素既 表现金属性，又表现非金属性。 递 变 性 从碳到铅，随着核电荷数增多，电子层 数递增，原子半径增大，核对最外层电子引 力减弱，原子得电子能力减弱、失去电子能 力增强，元素非金属性减弱、金属性增强， 单质氧化性减弱、还原性增强。 元素符号元素符号 原子序数原子序数 原子半径的变化趋势原子半径的变化趋势 金属性与非金属性变金属性与非金属性变 化趋势化趋势 最

2、高正价最高正价 最高价氧化物化学式最高价氧化物化学式 最高价氧化物的水最高价氧化物的水 化物的化学式及酸化物的化学式及酸 碱性强弱碱性强弱 氢化物的化学氢化物的化学 式及稳定性强式及稳定性强 弱弱 C Si Ge Sn Pb 6 14 32 50 82 逐渐增大逐渐增大 非金属性减弱、金属性增强非金属性减弱、金属性增强 CO2 SiO2 GeO2 SnO2 PbO2 酸性减弱、碱性增强酸性减弱、碱性增强 稳定性减弱稳定性减弱 +4 +4 +4 +4 +4 H2 CO3H2 SiO3 Ge(OH) 4 Sn(OH) 4 Pb(OH) 4 或或H4SiO4 CH4 SiH4 2、元素单质的各种性质

3、： 碳 硅 锗 锡 铅 颜色金：无色 墨：灰黑 灰黑色银灰 色 银白色 蓝白色 晶体类型 原子晶体原子晶 体 金属 晶体 金属晶 体 金属晶 体 熔沸点高 低 较低 更低 密度 总趋势：小 大 导电性金：不导 墨：导电 半导体导体导体导体 主要价态 都是+2、+4价 稳定价态 都是+4价 +2价 PbO2+4HCl(浓)=PbCl2+Cl2+2H2O 3、碳的第三种同素异形体：足球烯 (1)发现：1985年，科学家用激光束照射石墨得灰色 气体，用有机溶剂萃取得n200的大量簇分子，含 60个碳的分子比较多。 (2)合成：将几十伏的电流电压加在两根碳棒上，当 两根碳棒距离很小时，就会产生电弧放电

4、导致短路， 产生的碳烟中含有大量的C60,再用有机溶剂萃取碳烟。 (3)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。 C60图片晶体图片 (4)性质：C60掺杂钾、铷等有超导性，超导起始温 度达到18K。北大和科学院合作制得Rb3C60，超导起 始温度高达28K，领先于世界先进水平。 (5)成果：最大的足球烯单晶的直径仅为6mm，浙 江大学的科学家制取直径为1.3的高品质单晶， 走在世界前列。 1996年的诺贝尔授予罗伯特、克罗特和斯莫 利等三位科学家，表彰他们有关富勒烯的发现、 制备和性质研

5、究。 (1)、发现：知道了C60的制备以后，人们的注意力全 部集中在观察碳灰上，而日本科学家饭岛澄男却仔细 观察了放电后在阳极上产生的沉淀物，是他意外发现 了钠米碳管。 (2)、什么是钠米碳管？ 石墨有层状结构，可以看作是由原子纸一层一层 堆叠而成。若将一层或几层这样的原子纸卷成圆筒 形状，就是钠米碳管。中科院解思深教授制得0.5nm 碳管，麻省理工学院秦禄昌博士制得最小的钠米碳 管0.4nm。 乘座电梯上太空 (3)、应用前景广泛 硅的晶体结构 二、硅(共5个要点) 1、存在和状态： (1)只有化合态，无游离态；在地壳中含量居第二位。 (2)两种同素异形体：晶体硅和无定行硅。 2、物理性质：

6、 灰黑色，有金属光泽、硬而脆的固体，熔沸点较高。 3、化学性质：不活泼 (1)常温下： Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4 +2H2 Si+2KOH+H2O=K2SiO3+2H2 注：其它氧化剂，如Cl2、O2、H2SO4、HNO3等常 温下都不与硅起反应。 硅晶体的结构 (2)加热时：与某些非金属反应 Si+O2=SiO2Si+2H2=SiH4 4、工业制粗硅： SiO2+2C=Si+2CO 高温 粗硅提纯： Si+2Cl2=SiCl4 高温 高温 SiCl4+2H2=Si+4HCl 高温 5、用途： 高纯硅：半导体材料。 合金： 变压器铁芯（含硅4%的钢有导磁性） 耐酸设备（含硅

7、15%左右的钢有耐酸性） Si+2Mg=Mg2Si 4、二氧化硅的性质：、二氧化硅的性质：不活泼不活泼 酸酐酸酐的特性：的特性： 与与碱性氧化物碱性氧化物反应反应 SiO2+CaO=CaSiO3 写出二氧化硅与氧化铅共熔的方程式写出二氧化硅与氧化铅共熔的方程式: 与与强碱强碱反应反应： ： SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 与与盐盐反应：反应： SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2 不与水反应不与水反应 SiO2+H2OH2SiO3 只与只与氢氟酸氢氟酸（一种酸）（一种酸） 反应反应 SiO2+4HF=SiF4+2H2O 三、二氧化硅(共4个要点) 1、物理性质：坚硬难熔

8、的固体 有晶体和无定形两大类。晶体二氧化硅叫石 英、水晶，天然二氧化硅叫硅石、石英砂。 2、化学性质： 十分稳定 (1)酸性氧化物：但是不溶于水，也不与水反应。 (2)常温与氢氟酸、强碱反应 4HF+SiO2=SiF4+2H2O 2NaOH+SiO2=Na2SO3+H2O (所以，不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液，如NaOH、 KOH、Na2CO3、Na2SiO3等溶液。) SiO2晶体结构 (3)高温时： SiO2+CaO=CaSiO3 高温 Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 高温 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 高温 干态下物质间的反应规律: 高沸点物质（SiO2）制低

9、沸点物质（CO2） SiO2+2C=Si+2CO 高温 Na+KCl=NaCl+K 高温 注意： 5、二氧化硅的用途 、二氧化硅的用途 、制光导纤维、制光导纤维 、石英玻璃制化学仪器、石英玻璃制化学仪器 、石英表、石英钟、石英表、石英钟 、水晶制光学仪器和工艺、水晶制光学仪器和工艺 品品 、玛瑙制精密轴承和装饰、玛瑙制精密轴承和装饰 品品 注意：硅肺病（矽肺病），是长期吸入SiO2粉尘所致。 4、硅酸及硅酸盐： (1)硅酸： 硅酸、原硅酸都不溶于水，属于弱酸，其 酸性比碳酸弱： Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H4SiO4 H4SiO4=H2SiO3+H2O(易) (2)硅酸盐：多数不溶于水(Na2SiO3易溶) 金属氧化物形式：Al2(Si2O5)(OH)4 KAlSi3OxX=8K2OAl2O36SiO2 (3)水玻璃： 无色粘稠的溶液，是一种矿物胶，做粘合剂、防腐剂。 Na2SiO3的水溶液