一轮复习无机非金属材料的主角碳、硅PPT精品文档

1、.1.2一、碳族元素一、碳族元素1 1、名称；符号；位置、名称；符号；位置.3.4一、碳族元素一、碳族元素2.2.元素性质比较元素性质比较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非金属性减弱、金属

2、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.5金刚石金刚石石墨石墨C60同素异同素异形体形体二二. .碳碳1.碳的单质碳的单质.610928 金刚石是一种具有金刚石是一种具有空间网状结构空间网状结构的的原子晶体原子晶体，在晶体中，每，在晶体中，每个碳原子都被相邻的个碳原子都被相邻的4个碳原子包围，处于个碳原子包围，处于4个碳原子的中心，以个碳原子的中心，以共价键与共价键与4个碳原子结合。成为个碳原子结合。成为正四面体结构正四面体结构，这些正四面体向空，这些正四面体向空间发展，构成彼此联结的立体网状结构。金刚

3、石的熔点（间发展，构成彼此联结的立体网状结构。金刚石的熔点（3550）和沸点（和沸点（4827）都很高）都很高,硬度硬度很大。很大。金刚石金刚石金刚石与石墨晶体结构对比金刚石与石墨晶体结构对比.7- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

4、- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 120共价键共价键范德华力范德华力 石墨是石墨是层状结构层状结构，在每一层内，碳原子排成六边形，每个，在每一层内，碳

5、原子排成六边形，每个碳原子与其它碳原子与其它3个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构；个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构；在层与层之间是以在层与层之间是以分子间作用力分子间作用力结合的。由于同一层的碳原子结合的。由于同一层的碳原子以较强共价键结合，使石墨的以较强共价键结合，使石墨的熔点很高熔点很高 (比金刚石的还要高）比金刚石的还要高） ,沸点与金刚石相同沸点与金刚石相同。但由于层与层之间的分子间作用力很弱，。但由于层与层之间的分子间作用力很弱，容易滑动，使石墨的容易滑动，使石墨的硬度很小硬度很小。石墨石墨.8C60.9C C6060分子结构示意图分子结构示意图共共价价键键非极性非极性

6、结构：笼状分子，固态时是分子晶体，每个碳结构：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，原子只跟相邻的三个碳原子形成共价键，6060个个碳原子构成球形，共碳原子构成球形，共3232面体，包括面体，包括1212个五边形，个五边形，2020个六边形。个六边形。.10碳及其化合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.111、CO2CO2 CCO22CO C2CuO2CuCO2 CH2O(g)=CO+H2C+2H2SO4(浓浓)=CO2 +2SO2 +2H2OC+4HNO3(浓浓)=CO2 +4NO2 +

7、2H2OC+SiO2= Si+CO点燃点燃高温高温.122、2CO+O2=2CO2 3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2 点燃点燃.13 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.14CO2的实验室制法的实验室制法CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+ H2O原理原理: :装置装置: :除杂除杂: : 块状固体与液体的混合物在常温下反应制备气体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

8、发生器制备，当制取气体的量不多时，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。也可采用简易装置。用饱和用饱和NaHCONaHCO3 3溶液除溶液除HCl,HCl,用浓硫酸等干燥用浓硫酸等干燥. .验满验满: :用燃着的木条用燃着的木条, ,熄灭熄灭. .或用湿润的蓝色石蕊试纸或用湿润的蓝色石蕊试纸, ,使之变红使之变红. .检验检验: :使澄清石灰水变浑浊使澄清石灰水变浑浊.15三、硅三、硅1 1、硅的存在和分布：、硅的存在和分布：存在：存在：分布：分布：没有游离态，只有化合态没有游离态，只有化合态自然界中分布广泛，在地壳中居第二位，仅次于氧。是自然界中分布广泛，在地壳中居第二

9、位，仅次于氧。是构成矿物和岩石的基本元素。构成矿物和岩石的基本元素。2 2、硅的结构：、硅的结构：硅的原子结构示意图：硅的原子结构示意图：+14284正四正四面体面体第第三三周期第周期第IVA族族.16硅单质有晶体和无定形两种，晶体硅的结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。体网状结构的晶体。Si10928 晶体硅的晶体结构与金刚石相似，也是晶体硅的晶体结构与金刚石相似，也是由一个硅原子与由一个硅原子与4个硅原子结合形成个硅原子结合形成正四面体，许多这样的正四面体向正四面体，许多这样的正四面体向周围

10、空间延伸形成空间网状周围空间延伸形成空间网状的结构。但由于的结构。但由于硅原子半硅原子半径比碳原子半径大径比碳原子半径大，所以，所以，其其熔沸点要比金刚石低，熔沸点要比金刚石低，硬度要比金刚石小。硬度要比金刚石小。2 2、晶体结构、晶体结构.17 硅有硅有晶体硅和无定形硅晶体硅和无定形硅两种同素异形体，两种同素异形体， 晶体硅的结构类似于金刚石。属于原子晶体。晶体硅的结构类似于金刚石。属于原子晶体。 晶体硅是晶体硅是灰黑色灰黑色、有、有金属光泽金属光泽、硬而脆硬而脆、熔沸点高熔沸点高的固体。的固体。单质硅是良好的单质硅是良好的半导体材料半导体材料。3、硅的物理性质：、硅的物理性质：4 4、硅的

11、化学性质、硅的化学性质 不活泼，除不活泼，除常温常温下与下与 反应外，反应外，加热加热时也可与时也可与 反应。反应。F2、HF 、强碱、强碱O2、Cl2、 H2练习练习1：请写出硅分别与氧气、氢气、氢氧化钠溶请写出硅分别与氧气、氢气、氢氧化钠溶液、氢氟酸反应的方程式。液、氢氟酸反应的方程式。.18Si O2 SiO2Si 2H2 SiH4（不稳定）（不稳定）高温高温Si2NaOH H2O Na2SiO3 2H2Si 4HF SiF4 2H2 .19(1) 2C+ SiO2 Si（粗）（粗） +2CO (2) Si（粗）（粗）+2 Cl2 SiCl4(3) SiCl4+2H2 Si + 4HCl

12、 5 5、硅的工业制法、硅的工业制法6 6、硅的用途、硅的用途（1）制集成电路、晶体管、硅整流器等）制集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料半导体材料；（2）含硅）含硅4%的钢可制变压器的钢可制变压器铁芯铁芯；（3）含硅）含硅15%的钢具有耐酸性，制的钢具有耐酸性，制耐酸设备耐酸设备；（4）制造）制造“光电池光电池”将太阳能转换为电能。将太阳能转换为电能。.20硅的用途硅的用途集成电路、晶体管、硅整流器集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，还可以制成太等半导体材料，还可以制成太阳能电池、硅的合金可用来制阳能电池、硅的合金可用来制造变压器铁芯等。造变压器铁芯等。集成电路集成电路 晶体管晶体管硅

13、橡胶硅橡胶.21硅太阳能电池硅太阳能电池电脑的中央处理器（电脑的中央处理器（CPU）含硅物质的用途含硅物质的用途-电子产品电子产品.22四、二氧化硅四、二氧化硅1、物理性质、物理性质 SiO2也叫硅石，石英砂、玻璃、沙子的主要也叫硅石，石英砂、玻璃、沙子的主要成分也为成分也为SiO2， SiO2为坚硬的固体，纯为坚硬的固体，纯SiO2是是无色透明晶体，称之为水晶无色透明晶体，称之为水晶,熔点高，硬度大，熔点高，硬度大，不溶于水（为原子晶体）。不溶于水（为原子晶体）。.232、组成与结构、组成与结构 在在SiO2的晶体中，每个硅原子的晶体中，每个硅原子与与_个氧原子结合，每个氧原子个氧原子结合，

14、每个氧原子与与_个硅原子结合，即个硅原子结合，即SiO2晶晶体是由体是由Si和和O按按_的比例所的比例所组成的组成的_结构结构的晶体。的晶体。1mol SiO2晶体中含有晶体中含有_molSiO键。键。421：2立体空间网状立体空间网状4Sio.24（1）酸性氧化物的通性：酸性氧化物的通性：与碱性氧化物反应：与碱性氧化物反应：与强碱反应：与强碱反应：与盐反应：与盐反应：不与水反应不与水反应 ：3、化学性质：、化学性质：（3 3）特性：与氢氟酸反应）特性：与氢氟酸反应（2）弱氧化性）弱氧化性SiO2 + 2C =Si + 2CO高温高温SiOSiO2 2+Na+Na2 2COCO3 3= Na=

15、 Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2 SiO2 + CaCO3 = CaSiO3 + CO2高温高温高温高温SiOSiO2 2+CaO=CaSiO+CaO=CaSiO3 3SiOSiO2 2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2OO高温高温SiOSiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2OO用于雕用于雕刻玻璃刻玻璃.25 思考：思考： 实验室盛装实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？你知道为什么吗？ 防止玻璃中的防止玻璃中的SiO2与与NaOH溶液反溶液反应

16、生成粘稠的应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶，使瓶塞和瓶口粘在一起口粘在一起.26二氧化硅与二氧化硅与CO2的化学性质比较：的化学性质比较：二氧化硅二氧化硅二氧化碳二氧化碳固体固体气体气体原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体高高低低.27二氧化硅与二氧化硅与CO2的化学性质比较：的化学性质比较：物质物质CO2(酸性氧化物酸性氧化物)SiO2(酸性氧化物酸性氧化物)与水反应与水反应与酸反应与酸反应不反应不反应与碱反应与碱反应与酸性氧与酸性氧化物反应化物反应与盐反应与盐反应CO2 +H2O H2CO3CO2+2OH- = CO32- +2H2OCO2+OH- = HCO3- CO2+CaO = C

17、aCO3 CO2+H2O+Na2SiO3= Na2CO3 + H2SiO3SiO2+4HF = SiF4+2H2OSiO2+2OH- = SiO32- +H2OSiO2+CaO = CaSiO3 高温高温SiO2+Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2高温高温不反应不反应(故不能直接故不能直接与水反应制硅酸与水反应制硅酸).28物质物质CO2(酸性氧化物酸性氧化物)SiO2(酸性氧化物酸性氧化物)制法制法CaCO3 + 2HCl=CaCl2 + H2O + CO2用途用途灭火剂、致冷剂、人工灭火剂、致冷剂、人工降雨、制纯碱、尿素等降雨、制纯碱、尿素等H2SiO3 = SiO2 + H2O

18、光导纤维、化学仪器、光导纤维、化学仪器、光学仪器、钟表、光学仪器、钟表、电子部件电子部件二氧化硅与二氧化硅与CO2的化学性质比较：的化学性质比较：.291、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（

19、 ）A烧碱烧碱 B纯碱纯碱 C氢氟酸氢氟酸 D盐酸盐酸C.30二氧化硅的及用途二氧化硅的及用途制光导纤维制光导纤维.31通信用光缆通信用光缆.321 1、硅酸、硅酸（1）制取：）制取：可溶性的硅酸盐与酸的反应可溶性的硅酸盐与酸的反应Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3白色胶状白色胶状（2）性质：）性质： 白色胶状，白色胶状，难溶难溶 脱水脱水形成形成“硅胶硅胶” 弱酸性（酸性弱酸性（酸性 H2SiO3 H2CO3）Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3（用作干燥剂）（用作干燥剂）三、硅酸和硅酸盐三、硅酸和硅酸盐 不稳定（比不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解

20、稳定），受热易分解 H2SiO3 = H2O + SiO2.332 2、硅酸盐、硅酸盐硅酸钠俗称泡花碱，其水溶液又叫水玻璃。硅酸钠俗称泡花碱，其水溶液又叫水玻璃。可用作肥皂可用作肥皂填料、木材防腐剂、防火剂及黏胶剂。填料、木材防腐剂、防火剂及黏胶剂。（1）可溶性硅酸盐）可溶性硅酸盐（2）硅酸盐表示方法）硅酸盐表示方法 硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，通常可用硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，通常可用二氧化硅和金属氧化物二氧化硅和金属氧化物的形式的形式来表示其组成。来表示其组成。 表示方法：金属元素氧化物写在前面，再写表示方法：金属元素氧化物写在前面，再写SiOSiO2 2，最后写，最后写H H2 2O O；氧化物之间；氧化物之间用用“”隔开。隔开。l硅酸钠硅酸钠Na2SiO3l高岭土高岭土Al2(Si2O5)(OH)4l正长石正长石KAlSi3O8Na2OSiO2Al2O32SiO22H2OK2OAl2O36SiO2.34水泥水泥 玻璃（普通）玻璃（普通） 陶瓷陶瓷 原料原料 反应反应主要主要成分成分特性特性石灰石、黏土石灰石、黏土纯碱、石灰石、纯碱、石灰石、石英石英黏土黏土复杂的物理复杂的物理化学变化化学变化3CaOSiO22CaO SiO23CaOAl2O3Na2SiO3CaSiO3SiO2水硬性水硬性（加石膏调节（加石膏调节硬化